Une hausse du dioxyde de carbone CO2 atmosphérique pourrait réduire la valeur nutritionnelle de certaines cultures

Une hausse du dioxyde de carbone atmosphérique à travers le réchauffement climatique pourrait diminuer les teneurs en protéines, zinc et fer des cultures comme le riz ou le blé d’après une étude de l’Université Harvard publiée dans Nature Climate Change.

Courbe Keeling CO2 atmosphérique dioxyde carboneÉlévation des teneurs en dioxyde de carbone atmosphérique

La courbe de Keeling représente l’évolution de la concentration en CO2 dans l’atmosphère terrestre depuis 1958. Elle a été réalisée par Charles Keeling à l’Observatoire de Mauna Loa à Hawaï. Ce physicien a également mis en évidence une diminution de la teneur en CO2 due à la croissance des plantes en été et une augmentation l’hiver. Ce cycle de CO2 annuel est influencé par l’hémisphère nord car il est plus végétalisé que dans la partie sud.

La concentration en CO2 a dépassé le seuil symbolique des 400 ppm en 2014. Cela signifie que l’air se compose d’environ 0,04% de CO2, 78% d’azote et 21% d’oxygène et d’autres gaz. En comparaison en 1750, le taux de CO2 était de 278ppm. Selon les scénarios de changement climatique, cette teneur en CO2 pourrait atteindre 940 ppm à la fin du siècle ou 550ppm dans le scénario optimiste.

Modification de la qualité nutritionnelle des céréales

Le réchauffement climatique pourrait agir sur la nutrition humaine de deux façons :

  • Sur les rendements agricoles
  • Sur les valeurs nutritives des productions

Dioxyde carbone protéines teneur CO2

Dans le monde, 63% des apports en protéines, 81% pour le fer et 68% pour le zinc proviennent de végétaux (Smith 2018).

Une étude précédente dans Science Advance (Zhu et al. 2018) avait testé l’effet d’une atmosphère enrichie en CO2 à 568-590 ppm sur les valeurs nutritives de 18 variétés de riz plantées en plein air en Chine et au Japon. Cette hausse de CO2 était associée à une réduction significative de 10,3% de la teneur en protéines, de -8% pour le fer et -5,1% pour le zinc et des vitamines B1, B2, B5 et B9. A l’inverse, la teneur moyenne en vitamine E avait augmenté.

Ces teneurs en micronutriments varient également selon la variété, ce qui pourrait permettre la sélection d’une variété résistante aux fortes concentrations en CO2.

La méta-analyse de Myers (2014) a évalué des cultures céréalières en plein champ (blé, riz, maïs, sorgho) et légumineuses en Australie, au Japon et aux Etats-Unis exposées à une atmosphère enrichie en CO2 avec une technique appelée FACE (Free-Air Carbon dioxide Enrichment). Ils ont identifié une baisse significative des teneurs en zinc et fer pour les légumineuses de type C3 et certaines céréales de type C3 (graphique ci-dessous). Par exemple, l’élévation de la teneur en CO2 était associée à une baisse de 6,3% en protéines, -9,3% en zinc pour le blé et de -7,8% en protéines pour les grains de riz. Les plantes de type C4 (maïs, sorgho) semblent être moins touchées. Le type C3-C4 correspond au mode de fixation du dioxyde de carbone à travers la photosynthèse et son efficacité. La photosynthèse en C3 est le mécanisme le plus répandu chez les plantes vertes.

Une hypothèse avancée pour évoquer ces changements de qualité nutritionnelle est que l’accroissement de la concentration en CO2 atmosphérique est responsable de la réduction du niveau d’azote foliaire due à la dilution causée par une augmentation des glucides, ce qui se traduit par un rapport C/N nettement plus élevé (effet de « dilution »), au détriment des protéines et minéraux. D’autres hypothèses ont été mises en avant : la baisse de transpiration du couvert réduirait le flux de nutriments vers les racines, réduisant ainsi l’absorption des nutriments (McGrath JM 2013).

dioxyde carbone qualité nutritionnelle riz céréales

L’étude écologique de Smith (2018) a utilisé une base de données avec 225 aliments de 151 pays Global Expanded Nutrient Supply database.  Ils ont mis en évidence que l’Inde, la Chine, l’Afrique du Nord et l’Asie du Sud-Est pourraient être touchés par des déficiences nutritionnelles liées à une évaluation du CO2. Ces pays reposent en effet sur un régime basé surtout sur des produits d’origine végétale. En 2050 avec une seuil de CO2 à 550 ppm, 1,9% de la population mondiale pourrait être déficiente en zinc et 1,3% (122 millions) en protéines puisque la teneur en ces nutriments de plusieurs céréales pourrait être réduite de 3 à 17%. Cela pourrait entraîner jusqu’à 58 millions d’années de vie perdues. Ce risque est moins perceptible dans les pays où les régimes sont basés sur des produits d’origine animale.

En effet, ils ont également constaté que plus le revenu par tête augmente, plus la consommation alimentaire augmente en absolu et la part relative en produit d’origine animale augmente également.

deficiences nutritionnelles changement climatiques carte monde

Cette étude comporte des limites. La première est l’hypothèse que les régimes alimentaires resteront statiques jusqu’en 2050.  Les prédictions des consommations alimentaires et du changement climatique sont incertains. Seul l’effet sur la qualité nutritionnelle des céréales a été étudié, le léger effet de fertilisation qui pourrait augmenter les rendements n’a pas été pris en compte ici. Par ailleurs, les mécanismes physiologiques et l’adaptation à une hausse permanente du niveau de dioxyde carbone ne sont pas encore bien compris. La fortification alimentaire et la sélection de variétés résistantes aux hausses de CO2 et avec une bonne qualité nutritionnelle sont possibles pour empêcher ces problèmes de déficiences nutritionnelles.

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Sources :

Smith et al. Impact of anthropogenic CO2 emissions on global human nutrition. Nature Climate Changevolume 8, pages834–839 (2018)

Keeling et al. Atmospheric carbon dioxide variations at Mauna Loa Observatory, Hawaii.  Tellus XXVIII (1976), 6 https://onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.1111/j.2153-3490.1976.tb00701.x

Zhu et al. Carbon dioxide (CO2) levels this century will alter the protein, micronutrients, and vitamin content of rice grains with potential health consequences for the poorest rice-dependent countries. Science Advances  23 May 2018: Vol. 4, no. 5, eaaq1012

Myers et al. Rising CO2 threatens human nutrition. Nature. 2014 Jun 5; 510(7503): 139–142. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4810679/

Mc Grath JM et al. Reduction of transpiration and altered nutrient allocation contribute to nutrient decline of crops grown in elevated CO(2) concentrations. Plant Cell Environ. 2013 Mar;36(3):697-705.

Une pensée sur “Une hausse du dioxyde de carbone CO2 atmosphérique pourrait réduire la valeur nutritionnelle de certaines cultures

  • 31 août 2018 à 12 h 20 min
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    Bonjour,

    L’effet de fertilisation du co2 est beaucoup plus fort pour les plantes C3 que les C4. Ces dernières sont en effet apparues plus tardivement et sont mieux adaptées à des taux bas de CO2. Cela doit expliquer une grande partie des résultats. La solution est alors de mettre plus d’engrais par m2 cultivé. Ceci dit pourquoi changer ses pratiques agricoles pour 58 millions d’années de vies perdues. C’est tout petit à l’échelle de la planète pour 7 milliards d’habitants.

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