多年來，科學家們認為大氣中二氧化碳（CO2）水平上升的唯一可能的光明面之一是加強光合作用。畢竟，植物利用二氧化碳進行光合作用，因此人們預計，更高的溫室氣體水平將導致更多的植物產量。然而，這種影響可能低於預期，因為二氧化碳水平的升高使植物難以獲得生長和提供營養食物所需的礦物質。

法國蒙彼利埃植物科學研究所的科學家在11月3日發表在《植物科學趨勢》雜誌上的一篇評論中對此進行了解釋。

第一作者Alain Gojon說：”文獻中有許多報告顯示，預計在二十一世紀末的二氧化碳水平將導致大多數植物中的氮濃度降低，主要影響植物產品中的蛋白質含量。理解為什麼在二氧化碳濃度升高的情況下種植植物會對大多數主食作物的蛋白質含量和未來的食物產生如此負面的影響是非常重要的。”Gojon是法國國家農業、食品和環境研究所的研究主任。

植物利用光合作用將二氧化碳轉化成醣類，並從中獲取能量。然而，光合作用並不能為植物提供它們生長所需的關鍵礦物質。對於大多數植物來說，這些礦物質，如氮、磷和鐵是通過它們的根係從土壤中獲取的。氮是特別重要的，因為它是植物用來製造蛋白質的氨基酸的一個關鍵組成部分。

缺氮不僅意味著植物將難以構建其組織，而且還意味著它為人類提供的營養會減少。”顯而易見的是，全世界使用的主要作物，如水稻和小麥，其營養成分受到了二氧化碳升高的負面影響。這將對糧食質量和全球糧食安全產生強烈影響，”通訊作者、法國國家科學研究中心的研究員Antoine Martin說。

“對人類營養至關重要的兩種主要營養物質可能會受到這一現象的影響，”Gojon補充說。”第一種是由氮構建的蛋白質。在發展中國家，這可能是一個大問題，因為這些國家的許多飲食並不富含蛋白質，而在高濃度二氧化碳環境下生長的植物的蛋白質可能會減少百分之二十到三十。第二個問題是鐵。鐵元素的缺乏已經影響到全世界大約20億人”。

除了全球食品系統之外，由於大氣中二氧化碳水平的增加而導致的植物礦物質狀態的降低可能會導致緩解氣候變化的負反饋循環。Gojon說：”如果大部分植被缺乏氮和其他礦物質，那麼與增強的光合作用相關的陸地碳匯可能是有限的，這可能會阻止從大氣中捕獲二氧化碳的能力。”

Martin說：”我們希望真正了解導致二氧化碳濃度升高對植物的礦物成分產生負面影響的機制。例如，我們目前正在探索這些負面影響背後的自然遺傳變異，這可以在之後用於改善未來二氧化碳大氣層下的作物營養價值。”