De wereldbevolking zal naar verwachting groeien tot bijna 10 miljard in 2050. Met 3,4 miljard extra monden te voeden, en de groeiende wens van de middenklasse naar vlees en zuivel in ontwikkelingslanden, de wereldwijde vraag naar voedsel zou met 59 tot 98 procent kunnen toenemen. Dit betekent dat de landbouw over de hele wereld de productie moet opvoeren en de opbrengsten moet verhogen. Maar wetenschappers zeggen dat de gevolgen van klimaatverandering – hogere temperaturen, extreem weer, droogte, toenemende niveaus van kooldioxide en zeespiegelstijging - dreigen de kwantiteit te verminderen en de kwaliteit van onze voedselvoorziening in gevaar te brengen.

Een recent onderzoek naar de wereldwijde productie van groenten en peulvruchten concludeerde dat als de uitstoot van broeikasgassen op het huidige traject voortduurt, de opbrengsten zouden tegen 2100 met 35 procent kunnen dalen als gevolg van waterschaarste en een verhoogd zoutgehalte en ozon.

Een andere nieuwe studie wees uit dat de Amerikaanse productie van maïs (ook bekend als maïs), waarvan een groot deel wordt gebruikt om vee te voeren en biobrandstof te maken, zou kunnen worden gehalveerd door een stijging van de wereldwijde temperatuur met 4 ° C - wat tegen 2100 zou kunnen gebeuren als we onze uitstoot van broeikasgassen niet verminderen. Als we de opwarming beperken tot minder dan 2˚ C, het doel van het klimaatakkoord van Parijs, De Amerikaanse maïsproductie kan nog steeds met ongeveer 18 procent afnemen. Onderzoekers ontdekten ook dat het risico van 's werelds top vier maïsexporteurs (V.S., Brazilië, Argentinië en Oekraïne) met gelijktijdige misoogsten van 10 procent of meer is ongeveer 7 procent bij een temperatuurstijging van 2˚C. Als de temperatuur 4˚C stijgt, de kansen schieten tot maar liefst 86 procent.

"We maken ons vooral zorgen over de sterk verminderde opbrengsten, " zei Peter de Menocal, Dean of Science aan de Columbia University en directeur van het Center for Climate and Life. "We hebben al problemen om de wereld te voeden en deze extra impact op de gewasopbrengsten zal de armsten van de wereld treffen en de bestaande kloof tussen arm en rijk versterken."

Maar klimaatverandering heeft niet alleen gevolgen voor gewassen, maar ook voor vleesproductie, visserij en andere fundamentele aspecten van onze voedselvoorziening.

Weerextremen

Tachtig procent van de gewassen in de wereld wordt door regen gevoed, dus de meeste boeren zijn afhankelijk van het voorspelbare weer waaraan de landbouw zich heeft aangepast om hun gewassen te kunnen produceren. Echter, klimaatverandering verandert regenpatronen over de hele wereld.

Als de temperatuur stijgt, de warmere lucht houdt meer vocht vast en kan de neerslag intenser maken. Extreme neerslaggebeurtenissen, die steeds vaker voorkomen, kan gewassen direct beschadigen, resulterend in verminderde opbrengsten.

Overstromingen als gevolg van de toenemende intensiteit van tropische stormen en zeespiegelstijging zullen waarschijnlijk ook toenemen met de klimaatverandering, en kan gewassen verdrinken. Omdat overstromingswater rioolwater kan transporteren, mest of verontreinigende stoffen van wegen, boerderijen en grasvelden, meer ziekteverwekkers en toxines zouden hun weg naar ons voedsel kunnen vinden.

Warmer weer leidt tot snellere verdamping, wat resulteert in meer droogtes en watertekorten, zodat er minder water is voor irrigatie op het moment dat dit het meest nodig is.

Ongeveer 10 procent van de gewassen die in 's werelds belangrijkste voedselproductieregio's worden verbouwd, wordt geïrrigeerd met grondwater dat niet-hernieuwbaar is. Met andere woorden, aquifers worden sneller leeggepompt dan ze opnieuw vullen - een probleem dat alleen maar erger zal worden naarmate de wereld blijft opwarmen, legde Michael Puma uit, directeur van Columbia's Center for Climate Systems Research.

Dit gebeurt in grote voedselproducerende regio's zoals de Amerikaanse Great Plains en Central Valley in Californië, en in Pakistan, Indië, noordoosten van China, en delen van Iran en Irak.

"Verdroging van het grondwater is een langzaam opbouwende druk op ons voedselsysteem, " zei Puma. "En we hebben geen effectief beleid om het hoofd te bieden aan het feit dat we onze belangrijkste hulpbronnen in onze belangrijkste voedselproducerende regio's uitputten, dat is behoorlijk verontrustend."

Klimaatprojecties tonen aan dat droogtes in een groot deel van de VS vaker zullen voorkomen, vooral het zuidwesten. In andere delen van de wereld, droogte en watertekorten zullen naar verwachting gevolgen hebben voor de rijstproductie, dat een hoofdvoedsel is voor meer dan de helft van de mensen op aarde. Tijdens ernstige droogtejaren, door regen gevoede rijstopbrengsten zijn met 17 tot 40 procent gedaald. In Zuid- en Zuidoost-Azië, 23 miljoen hectare regengevoede rijstproductiegebieden zijn al onderhevig aan waterschaarste, en terugkerende droogte treft bijna 80 procent van de door regen gevoede rijstteeltgebieden in Afrika.

Extreem weer, waaronder zware stormen en droogte, kan ook het voedseltransport verstoren. Tenzij voedsel goed wordt bewaard, dit kan het risico op bederf en besmetting vergroten en leiden tot meer door voedsel overgedragen ziekten. Een ernstige zomerdroogte in 2012 verminderde het scheepvaartverkeer op de rivier de Mississippi, een belangrijke route voor het transport van gewassen uit het Midwesten. De afname van het binnenvaartverkeer leidde tot aanzienlijke voedsel- en economische verliezen. De overstromingen die in het voorjaar volgden, zorgden voor extra vertragingen in het voedseltransport.

Stijgende temperaturen

Opwarming van de aarde kan bepaalde gewassen ten goede komen, zoals aardappelen in Noord-Europa en rijst in West-Afrika, en sommige boeren in staat te stellen nieuwe gewassen te verbouwen die tegenwoordig alleen in warmere gebieden gedijen. In andere gevallen, klimaatverandering zou het voor boeren onmogelijk kunnen maken om hun traditionele gewassen te verbouwen; ideale groeiomstandigheden kunnen verschuiven naar hogere breedtegraden, waar het terrein of de bodem misschien niet zo vruchtbaar is, waardoor er minder land beschikbaar is voor productieve landbouw.

Het uiteindelijke effect van opstijgende hitte hangt af van het optimale temperatuurbereik van elk gewas voor groei en reproductie. Als de temperatuur dit bereik overschrijdt, de opbrengsten zullen dalen omdat hittestress de bestuiving van een plant kan verstoren, bloeiend, wortelontwikkeling en groeistadia.

Volgens een rapport van de National Academy of Sciences uit 2011 voor elke graad Celsius dat de wereldthermostaat stijgt, de totale gewasproductie zal met 5 tot 15 procent afnemen.

Hittegolven, die naar verwachting vaker zullen voorkomen, vee minder vruchtbaar en kwetsbaarder maken voor ziekten. Melkkoeien zijn bijzonder gevoelig voor warmte, waardoor de melkproductie zou kunnen dalen.

Parasieten en ziekten die gericht zijn op vee gedijen goed in warme, vochtige omstandigheden. Dit kan ertoe leiden dat veehouders parasieten en dierziekten gaan behandelen door meer chemicaliën en diergeneesmiddelen te gebruiken, die dan in de voedselketen terecht kunnen komen.

Klimaatverandering zal ook onkruid mogelijk maken, ongedierte en schimmels om hun assortiment en aantallen uit te breiden. In aanvulling, eerdere lentes en mildere winters zorgen ervoor dat meer van deze plagen en onkruiden langer kunnen overleven.

Plantenziekten en plagen die nieuw zijn in een gebied, kunnen gewassen vernietigen die geen tijd hebben gehad om zich ertegen te wapenen. Bijvoorbeeld, nieuwe virulente mutante stammen van tarweroest, een schimmelinfectie die meer dan 50 jaar niet was gezien, zijn verspreid van Afrika naar Azië, het Midden-Oosten en Europa, verwoestende gewassen.

Hogere niveaus van kooldioxide

Omdat planten koolstofdioxide gebruiken om hun voedsel te maken, meer CO2 in de atmosfeer kan de gewasopbrengst in sommige gebieden verhogen als andere omstandigheden - nutriëntenhoeveelheden, bodemvocht en waterbeschikbaarheid - hebben gelijk. Maar de gunstige effecten van stijgende kooldioxidegehaltes op de plantengroei kunnen worden tenietgedaan door extreem weer, droogte of hittestress.

Hoewel hogere CO2-niveaus de plantengroei kunnen stimuleren en de hoeveelheid koolhydraten die de plant produceert, kunnen verhogen, dit gaat ten koste van eiwit, vitamine- en mineraalgehalte. Onderzoekers ontdekten dat het eiwitgehalte van planten waarschijnlijk aanzienlijk zal afnemen als het kooldioxidegehalte 540 tot 960 delen per miljoen bereikt, die we naar verwachting in 2100 zullen bereiken. (We zitten momenteel op 409 ppm.) Studies tonen aan dat gerst, tarwe, aardappelen en rijst hebben 6 tot 15 procent lagere eiwitconcentraties wanneer ze worden gekweekt op die niveaus van CO2. Het eiwitgehalte van maïs en sorghum, echter, niet noemenswaardig gedaald.

Bovendien, de concentraties van belangrijke elementen, zoals ijzer, zink, calcium, magnesium, koper, zwavel, fosfor en stikstof zullen naar verwachting afnemen met meer CO2 in de atmosfeer. Als het CO2-gehalte stijgt, de openingen in plantscheuten en bladeren krimpen, zodat ze minder water verliezen. Onderzoek suggereert dat naarmate planten langzamer water verliezen, hun bloedsomloop vertraagt, en ze halen minder stikstof en mineralen uit de bodem. Vitamine B-spiegels in gewassen kunnen ook dalen, omdat stikstof in planten van cruciaal belang is voor de productie van deze vitamines. In een studie, rijst geteeld met verhoogde CO2-concentraties bevat 17 procent minder vitamine B1 (thiamine), 17 procent minder vitamine B2 (riboflavine), 13 procent minder vitamine B5 (pantotheenzuur), en 30 procent minder vitamine B9 (folaat) dan rijst die onder de huidige CO2-niveaus wordt geteeld.

Een warmere, meer zure oceaan

540 miljoen mensen over de hele wereld zijn afhankelijk van vis voor hun eiwitten en inkomen, maar zeevruchten zullen worden beïnvloed door klimaatverandering, te. Sinds 1955, de oceanen hebben meer dan 90 procent van de overtollige warmte geabsorbeerd die wordt vastgehouden door de uitstoot van broeikasgassen in de atmosfeer. Als resultaat, de oceaan is tegenwoordig warmer dan ooit sinds het begin van de registratie in 1880.

Terwijl de oceanen opwarmen, veel vissen en schaaldieren trekken naar het noorden op zoek naar koelere wateren.

Voor de noordoostkust van de V.S. Amerikaanse kreeft, rode heek en zwarte zeebaars hebben hun bereik sinds het einde van de jaren zestig gemiddeld 119 mijl naar het noorden verschoven. In Portugal, vissers hebben onlangs 20 nieuwe soorten gevangen, waarvan de meeste migreerden uit warmere wateren. En Chinook-zalm, meestal te vinden rond Californië en Oregon, komen nu de Arctische rivieren binnen. Verhuizen naar nieuw territorium, echter, deze soorten kunnen concurreren met andere soorten over voedsel, die hun overlevingskansen kunnen beïnvloeden. De afstandsverschuivingen hebben gevolgen voor vissers, te, die moeten kiezen of ze de vissen willen volgen die ze gewend zijn te vangen terwijl ze naar het noorden trekken of op verschillende soorten vissen. Naarmate deze ecosystemen veranderen, visserijregelgeving heeft het moeilijk bij te houden, het levensonderhoud in gevaar brengen van vissers wier quota voor bepaalde vissoorten misschien niet langer relevant zijn.

Warmere wateren kunnen de timing van vismigratie en voortplanting veranderen, en kan het metabolisme van vissen versnellen, waardoor hun lichaam meer kwik opneemt. (kwikvervuiling, door de verbranding van fossiele brandstoffen, in de oceaan terechtkomt en zich ophoopt in zeedieren.) Als mensen vis eten, ze nemen het kwik op, die toxische effecten kunnen hebben op de menselijke gezondheid.

Hogere watertemperaturen verhogen de incidentie van ziekteverwekkers en mariene ziekten bij soorten zoals oesters, zalm en abalone. Vibrio-bacteriën, die schaaldieren kunnen besmetten en, wanneer ingenomen door mensen, diarree veroorzaken, koorts en leverziekte, komen vaker voor als de temperatuur van het zeeoppervlak stijgt, te.

Naast het opwarmen, de oceaan heeft bijna een derde van de koolstofdioxide opgenomen die mensen hebben gegenereerd, die zijn chemie heeft veranderd. Zeewater is nu 30 procent zuurder dan tijdens de industriële revolutie.

Naarmate de zuurgraad van de oceaan toeneemt, er zijn minder carbonaationen in de oceaan voor de mariene soorten die calciumcarbonaat nodig hebben om hun schelpen en skeletten te bouwen. Sommige schelpdieren, zoals mosselen en pterapoden (kleine zeeslakken aan de basis van de voedselketen) beginnen al dunnere schelpen te maken, waardoor ze kwetsbaarder zijn voor roofdieren. Verzuring van de oceaan kan ook de ontwikkeling van vislarven verstoren en het reukvermogen verstoren waarop vissen vertrouwen om voedsel te vinden, leefgebieden en vermijd roofdieren. In aanvulling, Het verstoort de ecosystemen waarvan het zeeleven afhankelijk is.

Volgens onderzoek van het Columbia's Center for Climate and Life, Opwarming en verzuring van de oceaan kunnen ertoe leiden dat microbiële gemeenschappen in de oceaan worden geherstructureerd. Omdat deze gevoelige microben de basis vormen voor de wereldwijde voedselketen, wat er met hen gebeurt, kan onvoorziene en enorme gevolgen hebben voor onze voedselvoorziening.

Zeespiegelstijging

Sommige experts voorspellen dat de zeespiegel tegen 2100 een meter zou kunnen stijgen als gevolg van smeltende poolkappen en gletsjers. In Azië, waar veel van de rijst wordt verbouwd in kustgebieden en laaggelegen delta's, stijgende zeeën zullen de rijstproductie waarschijnlijk verstoren, en zout water dat verder landinwaarts beweegt, kan de opbrengst verminderen.

De aquacultuur van zoetwatersoorten wordt ook beïnvloed door de zeespiegelstijging, aangezien zout water in rivieren stroomopwaarts kan stromen. Bijvoorbeeld, in de Mekong Delta en Irawaddy regio van Vietnam en Myanmar, de bloeiende meervalaquacultuur kan worden aangetast door het binnendringen van zout water. Als dit gebeurt, viskwekerijen zouden verder stroomopwaarts moeten worden verplaatst omdat meervallen weinig tolerantie hebben voor zoute omstandigheden.

Wie zal de effecten voelen?

Klimaatverandering heeft niet alleen gevolgen voor de voedselproductie en de consumenten; omdat optimale groeiomstandigheden veranderen met het klimaat, gemeenschappen die voor hun levensonderhoud afhankelijk zijn van visserij of landbouw, zullen worden ontwricht.

Sommige gebieden op hogere breedtegraden kunnen hiervan profiteren en productiever worden, maar als de uitstoot blijft stijgen, de vooruitzichten voor de voedselproductie van 2050 tot 2100 zijn niet goed. Rijke landen en gematigde streken zullen waarschijnlijk de meeste gevolgen kunnen weerstaan, overwegende dat tropische regio's en arme bevolkingsgroepen de meeste risico's lopen. Kinderen, zwangere vrouw, de ouderen, gemeenschappen met een laag inkomen en mensen met een verzwakt immuunsysteem of chronische medische aandoeningen zullen het meest vatbaar zijn voor de veranderingen in de toegang tot voedsel, veiligheid en voeding.

In aanvulling, omdat voedsel tegenwoordig een wereldwijd verhandeld goed is, klimaatgebeurtenissen in één regio kunnen de prijzen verhogen en wereldwijd tekorten veroorzaken. Vanaf 2006, droogte in de belangrijkste tarweproducerende landen was een sleutelfactor in een dramatische piek in de voedselprijzen. Veel landen hadden te maken met voedselrellen en politieke onrust.

Hoe de wetenschap impact kan voorkomen

"Voedselzekerheid wordt een van de meest urgente klimaatgerelateerde problemen, vooral omdat het grootste deel van de wereld relatief arm is en voedsel steeds schaarser en duurder wordt, "zei de Menocal. "Dus wat voor soort oplossingen kan de wetenschap bieden om te helpen?"

Natuurlijk, de beste manier om deze risico's voor onze voedselvoorziening te verminderen, is door beleid te voeren om de uitstoot van broeikasgassen te verminderen. Onderzoekers van het Earth Institute, echter, werken aan enkele ambitieuze en potentieel verstrekkende projecten om de risico's voor het voedselsysteem te verminderen.

Columbia's International Research Institute for Climate and Society leidt een project genaamd Adapting Agriculture to Climate Today, voor morgen, of ACToday. Onderdeel van Columbia World Projects, ACToday zal helpen om de voedselproductie te maximaliseren en oogstverliezen te verminderen door het overstromings- en droogterisico nauwkeuriger te voorspellen en te beheersen, het verbeteren van financiële praktijken, en, wanneer een voedselcrisis zich ontvouwt, eerder signaleren van de noodzaak van hulpverlening. Het project introduceert state-of-the-art klimaatinformatie en voorspellingstools in zes landen:Ethiopië, Senegal, Colombia, Guatemala, Bangladesh en Vietnam.

In het geval van een significante verstoring van het wereldwijde voedselsysteem, er is geen instantie binnen de Amerikaanse regering wiens verantwoordelijkheid het is om de leiding te nemen, zei Poema. Zijn focus lag op het proberen te begrijpen van mogelijke verstoringen, die te maken kunnen hebben met extreem weer, het elektriciteitsnet, conflict, of andere factoren. "We willen het voedselsysteem beter begrijpen, zodat we kwetsbaarheden kunnen identificeren en het systeem daarop kunnen aanpassen. " zei hij. In samenwerking met collega's van het Potsdam Institute for Climate Impact Research in Duitsland, hij bouwt kwantitatieve economische modellen om kwetsbaarheden in het voedselsysteem onder verschillende scenario's te onderzoeken; ze zullen de tool gebruiken om te onderzoeken hoe het wijzigen van bepaald beleid de kwetsbaarheid van het voedselsysteem voor verstoringen kan verminderen.

Het Center for Climate and Life spant zich in om bruggen te bouwen tussen het bedrijfsleven en de wetenschappelijke gemeenschap in New York, om voor beleggers duidelijkheid te verschaffen over de financiële risico's en kansen van klimaatverandering. Grote beleggingsondernemingen met een langetermijnvisie hebben voor biljoenen dollars aan activa die in gevaar kunnen komen door klimaatverandering. De Menocal is van mening dat intelligentere beleggingsstrategieën kunnen worden nagestreefd met een op wetenschap gebaseerde benadering. "Als u zich bezighoudt met de grootste inzet van geld op de planeet, dat is wat het gedrag gaat vormen, ', zei hij. 'Als we ze kunnen leren hoe klimaatverandering invloed zal hebben op dingen die belangrijk zijn voor mensen, dan kunnen ze handelen naar die kennis voordat deze dingen gebeuren."

Dit verhaal is opnieuw gepubliceerd met dank aan Earth Institute, Columbia University http://blogs.ei.columbia.edu.