10-delars serie om de pågående globala effekterna av klimatförändringar. Dessa berättelser tittar på de nuvarande effekterna av en föränderlig planet, vad den framväxande vetenskapen föreslår ligger bakom dessa förändringar och vad vi alla kan göra för att anpassa oss till dem.
Sensommaren 2016 insåg veteodlarna i Frankrike att något var fel. Deras skörd var mindre än vanligt — mycket mindre. Bönderna var vana vid att deras skördar – mängden skördar som producerades på deras fält – var mycket konsekventa. Veteskörden förändrades vanligtvis inte med mer än 5 procent från ett år till ett annat. Men det här året var annorlunda.
Det var dock inte uppenbart direkt vad problemet var.
Det hade varit en ovanligt varm period den vintern. Senare under året hade några intensiva regn fallit. Dessa händelser ledde till oväntade problem. De kraftiga regnen, till exempel, lakade ut näringsämnen ur jorden. Värmen och fukten ökade spridningen av sjukdomar. Inget av dessa problem verkade för dåligt när de höll på att hända. Men när det var dags att skörda vetet var skördarna över hela Frankrike en fjärdedel (25 procent) lägre än normalt. I vissa regioner var de bara hälften (50 procent) av vad de hade varit.
Vete växer i Frankrike. 2016 ledde en varmare vinter än vanligt och en blöt vår till att veteproduktionen i Frankrike sjönk med i genomsnitt 25 procent.
Christophe Castronovo/iStock /Getty Images Plus
“Det var fantastiskt för mig”, säger Senthold Asseng. Han arbetar vid University of Florida i Gainesville, där han använder datorer för att analysera data och förutsäga skördar. “Det var en riktig varning om att du inte behöver vänta på en stor chock som en värmebölja eller torka. En chock för produktionen kan också uppstå genom att ha tre eller fyra mindre förändringar som alla samlas under en säsong.”
Frankrike är ett rikt land. Så det hade andra källor till spannmål och mat. Förutom vetebönderna var det få fransmän som drabbades. Men i ett fattigt land kan en sådan enorm minskning av skördarna förvärra fattigdomen – eller till och med orsaka hungersnöd.
När människor tänker på hur deras liv kommer att bli påverkas av klimatförändringarna kan de tänka sig att leva i en värld med kortare vintrar och längre somrar. De kan tänka sig att kuststäder tappar mark till havsnivåhöjningar. De kan till och med förvänta sig mer extremt väder, som orkaner eller skogsbränder.
Alla dessa effekter har drabbat olika delar av världen. Men klimatförändringarna påverkar också vad vi äter. Med varmare temperaturer och fler skadedjur kommer gårdar att producera mindre mat. Och bönder kommer att behöva arbeta hårdare för att odla den mat de kommer med för att skörda. Vissa grödor kan till och med vara mindre näringsrika. Vi kanske äter mindre av livsmedel som är sårbara för klimatförändringar – som vete och majs – och mer av de grödor som bättre tål torka. Tänk sorghum. (Mmmm … sorghum!)
Forskare studerar dessa frågor och lär sig mer om hur klimatförändringarna kommer att påverka livsmedelsförsörjningen. De utvecklar också nya grödor och nya odlingstekniker för att hjälpa jordbrukare att anpassa sig till de kommande förändringarna.
Skruvar upp värmen
Det är svårt att studera hur temperaturförändringar kommer att påverka grödor. Många faktorer påverkar grödans tillväxt. Dessa inkluderar nederbörd, solljus, kvaliteten på jorden, mängden koldioxid i luften och vilken typ av växter som odlas. Forskare har letat efter sätt att isolera effekten av temperatur från alla dessa andra faktorer. Vissa forskare gör detta med växthus eller försöksfält av växter. Men Asseng gör detta med en dator.
Förklarare: Vad är en datormodell?
Med en datormodell kan forskare göra experiment som skulle vara svårt eller omöjligt i verkliga livet. De kan ändra en faktor och hålla alla andra oförändrade. De kan gå framåt eller bakåt i tiden. Asseng hjälpte till att utveckla ett datorprogram för att modellera växternas tillväxt. Hans team kan nu använda den här modellen för att bedöma sannolika förändringar av skörden på gårdar över hela världen.
Asseng och hans team använde den här modellen för att undersöka hur stigande temperaturer kan påverka skörden av vete, ris, majs och sojabönor. Över hela världen ger dessa fyra grödor två tredjedelar av alla kalorier som människor äter.
Tweaking temperaturer i modellen gav något mycket oroande. En global uppvärmning på 1 grad Celsius (1,8 grader Fahrenheit), hans modell visade, “leder till minskningar av alla större grödor.” Majsskördarna skulle minska med 7 till 8 procent. Vete skulle sjunka med 6 procent. Skörden av ris och soja skulle falla med cirka 3 procent.
Hetare temperaturer och torka förväntas sänka produktiviteten för spannmålsgrödor, som denna majs.
no_limit_pictures/iStock/Getty Images Plus
För att kontrollera dessa fynd jämförde Asseng och en grupp andra forskare sina resultat med fyra andra studier gjorda av olika forskare. Dessa studier inkluderade andra datormodeller, matematiska analyser och skördar av grödor som odlats i testfält. “Alla dessa olika metoder kom fram till samma siffror”, säger han. Det gjorde honom säker på att temperaturen verkligen kan och kommer att spela en stor roll i storleken på framtida skördar.
Men temperaturens inverkan på grödor kanske inte är uppenbar för de flesta, åtminstone direkt. Det beror på att andra faktorer kan hjälpa växtodlingen på samma gång. Dessa fördelar kan dölja alla effekter av värmande temperaturer – åtminstone för ett tag.
Asseng säger att Egypten är ett bra exempel på detta. Över hela världen har skördarna ökat stadigt under de senaste 50 åren. Bättre jordbrukstekniker är ansvariga. Men i Egypten har skördarna planat ut under de senaste 10 åren, trots att bönderna har gjort samma jordbruksförbättringar. Torkan kan inte skyllas på. Egyptiska bönder bevattnar sina åkrar, så att grödorna inte får mindre vatten.
Asseng tror att stigande temperaturer är orsaken.
Att bromsa tillväxten av livsmedelsproduktionen kan göra det svårt att föda en värld där befolkningen ökar. Och världens befolkning ökar snabbt. Idag finns det 7,6 miljarder människor på jorden. FN förutspår att det kommer att finnas 8,6 miljarder år 2030 och 9,8 miljarder år 2050. Det är många munnar att mätta.
“Förändringarna är redan där, men man kan ofta inte se dem, säger Asseng. “Ja, avkastningen går upp. Men bakom kulisserna är det någon som trycker på bromsen, säger han. Och på vissa ställen, som i Egypten, hävdar han, kan man redan se effekterna.
I Egypten, skördarna har planat ut de senaste åren, trots att bönderna har gjort förbättringar som borde öka avkastningen.
benmm/iStock/Getty Images Plus
Föränderliga jordar
Det är inte bara temperaturer och andra klimategenskaper som påverkar grödans tillväxt. Jorden spelar också en stor roll. “Om du ändrar klimatet kan du också ändra jordens egenskaper”, konstaterar Lenny Winkel. Hon är miljögeokemist och arbetar på ETH Zürich och på akvatiska forskningsorganisationen Eawag. Båda är i Schweiz.
Våta, regniga områden har mycket organiskt material – till stor del kol – i jorden. Det beror på att dessa våta platser ofta har mycket växter. När de tappar löv eller dör bryts deras vävnader ner i den fuktiga miljön. Detta tillför kompost – tillgängliga näringsämnen – till jorden. Men torra platser har färre växter. Och när plantorna dör tar de längre tid att ruttna till kompost.
Kan klimatförändringarna förvärra den globala konflikten?
Om klimatförändringarna leder till att vissa regioner blir torrare, säger hon, “kan du också förlora en del organiskt material i jorden.” Det skulle sänka de näringsämnen som är tillgängliga för att mata nästa säsongs grödor.
Winkel studerar förekomsten av spårämnen i marken, såsom selen. Sådana element dyker upp i miljön i endast små mängder. Som ett viktigt mikronäringsämne är selen något som människor behöver i små mängder.
Inte mycket är känt om var selen förekommer naturligt. Så Winkel bestämde sig för att försöka kartlägga kända mängder. Utifrån detta försökte hon förutsäga nivåer på andra håll i världen. Sedan försökte hennes team “hitta kopplingen mellan [known] koncentrationer och miljöfaktorer”, säger hon. “Vi fick reda på att klimatfaktorer var väldigt viktiga.” Det beror på att ett sätt att selen kommer in i jorden är genom nedbrytning av organiskt material.
Med denna information insåg Winkel att hon nu kunde förutsäga hur selennivåerna i marken skulle förändring i en värmande värld. Med hjälp av datormodeller av klimatet kunde hon lägga till troliga förändringar på sin karta som skulle återspegla en värmande miljö. Och, rapporterar hon nu, “Vi såg att förändringen skulle innebära en förlust av selen i jorden.”
Naturligtvis äter folk inte selen ute av jorden. Växternas rötter bryter den från marken och bär den in i sina vävnader. Nästa steg för att förstå denna fråga blir att studera hur en minskning av selen i marken påverkar nivåerna av detta mikronäringsämne i livsmedelsgrödor. “Vi kan generellt säga att det som händer i jorden återspeglas i stort sett i växterna – men inte i alla fall”, säger Winkel.
En kommande flod av nedslag
Ett annat sätt att klimatförändringarna påverkar marken är genom föroreningar. Joyce J. Chen arbetar vid Ohio State University i Columbus. Där studerar hon ekonomierna i låginkomstländer och försöker hitta policyer och program som kan hjälpa dem att blomstra. Hennes forskning har fokuserat på hur översvämningar kan smutsa ner jordar i Bangladesh.
Detta låglänta land på Indiens östra gräns är utsatt för översvämningar. När havsnivån stiger kan stormar och högvatten få havsvatten att strömma inåt landet, över kustområden. Senare, när låg nederbörd får flodnivåerna att sjunka, rinner mer havsvatten in i landet från flodmynningen. Även detta översvämmar dessa områden.
Saltvattenöversvämningar förorenar dricksvattenförsörjningen. Även husdjur kan bli sjuka av att dricka saltvatten. Och salt kan effektivt förgifta jordbruksmark. Grödor som ris växer dåligt i salta jordar. Så risskördar faller där havsvattenöversvämningar inträffar. Många lantbruksfamiljer reagerar, när detta händer, genom att flytta till städer. De försöker söka arbete där när de inte längre kan odla grödor på sina saltförgiftade marker.
En sådan situation “skapar en dubbel börda” för dessa människor, säger Chen. De behöver inte bara en ny plats att bo på, utan deras nation lider också av en potentiell minskning av maten eftersom färre människor kan ägna sig åt jordbruk.
Översvämningsvatten översvämmer landet här i Bangladesh. När vatten från havet översvämmar kustområden kan det göra marken för salt för att odla ris och andra grödor.
Sohel_Parvez_Haque/iStock/Getty Images Plus
Lära sig av ogräs
Klimatförändringar leder inte bara till stigande temperaturer. Det medför också stigande nivåer av koldioxid. Det låter som goda nyheter för växter, som absorberar koldioxid, eller CO 2
, från luften. De använder kolet för att bygga vävnader. Men så enkelt är det inte, säger Lewis Ziska. Han är växtfysiolog st, någon som studerar växtvävnadernas biologi. Han arbetar vid det amerikanska jordbruksdepartementets stora forskningscenter i Beltsville, Md.
“Alla växter kommer inte att reagera på samma sätt på den förändringen [in CO2],” han säger. Många kommer att ge grödor som är mindre näringsrika när de odlas i högre nivåer av CO
2. Speciellt deras proteinnivåer kommer sannolikt att sjunka. Grödor kan också förlora vitaminer och mikronäringsämnen. I experiment verkade inte skördeväxter som vete, soja och ris växa bättre i en CO2-rik miljö.
Vad växte bättre? Ogräs.
“Många av de värsta ogräsen inom jordbruket reagerar redan på denna förändring”, konstaterar Ziska. Skördeväxter skulle kunna växa till mindre storlekar eller producera mindre frukter och färre frön i en framtid där de måste konkurrera med mer ogräs. Fler skadedjur och sjukdomar kan också plåga växter i en varmare värld.
En sak som bidrar till problemet är bristen på genetisk mångfald i moderna växter. Även om det finns tusentals varianter av ogräs, var och en med olika egenskaper, kommer de flesta livsmedel idag från monokultur jordbruk. Det betyder att bönder bara odlar en typ av gröda. Och dessa grödor har alla i stort sett samma egenskaper, baserat på avel som begränsade de särskilda gener som de är värd för.
Potatis finns i många varianter, men bönder tenderar att odla bara en. Om sorten de odlar inte är väl anpassad till förändrade miljöförhållanden, kan deras fält vara sårbara för klimatförändringar.
Jupiterimages/Photodisc/Getty Images
Gener för att trivas i varmare eller torrare miljöer kan vara borta. Uppfödare kan ha offrat dem till förmån för sorter vars gener producerar större frukter, fler frön eller starkare stjälkar. Men de sorterna kan nu behöva en konstant och mycket bekväm miljö. Ändra klimatet och de växterna kan bli sjuka eller ynka.
Till exempel är de flesta pommes frites idag gjorda av en enda potatissort. “Det är bra om klimatet är stabilt”, säger Ziska, “men inte så bra om klimatet förändras.” Om bönderna istället odlade flera olika potatissorter kanske en del av dem anpassar sig, även om många andra inte gjorde det.
”Den positiva sidan med myntet är att vi kan lära av ogräs och använda det för att förbättra våra egna sorter av stora spannmål, säger Ziska. Spannmålsväxter är arter som ris, vete och majs eller majs.
Ziska och hans kollegor tittade på “ogräsiga” släktingar till spannmålskorn, som vildris. Dessa är inte som ogräset som växer i din trädgård. De är gamla eller vilda sorter av spannmål som har tämjts av människor. Forskarna planterade olika sorter i testfält. Forskarna kan förändra odlingsförhållandena, vilket gör fälten varmare, torrare eller blötare. De kan också utsätta dem för högre än normala nivåer av CO2 — nivåer som efterliknar vad som förutspås inträffa i framtiden. Forskarna övervakade hur växterna reagerade. Sedan studerade de generna i de växter som presterade bäst.
Vissa ris blir “kritaktigt” när det växer i varmare temperaturer eller andas in mer CO[in CO2] 2
, de hittade. Dess cellstruktur förändras, vilket ger den en mer ogenomskinlig färg och gör att den blir segare och mindre klibbig när den tillagas. Dessa riskorn är av sämre kvalitet. De är inte tilltalande och smakar inte lika bra som vanligt ris, vilket sänker deras värde. Genom att testa olika typer av ris och titta på varje växts DNA, kunde forskare hitta gener som påverkar kritighet. De kan nu undvika rissorter som ärvde dessa gener när bönder letar efter sådana som sannolikt kommer att producera bättre skördar i en värld som kommer att bli varmare och/eller ha högre halter av CO2.
Lewis Ziska och Martha Tomecek, växtforskare vid US Department of Agriculture, studerar hur olika sorters ris reagerar på förändringar i temperatur och koldioxid.
Peggy Greb/USDA Agricultural Research Service
“Vi tror att svaret bokstavligen ligger i ogräset”, säger Ziska. De vilda släktingarna till växtväxter anpassar sig redan till jordens föränderliga klimat. Att lära sig hur de gör som ger hopp om att växtforskare kan lära sig av dessa gener “för att modifiera nuvarande grödor och potentiellt göra dem mer anpassningsbara till förändringen.”
En lösning kan innebära att mixtra med genetiken hos befintliga grödor, som ris, för att infoga generna från några ogräsiga, men motståndskraftiga, kusiner. Sådana växter är kända som genetiskt modifierade organismer, eller GMO. Ett annat alternativ: Forskare kan föda upp växtarter tillsammans för att skapa nya hybrider som kombinerar de bästa egenskaperna av båda. Men Ziska hoppas att framtidens livsmedel kanske redan gömmer sig i sikte.
”Jag har inget emot GMO. Men jag vill också att folk ska inse att evolutionen har gjort detta ett tag. Och senast jag kollade fanns det över 100 000 olika rader ris, säger han. “Vad sägs om att vi går och kollar upp dem först och ser vad vi kan använda som redan finns innan vi flyttar runt gener?”
Anpassa vad vi äter
Det kan ta 10 eller 20 år att utveckla en ny vetesort. Men folk behöver inte vänta så länge för att ändra hur de odlar mat. “På fältnivå just nu inser bönderna att saker och ting förändras och de anpassar sig”, säger Ziska.
“De planterar tidigare. Eller så använder de en annan metod för att plantera snabbare, säger han. De kanske använder olika utrustning på sina fält eller provar olika metoder för att hjälpa grödor att växa.
Som Ziska ser det kan vi inte stoppa klimatförändringarna under våra liv. Det har fått så mycket fart, allt vi kan hoppas på är att bromsa det. Och även det kan ta ett tag att hantera. “Vi kommer inte att plötsligt stänga av mängden CO
2 går i luften”, säger han. “Vi måste anpassa oss, och vi måste anpassa oss snabbt.”
De goda nyheterna är att titta på problemet med livsmedelsförsörjning kan hjälpa fler människor förstår vikten av klimatförändringar. Tidigt i sin karriär märkte Ziska att de flesta inte var intresserade när han pratade om hur klimatförändringarna påverkar miljön. Men när han visade dem hur det kunde påverka matförsörjningen satte de sig plötsligt upp och lyssnade.
”Det gick från att 10 procent av publiken brydde sig till 90 procent av publiken bryr sig, säger han. ”När det blir personligt, då bryr man sig. Och jag kan inte komma på något mer personligt än mat.”
Leave a Reply