چگونه تغییرات آب و هوایی غذای ما را تغییر می دهد

انتظار می رود جمعیت جهان تا سال 2050 به 10 میلیارد نفر افزایش یابد. با 3.4 میلیارد دهان بیشتر برای تغذیه و تمایل روزافزون طبقه متوسط ​​به گوشت و لبنیات در کشورهای در حال توسعه، تقاضای جهانی برای غذا می تواند بین 59 تا 98 درصد افزایش یابد. . این بدان معناست که کشاورزی در سرتاسر جهان نیاز به افزایش تولید و افزایش بازده دارد. اما دانشمندان می گویند که تأثیرات تغییرات آب و هوایی – دماهای بالاتر، آب و هوای شدید، خشکسالی، افزایش سطح دی اکسید کربن و افزایش سطح دریاها – باعث کاهش کمیت و به خطر افتادن کیفیت منابع غذایی ما می شود.

مطالعه اخیر در مورد  تولید جهانی سبزیجات و حبوبات به این نتیجه رسید که اگر انتشار گازهای گلخانه ای به مسیر فعلی خود ادامه دهد، به دلیل کمبود آب و افزایش شوری و ازن، بازده می تواند تا سال 2100 تا 35 درصد کاهش یابد.

یک مطالعه جدید دیگر نشان داد که تولید ذرت (معروف به ذرت) در ایالات متحده، که بیشتر آن برای تغذیه دام و تولید سوخت زیستی استفاده می‌شود، می‌تواند با افزایش 4 درجه سانتی‌گراد در دمای جهانی به نصف کاهش یابد – که اگر این کار را نکنیم تا سال 2100 ممکن است اتفاق بیفتد. انتشار گازهای گلخانه ای ما را کاهش دهیم. اگر گرمایش را به زیر 2 درجه سانتیگراد که هدف توافق آب و هوایی پاریس است محدود کنیم، تولید ذرت ایالات متحده همچنان می تواند حدود 18 درصد کاهش یابد. محققان همچنین دریافتند که خطر ابتلا چهار صادرکننده برتر ذرت در جهان (ایالات متحده، برزیل، آرژانتین و اوکراین) از شکست همزمان محصول 10 درصد یا بیشتر حدود 7 درصد با افزایش دمای 2 درجه سانتیگراد است. اگر دما 4 درجه سانتیگراد افزایش یابد، این احتمال به 86 درصد می رسد.

پیتر دی منوکال، رئیس علوم دانشگاه کلمبیا و مدیر مرکز آب و هوا و زندگی ، گفت: «ما بیش از همه نگران کاهش شدید محصول هستیم . ما در حال حاضر در تغذیه جهان با مشکل مواجه هستیم و این تأثیر اضافی بر عملکرد محصولات، فقیرترین افراد جهان را تحت تأثیر قرار خواهد داد و شکاف فقیر و غنی را که در حال حاضر وجود دارد، تقویت خواهد کرد.»

اما تغییرات آب و هوایی نه تنها بر محصولات زراعی تأثیر می گذارد، بلکه بر تولید گوشت، ماهیگیری و سایر جنبه های اساسی عرضه مواد غذایی ما نیز تأثیر می گذارد.

افراط در آب و هوا

80 درصد محصولات زراعی دنیا دیم هستند، بنابراین اکثر کشاورزان برای تولید محصولات خود به آب و هوای قابل پیش بینی که کشاورزی با آن سازگار شده است، وابسته است. با این حال، تغییرات آب و هوایی الگوهای بارندگی را در سراسر جهان تغییر می دهد.

هنگامی که دما افزایش می یابد، هوای گرمتر رطوبت بیشتری را در خود نگه می دارد و می تواند بارش را شدیدتر کند. رویدادهای بارندگی شدید، که رو به افزایش است، می تواند مستقیماً به محصولات آسیب برساند و در نتیجه باعث کاهش عملکرد شود.

سیل ناشی از شدت فزاینده طوفان های استوایی و افزایش سطح دریا نیز احتمالاً با تغییرات آب و هوایی افزایش می یابد و می تواند محصولات را غرق کند. از آنجایی که سیل می تواند فاضلاب، کود یا آلاینده ها را از جاده ها، مزارع و چمن ها منتقل کند، عوامل بیماری زا و سموم بیشتری می توانند به مواد غذایی ما راه پیدا کنند.

آب و هوای گرم‌تر منجر به تبخیر سریع‌تر می‌شود و در نتیجه خشکسالی‌ها و کمبود آب بیشتر می‌شود – بنابراین درست زمانی که بیشتر مورد نیاز است، آب کمتری برای آبیاری وجود خواهد داشت.

حدود 10 درصد از محصولات کشت شده در مناطق عمده تولید غذا در جهان با آب های زیرزمینی غیر قابل تجدید آبیاری می شوند . مایکل پوما، مدیر مرکز تحقیقات سیستم‌های آب و هوایی کلمبیا، توضیح داد: به عبارت دیگر، سفره‌های زیرزمینی سریع‌تر از زمانی که دوباره پر می‌شوند تخلیه می‌شوند – مشکلی که با ادامه گرم شدن جهان بدتر می‌شود .

این امر در مناطق عمده تولید مواد غذایی مانند دشت های بزرگ ایالات متحده و دره مرکزی کالیفرنیا و در پاکستان، هند، شمال شرقی چین و بخش هایی از ایران و عراق اتفاق می افتد.

پوما می‌گوید: «کاهش آب‌های زیرزمینی یک فشار آهسته بر سیستم غذایی ما است. و ما هیچ سیاست موثری برای مقابله با این واقعیت نداریم که منابع اصلی خود را در مناطق عمده تولیدکننده مواد غذایی خود از بین می‌بریم، که بسیار نگران‌کننده است.

پیش بینی های اقلیمی نشان می دهد که خشکسالی در بسیاری از ایالات متحده، به ویژه جنوب غربی، شایع تر خواهد شد. انتظار می رود در سایر نقاط جهان، خشکسالی و کمبود آب بر تولید برنج که غذای اصلی بیش از نیمی از مردم روی زمین است، تأثیر بگذارد. در سالهای خشکسالی شدید، عملکرد برنج دیم 17 تا 40 درصد کاهش یافته است. در جنوب و جنوب شرق آسیا، 23 میلیون هکتار از مناطق تولید برنج دیم در حال حاضر در معرض کمبود آب هستند و خشکسالی مکرر تقریباً 80 درصد از مناطق کشت برنج دیم آفریقا را تحت تأثیر قرار می دهد.

آب و هوای شدید، از جمله طوفان های شدید و خشکسالی نیز می تواند حمل و نقل مواد غذایی را مختل کند. مگر اینکه غذا به درستی ذخیره شود، این می تواند خطر فساد و آلودگی را افزایش دهد و منجر به بیماری های ناشی از غذا شود. خشکسالی شدید تابستانی در سال 2012 باعث کاهش ترافیک کشتیرانی در رودخانه می سی سی پی شد که مسیر اصلی حمل و نقل محصولات از غرب میانه است. کاهش ترافیک بارج منجر به ضررهای غذایی و اقتصادی قابل توجهی شد. سیل که در بهار دنبال شد باعث تاخیر بیشتر در حمل و نقل مواد غذایی شد.

افزایش دما

گرم شدن کره زمین ممکن است برای برخی از محصولات کشاورزی مانند سیب زمینی در شمال اروپا و برنج در غرب آفریقا مفید باشد و برخی کشاورزان را قادر به کشت محصولات جدیدی کند که امروزه فقط در مناطق گرمتر رشد می کنند. در موارد دیگر، تغییرات آب و هوایی می تواند کشاورزان را قادر به پرورش محصولات سنتی خود غیرممکن کند. شرایط رشد ایده آل ممکن است به عرض های جغرافیایی بالاتر تغییر کند، جایی که زمین یا خاک ممکن است به اندازه کافی حاصلخیز نباشد و در نتیجه زمین کمتری برای کشاورزی مولد در دسترس باشد.

اثر نهایی افزایش گرما به محدوده دمای بهینه هر محصول برای رشد و تولید مثل بستگی دارد. اگر دما از این محدوده فراتر رود، عملکرد کاهش می یابد زیرا تنش گرمایی می تواند گرده افشانی، گلدهی، رشد ریشه و مراحل رشد گیاه را مختل کند.

طبق گزارش آکادمی ملی علوم در سال 2011 ، به ازای هر درجه سانتیگراد که ترموستات جهانی افزایش یابد، 5 تا 15 درصد در تولید کلی محصول کاهش می یابد.

امواج گرما که انتظار می رود بیشتر شود، دام ها را کمتر بارور و آسیب پذیرتر در برابر بیماری ها می کند. گاوهای شیری به ویژه به گرما حساس هستند، بنابراین تولید شیر ممکن است کاهش یابد.

انگل ها و بیماری هایی که دام را هدف قرار می دهند در شرایط گرم و مرطوب رشد می کنند. این می تواند منجر به درمان دامداران با استفاده از مواد شیمیایی و داروهای دامپزشکی بیشتر انگل ها و بیماری های حیوانی شود که ممکن است سپس وارد زنجیره غذایی شود.

تغییرات آب و هوایی همچنین علف های هرز، آفات و قارچ ها را قادر می سازد تا دامنه و تعداد خود را گسترش دهند. علاوه بر این، بهارهای زودتر و زمستان‌های معتدل‌تر باعث می‌شود که تعداد بیشتری از این آفات و علف‌های هرز برای مدت طولانی‌تری زنده بمانند.

بیماری‌ها و آفات گیاهی که تازه وارد یک منطقه شده‌اند می‌توانند محصولاتی را که زمان لازم برای ایجاد دفاع در برابر آنها را نداشته‌اند، از بین ببرند. برای مثال، سویه‌های جهش‌یافته جدید زنگ گندم، یک عفونت قارچی که بیش از 50 سال بود دیده نشده بود، از آفریقا به آسیا، خاورمیانه و اروپا گسترش یافته و محصولات را ویران کرده است.

سطوح بالاتر دی اکسید کربن

از آنجایی که گیاهان از دی اکسید کربن برای تهیه غذای خود استفاده می کنند، در صورت مناسب بودن سایر شرایط (مقدار مواد مغذی، رطوبت خاک و در دسترس بودن آب) دی اکسید کربن بیشتر در جو می تواند عملکرد محصول را در برخی مناطق افزایش دهد. اما اثرات مفید افزایش سطح دی اکسید کربن بر رشد گیاهان را می توان با آب و هوای شدید، خشکسالی یا تنش گرمایی جبران کرد.

در حالی که سطوح بالاتر CO2 می تواند رشد گیاه را تحریک کرده و میزان کربوهیدرات های تولیدی گیاه را افزایش دهد، این به ضرر محتوای پروتئین، ویتامین و مواد معدنی است. محققان دریافتند که اگر سطح دی اکسید کربن به 540 تا 960 قسمت در میلیون برسد، محتوای پروتئین گیاهان احتمالاً به میزان قابل توجهی کاهش می یابد، که پیش بینی می شود تا سال 2100 به این میزان برسیم. (در حال حاضر در ppm 409 هستیم.) مطالعات نشان می دهد که جو، گندم، سیب زمینی و برنج زمانی که در آن سطوح دی اکسید کربن رشد می کند، 6 تا 15 درصد غلظت پروتئین کمتری دارد. محتوای پروتئین ذرت و سورگوم، با این حال، کاهش قابل توجهی نداشت.

علاوه بر این، انتظار می رود غلظت عناصر مهم مانند آهن، روی، کلسیم، منیزیم، مس، گوگرد، فسفر و نیتروژن با افزایش CO2 در جو کاهش یابد. هنگامی که سطح CO2 افزایش می یابد، منافذ در شاخه ها و برگ های گیاه کوچک می شود، بنابراین آب کمتری از دست می دهند. تحقیقات نشان می دهد که با کاهش آهسته تر آب گیاهان، گردش خون آنها کندتر می شود و نیتروژن و مواد معدنی کمتری از خاک جذب می کنند. سطح ویتامین B در گیاهان نیز ممکن است کاهش یابد زیرا نیتروژن موجود در گیاهان برای تولید این ویتامین ها حیاتی است. در یک مطالعه، برنج کشت شده با غلظت CO2 بالا حاوی 17 درصد ویتامین B1 (تیامین)، 17 درصد ویتامین B2 (ریبوفلاوین)، 13 درصد ویتامین B5 (اسید پانتوتنیک) و 30 درصد ویتامین B9 (فولات) کمتر از برنج بود. تحت سطوح فعلی CO2 رشد می کند.

اقیانوس گرمتر و اسیدی تر

540 میلیون نفر در سراسر جهان برای پروتئین و درآمد خود به ماهی متکی هستند – اما غذاهای دریایی نیز تحت تأثیر تغییرات آب و هوایی قرار خواهند گرفت. از سال 1955، اقیانوس ها بیش از 90 درصد گرمای اضافی محبوس شده توسط انتشار گازهای گلخانه ای در جو را جذب کرده اند. در نتیجه، اقیانوس امروز گرمتر از همیشه از زمان شروع ثبت اسناد در سال 1880 است.

با گرم شدن اقیانوس ها، بسیاری از ماهی ها و صدف ها در جستجوی آب های خنک تر به سمت شمال حرکت می کنند.

در سواحل شمال شرقی ایالات متحده، خرچنگ آمریکایی، هیک قرمز و ماهی باس سیاه از اواخر دهه 1960 محدوده خود را به طور متوسط ​​119 مایل به سمت شمال تغییر داده اند. در پرتغال، ماهیگیران اخیراً 20 گونه جدید را صید کرده اند که بیشتر آنها از آب های گرمتر مهاجرت کرده اند. و ماهی قزل آلا شینوک که معمولا در اطراف کالیفرنیا و اورگان یافت می شود، اکنون وارد رودخانه های قطب شمال می شود. با این حال، با حرکت به قلمرو جدید، این گونه‌ها ممکن است بر سر غذا با گونه‌های دیگر رقابت کنند، که می‌تواند بر میزان بقای آنها تأثیر بگذارد. تغییر محدوده ماهیگیران را نیز تحت تأثیر قرار می دهد، آنها باید انتخاب کنند که آیا ماهی هایی را که عادت به صید در حین حرکت به سمت شمال دارند دنبال کنند یا گونه های مختلف را صید کنند. با تغییر این اکوسیستم‌ها، قوانین ماهیگیری با مشکل مواجه می‌شوند و معیشت ماهیگیرانی را که سهمیه‌های آنها برای گونه‌های خاصی از ماهی‌ها دیگر مرتبط نیست، به خطر می‌اندازد.

آب‌های گرم‌تر می‌توانند زمان مهاجرت و تولید مثل ماهی‌ها را تغییر دهند و متابولیسم ماهی‌ها را تسریع کنند و در نتیجه بدن آنها جیوه بیشتری مصرف کند. (آلودگی جیوه، ناشی از سوزاندن سوخت‌های فسیلی، به اقیانوس‌ها ختم می‌شود و در موجودات دریایی جمع می‌شود.) وقتی انسان ماهی می‌خورد، جیوه را می‌خورد که می‌تواند اثرات سمی بر سلامت انسان داشته باشد.

دمای بالاتر آب باعث افزایش بروز پاتوژن ها و بیماری های دریایی در گونه هایی مانند صدف، ماهی قزل آلا و آببالون می شود. باکتری ویبریو  که می‌تواند صدف‌ها را آلوده کند و در صورت بلعیده شدن توسط انسان باعث اسهال، تب و بیماری‌های کبدی شود، زمانی که دمای سطح دریا افزایش می‌یابد نیز شیوع بیشتری دارد.

اقیانوس علاوه بر گرم شدن، تقریباً یک سوم دی اکسید کربنی را که انسان تولید کرده است، جذب کرده است که شیمی آن را تغییر داده است. اکنون آب دریا 30 درصد اسیدی تر از زمان انقلاب صنعتی است.

با افزایش اسیدیته اقیانوس ها، یون های کربنات کمتری در اقیانوس برای گونه های دریایی که برای ساختن پوسته و اسکلت خود به کربنات کلسیم نیاز دارند، وجود دارد. برخی از صدف‌ها، مانند صدف‌ها و پنجه‌پایان (حلزون‌های دریایی کوچک در پایه زنجیره غذایی) در حال حاضر شروع به ایجاد پوسته‌های نازک‌تر کرده‌اند که آنها را در برابر شکارچیان آسیب‌پذیرتر می‌کند. اسیدی شدن اقیانوس همچنین می تواند با رشد لارو ماهی ها تداخل داشته باشد و حس بویایی که ماهی ها برای یافتن غذا، زیستگاه و دوری از شکارچیان به آن متکی هستند را مختل کند. علاوه بر این، اکوسیستم هایی را که حیات دریایی به آن وابسته است، مختل می کند.

بر اساس تحقیقات انجام شده در مرکز آب و هوا و حیات کلمبیا، گرم شدن و اسیدی شدن اقیانوس ها ممکن است منجر به بازسازی جوامع میکروبی در اقیانوس شود. از آنجایی که این میکروب‌های حساس پایه‌ای برای زنجیره غذایی جهانی هستند، آنچه برای آنها اتفاق می‌افتد می‌تواند تأثیرات غیرقابل پیش‌بینی و عظیمی بر منابع غذایی ما داشته باشد.

افزایش سطح آب دریا

برخی از کارشناسان پیش بینی می کنند که سطح آب دریاها تا سال 2100 به دلیل ذوب شدن یخ های قطبی و یخچال های طبیعی ممکن است یک متر افزایش یابد. در آسیا، جایی که بیشتر برنج در نواحی ساحلی و دلتاهای کم ارتفاع کشت می‌شود، بالا آمدن دریاها احتمالاً تولید برنج را مختل می‌کند و آب شوری که بیشتر به داخل خشکی حرکت می‌کند می‌تواند عملکرد را کاهش دهد.

آبزی پروری گونه های آب شیرین نیز تحت تأثیر افزایش سطح دریا قرار می گیرد زیرا آب شور می تواند به سمت بالادست رودخانه ها حرکت کند. برای مثال، در دلتای مکونگ و منطقه ایراوادی ویتنام و میانمار، آبزی پروری گربه‌ماهی در حال رشد می‌تواند تحت تأثیر نفوذ آب شور باشد. اگر این اتفاق بیفتد، مزارع پرورش ماهی باید بیشتر به سمت بالادست منتقل شوند زیرا گربه ماهی تحمل کمی برای شرایط شور دارد.

چه کسی اثرات آن را احساس خواهد کرد؟

تغییرات آب و هوایی نه تنها بر تولید مواد غذایی و مصرف کنندگان تأثیر می گذارد. با تغییر شرایط بهینه رشد با تغییر اقلیم، جوامعی که برای امرار معاش خود به ماهیگیری یا کشاورزی وابسته هستند دچار اختلال می شوند.

برخی از مناطق با عرض جغرافیایی بالاتر ممکن است سود ببرند و بهره وری بیشتری داشته باشند، اما اگر انتشار گازهای گلخانه ای به افزایش ادامه دهد، چشم انداز تولید مواد غذایی از سال 2050 تا 2100 خوب نیست. کشورهای ثروتمند و مناطق معتدل احتمالاً قادر به مقاومت در برابر بیشتر تأثیرات خواهند بود، در حالی که مناطق گرمسیری و جمعیت فقیر با بیشترین خطر مواجه خواهند شد. کودکان، زنان باردار، سالمندان، جوامع کم درآمد و آنهایی که سیستم ایمنی ضعیفی دارند یا شرایط پزشکی مزمن دارند بیشترین آسیب را در برابر تغییرات در دسترسی به غذا، ایمنی و تغذیه خواهند داشت.

علاوه بر این، از آنجایی که امروزه مواد غذایی کالایی است که در سطح جهانی معامله می شود، رویدادهای آب و هوایی در یک منطقه می تواند قیمت ها را افزایش داده و باعث کمبود در سراسر جهان شود . از سال 2006، خشکسالی در کشورهای عمده تولیدکننده گندم عامل کلیدی در افزایش چشمگیر قیمت مواد غذایی بود. بسیاری از کشورها شورش های غذایی و ناآرامی های سیاسی را تجربه کردند.

چگونه علم می تواند به جلوگیری از تأثیرات کمک کند

دی منوکال گفت: «امنیت غذایی یکی از مبرم‌ترین مسائل مرتبط با آب و هوا خواهد بود، عمدتاً به این دلیل که بیشتر نقاط جهان نسبتاً فقیر هستند و غذا به طور فزاینده‌ای کمیاب و گران می‌شود.» “پس علم چه نوع راه حل هایی می تواند ارائه دهد؟”

البته بهترین راه برای کاهش این خطرات برای تامین مواد غذایی ما، اجرای سیاست هایی برای کاهش انتشار گازهای گلخانه ای است. با این حال، محققان موسسه زمین در حال کار بر روی برخی پروژه‌های بلندپروازانه و بالقوه گسترده برای کاهش خطرات سیستم غذایی هستند.

موسسه تحقیقات بین المللی کلمبیا برای آب و هوا و جامعه  پروژه ای به نام سازگاری کشاورزی با اقلیم امروز، برای فردا یا ACToday را رهبری می کند. بخشی از پروژه‌های جهانی کلمبیا، ACToday با پیش‌بینی دقیق‌تر و مدیریت خطر سیل و خشکسالی، بهبود شیوه‌های مالی، و زمانی که بحران غذایی آشکار می‌شود، نیاز به تلاش‌های امدادی را زودتر شناسایی می‌کند، به به حداکثر رساندن تولید غذا و کاهش تلفات محصول کمک می‌کند. این پروژه اطلاعات و ابزارهای پیش‌بینی آب و هوایی پیشرفته را در شش کشور اتیوپی، سنگال، کلمبیا، گواتمالا، بنگلادش و ویتنام معرفی می‌کند.

پوما گفت: در صورت بروز اختلال قابل توجه در سیستم غذایی جهانی، هیچ آژانسی در داخل دولت ایالات متحده وجود ندارد که مسئولیت آن را بر عهده بگیرد. تمرکز او بر تلاش برای درک اختلالات بالقوه بوده است، که می تواند مربوط به آب و هوای شدید، شبکه برق، درگیری یا عوامل دیگر باشد. او گفت: «ما می‌خواهیم سیستم غذایی را عمیق‌تر درک کنیم تا بتوانیم آسیب‌پذیری‌ها را شناسایی کرده و سیستم را برای مقابله با آن‌ها تنظیم کنیم». او با همکاری همکارانش در موسسه تحقیقات تاثیر آب و هوا در پوتسدام در آلمان، در حال ساخت مدل‌های اقتصادی کمی برای بررسی آسیب‌پذیری‌ها در سیستم غذایی تحت سناریوهای مختلف است. آنها از این ابزار برای بررسی اینکه چگونه تغییر سیاست های خاص ممکن است آسیب پذیری سیستم غذایی را در برابر اختلالات کاهش دهد، استفاده خواهند کرد.

مرکز آب و هوا و زندگی تلاش های خود را برای ایجاد پل هایی بین جامعه تجاری و جامعه علمی در نیویورک انجام می دهد تا به سرمایه گذاران کمک کند تا خطرات و فرصت های مالی تغییرات آب و هوایی را روشن کند. شرکت‌های سرمایه‌گذاری بزرگ با دیدگاه‌های بلندمدت تریلیون‌ها دلار دارایی دارند که می‌تواند توسط تغییرات آب و هوایی به خطر بیفتد. De Menocal معتقد است که استراتژی های سرمایه گذاری هوشمندتر را می توان با رویکردی مبتنی بر علم دنبال کرد. او گفت: “اگر بزرگترین استقرار پول را در این سیاره انجام دهید، این چیزی است که رفتار را شکل می دهد.” اگر بتوانیم به آنها آموزش دهیم که چگونه تغییرات آب و هوایی بر چیزهایی که برای مردم مهم است تأثیر می گذارد، آنگاه آنها می توانند قبل از وقوع این اتفاقات بر اساس این دانش عمل کنند.»