Cum să hrănești zece miliarde de oameni?

Porcii sunt hrăniți cu porumb, cel puțin o treime din alimentele greu de produs merg la coșul de gunoi. S-a calculat mai întâi cum să hrănim omenirea, care se așteaptă să crească până la zece miliarde până în 2100, exclusiv pe terenurile arabile pe care le avem acum și cu un impact asupra mediului în scădere.

„Dă-mi un punct solid în care să-mi disprețuiesc picioarele și să mut Pământul din locul său”. Legenda spune că Arhimede a spus acest lucru despre melcul de ridicare pe care l-a descoperit. Ecologiștii și cercetătorii agricoli de la Universitatea din Minnesota, Harvard și Universitatea din Bonn au identificat 15 probleme relativ ușor de rezolvat în șase țări care ar putea asigura o aprovizionare de bază cu cel puțin 3 miliarde de persoane în plus.

Un aspect important al analizei a fost că aceasta nu ar necesita mai multe zone de producție și nu ar crește sau chiar reduce impactul agriculturii asupra mediului, inclusiv emisiile de gaze cu efect de seră. Studiul echipei de cercetare a fost publicat de Science.

De ce siguranța alimentelor este o problemă arzătoare?

În timp ce în 1950 trăiam cu mai puțin de 3 miliarde pe Pământ, omenirea este acum estimată la 7 miliarde. În secolul XXI, omenirea va crește încet doar din cauza scăderii fertilității din ultimele decenii, dar până în 2050, demografii ONU așteaptă 9,3 miliarde de oameni. Și, deși creșterea populației va continua să încetinească în a doua jumătate a secolului, după cel mai probabil scenariu, până în 2100 vom avea mai mult de 10 miliarde.

Un alt factor de risc este acela că schimbările climatice tind să reducă randamentele în medie. Potrivit unui raport recent al Grupului interguvernamental privind schimbările climatice (IPCC), care rezumă poziția de lider în cercetarea climatică, grâul, porumbul și orezul vor fi, de asemenea, mai mici la sfârșitul secolului XXI decât la început, dacă temperatura medie a Pământului crește cu 2 grade Celsius (iar agricultura nu se adaptează la aceasta).

Ei recoltează grâu lângă Nantes. Randamentele sunt suficient de mari în Europa de Vest, dar există încă loc pentru îmbunătățirea eficienței în Europa de Est Sursa: AFP/Jean-Sebastien Evrard

Analiză cuprinzătoare

Cu toate acestea, care cultură alimentară va fi mai mult sau mai puțin variază în funcție de cultură, regiune și soluție de adaptare. Dacă adaptarea întârzie sau eșuează, de exemplu, producțiile de grâu din bazinul carpatic ar putea scădea cu 20 până la 30 la sută până la sfârșitul secolului XXI. În principiu, un climat mai cald și mai mult dioxid de carbon poate duce la producții și mai bune, dar acest beneficiu este măturat de vremea chiar mai puțin previzibilă, cu precipitații abundente și secete severe.

„Cea mai mare parte a apei dulci este folosită de agricultură, cu emisii semnificative de gaze cu efect de seră și epuizarea habitatului natural, dar trebuie totuși să producem mai multe alimente”, rezumă Paul West, cercetător principal la Institutul de Științe ale Mediului al Universității din Minnesota.

Până în prezent, însă, au existat puține analize care să arate unde fermierii ar trebui să se pregătească pentru creșterea populației și schimbările climatice. Cercetătorii de la cele trei universități au folosit datele GIS publicate recent și calculele model pentru a identifica punctele în care s-ar putea face îmbunătățiri semnificative în aprovizionarea cu alimente pentru generațiile viitoare. A fost important să subliniem problemele care vor fi resimțite în întreaga lume, a spus studiul.

Irigarea câmpului de porumb Sursa: AFP/Jean-Philippe Ksiazek

Șaptesprezece plante foarte utile

Orz, cartofi, grâu, sorg, trestie de zahăr, sfeclă de zahăr, arahide, bumbac, mei, porumb, manioc, floarea-soarelui, ulei de palmier, canola, orez, secară, soia. Acestea sunt cele 17 plante alimentare și de cultură care ne oferă cele mai multe substanțe nutritive (86 la sută din caloriile consumate de omenire). Echipa de cercetare a inclus și producția de bumbac în analiză datorită utilizării semnificative a apei pentru irigații și a îngrășămintelor.

Aceste 17 culturi sunt cultivate pe 58% din totalul terenurilor arabile ale planetei. Alte rapoarte relevante:

cresc pe 95 la sută din terenurile irigate,
cheltuim 92 la sută din apa noastră pentru irigații pentru a crește randamentul acestora,
aproximativ 70% din conținutul de azot și fosfor (fertilizare) se îndreaptă spre parcelele în care crește una dintre aceste 17 plante.

Creșterea eficienței

Echipa de cercetare a constatat că randamentele actuale în multe locuri sunt cu aproximativ 50% mai mici decât cele disponibile în mod realist. Aceasta se numește decalaj de randament. Dacă vom reuși să creștem producția (adică să închidem diferența de randament) în regiunile cu randamente slabe, am avea cu 358 de milioane de tone mai multe culturi pe an. Pe baza conținutului de energie al alimentelor, aceasta ar fi 8,5 calorii petale sau 8,5 trilioane (de milioane de ori un miliard) de calorii. Această echipă de cercetare estimează că este suficient să furnizăm alimente de bază pentru aproximativ 850 de milioane de oameni.

Cu toate acestea, câștigurile de eficiență sunt departe de a fi distribuite uniform pe toate terenurile arabile. 43 la sută din caloriile suplimentare disponibile ar putea fi produse în Africa, 29 la sută în Asia și 20 la sută în principal în țările est-europene. Un aspect important este că echipa de cercetare se bazează doar pe suprafețe care sunt în prezent cultivate, tocmai pentru că scopul nu este de a utiliza chiar mai mult resursele naturale ale Pământului. În plus, diferența de randament se referă la situația actuală, astfel încât zonele demne de intervenție se vor schimba în viitor din cauza efectelor schimbărilor climatice.

Culoarea verde închis arată unde randamentele ar putea crește cel mai mult (în milioane de kcal/hectar pe an). Astfel, harta indică, de asemenea, care sunt zonele în care agricultura este în prezent cea mai puțin eficientă. Jumătate din creșterea totală a randamentului disponibil este concentrată în doar 5% din teren Sursa: Paul C. West și colab.

Legată de creșterea eficienței este știrea că, pentru prima dată, se va realiza o descoperire în cartografierea materialului genetic genetic al grâului. Sarcina este complicată, deoarece genomul plantei este în esență împărțit în trei algenomi bine separați (A, B și C). ADN-ul din grâu are o mulțime de cromozomi repetitivi, ceea ce face foarte dificilă explorarea întregului stoc genetic.

Consorțiul internațional pentru secvențierea genomului grâului (IWGSC) a anunțat, de asemenea, în știință că aproximativ 61 la sută din materialul ereditar al grâului a fost cartografiat. Harta genică poate ajuta crescătorii să identifice o trăsătură favorabilă sau nefavorabilă, astfel încât nu trebuie să aștepte ca noi soiuri să încolțească și să crească în câmpul experimental. În mod obișnuit, cercetarea grâului a fost finanțată de fermierii din SUA, în special de Kansas Wheat Council (KWC), care produce 18% din producția totală de grâu din SUA.

Deoarece genomul orezului a fost deja cartografiat în 2002 și cel al porumbului în 2009, există șansa ca semințele mai performante să fie introduse pe piață mai repede decât înainte.

O mulțime de gaze cu efect de seră

Deși centralele termice și sectorul energetic sunt adesea gândite în ceea ce privește emisiile de CO2 și metan, agricultura crește, de asemenea, semnificativ efectul de seră datorat activității umane. 20-35 la sută din emisiile noastre de gaze cu efect de seră au loc pe uscat. De asemenea, este clar că majoritatea emisiilor de gaze cu efect de seră se produc într-o zonă bine identificată. În Brazilia, pădurile sunt defrișate în principal pentru producția de bovine și soia (pe lângă producția de cherestea) și în Indonezia pentru plantațiile de palmier uleios. Producția de orez este cea mai asociată cu emisiile de metan din China și India; și aceasta este o problemă, deoarece efectul de seră al metanului este de peste douăzeci de ori mai mare decât cel cunoscut dioxid de carbon.

Cultivarea grâului, porumbului și orezului este responsabilă pentru 68% din emisiile de dioxid de azot din agricultură. N2O este un gaz de seră indirect, deoarece produce ozon în stratosferă printr-o reacție fotochimică. Iar ozonul, deși ne protejează de radiațiile ultraviolete, absoarbe și fotonii din gama infraroșie a radiației solare, ceea ce simplifică contribuția sa la încălzirea globală.

Echipa de cercetare a constatat, de asemenea, că China, India și Statele Unite sunt responsabile pentru 56% din emisiile agricole de N2O. „Rezultatele noastre arată că impactul biogeochimic al agriculturii asupra climei Pământului este distribuit inegal și că există mai multe zone bine identificate în care poate avea loc intervenția”, scrie grupul de cercetare format din 11 membri în studiul său.

Fertilizare inutila

O metodă interesantă a grupului de cercetare a fost aceea de a compara cantitatea de îngrășăminte eliberată pe uscat cu cantitatea de substanțe nutritive care pot fi extrase din culturi. Ei calculează că aproximativ 60 la sută din azot și aproximativ 48 la sută din fosfor sunt în exces. (Lichidarea îngrășămintelor în apele vii duce, printre altele, la creșterea algelor.) Echipa de cercetare estimează că 64 până la 66 la sută din supra-fertilizarea are loc și în China, India și Statele Unite.

Folosind un model de calcul al randamentului, s-a constatat, de asemenea, că randamentele de grâu, porumb și orez nu ar scădea dacă 14-29 la sută mai puțin azot și 13-22 la sută mai puțin fosfor ar fi aplicate pe teren. Eficiența ar fi sporită și mai mult prin schimbarea timpului de fertilizare, a aplicației și a tipurilor de îngrășământ.

Coș de gunoi la Poarta Brandenburg din Berlin. Cele mai multe alimente bogate în resurse sunt de obicei irosite în țările mai dezvoltate Sursa: dpa Picture-Alliance/AFP/Wolfram Steinberg

O hrănim animalelor

Pe măsură ce o țară devine mai bogată, obiceiurile alimentare se schimbă: mâncăm mai multă carne și produse lactate, mai puține alimente vegetale. Este un fapt că recolta petrecută hrănind și îngrășând animale nu este în cele din urmă irosită, dar nu este într-adevăr o soluție eficientă.

Dacă am folosi toate culturile folosite pentru producția de furaje și biocombustibili pentru a hrăni omenirea, am crește cantitatea de calorii pe care o putem consuma cu 70%, rezolvând aprovizionarea de bază cu încă 4 miliarde de oameni. Este evident nerealist să credem că întreaga omenire trece la o dietă vegetariană, dar cifrele sunt un bun indiciu al costului consumului de carne. Cea mai mare cantitate de porumb este folosită pentru hrană. Dacă numai porumbul alimentar din SUA ar fi folosit pentru consumul uman, am putea satisface nevoile calorice ale altor 760 de milioane de oameni.

O aruncăm la gunoi

Ultima constatare importantă a studiului este că 30-50 la sută din alimentele produse ajung la coșul de gunoi (articolul nostru anterior pe tema: Nu-l aruncați, mâncați-l!). Conform analizei, nu contează ce pierdem. Dacă cineva a cumpărat inutil un kilogram de carne de vită dezosată și a aruncat-o din anumite motive, a irosit 98 mii kcal, cu un kilogram de făină pierderea este de doar 3800-4125 kcal.

Din consumul mediu din SUA, grâul și orezul reprezintă 27%, legumele 28%, iar carnea de vită, porc și pui 11%. În India, acestea sunt mult mai puțin irosite: grâu și orez 3, legume 7 și carne 4%. Și dacă am reduce semnificativ risipa de alimente în SUA, China și India, am putea hrăni aproximativ 423 de milioane de oameni pe an.