Uzależnieni od roślin i pszczół? Sytuacja demograficzna i miejsce człowieka w biosferze Ziemi.

Żyjemy w drugiej dekadzie XXI wieku, w której wiele różnych grup społecznych wyraża głębokie zainteresowanie problematyką wartości – szukając odpowiedzi na pytania, jak powinniśmy żyć, jak powinniśmy się do siebie wzajemnie odnosić i jak traktować nasz świat będący naszym ekologicznym domem.

Oikos obrazuje wszystkie powiązania organizmów ze środowiskiem przyrodniczym. Naukę o stosunkach między organizmami i otaczającym je środowiskiem nazwano ekologią – od greckich słów oikos (nasz wspólny dom w biosferze Ziemi) i logos (nauka). Biosferę tworzy powierzchniowa warstwa skorupy ziemskiej, dolna warstwa atmosfery i hydrosfera, którą zamieszkują od 3,5 miliarda lat organizmy żywe. W obrębie biosfery wyodrębnia się złożone układy ekologiczne, którymi na lądzie są biomy, a w zbiornikach wodnych – strefy życia. Zarówno w lądowych biomach, jak i w wodnych strefach żyją zielone rośliny, produkujące ze związków nieorganicznych (dwutlenku węgla i wody) oraz pierwiastków chemicznych biogennych – biomasę organiczną oraz tlen, które warunkują życie zwierząt.

Fotosyntetyzujące rośliny zielone powstały w biosferze Ziemi zanim pojawiły się zwierzęta oddychające tlenem atmosferycznym. Uniwersalnym nośnikiem energetycznym żywych organizmów jest wodór, pozyskiwany przez fotosyntetyzujące rośliny z fotolizy wody. Zawartość wodoru w naszym pożywieniu składającym się głównie z węglowodanów, białek i tłuszczów, decyduje o jego kaloryczności. Po strawieniu pokarmu przez enzymy, które są biokatalizatorami reakcji metabolicznych (biochemicznych w organizmie), następuje odłączenie wodoru i w skomplikowanych mechanizmie bioenergetycznym – spalenie w tlenie, również pochodzącym z fotosyntetycznej fotolizy wody. Spalenie wodorowego nośnika energii w tlenie dostarcza roślinom i zwierzętom energii chemicznej i cieplnej, potrzebnej do podtrzymania fizjologicznych mechanizmów życia wszystkich organizmów żyjących w biosferze Ziemi.

Miejsce człowieka w biosferze Ziemi

Organizm człowieka nie jest zdolny do syntezy składników swojego ciała ze związków nieorganicznych, z tego względu jest całkowicie uzależniony od fotosyntezy zielonych liści dostarczających mu pokarm, roślinnych lekarstw i od niezbędnego do życia tlenu. Człowiek wśród całej zwierzęcej bioróżnorodności jest przedstawicielem ssaków, zdolnym do refleksyjnego myślenia, zaplanowanego działania i zdobywania wiedzy o świecie za pomocą poznania zmysłowego, myślowego i empirycznego. Gałąź ewolucyjna prowadząca do współczesnego człowieka, oddzieliła się od gałęzi, prowadzącej do szympansów, co najmniej 6 milionów lat temu, podczas gdy życie na Ziemi pojawiło się 3,5 miliarda lat wcześniej. Jesteśmy więc gatunkiem, który pojawił się na Ziemi po bardzo długim okresie ewolucji życia, zaś zdolność ludzkości do tworzenia zbiorowej kultury i cywilizacji nastąpiła w ostatnich kilkunastu tysiącleciach, co jest epizodem wobec 3,5 miliarda lat życia ewoluującego na Ziemi.
Człowiek, podobnie jak inne zwierzęta jest całkowicie uzależniony w swej strategii przetrwania od zielonych roślin uwalniających tlen do atmosfery i syntetyzujących organiczną, odżywczą biomasę, zaspokajającą fizjologiczne potrzeby bioenergetyczne, wzrost, rozwój i odnowę biologiczną organizmu. Człowiek żyje dzięki ciągłej dostawie pożywienia pochodzenia roślinnego i

Zawiązywanie owoców przez rośliny entomofilne przy obecności i przy braku owadów zapylających (wg różnych autorów).
*Owoce niekształtne i około 20% drobniejsze niż owoce z kwiatów zapylonych przez pszczoły
**Liczba owoców (łuszczyn) podobna jak przy udziale pszczół, aleliczba nasion w łuszczynach o 20-40% mniejsza

zwierzęcego, a dokładniej, dzięki uwalnianej podczas trawienia energii z biochemicznie uwalnianych substratów oddechowych. Pożywieniem człowieka są jadalne organy roślinne, mięso zwierząt roślinożernych ( hodowlanych oraz zwierzyny łownej). Ponadto elementami naszej diety są: ryby, owoce morza, a także uprawiane i dziko rosnące gatunki grzybów jadalnych. Dużą rolę w pożywieniu odgrywają produkty pszczele, taki jak miody nektarowe, spadziowe oraz uzyskiwane na drodze biologicznego przetwórstwa, wzbogacane obnóżami pyłkowymi, mleczkiem pszczelim i propolisem. Rośliny kwiatowe, zapylane przez pszczoły mogą wydawać kilkadziesiąt razy wyższe plony niż zapylane przez pozostałych zapylaczy [tabela po prawej].

Żywność roślinna produkowana jest przez gospodarstwa rolnicze, warzywnicze i sadownicze. Dla skutecznej strategii przetrwania ważne jest zachowanie całej bioróżnorodności i urodzajności gleb uprawnych.
Cywilizacje zawsze ginęły wraz z utratą swych urodzajnych gleb, dotkniętych przez stepowienie i pustynnienie. Uregulowanie stosunków wodnych w glebach rolniczych poprzez nawożenie, dostarczanie wody, CO2, egzogennych fitohormonów, probiotyków, bakterii wiążących wolny azot z powietrza, mikoryzowanie roślin, utrzymywanie optymalnego pH dla uprawianych roślin, genetyczny postęp biologiczny, a także fotosyntetycznych typów roślin (C-3 i C-4) do termicznych warunków klimatycznych. Opracowanie zasygnalizowanych zagadnień wymagałoby napisania wielu podręczników, monografii i przewodników, poradników dobrej praktyki rolniczej, ogrodniczej i leśnej. Strategia przetrwania całej bioróżnorodności z liczną populacją ludzką, zależeć będzie od utrzymania przez rolników i ogrodników wysokiej urodzajności gleb oraz możliwie najwyższej produktywności fotosyntetycznej uprawianych roślin.

Problemy światowej gospodarki żywnościowej

Ziemie uprawne na świecie zajmują obszar około 1,5 miliarda hektarów, z czego blisko 200 milionów przypada na Stany Zjednoczone. Świat dysponuje co najmniej dwukrotnie większą zdatną do uprawy powierzchnią niż obecnie wykorzystuje. Innymi słowy – tylko połowa Ziemi jest wykorzystywana.

Pas uprawy kukurydzy jest największym jednolitym obszarem, położonym w klimacie, rzadko nawiedzanym przez susze. Bezpośrednio lub pośrednio 90% światowego zapotrzebowania na produkty żywnościowe zaspokajają rośliny. W rozwijających się krajach świata podstawą wyżywienia i źródłem zarobku ludzi jest 8 roślin uprawnych: ryż, pszenica, kukurydza, trzcina cukrowa, soja, proso, maniok i ziemniak. Innymi, nie mniej ważnymi, roślinami w gospodarce żywnościowej są: banan, orzech kosowy, pochrzyn, wilec ziemniaczany – batat, jęczmień, owies, żyto, nikla indyjska, ciecierzyca pospolita, fasola złota, wspięga chińska, orzech ziemny oraz wiele innych owoców i warzyw.

Bazę żywności stanowią ziarniaki zbóż. Dostarczają one 60% kalorii w codziennym pożywieniu i 50% spożywanego przez ludzkość białka. Z roślin motylkowych czerpiemy około 20% białka. Bardzo istotnym źródłem żywności są warzywa i owoce. Byt setek milionów ludzi opiera się na płodach uzyskiwanych w ogrodach oraz małych, prywatnych działkach, dających również dochód materialny. Produkcja roślinna jest uzależniona nie tylko od warunków klimatycznych, żyzności gleby, stosunków wilgotnościowych, kwasowości gleby (pH), ale również od zasobności kompleksu sorpcyjnego gleby w mineralne i organiczne składniki, niezbędne dla wzrostu i rozwoju roślin. Fenomen życia w biosferze uzależniony jest od 24 pierwiastków chemicznych, biogennych, takich jak: węgiel, wodór, tlen, azot, siarka, fosfor, sód, potas, magnez, wapń, żelazo, mangan, miedź, cynk, bor, krzem, molibden, chlor, wanad, chrom, kobalt, cyna, selen, fluor, jod. Populacja ludzka wykorzystuje do swej egzystencji w biosferze wiele surowców organicznych, pochodzenia roślinnego (żywność, włókna roślinne, oleje, surowce lecznicze, drewno i jego przetwory), bądź surowce pozyskane ze zwierząt roślinożernych (skóra, wełna, jedwab naturalny, pierze, kości), jak również produkty spożywcze (mięso, krew, mleko, jaja, tran itp.) i kosmetyczne (kolagen, olbrot oraz organiczne wyciągi z różnych organów zwierzęcych).
Rośliny są ważnymi producentami witamin, egzogennych aminokwasów, prekursorów hormonów oraz wielu związków o działaniu fitoterapeutycznym. Tak więc, żadna cywilizacja nie może istnieć bez autotroficznych – zdolnych do fotosyntezy roślin wodnych i lądowych.

Stabilność ekosystemów biosfery Ziemi może zostać zachwiana przez katastrofę kosmiczną (zderzenie z dużą planetoidą), erupcję superwulkanu oraz przez człowieka w wyniku nierozważnych poczynań wojennych (broń jądrowa, chemiczna i bakteriologiczna), które stały się dużym zagrożeniem w okresie „zimnej wojny”, prowadzonej przez mocarstwa atomowe.

Prognozy ONZ i Raporty Banku Światowego informują, że:

• 1/3 ludności mieszkańców Ziemi cierpi na brak wystarczająco rozwiniętej ochrony sanitarnej
• miliard ludzi nie ma dostępu do bezpiecznej dla zdrowia wody
• około 1,5 miliarda ludzi naraża swoje zdrowie wdychając sadzę i dymy
• około miliarda kobiet i dzieci mieszka w domach, wdychając powietrze zanieczyszczone przez dym z palenisk
• do 2030 roku populacja ludzi może wzrosnąć do około 3,7 miliarda osób licząc od ostatniej dekady XX wieku.

Opracowanie graficzne: Hipoalergiczni.pl, autor: Profesor Jerzy Leszek Zalasiński

Ta ogromna liczba narodzonych dzieci, będących w większości analfabetami (do 6. roku życia), a także niepełnoletnimi (do 18. roku życia) wymagać będzie troski wychowawczej, opieki lekarskiej, edukacji szkolnej, a przede wszystkim – wyżywienia.

Ekstrapolacja wykładniczego wzrostu gospodarczego ujawnia nieuchronność totalnego załamania gospodarczego i klęski ekologicznej, wynikającej z globalnych zagrożeń chemicznych (J. L. Zalasiński, „Chemia – nasze przekleństwo czy zbawienie”, Hipoalergiczni, nr 4 (7), listopad 2015 r., str. 40), degradacji ekosystemów biosfery (pustynnienie, stepowienie dawniej urodzajnych gleb), wyczerpywania się złóż surowców, a w szczególności wyczerpywania się naturalnych zasobów węgla, ropy i gazu.
Podczas ostatniego stulecia spalono ponad dwukrotnie więcej węgla niż przez poprzednie 1900 lat naszej ery. Do problemu zagrożeń dla realizacji strategii przetrwania populacji ludzkiej powrócę na zakończenie tego artykułu.

Na podstawie historycznej wiedzy można ustalić tempo zmniejszania się areału potrzebnego do wyżywienia 1 człowieka, co przedstawia się następująco: 100-600 ha – kiedy podstawowa masa żywności pochodziła z lasów i stepów, 20-40 ha – w systemie gospodarki odłogowo-polowej 5-10 ha – w okresie klasycznej trójpolówki 0,25-0,8 ha – w rolnictwie europejskim pod koniec XX wieku. Początkowo zwracano uwagę na zasoby energetyczne żywności, lecz w miarę rozwoju wiedzy o potrzebach żywieniowych organizmu ludzkiego, coraz większą rolę przypisujemy wszechstronnemu odżywianiu (pełnowartościowe białka, tłuszcze
wielonienasycone, fosfolipidy, węglowodany, witaminy, prekursory hormonów, zmiatacze wolnych rodników, mikroelementy itp.)

Dla przykładu przedstawiam bilans gospodarki żywnościowej w USA, gdzie hodowla zwierząt mięsnych pochłonęła 140 milionów ton zbóż i soi w 1973 roku, z czego w postaci mięsa wróciło 14 milionów ton żywności – czyli 1/10. Utracono w ten sposób 126 milionów ton zbóż i soi. Taka ilość pozwoliłaby zapewnić miskę strawy każdemu mieszkańcowi Ziemi!

Mądrym rozwiązaniem byłaby chociażby częściowa redukcja spożycia mięsa. Każdy zjedzony 20 dag kawałek mięsa powoduje, że pożywienia nie starczy dla 50 osób. Kotlety mięsne wyprodukowane kosztem dużego areału ziemi uprawnej i ogromnej ilości deficytowej wody, potrzebnej do fotosyntezy roślinnej oraz pojenia zwierząt mięsnych, należy zamienić na kotlety z roślin strączkowych, które pozwolą na wyżywienie 50 razy więcej ludzi. Rozważmy więc ziemiochłonność w produkcji żywnościowej w przeliczeniu na liczbę dni, pozwalających na wyżywienie 1 człowieka – przyjmując, że mamy do dyspozycji obecnie średnio 40 arów (4000 m2) ziemi uprawnej.
Jak wykazano na wykresie obok, nasiona grochu zawierające białko roślinne, tłuszcze i węglowodany, wyprodukowane na 40 arach, pozwala na żywienie 1 człowieka przez 1785 dni, natomiast przeznaczenie tej samej ilości roślin na paszę, daje wołowinę pozwalającą wyżywić 1 człowieka przez zaledwie 77 dni. Ten nowy paradygmat jest moją propozycją dla światowej gospodarki żywnościowej, bowiem oddala widmo głodu w przeludnionym świecie. Postęp biologiczny w rolnictwie, musi uwzględniać postępy w genetyce roślinnej oraz we wzroście produktywności fotosyntetycznej, warunkującej wyższe niż uzyskiwane obecnie plonowanie upraw roślinnych.

Utrzymanie przed długi czas wysokiego plonowania roślin uprawnych musi się wiązać z zachowaniem wysokiej urodzajności gleb rolniczych i ogrodniczych. Wnoszenie każdego roku do gleby materii organicznej (obornika, kompostu i przyorywanie roślin motylkowych) pozwala na życie w glebie kilku milionom dżdżownic na powierzchni 1 ha, które wyprodukują odchody zawierające 5 razy więcej azotu, 7 razy więcej fosforu i 11 razy więcej potasu. W ciągu roku dżdżownice są zdolne wyprodukować pod powierzchnią 1 ha 50 ton odchodów i przyczynić się do lepszej struktury gleby i poprawienia w niej stosunków powietrznych, ważnych dla oddychających systemów korzeniowych roślin. Mając na uwadze omawiany postęp biologiczny, uczestniczyłem w opracowaniu w 2000 roku Ustawy o Rolnictwie Ekologicznym. Ważną rolę odgrywa wysokie plonowanie roślin kwiatowych w rolnictwie, warzywnictwie i sadownictwie, a także jagododajnym runie leśnym, gdzie również egzystują nektarodajne i pyłkodajne gatunki roślin kwiatowych, w tym również leczniczych. W tym celu leśnicy rozwijają na bazie starych dobrych tradycji – bartnictwo. Ogromną rolę rodzin pszczelich w plonotwórczym postępie biologicznym przedstawiam w tabeli na stronie 15, z której wynika, jak olbrzymie straty ponoszą rolnicy, ogrodnicy i leśnicy, jeśli na danym terenie nie ma hodowców pszczoły miodnej. W swojej pracy miałem okazję opracować również technologię biologicznego przetwórstwa roślinnych surowców farmakopealnych przez rodziny pszczele, wykazując, że można każdego roku, niezależnie od pogody, uzyskać wysoką i stałą produkcję miodów leczniczych i obnóży pyłkowych. Rezultaty moich prac naukowych w tym obszarze, można odnaleźć w materiałach Krajowego Kongresu EKOMED w Tarnowie.

Prognozy wskazują, że po 2000 roku 80% ludzkości świata będzie mieszkać w miastach powyżej 20 000 mieszkańców. Jakie więc będą dalsze perspektywy rozwoju ilościowego i jakościowego gospodarki żywnościowej?

O tym, że głód to największe zagrożenie dla ludzkości w niedalekiej przyszłości – w kolejnym artykule Magazynu Hipoalergiczni.

Jerzy Leszek Zalasiński – fizjolog i biochemik roślin, ekolog. Od wielu lat jest ekspertem ONZ, FAO/WHO i Rady Europy. Wykłady wygłaszane przez profesora na wielu uniwersytetach krajowych i zagranicznych zostały uhonorowane licznymi odznaczeniami i listami gratulacyjnymi od Rektorów. Autor wielu rozwiązań w zakresie biotechnologii ważnych dla postępu biologicznego w rolnictwie, ogrodnictwie, leśnictwie i pszczelarstwie. Kontakt z Profesorem: redakcja@hipoalergiczni.pl