食物还是毒药？农作物的气候变化故事

叶谦，博士，北京师范大学地表过程与资源生态国家重点实验室教授，曾任中国气象科学研究院兼职研究员，中国气象局华风影视集团高级顾问、世界气象组织北京2008年奥运会预报演示项目社会经济影响评价课题首席科学家。现任国际全球环境变化人文影响中国委员会（CNC-IHDP）副秘书长，国际全球环境变化人文影响计划（1HDP）主任特别顾问，IHDP核心计划综合风险防范计划执行主任。研究领域包括：卫星气候学、气候变化的社会经济影响及全球变化等。

在过去的数十年里，全球气候变化对农业生产的影响一直是国际科学界和各国政府所高度关注的热点。大量研究表明，以全球变暖为主要特征的全球气候变化对全球粮食生产将产生重大影响。温度升高、降水量和降水时间的变化可以造成许多地区，特别是发展中国家作物产量大幅度下降；气候的长期变化还会导致传统农作物的营养含量降低，而各类极端天气气候事件的加剧，如暴雨导致泥石流、滑坡等地质灾害的增加，森林野火发生更加频繁，干旱在干旱和沙漠地区持续时间加长，使得地球许多原本生态环境就极为脆弱的地区更加不适合农作物的生产。

虽然受全球气候变化影响所导致的粮食产量和农作物营养物质的减少，对养活全球不断增长的人口而言已经是一个严峻挑战，联合国环境规划署最新报告又指出，气候变化会使许多农作物为了保护自己而变成致人死地的毒药，还会引发更多的癌症和其他类型疾病的发病。

在自然界有氧条件下，植物体内的氨基酸和蛋白质等营养物的产生是通过吸收土壤中的铵盐和硝酸盐转化而成的。但是，科学家最新发现，越来越多的极端天气气候事件的出现，包括长期干旱和高温，会导致植物为了保护自己，大幅度降低自身的硝酸盐转化成蛋白质的能力，导致硝酸盐在植物中大量积累，而这些植物中就包括人类和家畜赖以为生的玉米、小麦、大麦、大豆作物、薯类、小米和高粱。

我们都知道，在蔬菜、粮食、鱼、肉制品、渍酸菜、隔夜炒菜等食物中存留的亚硝酸盐可以导致食用者中毒。这是因为亚硝酸盐与人体血液作用，会形成高铁血红蛋白，使血液失去携氧功能，导致缺氧中毒，抢救不及时可危及生命。另外，亚硝酸盐在人体内外与仲胺类作用形成亚硝胺类，在人体内达到一定剂量时还会导致癌症和畸形，严重危害人体健康。由于硝酸盐在人体内可被还原为亚硝酸盐，因此，大量食用富含硝酸盐的谷物，就会导致中毒或者癌症和畸形的发生。

更令科学家吃惊的是，当一些耐旱作物突然接受到大量雨水时会快速生长，其自身所含的氰化氢会来不及转化为对人畜有益的营养物。如果食用，就会发生中毒。据报道，肯尼亚就发生过两个孩子吃了极端降雨后采摘的木薯而发生氢氰酸中毒死亡的案例。

除了硝酸盐和氰化物中毒外，另一个特别危险的毒素是由曲霉真菌产生的黄曲霉毒素。人如果长期暴露在黄曲霉环境下，可导致癌症，而急性暴露甚至可导致死亡。观测发现，由于气温升高，在热带和亚热带地区作物中的黄曲霉毒素和霉菌大量增加，肝损伤、癌症和失明病例在长期食用这些作物的当地人中显著增多，还出现了由此导致的畸形胎儿。联合国环境规划署认为，目前全球约有45亿人暴露在黄曲霉毒素的威胁下。2004年肯尼亚爆发了严重的黄曲霉毒素中毒，中毒人数超过300人，最终导致100多人死亡。

科学家目前已经在小麦、玉米和大麦等谷物中发现了真菌毒素。据估计，世界各地至少25%的谷物存在霉菌毒素。随着中高纬地区温度持续升高、不规律的降雨增多，原本主要发生在热带地区的霉菌毒素也已经开始对温带地区产生威胁。例如，欧洲国家塞尔维亚科学家对本国玉米的研究就发现，2012年持续干旱导致玉米出现了大范围的黄曲霉毒素爆发，而塞尔维亚的气候通常并不适宜黄曲霉毒素的生长。科学家估计，如果温度上升2摄氏度，黄曲霉毒素将可能成为欧洲主要的食品安全问题。

面对不断加剧的气候变化对农作物产量、品质和毒性的影响，除了要培育那些耐旱、抗病的农作物，培育能够抵抗霉菌毒素和其他有毒化学物质的新物种也已经成为科学家需要加强研究的紧迫课题。