任何一个初中生都能理解光合作用的基本原理：在阳光的驱动下，植物将二氧化碳和水转化为糖和氧气，它们利用这些物质来生长茎、根、叶和其他美味的部分。随着二氧化碳水平的持续上升——我们有望在未来几十年内达到工业化前水平的两倍——这听起来似乎预示着一场植物的繁荣。但任何植物的生长 spurt 都会带来负面影响。富含二氧化碳的幼苗含有更多的淀粉和糖，而矿物质和蛋白质则更少。你可以尝试避免垃圾食品，但我们的植物也在变得越来越“垃圾”。你看，植物也需要蛋白质才能生长，它们通过吸收土壤中的元素（如氮、磷和钾）来合成蛋白质。在吸收这些分子的过程中，绿色植物还会吸收锌和铁等营养矿物质。植物通常会吸收超过它们所需，并将多余的储存在细胞中。然后人类就会吃掉它们。
然而，农学家们已经记录了半个世纪以来某些矿物质、蛋白质和维生素的持续下降。例如，美国农业部的数据显示，1999年的羽衣甘蓝比20世纪50年代的绿色蔬菜少23%的铁。历史上，科学家们将工业化农业归咎于过度耕作土壤等行为，这会剥夺土壤中的有益物质。
但现在，人们开始将责任归咎于二氧化碳。2002年，数学家 Irakli Loladze 理论上提出，随着二氧化碳的增加，光合作用所需的蛋白质会减少，这意味着植物在吸收微量营养素时，会吸收得更少——导致健康与不健康成分的比例失衡。他记录了包括水稻和小麦在内的某些农作物，平均营养含量下降了8%。
2014年，Loladze 和另一组科学家都发表了研究成果，为他早先的假设提供了有力支持。这两项研究利用了农学家十多年的数据，他们种植了41个品种的六种粮食作物——小麦、玉米、高粱、田豌豆、大豆和水稻——并将部分田地周围环绕着喷嘴，喷射足够的二氧化碳来加热任何温室。对收获物的分析表明，玉米和高粱受到的影响不大，但水稻——养活了全球一半人口的主食——损失了约3%的锌；这可能会使数十万甚至数百万人面临营养缺乏的风险，使他们更容易患上呼吸道疾病、腹泻和疟疾。
如果目前的趋势继续下去，全球大气中的二氧化碳含量将在未来50年内达到这些实验的水平。届时，研究人员估计，数亿人——主要是生活贫困的孕妇和儿童——可能会缺乏铁、蛋白质以及锌等必需品。此外，这些含糖量过高的植物可能会导致糖尿病的增加——糖尿病本身已经是全球头号杀手之一。
除非我们彻底放弃碳排放的习惯（不太可能！），否则我们需要专注于寻找营养更丰富的谷物品种。这些作物仍然会受到二氧化碳过量的影响，但它们或许能让我们的饮食在足够长的时间内保持健康，以便我们能够清理环境。
本文最初发表于《大众科学》2018年夏季“生死”特刊。
