Készülj fel arra, hogy egy melegebb világban másként étkezz

Az éghajlatváltozás miatt a növények kevésbé termelékenyek, az ételek kevésbé táplálóak és a gazdaságok gyomosabbak

2019. május 23., 5:45

Ez az utolsó részlet a 10 részes sorozat a klímaváltozás jelenlegi globális hatásairól. Ezek a történetek megvizsgálják a változó bolygó jelenlegi hatásait, azt, hogy a feltörekvő tudomány mit javasol e változások mögött, és mit tehetünk mindannyian, hogy alkalmazkodhassunk hozzájuk.

2016 késő nyarán a búzatermesztők Franciaországban rájöttek, hogy valami nincs rendben. Betakarításuk kisebb volt a szokásosnál - sokkal kisebb. A gazdák hozzászoktak ahhoz, hogy hozamaik - a szántóföldükön megtermelt növények mennyisége - nagyon következetesek legyenek. A búzahozamok általában legfeljebb 5 százalékkal változtak egyik évről a másikra. De ez az év más volt.

Nem volt azonban azonnal nyilvánvaló, hogy mi a probléma.

Azon a télen szokatlanul meleg varázslat történt. Később az év folyamán heves esőzések hullottak. Ezek az események váratlan problémákhoz vezettek. A heves esőzések például tápanyagokat mosnak ki a talajból. A meleg és a nedvesség fokozta a betegségek terjedését. Egyik sem tűnt túl rossznak, mivel történtek. De amikor eljött a búza betakarításának ideje, Franciaországban a termés egynegyedével (25 százalékkal) alacsonyabb volt a szokásosnál. Egyes régiókban csak a felét (50 százalék) tették ki annak, ami volt.

"Ez elképesztő volt számomra" - mondja Senthold Asseng. A gainesville-i Floridai Egyetemen dolgozik, ahol számítógépek segítségével elemzi az adatokat és megjósolja a terméshozamokat. „Valódi figyelmeztetés volt, hogy nem kell várni egy olyan nagy sokkra, mint a hőhullám vagy az aszály. Sokkolhatja a produkciót az is, ha három vagy négy kisebb változtatást hajtanak végre, amelyek mind egy szezonban jönnek létre. ”

Franciaország gazdag ország. Tehát más gabona- és élelmiszerforrásai voltak. A búzatermelőkön kívül néhány francia embert érintett. De egy szegény országban a terméshozam ilyen hatalmas csökkenése súlyosbíthatja a szegénységet - vagy akár éhínséget is okozhat.

Ha az emberek arra gondolnak, hogy az éghajlatváltozás hogyan befolyásolja életüket, elképzelhetik, hogy rövidebb télű és hosszabb nyárú világban élnek. Elképzelhetik, hogy a tengerparti városok elveszítik a talajt a tengerszint emelkedéséhez. Még extrémebb időjárásra is számíthatnak, például hurrikánokra vagy tűzvészekre.

Mindezek a hatások a világ különböző pontjain sújtottak. De a klímaváltozás hatással van arra is, amit eszünk. Melegebb hőmérséklet és több kártevő esetén a gazdaságok kevesebb élelmiszert termelnek. A gazdáknak pedig keményebben kell dolgozniuk annak termesztésében, hogy milyen ételt hoznak a betakarításhoz. Egyes növények kevésbé táplálóak lehetnek. Kevesebbet fogyaszthatunk az éghajlatváltozásnak kitett élelmiszerekből - például a búza és a kukorica -, és több olyan növényt, amely jobban elviseli az aszályt. Gondolj cirokra. (Mmmm ... cirok!)

A tudósok tanulmányozzák ezeket a kérdéseket, és többet tudnak meg arról, hogy a klímaváltozás hogyan befolyásolja az élelmiszerellátást. Új növényeket és új termesztési technikákat is fejlesztenek, amelyek segítenek a gazdálkodóknak alkalmazkodni a következő változásokhoz.

Fokozza a hőt

Nehéz megvizsgálni, hogy a hőmérséklet változásai hogyan befolyásolják a növényeket. Számos tényező befolyásolja a növények növekedését. Ide tartozik a csapadék, a napfény, a talaj minősége, a levegőben lévő szén-dioxid mennyisége és a termesztett növények típusa. A tudósok azt keresték, hogyan lehet a hőmérsékletet elkülöníteni az összes többi tényezőtől. Egyes kutatók üvegházakkal vagy kísérleti növényterületekkel teszik ezt. Asseng azonban ezt számítógéppel teszi.

Magyarázó: Mi az a számítógépes modell?

Számítógépes modellel a kutatók olyan kísérleteket végezhetnek, amelyek a valós életben nehézek vagy lehetetlenek lennének. Megváltoztathatnak egy tényezőt, és az összes többit változatlanul megtarthatják. Haladhatnak előre vagy hátra az időben. Asseng egy számítógépes program kidolgozásában segített a növények növekedésének modellezésében. Csapata most ezt a modellt használhatja a terméshozamok várható változásainak értékelésére a gazdaságokban szerte a világon.

Asseng és csapata ezt a modellt használta annak megvizsgálására, hogy a hőmérséklet emelkedése hogyan befolyásolhatja a búza, a rizs, a kukorica és a szójabab betakarítását. Világszerte ez a négy növény biztosítja az emberek által fogyasztott összes kalória kétharmadát.

A modell csípése nagyon aggasztónak bizonyult. Modellje szerint 1 Celsius-fok (1,8 Fahrenheit fok) globális felmelegedése „az összes főbb növény csökkenéséhez vezet”. A kukorica betakarítása 7-8 százalékkal csökken. A búza 6 százalékkal csökken. A rizs és a szója hozama mintegy 3 százalékkal esne vissza.

Ezen megállapítások ellenőrzésére Asseng és egy másik tudóscsoport összehasonlította eredményeiket négy másik, különböző tudósok által végzett vizsgálattal. Ezek a tanulmányok egyéb számítógépes modelleket, matematikai elemzéseket és a tesztterületeken termesztett növények betakarítását is magukban foglalták. "Mindezek a különböző módszerek azonos számokkal álltak elő" - mondja. Ez biztosra vette, hogy a hőmérséklet valóban nagy szerepet játszhat és fog játszani a jövőbeni betakarítás méretében.

De a hőmérsékletnek a növényekre gyakorolt hatása a legtöbb ember számára nem feltétlenül nyilvánvaló, legalábbis azonnal. Ennek oka, hogy más tényezők egyidejűleg segíthetik a növénytermesztést. Ezek az előnyök elrejthetik a melegedési hőmérséklet bármilyen hatását - legalábbis egy ideig.

Asseng szerint Egyiptom jó példa erre. Világszerte a terméshozamok az elmúlt 50 évben folyamatosan emelkedtek. A jobb gazdálkodási technikák felelősek. Ám Egyiptomban az aratás az elmúlt 10 évben egyenletessé vált, még akkor is, ha gazdái ugyanolyan fejlesztéseket hajtottak végre a gazdálkodásban. Az aszályt nem lehet hibáztatni. Az egyiptomi gazdák öntözik a szántóikat, így a növények nem kapnak kevesebb vizet.

Asseng úgy véli, hogy a hőmérséklet emelkedése a felelős.

Az élelmiszertermelés növekedésének lassulása megnehezítheti egy olyan világ táplálását, ahol a népesség növekszik. A világ népessége pedig gyorsan növekszik. Ma 7,6 milliárd ember él a Földön. Az ENSZ előrejelzése szerint 2030-ra 8,6 milliárd, 2050-re pedig 9,8 milliárd lesz. Ez sok száj a táplálékra.

"A változások már megvannak, de gyakran nem láthatja őket" - mondja Asseng. „Igen, a [termés] hozama nő. De a kulisszák mögött valaki nyomja a féket ”- mondja. És egyes helyeken, például Egyiptomban - állítja - már láthatja a hatásokat.

Változó talajok

Nem csak a hőmérséklet és az éghajlat egyéb jellemzői befolyásolják a növények növekedését. A talajnak is nagy szerepe van. "Ha megváltoztatja az éghajlatot, megváltoztathatja a talaj tulajdonságait is" - jegyzi meg Lenny Winkel. Környezeti geokémikus, az ETH Zürichnél és az Eawag vízi kutatási szervezetnél dolgozik. Mindkettő Svájcban van.

A nedves, esős területeken sok szerves anyag - főleg szén - található a talajban. Ez azért van, mert ezek a nedves helyek gyakran sok növényt tartalmaznak. Amikor leveleket ejtenek vagy elpusztulnak, szöveteik a nedves környezetben lebomlanak. Ez komposztot - a rendelkezésre álló tápanyagokat - ad a talajhoz. De a száraz helyeken kevesebb növény van. Amint az ottani növények elpusztulnak, hosszabb ideig tart a komposztba való rothadás.

A klímaváltozás súlyosbíthatja a globális konfliktusokat?

Ha az éghajlatváltozás miatt egyes régiók szárazabbá válnak, akkor azt mondja: "a szerves anyagokat is elveszítheti a talajban." Ez csökkentené a rendelkezésre álló tápanyagokat a következő szezon terményeinek táplálására.

Winkel a nyomelemek, például a szelén talajban való jelenlétét vizsgálja. Az ilyen elemek csak apró mennyiségben jelennek meg a környezetben. Fontos mikrotápanyagként a szelén olyan dolog, amire az embereknek apró mennyiségben van szükségük.

Nem sokat tudni arról, hogy a szelén hol fordul elő természetesen. Ezért Winkel úgy döntött, hogy megpróbálja feltérképezni az ismert összegeket. Ebből megpróbálta megjósolni a világ más pontjainak szintjét. Aztán csapata azt kereste, hogy „megtalálja az összefüggést az [ismert] koncentrációk és a környezeti tényezők között” - mondja. "Megtudtuk, hogy az éghajlati tényezők valóban fontosak." A szelén talajba jutásának egyik módja ugyanis a szerves anyagok lebontása.

Ezzel az információval Winkel rájött, hogy most megjósolhatja, hogyan változik a szelén talajszintje a felmelegedő világban. Az éghajlat számítógépes modelljeinek felhasználásával valószínű változásokat tudott hozzáadni a térképéhez, amelyek tükrözik a felmelegedő környezetet. És most arról számol be: "Láttuk, hogy a változás szelénveszteséget okoz a talajban."

Természetesen az emberek nem esznek szelént a talajból. A növények gyökerei a talajból bányásszák és a szöveteikbe viszik. A kérdés megértésének következő lépése annak tanulmányozása lesz, hogy a talajban lévő szelén csökkenése hogyan befolyásolja ennek a mikroelemnek a szintjét az élelmiszer-növényekben. "Általában elmondhatjuk, hogy ami a talajban történik, az a növényekben is tükröződik - de nem minden esetben" - mondja Winkel.

A következõ hatások áradata

A klímaváltozás egy másik módja a talaj befolyásolásának a szennyezés. Joyce J. Chen a Columbus-i Ohio Állami Egyetemen dolgozik. Ott tanulmányozza az alacsonyabb jövedelmű országok gazdaságát, és megpróbál olyan politikákat és programokat találni, amelyek elősegíthetik boldogulásukat. Kutatásai arra összpontosítottak, hogy az áradás miként ronthatja meg a talajt Bangladesben.

Ez az alacsony fekvésű ország India keleti határán hajlamos az áradásra. A tengerszint emelkedésével a viharok és a dagályok miatt az óceán vize felszivároghat a szárazföldön, a part menti területeken. Később, amikor az alacsony csapadékmennyiség miatt a folyó szintje csökken, több tengervíz áramlik a szárazföldre a folyók torkolatából. Ez is elárasztja ezeket a területeket.

A sósvíz áradásai szennyezik az ivóvízkészleteket. Még a haszonállatok is megbetegedhetnek sós víz elfogyasztása miatt. A só pedig hatékonyan mérgezheti a termőföldet. Az olyan növények, mint a rizs, gyengén nőnek a sós talajban. Tehát a rizs betakarításai ott esnek, ahol a tengervíz elönt. Sok farmcsalád, amikor ez megtörténik, városokba költözik. Akkor próbálnak munkát keresni, amikor már nem tudnak termést termeszteni sóval megmérgezett földjeiken.

Egy ilyen helyzet kettős terhet jelent ezeknek az embereknek, mondja Chen. Nemcsak új lakóhelyre van szükségük, hanem nemzetük is potenciálisan csökkenti az élelmiszereket, mert kevesebb ember képes gazdálkodni.

Gyomokból tanulni

Az éghajlatváltozás nemcsak hőmérséklet-emelkedést hoz. Emellett emelkedő szén-dioxid-szintet is hoz. Ez jó hírnek tűnik azoknak a növényeknek, amelyek felszívják a levegőből a szén-dioxidot vagy a CO2-t. A szén felhasználásával építik fel a szöveteket. De ez nem ilyen egyszerű, mondja Lewis Ziska. Növényfiziológus, aki a növényi szövetek biológiáját tanulmányozza. Az Egyesült Államok Mezőgazdasági Minisztériumának nagy kutatóközpontjában dolgozik, Beltsville, Md.

"Nem minden növény fog ugyanúgy reagálni erre a [CO2] változásra" - mondja. Sok olyan növényt hoz, amely kevésbé tápláló, ha magasabb CO2-tartalommal termesztik. Különösen fehérjeszintjük csökken. A növények elveszíthetik a vitaminokat és a mikroelemeket is. A kísérletek során úgy tűnt, hogy a növények, mint a búza, a szója és a rizs, nem nőnek jobban CO2-tartalmú környezetben.

Mi nőtt jobban? Gyomok.

"A mezőgazdaságban a legrosszabb gyomnövények közül sokan reagálnak erre a változásra" - jegyzi meg Ziska. A növények kisebb méretűre növekedhetnek, vagy kisebb gyümölcsöket és kevesebb magot teremthetnek a jövőben, ahol több gyomnövénnyel kell versenyezniük. Újabb kártevők és betegségek is megfertőzhetik a növényeket egy melegebb világban.

A probléma egyik oka a genetikai sokféleség hiánya a modern növényekben. Míg a gyomoknak ezerféle fajtája van, mindegyiknek különböző tulajdonságai vannak, manapság a legtöbb étel monokultúrás gazdálkodásból származik. Ez azt jelenti, hogy a gazdák csak egyféle növényt termesztenek. Ezeknek a növényeknek mind nagyjából ugyanazok a tulajdonságok, a tenyésztésen alapulva, amely korlátozta az adott géneket, amelyekben gazdájuk van.

A melegebb vagy szárazabb környezetben való boldogulás génjei eltűnhetnek. A tenyésztők feláldozhatták őket olyan fajták javára, amelyek génjei nagyobb gyümölcsöt, több magot vagy erősebb szárat teremtek. De ezeknek a fajtáknak állandó és nagyon kényelmes környezetre lehet szükségük. Változtassa meg az éghajlatot, és ezek a növények megbetegszenek vagy bénulhatnak.

Például manapság a legtöbb sült krumpli egyetlen burgonyafajtából készül. "Nagyszerű, ha a klíma stabil - mondja Ziska -, de nem olyan nagy, ha a klíma változik." Ha a gazdálkodók ehelyett többféle burgonyafajtát termesztettek, néhányuk alkalmazkodhat, még akkor is, ha sokan mások nem.

"Az érme pozitív oldala, hogy tanulhatunk a gyomoktól, és ezt felhasználhatjuk a főbb gabonafélék saját fajtáinak fejlesztésére" - mondja Ziska. A gabonanövények olyan fajok, mint a rizs, a búza, valamint a kukorica vagy a kukorica.

Ziska és munkatársai a gabonamagvak, például a vadrizsek „gazos” rokonait vizsgálták. Ezek nem olyanok, mint a kertben termő gyomok. Ősi vagy vadfajta szemek, amelyeket az emberek háziasítottak. A kutatók különböző fajtákat vetettek a tesztmezőkre. A tudósok megváltoztathatják a növekedési körülményeket, mellyel melegebbé, szárazabbá vagy nedvesebbé tehetik ezeket a mezőket. A normálnál magasabb CO2-szintnek is kitehetik őket - ami utánozza az előrejelzések szerint a jövőben bekövetkező eseményeket. A kutatók figyelemmel kísérték a növények reakcióit. Aztán tanulmányozták a legjobban teljesítő növények génjeit.

Néhány rizs „krétássá” válik, amikor melegebb hőmérsékleten nő, vagy több CO2-t lélegez be. Sejtszerkezete megváltozik, átláthatatlanabb színt kölcsönöz neki, és főzéskor keményebbé és kevésbé ragadóssá válik. Ezek a rizsszemek rosszabb minőségűek. Nem vonzóak és nem olyan ízűek, mint a hagyományos rizs, ami csökkenti értéküket. Különböző rizstípusok tesztelésével és az egyes növények DNS-ének vizsgálatával a tudósok megtalálhatták a krétát befolyásoló géneket. Most elkerülhetik ezeket a géneket örökölt rizsfajtákat, amikor a gazdák olyanokat keresnek, amelyek valószínűleg jobb terményeket teremtenek egy olyan világban, amely melegebb és/vagy magasabb a CO2-szintje.

"Úgy gondoljuk, hogy szó szerint a válasz a gyomokban rejlik" - mondja Ziska. A veteményes növények vad rokonai már alkalmazkodnak a Föld változó éghajlatához. Megtanulva, hogyan teljesítenek, ez reményt ad arra, hogy a növénytudósok tanulhatnak ezekből a génekből „a jelenlegi termésvonalak módosítására és potenciálisan alkalmazkodóbbá tételére a változáshoz”.

Az egyik megoldás magában foglalhatja a meglévő növények, például a rizs genetikájának kijavítását néhány gyomos, de ellenálló rokon unokatestvérének génjeinek beillesztésére. Az ilyen növényeket genetikailag módosított szervezeteknek vagy GMO-knak nevezik. Egy másik alternatíva: A tudósok növényfajokat tenyészthettek, hogy új hibrideket hozzanak létre, amelyek mindkettő legjobb tulajdonságait ötvözik. De Ziska reméli, hogy a jövő ételei már láthatatlanul rejtőzhetnek.

„Nincs semmim a GMO-k ellen. De azt is szeretném, ha az emberek felismernék, hogy az evolúció egy ideje ezt csinálja. És amikor utoljára ellenőriztem, több mint 100 000 különböző rizssor volt ”- mondja. "Mi lenne, ha először megnéznénk ezeket, és megnéznénk, mi használható a már rendelkezésre álló lehetőségek előtt, mielőtt géneket mozgatnánk?"

Az evés adaptálása

10 vagy 20 évbe telhet egy új búzafajta kifejlesztése. De az embereknek nem kell annyit várniuk, hogy megváltoztassák az élelmiszer-termesztés módját. "Jelenleg terepi szinten a gazdák felismerik, hogy a dolgok változnak, és alkalmazkodnak" - mondja Ziska.

„Korábban ültetnek. Vagy más módszert alkalmaznak a gyorsabb ültetéshez ”- mondja. Lehet, hogy különböző felszereléseket használnak a szántóföldeiken, vagy különböző módszerekkel próbálják a növények növekedését.

Ahogy Ziska látja, életünkben nem állíthatjuk meg a klímaváltozást. Annyi lendületet kapott, csak annyit remélhetünk, hogy lelassítjuk. És még ennek eltartása is eltarthat egy ideig. "Nem fogjuk hirtelen elzárni a levegőben lévő CO2 mennyiségét" - mondja. "Alkalmazkodnunk kell, és gyorsan alkalmazkodnunk kell."

Jó hír, hogy az élelmiszer-ellátás problémájának vizsgálata több embernek segíthet megérteni a klímaváltozás fontosságát. Pályája elején Ziska észrevette, hogy a legtöbb embert nem érdekli, amikor arról beszélt, hogy az éghajlatváltozás hogyan befolyásolja a környezetet. De amikor megmutatta nekik, hogy ez milyen hatással lehet az élelmiszerellátásra, hirtelen felültek és hallgattak.

"A közönség gondozásának 10 százalékáról a közönség gondozásának 90 százalékára ment" - mondja. „Amikor személyessé válik, akkor érdekel. És nem jut eszembe semmi személyesebb, mint az étel. ”

Ossza meg ezt:

Idézetek

Folyóirat: J. Chen. A part menti éghajlatváltozás, a talaj sótartalma és az emberek vándorlása Bangladesben. A természet klímaváltozása. Vol. 8. 2018. október 22., 981. o. Doi: 10.1038_s41558-018-0313-8.ris.

Folyóirat: C. Zhao és mtsai. A hőmérséklet növekedése négy fő becslés szerint csökkenti a növények globális hozamát. A Nemzeti Tudományos Akadémia közleményei. Vol. 114., 2017. augusztus 29., p. 9326. doi: 10.1073/pnas.1701762114.

Folyóirat: G. Jones és mtsai. Az előrejelzések szerint a szelénhiány kockázata növekedni fog a jövőbeni klímaváltozás esetén. A Nemzeti Tudományos Akadémia közleményei. Vol. 114., 2017. március 14, p. 2848. doi: 10.1073/pnas.1611576114.