傳統食物模式會加劇氣候變化,未來蟋蟀會成為食物替代肉食?

北京時間2月2日消息,據國外媒體報道,在丹麥的一個牛棚中,一個塑料盒大小的小溫室中放着雛菊,它將是未來農業可持續發展的希望……一頭被命名為「黛西」的奶牛在牛棚中擁有充足的食物,研究人員認真量化食物數量和類型,送到它的嘴旁,它可以很方便地喝到水。黛西不會在牛棚進行太長時間的試驗,只要它的進食達到研究人員的預期——開始打嗝。

傳統食物模式會加劇氣候變化,未來蟋蟀會成為食物替代肉食?

丹麥奧胡斯大學動物科學教授梅特·尼爾森負責監測這頭牛進食和打嗝情況,他解釋了黛西隔離觀察的最終目的,在這個塑料盒中,奶牛每一次打嗝釋放的氣體都可以監測到,奶牛打嗝時釋放較高濃度的甲烷,甲烷是一種溫室氣體,只有以該方式記錄它們的生存特徵,我們才能闡明如何減輕畜牧業對氣候造成的破壞。

畜牧業排放的甲烷氣體占食品生產過程中排放甲烷總量的40%,但事實上牲畜並非最大的甲烷貢獻者,「最大貢獻者」是大米,目前研究人員渴望改變畜牧的行為方式,從而減少溫室氣體排放,這也是新一波農業生產和高科技解決方案的一部分,旨在減少農業生產對氣候變化的影響。

整個農業生產領域,以及與之相伴的森林砍伐,造成了近四分之一的溫室氣體排放,農業用水也占世界用水量的70%。

這不僅能改變氣候,而且還影響了我們在原產地種植糧食的能力,乾旱、洪澇、高溫和海平面上升正在將我們地球上富饒土地變成無法種植糧食的地方。

但如果我們能以一種不僅減少農業對地球環境的影響,甚至有利於氣候發展的方式生產食物,將會怎麼樣呢?

牛是反芻動物,這意味着它們消化系統的一部分(瘤胃)將用於發酵低營養食物,例如:草和葉子,它含有各種各樣的微生物,能夠幫助它們從食物中盡可能多地提取營養物質,不幸的是,其中一些微生物會產生甲烷氣體,然後從瘤胃中釋放出來,這正是尼爾森對奶牛進行隔離觀測試驗的動機。

尼爾森說:「製造甲烷氣體的不是奶牛,而是其體內一種叫做古生菌的微生物,所以,如果我們能阻止這一過程,使古生菌不再產生甲烷,我們基本上就會有製造甲烷氣體的牛。」

一些人可能認為完全放棄養牛可能是緩解氣候變化的最佳方式,正如尼爾森所解釋的那樣,對許多人來說,放棄吃牛肉不是一個合理的解決方案。

尼爾森和其他研究人員反而十分關注一種不太可能的甲烷來源——海藻,海門冬藻是生長在澳大利亞的一種溫水海藻,它含有一種名為三溴甲烷的化合物,如果將牛每天2%攝入食物換成海門冬藻,就能減少牛98%的甲烷氣體排放。

然而,牛是否喜歡三溴甲烷的味道還有待探討,在一些實驗中,將海藻放入飼料中,家畜會相應地減少食量,同時,研究顯示三溴甲烷對人類具有致癌性,盡管很少有研究表明該物質會轉移到任何肉類和奶製品中,但許多人已通過自來水接觸到低含量的三溴甲烷。

盡管對安全性較強、減少甲烷排放的海藻牛飼料正在研發之中,一些種類的海藻已成為人類食物的營養來源,加拿大不列顛哥倫比亞省溫哥華島西南海岸,卡斯卡迪亞海藻公司的科學家和工作人員正在努力地將他們的海藻農場最大化地拓展到北美市場。從理論上講,海藻不是一種植物,但它是少數幾種富含維生素B12的素食來源之一,它僅需要海水和陽光就能持續生長。

培育海藻的過程首先從海草葉片上收集叫做芽孢囊菌的小斑塊開始,然後將它們帶來培養池,一旦芽孢囊菌被釋放出來,就會附着在培養池的線繩上,45天之後,這些幼苗就會發育成熟,此時將它們放在海水中,在線繩上固定,很快就會生長成海藻。卡斯卡迪亞海藻公司首席執行官邁克·威廉姆森說:「我們只使用本地海藻物種,不做任何外來物種入侵行為,我們在養殖海藻的區域收集芽孢囊菌。」

2019年,美國哈佛大學一項研究顯示,海藻養殖不僅排放很少的溫室氣體,而且海藻固碳效率是陸地植物的20倍,威廉姆森說:「海藻生長時,一定數量的海藻會脫落到深海中,並永遠地留在沉積物中。」

海藻除了存儲碳,還會吸收沖入河流和海洋中的人造化肥的多餘養分,雖然 化肥有助於提高陸地農作物產量,但過多的化肥沖進下水道可能會改變人們的棲息環境,損害海洋生物,與此同時,人造化肥在生產製造和田地施肥的過程中會向大氣層釋放大量溫室氣體。

一種有效解決方案是更謹慎地使用這些化學物質的農業技術,最新技術可以大規模地減少水、化肥、殺蟲劑和除草劑的使用,同時可以提高他們的利潤,眾所周知,精準農業的目標是僅在有需求區域提供適量的水和化學處理,避免大面積噴灑和浪費。

最新研發的「觀測噴灑」技術減少農業化學品的使用

其中一項進展是使用二氧化硅納米顆粒,該顆粒釋放肥料和殺蟲劑的速度緩慢而穩定,減少了它們的使用量和使用頻率,其中一些解決方案也包含使用微生物,從而實現「土壤再生」。

此外,藍河科技公司希望通過他們最新研發的「觀測噴灑」技術減少農業化學品的使用,並與農業機械製造商約翰·迪爾合作,使其成為現實,通過應用人工智能技術,選擇性地使用除草劑,從而能夠避免不加選擇地噴灑化學品覆蓋整個農作物及其周圍土壤。

藍河科技公司表示,他們噴灑的化學物質僅相當於傳統農業中常用化學物質的10-30%,安裝在自動噴霧器上的攝像頭連接到電腦上,電腦使用機器學習算法在幾毫秒內識別捕捉到相關圖像,依據這些信息,電腦指令決定是否噴灑除草劑。目前,人工智能系統經過幾個季節的試驗,現能准確識別雜草,將其與農作物區分開來,迄今為止,該技術已被用於種植玉米、棉花和大豆。

考慮到2019年全球在除草劑上花費了大約330億美元,而且該數字仍在不斷增加,如果藍河科技公司的試驗成功,「觀測噴灑」技術的推廣應用,將成為農民節約成本的一項重大措施,同時,它還有助於減輕過剩化學品對環境的影響。

但是新一代農民希望完全停止使用人工化肥和殺蟲劑,讓土壤中的微生物替代人工化肥的作用。

英國「全循環農場」首席執行官湯姆·莫菲(Tom Morphew)稱,基本形式的再生農業不會破壞土壤……它僅是將微生物生命留在土壤中,餵養它們。

雖然工業化農業生產帶來農作物產量大幅增加,並有可能養活迅速增長的人口,但有些做法可能會使土壤退化,莫菲說:「大部分的土壤退化和破壞源自化肥、除草劑和殺蟲劑的大量使用,這可能會影響土壤中真菌、微生物等有機生物的自然平衡,我們一旦破壞了土壤的生命系統,便很難通過其他方式恢復土壤。」

還有另一個不幸的副作用——土壤會向大氣層釋放碳,對環境有害的農業技術已經將全球種植土壤從一個碳庫變成了碳源,加劇了全球氣候危機,美國賓夕法尼亞州非營利機構羅道爾研究所的土壤科學家魯義超(音譯)說:「目前我們需要最大限度地增加碳輸入,同時最大限度地減少碳輸出。」

要最大限度地增加土壤中碳的儲存量,就需要使農田常年種植着植物,從而促進根系深層生長,這有助於將植物從大氣中收集的碳轉移至土壤中。土壤真菌以根部輸送的碳為食,並為植物提供其他營養物質作為反饋,在表層土壤上施用富含微生物的堆肥也十分有益,土壤微生物對於分解植物的碳輸入具有重要意義,並將它們轉化為可封存的碳形式。

像「全循環農場」這樣的新一代農業耕作者,他們將避免土壤過度耕作,從而有助於維持土壤結構和真菌群落,該策略以及其他的做法(例如:覆土作物和間隔伴植),都旨在將土壤重新變成一個碳存儲庫。然而,這些方法在將碳吸收到土壤能產生多大的影響,尤其是長期效應,仍存在一些疑問。

但是增加土壤中碳儲存量是有可能實現的,在精準基因編輯技術的幫助下,一些研究人員正在開發能夠從大氣中吸收更多碳的農作物新品種。

即使考慮到這些技術進步,也很難完全消除農業生產對環境的影響,一些科學家認為,解決該問題的方法可能是在室內或者地下進行農業種植,這里種植的葉菜能在沒有土壤和陽光照射的情況下生長,室內種植不僅減少了耕地的使用,而且不需要使用殺蟲劑,並大幅減少了灌溉用水。

這些種植方法是霧栽法(植物通過布料生根)或者水栽法(使用水灌溉土壤),盡管有創新,但將這些技術應用於需要大量空間生長的主要糧食作物(例如穀物)是不可行的,而且這些方法相對能源消耗較大。

另一種選擇可能是海水溫室,即使在不適宜居住的沙漠環境,也能使用海水和陽光種植農作物,供人類食用。使用海水代替淡水,可以減輕這種能源密集型方式種植蔬菜所產生的環境壓力。

那麼如果海水可以用於種植蔬菜,我們能否利用其他看似不太可能的資源製造食物呢?

蟋蟀的營養價值與牛肉相當?

位於加拿大多倫多郊外的恩托莫農場有一個構想:用蟋蟀蛋白質作為全球食品安全和環境解決方案,據聯合國糧農組織(FAO)一份關於食用昆蟲的報告顯示,蟋蟀含有蛋白質和其他多種重要營養,其營養價值相當於牛肉,同時蟋蟀體內所含B12維生素是牛肉的3倍多,恩托莫農場創始人賈羅德·高丁說:「更重要的是,蟋蟀所含的蛋白質濃度更高,而且易被人們吸收。」

蟋蟀含有蛋白質和其他多種重要營養,其營養價值相當於牛肉,同時蟋蟀體內所含B12維生素是牛肉的3倍多,恩托莫農場創始人賈羅德__高丁說:「更重要的是,蟋蟀所含的蛋白質濃度更高,而且易被人們吸收。」

聯合國糧農組織稱,與牛肉和豬肉不同,蟋蟀等昆蟲排放的溫室氣體相對較低,它們的生存條件很簡單,只需要少量飼料、土壤和水即可。目前最大的挑戰是如何讓人們改變對傳統食物的依賴,味蕾能夠接受昆蟲蛋白質。

另一種方法是在食物中使用溫室氣體,碳捕獲技術利用從集中來源捕獲的二氧化碳,例如:水泥廠,或直接空氣捕集消除周圍空氣中的二氧化碳,捕獲的二氧化碳可以永久地儲存在地下。但是,當碳捕獲技術不被用於隔離碳時,二氧化碳可以被重新用於製造伏特加和蘇打水。

總部位於美國紐約的初創公司「空氣公司」最近推出了一款「空氣伏特加」,這是世界上第一種使用空氣中捕獲的二氧化碳提取乙醇製作的烈酒。

據悉,目前美國可口可樂公司已經與瑞士一家直接空氣捕獲公司Climeworks公司建立合作關系,利用捕獲的二氧化碳使高端飲用蘇打水Valser發出嘶嘶聲,一旦Valser水瓶蓋被開,二氧化碳就會釋放到空氣中,Valser蘇打水中使用的二氧化碳是從空氣中捕獲收集的,利用該方法可將天然氣安全地儲存在地下,或者作為某種生產過程中的副產品。總部位於美國紐約的初創公司「空氣公司」最近推出了一款「空氣伏特加」,這是世界上第一種使用空氣中捕獲的二氧化碳提取乙醇製作的烈酒,他們從空氣中收集二氧化碳,通過電解水作用產生可再生氫,從而製造出酒精。

雖然伏特加不能解決全球糧食安全問題,但這些消費品正在幫助人們實現對碳捕獲技術的需求,如果未來進一步擴大此類技術,就可以在減少二氧化碳方面發揮重要作用,這可能是新型綠色食品的開端。

事實上,沒有什麼靈丹妙藥使農業生產可持續性發展,但是那些走在技術革命前沿的人們正在證明是有辦法解決氣候變化問題,技術創新、新的農業生產模式以及不斷變化的消費者需求結合在一起,將對世界糧食生產帶來極具意義的轉變,一些最新技術、工具和試驗可以將食物製造從環境負擔中徹底轉變為綠色解決方案,能否正確使用它們主要取決於我們。(葉傾城)

來源:cnBeta