Свиней годують кукурудзою, при цьому щонайменше третина важкопродуктивної їжі йде на сміття. Спочатку було розраховано, як годувати людство, яке, як очікується, зросте до десяти мільярдів до 2100 року, виключно на ріллі, яку ми зараз маємо, і зі зменшенням впливу на навколишнє середовище.

"Дайте мені тверду думку, де я можу зневажати свої ноги і зрушити Землю з місця". Легенда свідчить, що Архімед сказав це про відкритий ним підйомний шнек. Екологи та дослідники сільського господарства з Університету Міннесоти, Гарварду та Університету Бонна визначили 15 відносно легко вирішуваних проблем у шести країнах, які могли б забезпечити основне продовольство ще щонайменше на 3 мільярди людей.

Важливим аспектом аналізу було те, що для цього не буде потрібно більше виробничих площ і не буде збільшувати або навіть зменшувати вплив сільського господарства на навколишнє середовище, включаючи викиди парникових газів. Дослідження дослідницької групи з цього приводу опублікувало Science.

Чому безпека харчових продуктів є актуальною проблемою?

Якщо в 1950 році ми жили на Землі менше 3 мільярдів, то зараз людство оцінюється в 7 мільярдів. У 21 столітті людство буде лише повільно рости через падіння народжуваності в останні десятиліття, але до 2050 року демографи ООН очікують 9,3 мільярда людей. І хоча приріст населення буде продовжувати сповільнюватися у другій половині століття, за найбільш вірогідним сценарієм, до 2100 року ми матимемо більше 10 мільярдів.

Іншим фактором ризику є те, що зміна клімату, як правило, знижує врожайність у середньому. Згідно з нещодавньою доповіддю Міжурядової групи з питань зміни клімату (МГЕЗК), яка узагальнює провідні позиції в кліматичних дослідженнях, пшениця, кукурудза та рис також будуть меншими в кінці 21 століття, ніж на початку, якщо середня глобальна температура підвищується на 2 градуси Цельсія (і сільське господарство до цього не пристосовується).

десять

Вони збирають пшеницю біля Нанта. Урожайність у Західній Європі досить висока, але в Східній Європі ще є місце для підвищення ефективності Джерело: AFP/Жан-Себастьян Еврард

Комплексний аналіз

Однак, яка продовольча культура буде більш-менш, залежить від культури, регіону та рішення щодо адаптації. Наприклад, якщо адаптація відстає або не вдається, урожайність пшениці в Карпатському басейні може впасти на 20-30 відсотків до кінця 21 століття. В принципі, більш теплий клімат та більше вуглекислого газу можуть призвести до ще кращої врожайності, але цю користь приносить ще менш передбачувана погода з сильними опадами та сильними посухами.

"Більшість прісних вод використовуються в сільському господарстві із значними викидами парникових газів і виснаженням природних середовищ існування, але нам все одно потрібно виробляти більше їжі", - підсумовує Пол Вест, старший науковий співробітник Інституту екологічних наук Університету Міннесоти.

Однак поки що було мало аналізів, які показали, де фермери повинні готуватися до зростання чисельності населення та зміни клімату. Дослідники трьох університетів використали нещодавно опубліковані дані ГІС та модельні розрахунки, щоб визначити точки, де можна зробити значні покращення у забезпеченні продуктами харчування для майбутніх поколінь. Важливо вказати на проблеми, які будуть відчуватися у всьому світі, зазначається у дослідженні.

Зрошувальна нива Джерело: AFP/Жан-Філіп Ксіазек

Сімнадцять дуже корисних рослин

Ячмінь, картопля, пшениця, сорго, цукровий очерет, цукровий буряк, арахіс, бавовна, просо, кукурудза, маніока, соняшник, олійна пальма, ріпак, рис, жито, соя. Це 17 харчових та рослинних рослин, які забезпечують нам найбільше поживних речовин (86 відсотків споживаних людством калорій). Дослідницька група також включила виробництво бавовни в аналіз через значне використання зрошувальної води та добрив.

Ці 17 культур вирощуються на 58 відсотках загальної ріллі планети. Інші відповідні співвідношення:

  • вони ростуть на 95 відсотках зрошуваних земель,
  • ми витрачаємо 92 відсотки поливної води, щоб збільшити їх урожай,
  • близько 70 відсотків вмісту азоту та фосфору (запліднення) йде на ділянки, де росте одна з цих 17 рослин.

Підвищення ефективності

Дослідницька група виявила, що нинішня врожайність у багатьох місцях приблизно на 50 відсотків нижча від реальної. Це називається розривом урожайності. Якщо нам вдасться збільшити виробництво (тобто подолати розрив врожайності) в регіонах з поганою врожайністю, ми мали б на 358 мільйонів тонн більше врожаю на рік. Виходячи з енергетичного вмісту їжі, це буде 8,5 калорій пелюсток, або 8,5 трильйонів (мільйон разів у мільярд) калорій. Ця дослідницька група підрахувала, що достатньо забезпечити основними продуктами харчування приблизно 850 мільйонів людей.

Однак приріст ефективності далеко не рівномірно розподілений по всій ріллі. 43 відсотки зайвих калорій можуть бути вироблені в Африці, 29 відсотків в Азії та 20 відсотків переважно в країнах Східної Європи. Важливим аспектом є те, що дослідницька група розраховує лише на площі, які в даний час обробляються, саме тому, що метою є не ще більше використання природних ресурсів Землі. Крім того, розрив врожайності пов’язаний із поточною ситуацією, тому райони, які заслуговують на втручання, у майбутньому зміниться внаслідок наслідків зміни клімату.

Темно-зелений колір показує, де урожайність може зрости найбільше (у мільйонах ккал/га на рік). Таким чином, на карті також вказано, які області є найменш ефективними в сільському господарстві. Половина загального доступного приросту врожайності зосереджена лише на 5 відсотках землі Джерело: Paul C. West et al.

З підвищенням ефективності пов’язана новина про те, що вперше буде здійснено прорив у картографуванні генетичного генетичного матеріалу пшениці. Завдання ускладнене, оскільки геном рослини, по суті, розділений на три добре відокремлених альгеноми (A, B і C). ДНК пшениці має багато повторюваних хромосом, що ускладнює дослідження всього генетичного запасу.

Міжнародний консорціум з секвенування геному пшениці (IWGSC) також оголосив у Science, що нанесено на карту приблизно 61 відсоток спадкового матеріалу пшениці. Карта генів може допомогти селекціонерам визначити сприятливу або несприятливу ознаку, тому їм не доведеться чекати, поки нові сорти проростуть і виростуть на дослідному полі. Зазвичай дослідження пшениці фінансуються американськими фермерами, точніше Канзаською радою з пшениці (KWC), яка виробляє 18 відсотків загального виробництва пшениці в США.

Оскільки геном рису вже був нанесений на карту у 2002 році, а кукурудзи - у 2009 році, існує ймовірність того, що насіння з кращою ефективністю буде випущено на ринок швидше, ніж раніше.


Багато парникових газів

Хоча теплові електростанції та енергетичний сектор часто розглядаються як викиди СО2 та метану, сільське господарство також суттєво збільшує парниковий ефект завдяки діяльності людини. 20-35 відсотків наших викидів парникових газів відбувається на суші. Зрозуміло також, що більшість викидів парникових газів відбувається у чітко визначеній місцевості. У Бразилії ліси розчищають переважно для виробництва великої рогатої худоби та сої (крім виробництва деревини), а в Індонезії - для плантацій олійних пальм. Виробництво рису найбільше пов'язане з викидами метану в Китаї та Індії; і це проблема, оскільки парниковий ефект метану більш ніж у двадцять разів перевищує ефект відомого вуглекислого газу.

Вирощування пшениці, кукурудзи та рису відповідає за 68 відсотків викидів двоокису азоту в сільському господарстві. N2O - непрямий парниковий газ, оскільки він виробляє озон у стратосфері за допомогою фотохімічної реакції. А озон, хоча і захищає нас від ультрафіолетового випромінювання, також поглинає фотони в інфрачервоному діапазоні сонячного випромінювання, що спрощує його внесок у глобальне потепління.

Група дослідників також виявила, що Китай, Індія та США відповідають за 56 відсотків викидів N2O в сільському господарстві. "Наші результати показують, що біогеохімічний вплив сільського господарства на клімат Землі розподілений нерівномірно і що існує кілька чітко визначених областей, де може здійснюватися втручання", - пише 11-члена дослідницької групи у своєму дослідженні.

Непотрібне підживлення

Цікавим методом дослідницької групи було порівняння кількості добрив, що викидаються в землю, з кількістю поживних речовин, які можна витягти з посівів. Вони підрахували, що приблизно 60 відсотків азоту та приблизно 48 відсотків фосфору є надлишком. (Вимивання добрив у живі води, серед іншого, призводить до зростання водоростей.) За підрахунками дослідницької групи, від 64 до 66 відсотків надмірного запліднення відбувається також у Китаї, Індії та США.

За допомогою моделі розрахунку врожайності також було встановлено, що врожайність пшениці, кукурудзи та рису не зменшиться, якщо на землю застосовувати на 14-29 відсотків менше азоту та на 13-22 відсотки менше фосфору. Ефективність буде додатково збільшена за рахунок зміни часу внесення добрив, внесення та видів добрив.

Сміття біля Бранденбурзьких воріт у Берліні. Найбільш багата на ресурси їжа витрачається даремно в більш розвинених країнах Джерело: dpa Picture-Alliance/AFP/Wolfram Steinberg

Ми годуємо його тваринами

У міру збагачення країни харчові звички змінюються: ми їмо більше м’яса та молочних продуктів, менше рослинної їжі. Фактом є те, що врожай, витрачений на годівлю та відгодівлю тварин, в кінцевому підсумку не марнується, але насправді це не є ефективним рішенням.

Якби ми використовували всі культури, що використовуються для виробництва кормів та біопалива, щоб прогодувати людство, ми збільшили б кількість споживаних калорій на 70 відсотків, вирішивши основне продовольче забезпечення ще 4 мільярдів людей. Очевидно, нереально думати, що все людство переходить на вегетаріанську дієту, але цифри є хорошим показником вартості споживання м’яса. Найбільша кількість кукурудзи використовується на корм. Якби лише американська кормова кукурудза використовувалася для споживання людиною, ми могли б задовольнити потреби в калоріях ще 760 мільйонів людей.

Ми викидаємо його в смітник

Останній важливий висновок дослідження полягає в тому, що 30-50 відсотків виробленої їжі йде на сміття (наша попередня стаття на тему: Не викидайте, їжте!). Згідно з аналізом, неважливо, що ми витрачаємо. Якщо хтось купив без потреби кілограм яловичини без кісток і з якихось причин його викинув, він витратив 98 тисяч ккал, при кілограмі борошна втрата становить лише 3800-4125 ккал.

Серед середнього споживання в США на пшеницю та рис припадає 27 відсотків, на овочі - 28 відсотків, а на яловичину, свинину та курку - 11 відсотків. В Індії вони витрачаються набагато менше: пшениці та рису 3, овочів 7 та м’яса 4 відсотків. І якби ми значно зменшили харчові відходи в США, Китаї та Індії, ми могли б прогодувати близько 423 мільйонів людей на рік.