Hvordan klimaforandringer vil ændre vores mad

Verdens befolkning forventes at vokse til næsten 10 milliarder i 2050. Med 3,4 milliarder flere munde at brødføde, og middelklassens voksende ønske om kød og mejeri i udviklingslande, den globale efterspørgsel efter mad kan stige med mellem 59 og 98 procent. Det betyder, at landbruget rundt om i verden skal øge produktionen og øge udbyttet. Men forskere siger, at virkningerne af klimaændringer - højere temperaturer, ekstremt vejr, tørke, stigende niveauer af kuldioxid og havstigning - truer med at reducere mængden og bringe kvaliteten af ​​vores fødevareforsyninger i fare.

En nylig undersøgelse af den globale produktion af grøntsager og bælgfrugter konkluderede, at hvis drivhusgasemissionerne fortsætter på deres nuværende bane, udbytterne kunne falde med 35 procent i 2100 på grund af vandmangel og øget saltindhold og ozon.

En anden ny undersøgelse viste, at amerikansk produktion af majs (alias majs), hvoraf meget bruges til fodring af husdyr og fremstilling af biobrændstof, kunne halveres med en 4˚C stigning i de globale temperaturer - hvilket kunne ske inden 2100, hvis vi ikke reducerer vores drivhusgasemissioner. Hvis vi begrænser opvarmningen til under 2˚ C, målet med Paris -klimaaftalen, Amerikansk majsproduktion kan stadig falde med omkring 18 procent. Forskere fandt også, at risikoen for verdens top fire majseksportører (U.S. Brasilien, Argentina og Ukraine), der lider af afgrøde på samme tid på 10 procent eller mere, er cirka 7 procent med en temperaturstigning på 2˚C. Hvis temperaturen stiger 4˚C, oddsen skyder op til svimlende 86 procent.

"Vi er mest bekymrede over de stærkt reducerede udbytter, "sagde Peter de Menocal, Videnskabelig dekan ved Columbia University og direktør for Center for Klima og Liv. "Vi har allerede problemer med at fodre verden, og denne yderligere indvirkning på afgrødeudbytterne vil påvirke verdens fattigste og forstærke den rige/fattige kløft, der allerede findes."

Men klimaændringer vil ikke kun påvirke afgrøder - det vil også påvirke kødproduktion, fiskeri og andre grundlæggende aspekter af vores fødevareforsyning.

Ekstrem vejr

80 % af verdens afgrøder regner, så de fleste landmænd er afhængige af det forudsigelige vejr, landbruget har tilpasset sig for at producere deres afgrøder. Imidlertid, klimaændringer ændrer nedbørsmønstre rundt om i verden.

Når temperaturen stiger, den varmere luft holder mere fugt og kan gøre nedbør mere intens. Ekstreme nedbørshændelser, som bliver mere og mere almindelige, kan direkte beskadige afgrøder, resulterer i faldende udbytter.

Oversvømmelser som følge af den stigende intensitet af tropiske storme og stigninger i havniveau vil sandsynligvis også stige med klimaændringer, og kan drukne afgrøder. Fordi flodvand kan transportere spildevand, gylle eller forurenende stoffer fra veje, gårde og græsplæner, flere patogener og toksiner kunne finde vej til vores mad.

Varmere vejr vil føre til hurtigere fordampning, resulterer i mere tørke og vandmangel - så der vil være mindre vand til kunstvanding, lige når det er mest nødvendigt.

Omkring 10 procent af de afgrøder, der dyrkes i verdens største fødevareproduktionsregioner, vandes med grundvand, der ikke kan fornyes. Med andre ord, akviferer drænes hurtigere, end de fylder igen - et problem, der kun vil blive værre, når verden fortsætter med at varme op, forklarede Michael Puma, direktør for Columbia's Center for Climate Systems Research.

Dette sker i store fødevareproducerende regioner som U.S. Great Plains og Californiens Central Valley, og i Pakistan, Indien, det nordøstlige Kina, og dele af Iran og Irak.

"Tømning af grundvand er et langsomt opbygningstryk på vores fødevaresystem, "Sagde Puma." Og vi har ingen effektive politikker på plads til at håndtere det faktum, at vi er ved at tømme vores store ressourcer i vores store fødevareproducerende regioner, hvilket er ret foruroligende. "

Klimaprognoser viser, at tørke vil blive mere almindelig i store dele af USA, især sydvest. I andre dele af verden, tørke og vandmangel forventes at påvirke produktionen af ​​ris, som er en fast føde for mere end halvdelen af ​​mennesker på Jorden. I svære tørkeår, udbyttet af regnfoder er faldet 17 til 40 procent. I Syd- og Sydøstasien, 23 millioner hektar produktionsområder med regnfed ris er allerede udsat for vandmangel, og tilbagevendende tørke påvirker næsten 80 procent af de afgrødede risdyrkningsområder i Afrika.

Ekstremt vejr, herunder kraftige storme og tørke, kan også forstyrre madtransporten. Medmindre mad opbevares korrekt, dette kan øge risikoen for ødelæggelse og forurening og resultere i mere fødevarebåren sygdom. En alvorlig sommertørke i 2012 reducerede skibstrafikken på Mississippi -floden, en stor rute til transport af afgrøder fra Midtvesten. Faldet i pramtrafik resulterede i betydelige fødevarer og økonomiske tab. Oversvømmelser, der fulgte i foråret, forårsagede yderligere forsinkelser i fødevaretransporten.

Stigende temperaturer

Global opvarmning kan gavne visse afgrøder, såsom kartofler i Nordeuropa og ris i Vestafrika, og sætte nogle landmænd i stand til at dyrke nye afgrøder, der kun trives i varmere områder i dag. I andre tilfælde, klimaændringer kunne gøre det umuligt for landmændene at opdrætte deres traditionelle afgrøder; ideelle vækstbetingelser kan skifte til højere breddegrader, hvor terrænet eller jorden muligvis ikke er lige så frugtbar, hvilket resulterer i mindre jord til rådighed for produktivt landbrug.

Den ultimative effekt af stigende varme afhænger af hver afgrødes optimale temperaturinterval for vækst og reproduktion. Hvis temperaturerne overstiger dette område, udbytterne vil falde, fordi varmestress kan forstyrre en plantes bestøvning, blomstring, rodudvikling og vækststadier.

Ifølge en rapport fra National Academy of Sciences fra 2011, for hver grad Celsius, at den globale termostat stiger, der vil være et fald på 5 til 15 procent i den samlede afgrødeproduktion.

Hedebølger, som forventes at blive hyppigere, gøre husdyr mindre frugtbare og mere sårbare over for sygdomme. Malkekøer er særligt følsomme over for varme, så mælkeproduktionen kan falde.

Parasitter og sygdomme, der er målrettet husdyr, trives i varme, fugtige forhold. Dette kan resultere i, at husdyrbrugere behandler parasitter og dyresygdomme ved at bruge flere kemikalier og veterinærmedicin, som derefter kan komme ind i fødekæden.

Klimaændringer vil også muliggøre ukrudt, skadedyr og svampe for at udvide deres rækkevidde og antal. Ud over, tidligere kilder og mildere vintre vil tillade flere af disse skadedyr og ukrudt at overleve i længere tid.

Plantsygdomme og skadedyr, der er nye i et område, kan ødelægge afgrøder, der ikke har haft tid til at udvikle forsvar mod dem. For eksempel, nye virulente mutantstammer af hvederust, en svampeinfektion, der ikke var set i over 50 år, har spredt sig fra Afrika til Asien, Mellemøsten og Europa, ødelæggende afgrøder.

Højere niveauer af kuldioxid

Fordi planter bruger kuldioxid til at lave deres mad, mere CO2 i atmosfæren kan forbedre afgrødeudbyttet i nogle områder, hvis andre forhold - næringsstofmængder, jordfugtighed og vandtilgængelighed - har ret. Men de gavnlige virkninger af stigende kuldioxidniveauer på plantevækst kan opvejes af ekstremt vejr, tørke eller varmestress.

Selvom højere CO2 -niveauer kan stimulere plantevækst og øge mængden af ​​kulhydrater, som planten producerer, dette kommer på bekostning af protein, vitamin- og mineralindhold. Forskere fandt ud af, at planternes proteinindhold sandsynligvis vil falde betydeligt, hvis kuldioxidniveauer når 540 til 960 dele pr. Million, som vi forventes at nå inden 2100. (Vi er i øjeblikket på 409 sider pr. minut) Undersøgelser viser, at byg, hvede, kartofler og ris har 6 til 15 procent lavere koncentrationer af protein, når de dyrkes på disse niveauer af CO2. Proteinindholdet i majs og sorghum, imidlertid, faldt ikke nævneværdigt.

I øvrigt, koncentrationerne af vigtige elementer - såsom jern, zink, kalk, magnesium, kobber, svovl, fosfor og nitrogen - forventes at falde med mere CO2 i atmosfæren. Når CO2 -niveauet stiger, åbningerne i planteskud og blade krymper, så de mister mindre vand. Forskning tyder på, at når planter mister vand langsommere, deres cirkulation sænkes, og de trækker mindre nitrogen og mineraler fra jorden. Vitamin B -niveauer i afgrøder kan også falde, fordi nitrogen i planter er afgørende for at producere disse vitaminer. I en undersøgelse, ris dyrket med forhøjede CO2 -koncentrationer indeholdt 17 procent mindre vitamin B1 (thiamin), 17 procent mindre vitamin B2 (riboflavin), 13 procent mindre vitamin B5 (pantothensyre), og 30 procent mindre vitamin B9 (folat) end ris dyrket under det nuværende CO2 -niveau.

En varmere, mere surt hav

540 millioner mennesker rundt om i verden er afhængige af fisk for deres protein og indkomst - men skaldyr vil blive påvirket af klimaændringer, også. Siden 1955 har oceanerne har absorberet over 90 procent af den overskydende varme, der fanges af drivhusgasemissioner i atmosfæren. Som resultat, havet er varmere i dag, end det nogensinde har været siden registreringen begyndte i 1880.

Når havene varmes op, mange fisk og skaldyr bevæger sig nordpå på jagt efter køligere farvande.

Ud for den amerikanske nordøstlige kyst, Amerikansk hummer, rød kulmule og sort havabbor har forskudt deres rækkevidde i gennemsnit 119 miles mod nord siden slutningen af ​​1960'erne. I Portugal, fiskere har for nylig fanget 20 nye arter, hvoraf de fleste vandrede fra varmere farvande. Og Chinook laks, findes normalt omkring Californien og Oregon, kommer nu ind i de arktiske floder. Flytter ind på nyt område, imidlertid, disse arter kan konkurrere med andre arter om mad, som kan påvirke deres overlevelse. Omlægningsforskydningerne påvirker fiskere, også, hvem skal vælge, om de vil følge de fisk, de er vant til at fange, når de bevæger sig nordpå eller fiske forskellige arter. Når disse økosystemer ændrer sig, fiskerilovgivningen har svært ved at følge med, fare for levebrødet for fiskere, hvis kvoter for visse fiskearter måske ikke længere er relevante.

Varmere farvande kan ændre tidspunktet for fiskemigration og reproduktion, og kunne fremskynde fiskemetabolisme, hvilket resulterer i, at deres kroppe optager mere kviksølv. (Kviksølvforurening, fra afbrænding af fossile brændstoffer, ender i havet og opbygger sig i havdyr.) Når mennesker spiser fisk, de indtager kviksølv, som kan have toksiske virkninger på menneskers sundhed.

Højere vandtemperaturer øger forekomsten af ​​patogener og af havsygdomme hos arter som østers, laks og abalone. Vibrio bakterier, som kan forurene skaldyr og ved indtagelse af mennesker, forårsage diarré, feber og leversygdom, er mere udbredt, når havoverfladetemperaturerne stiger, også.

Udover opvarmning, havet har optaget næsten en tredjedel af den kuldioxid, som mennesker har genereret, som har ændret sin kemi. Havvand er nu 30 procent mere surt, end det var under den industrielle revolution.

Når havets surhed øges, der er færre carbonationer i havet for de marine arter, der har brug for calciumcarbonat for at bygge deres skaller og skeletter. Nogle skaldyr, såsom muslinger og pterapoder (små marine snegle i bunden af ​​fødekæden) begynder allerede at skabe tyndere skaller, efterlader dem mere sårbare over for rovdyr. Forsuring af havet kan også forstyrre udviklingen af ​​fiskelarver og forstyrre lugtesansen, som fisk er afhængige af for at finde mad, levesteder og undgå rovdyr. Ud over, Det forstyrrer de økosystemer, som havlivet afhænger af.

Ifølge forskning udført ved Columbia's Center for Climate and Life, havopvarmning og forsuring kan ende med at omstrukturere mikrobielle samfund i havet. Fordi disse følsomme mikrober er grundlaget for den globale fødekæde, hvad der sker med dem, kan have uforudsete og enorme konsekvenser for vores madforsyninger.

Havstigningen stiger

Nogle eksperter forudsiger, at havniveauet kan stige en meter inden 2100 på grund af smeltende iskapper og gletsjere. I Asien, hvor meget af risen dyrkes i kystområder og lavtliggende deltaer, stigende hav vil sandsynligvis forstyrre risproduktionen, og saltvand, der bevæger sig længere inde i landet, kan reducere udbyttet.

Akvakultur af ferskvandsarter påvirkes også af havstigning, da saltvand kan bevæge sig opstrøms i floder. For eksempel, i Mekong -deltaet og Irawaddy -regionen i Vietnam og Myanmar, den blomstrende havkat akvakultur kan blive påvirket af saltvand indtrængen. Hvis dette sker, dambrug skulle flyttes længere opstrøms, fordi havkat har ringe tolerance over for saltvand.

Hvem vil mærke virkningerne?

Klimaændringer vil ikke kun påvirke fødevareproduktion og forbrugere; efterhånden som optimale vækstbetingelser ændrer sig med klimaet, samfund, der er afhængige af fiskeri eller landbrug for deres levebrød, vil blive forstyrret.

Nogle områder med større breddegrader kan være til gavn og blive mere produktive, men hvis emissionerne fortsat stiger, udsigterne for fødevareproduktion fra 2050 til 2100 er ikke gode. Velhavende nationer og tempererede regioner vil sandsynligvis kunne modstå de fleste påvirkninger, der henviser til, at tropiske regioner og fattige befolkninger vil have de største risici. Børn, gravid kvinde, de ældre, lavindkomstsamfund og personer med svækket immunsystem eller kroniske medicinske tilstande vil være mest modtagelige for ændringer i adgangen til mad, sikkerhed og ernæring.

Ud over, fordi mad er en globalt handlet vare i dag, klimabegivenheder i en region kan hæve priserne og forårsage mangel over hele kloden. Fra 2006, tørke i de store hvedeproducerende lande var en nøglefaktor i en dramatisk stigning i fødevarepriserne. Mange lande oplevede madoptøjer og politisk uro.

Hvordan videnskab kan afværge påvirkninger

"Fødevaresikkerhed bliver et af de mest presserende klimarelaterede spørgsmål, hovedsageligt fordi det meste af verden er relativt fattigt, og mad kommer til at blive stadig mere knappe og dyre, "sagde de Menocal." Så hvilken slags løsninger kan videnskaben tilbyde for at hjælpe? "

Selvfølgelig, den bedste måde at reducere disse risici for vores fødevareforsyning er at implementere politikker til at reducere drivhusgasemissioner. Earth Institute forskere, imidlertid, arbejder på nogle ambitiøse og potentielt vidtrækkende projekter for at reducere risici for fødevaresystemet.

Columbia's International Research Institute for Climate and Society leder et projekt kaldet Adapting Agriculture to Climate Today, for i morgen, eller ACToday. En del af Columbia World Projects, ACToday hjælper med at maksimere fødevareproduktionen og reducere afgrødetab ved mere præcist at forudsige og håndtere oversvømmelses- og tørkerisiko, forbedring af finansiel praksis, og, når en fødevarekrise udspiller sig, identificerer behovet for nødhjælpsindsats tidligere. Projektet introducerer state-of-the-art klimainformation og forudsigelsesværktøjer i seks lande:Etiopien, Senegal, Colombia, Guatemala, Bangladesh og Vietnam.

I tilfælde af en betydelig forstyrrelse i det globale fødevaresystem, der ikke er noget agentur i den amerikanske regering, hvis ansvar det er at tage ansvar, sagde Puma. Hans fokus har været på at forsøge at forstå potentielle forstyrrelser, som kan være relateret til ekstremt vejr, elnettet, konflikt, eller andre faktorer. "Vi ønsker at forstå fødevaresystemet i større dybde, så vi kan identificere sårbarheder og justere systemet til at håndtere dem, "sagde han. Arbejde med kolleger ved Potsdam Institute for Climate Impact Research i Tyskland, han bygger kvantitative økonomiske modeller for at undersøge sårbarheder i fødevaresystemet under forskellige scenarier; de vil bruge værktøjet til at undersøge, hvordan ændring af visse politikker kan reducere sårbarheden i fødevaresystemet til forstyrrelser.

Center for Klima og Liv lægger sin indsats i at bygge broer mellem erhvervslivet og videnskabssamfundet i New York, at hjælpe med at afklare for investorerne de finansielle risici og muligheder for klimaændringer. Store investeringsselskaber med langsigtede synspunkter har billioner af dollars i aktiver, der kan blive truet af klimaændringer. De Menocal mener, at mere intelligente investeringsstrategier kan forfølges med en videnskabsbaseret tilgang. "Hvis du deltager i de største indsatser af penge på planeten, det er det, der kommer til at forme adfærd, "sagde han." Hvis vi kan uddanne dem om, hvordan klimaforandringer vil påvirke ting, der betyder noget for mennesker, så kan de handle på den viden, før disse ting sker. "

Denne historie er genudgivet med tilladelse fra Earth Institute, Columbia University http://blogs.ei.columbia.edu.