食物還是毒藥？農作物的氣候變化故事

葉謙，博士，北京師范大學地表過程與資源生態國家重點實驗室教授，曾任中國氣象科學研究院兼職研究員，中國氣象局華風影視集團高級顧問、世界氣象組織北京2008年奧運會預報演示項目社會經濟影響評價課題首席科學家。現任國際全球環境變化人文影響中國委員會（CNC-IHDP）副秘書長，國際全球環境變化人文影響計劃（1HDP）主任特別顧問，IHDP核心計劃綜合風險防范計劃執行主任。研究領域包括：衛星氣候學、氣候變化的社會經濟影響及全球變化等。

在過去的數十年里，全球氣候變化對農業生產的影響一直是國際科學界和各國政府所高度關注的熱點。大量研究表明，以全球變暖為主要特征的全球氣候變化對全球糧食生產將產生重大影響。溫度升高、降水量和降水時間的變化可以造成許多地區，特別是發展中國家作物產量大幅度下降；氣候的長期變化還會導致傳統農作物的營養含量降低，而各類極端天氣氣候事件的加劇，如暴雨導致泥石流、滑坡等地質災害的增加，森林野火發生更加頻繁，干旱在干旱和沙漠地區持續時間加長，使得地球許多原本生態環境就極為脆弱的地區更加不適合農作物的生產。

雖然受全球氣候變化影響所導致的糧食產量和農作物營養物質的減少，對養活全球不斷增長的人口而言已經是一個嚴峻挑戰，聯合國環境規劃署最新報告又指出，氣候變化會使許多農作物為了保護自己而變成致人死地的毒藥，還會引發更多的癌癥和其他類型疾病的發病。

在自然界有氧條件下，植物體內的氨基酸和蛋白質等營養物的產生是通過吸收土壤中的銨鹽和硝酸鹽轉化而成的。但是，科學家最新發現，越來越多的極端天氣氣候事件的出現，包括長期干旱和高溫，會導致植物為了保護自己，大幅度降低自身的硝酸鹽轉化成蛋白質的能力，導致硝酸鹽在植物中大量積累，而這些植物中就包括人類和家畜賴以為生的玉米、小麥、大麥、大豆作物、薯類、小米和高粱。

我們都知道，在蔬菜、糧食、魚、肉制品、漬酸菜、隔夜炒菜等食物中存留的亞硝酸鹽可以導致食用者中毒。這是因為亞硝酸鹽與人體血液作用，會形成高鐵血紅蛋白，使血液失去攜氧功能，導致缺氧中毒，搶救不及時可危及生命。另外，亞硝酸鹽在人體內外與仲胺類作用形成亞硝胺類，在人體內達到一定劑量時還會導致癌癥和畸形，嚴重危害人體健康。由于硝酸鹽在人體內可被還原為亞硝酸鹽，因此，大量食用富含硝酸鹽的谷物，就會導致中毒或者癌癥和畸形的發生。

更令科學家吃驚的是，當一些耐旱作物突然接受到大量雨水時會快速生長，其自身所含的氰化氫會來不及轉化為對人畜有益的營養物。如果食用，就會發生中毒。據報道，肯尼亞就發生過兩個孩子吃了極端降雨后采摘的木薯而發生氫氰酸中毒死亡的案例。

除了硝酸鹽和氰化物中毒外，另一個特別危險的毒素是由曲霉真菌產生的黃曲霉毒素。人如果長期暴露在黃曲霉環境下，可導致癌癥，而急性暴露甚至可導致死亡。觀測發現，由于氣溫升高，在熱帶和亞熱帶地區作物中的黃曲霉毒素和霉菌大量增加，肝損傷、癌癥和失明病例在長期食用這些作物的當地人中顯著增多，還出現了由此導致的畸形胎兒。聯合國環境規劃署認為，目前全球約有45億人暴露在黃曲霉毒素的威脅下。2004年肯尼亞爆發了嚴重的黃曲霉毒素中毒，中毒人數超過300人，最終導致100多人死亡。

科學家目前已經在小麥、玉米和大麥等谷物中發現了真菌毒素。據估計，世界各地至少25%的谷物存在霉菌毒素。隨著中高緯地區溫度持續升高、不規律的降雨增多，原本主要發生在熱帶地區的霉菌毒素也已經開始對溫帶地區產生威脅。例如，歐洲國家塞爾維亞科學家對本國玉米的研究就發現，2012年持續干旱導致玉米出現了大范圍的黃曲霉毒素爆發，而塞爾維亞的氣候通常并不適宜黃曲霉毒素的生長。科學家估計，如果溫度上升2攝氏度，黃曲霉毒素將可能成為歐洲主要的食品安全問題。

面對不斷加劇的氣候變化對農作物產量、品質和毒性的影響，除了要培育那些耐旱、抗病的農作物，培育能夠抵抗霉菌毒素和其他有毒化學物質的新物種也已經成為科學家需要加強研究的緊迫課題。