Si prevede che la popolazione mondiale crescerà fino a quasi 10 miliardi entro il 2050. Con 3,4 miliardi di bocche in più da sfamare, e il crescente desiderio della classe media di carne e latticini nei paesi in via di sviluppo, la domanda globale di cibo potrebbe aumentare tra il 59 e il 98 percento. Ciò significa che l'agricoltura di tutto il mondo deve aumentare la produzione e aumentare i raccolti. Ma gli scienziati affermano che gli impatti dei cambiamenti climatici - temperature più elevate, tempo estremo, siccità, l'aumento dei livelli di anidride carbonica e l'innalzamento del livello del mare, minacciano di diminuire la quantità e compromettere la qualità delle nostre scorte di cibo.

Un recente studio sulla produzione globale di ortaggi e legumi ha concluso che se le emissioni di gas serra continuano sulla loro traiettoria attuale, i raccolti potrebbero diminuire del 35% entro il 2100 a causa della scarsità d'acqua e dell'aumento della salinità e dell'ozono.

Un altro nuovo studio ha scoperto che la produzione statunitense di mais (noto anche come mais), gran parte del quale viene utilizzato per nutrire il bestiame e produrre biocarburanti, potrebbe essere dimezzato da un aumento di 4°C delle temperature globali, cosa che potrebbe avvenire entro il 2100 se non riduciamo le nostre emissioni di gas serra. Se limitiamo il riscaldamento a meno di 2˚ C, l'obiettivo dell'accordo di Parigi sul clima, La produzione di mais negli Stati Uniti potrebbe ancora diminuire di circa il 18%. I ricercatori hanno anche scoperto che il rischio dei quattro principali esportatori di mais al mondo (Stati Uniti, Brasile, Argentina e Ucraina) che subiscono simultanee perdite di raccolto del 10% o più sono circa il 7% con un aumento della temperatura di 2˚C. Se le temperature aumentano di 4°C, le probabilità salgono fino all'incredibile 86 percento.

"Siamo più preoccupati per i rendimenti nettamente ridotti, " disse Peter de Menocal, Dean of Science alla Columbia University e direttore del Center for Climate and Life. "Abbiamo già problemi a nutrire il mondo e questo ulteriore impatto sui raccolti avrà un impatto sui più poveri del mondo e amplificherà il divario tra ricchi e poveri che già esiste".

Ma il cambiamento climatico non influenzerà solo i raccolti, ma avrà anche un impatto sulla produzione di carne, pesca e altri aspetti fondamentali del nostro approvvigionamento alimentare.

Condizioni meteorologiche estreme

L'ottanta per cento dei raccolti del mondo è alimentato dalla pioggia, quindi la maggior parte degli agricoltori dipende dal clima prevedibile a cui l'agricoltura si è adattata per produrre i propri raccolti. Però, il cambiamento climatico sta alterando i modelli di pioggia in tutto il mondo.

Quando le temperature aumentano, l'aria più calda trattiene più umidità e può rendere le precipitazioni più intense. Eventi di precipitazioni estreme, che stanno diventando più comuni, possono danneggiare direttamente le colture, con conseguente diminuzione dei rendimenti.

È probabile che anche le inondazioni dovute alla crescente intensità delle tempeste tropicali e all'innalzamento del livello del mare aumenteranno con il cambiamento climatico, e può annegare i raccolti. Poiché le acque alluvionali possono trasportare liquami, letame o inquinanti dalle strade, fattorie e prati, più agenti patogeni e tossine potrebbero trovare la loro strada nel nostro cibo.

Il clima più caldo porterà a un'evaporazione più rapida, con conseguente maggiore siccità e penuria d'acqua, quindi ci sarà meno acqua per l'irrigazione proprio quando è più necessaria.

Circa il 10% delle colture coltivate nelle principali regioni di produzione alimentare del mondo sono irrigate con acque sotterranee non rinnovabili. In altre parole, le falde acquifere vengono prosciugate più velocemente di quanto non vengano riempite, un problema che non farà che peggiorare man mano che il mondo continua a scaldarsi, ha spiegato Michael Puma, direttore del Centro per la ricerca sui sistemi climatici della Columbia.

Questo sta accadendo nelle principali regioni produttrici di cibo come le Grandi Pianure degli Stati Uniti e la Central Valley della California, e in Pakistan, India, Cina nord-orientale, e parti dell'Iran e dell'Iraq.

"L'esaurimento delle acque sotterranee è una lenta pressione sul nostro sistema alimentare, " ha detto Puma. "E non abbiamo alcuna politica efficace in atto per affrontare il fatto che stiamo esaurendo le nostre principali risorse nelle nostre principali regioni produttrici di cibo, il che è piuttosto sconcertante".

Le proiezioni climatiche mostrano che la siccità diventerà più comune in gran parte degli Stati Uniti, soprattutto il sud-ovest. In altre parti del mondo, si prevede che la siccità e la scarsità d'acqua influiranno sulla produzione di riso, che è un alimento base per più della metà delle persone sulla Terra. Durante gli anni di grave siccità, i raccolti di riso alimentato dalle piogge sono diminuiti dal 17 al 40 percento. Nel sud e sud-est asiatico, 23 milioni di ettari di aree di produzione del riso alimentate a pioggia sono già soggetti a scarsità d'acqua, e la siccità ricorrente colpisce quasi l'80% delle aree di coltivazione del riso alimentate dalla pioggia dell'Africa.

Tempo estremo, comprese forti tempeste e siccità, può anche disturbare il trasporto di cibo. A meno che il cibo non sia conservato correttamente, ciò potrebbe aumentare il rischio di deterioramento e contaminazione e provocare più malattie di origine alimentare. Una grave siccità estiva nel 2012 ha ridotto il traffico marittimo sul fiume Mississippi, un'importante rotta per il trasporto dei raccolti dal Midwest. La diminuzione del traffico di chiatte ha provocato significative perdite alimentari ed economiche. Le inondazioni che sono seguite in primavera hanno causato ulteriori ritardi nel trasporto di generi alimentari.

Temperature in aumento

Il riscaldamento globale può avvantaggiare alcune colture, come le patate nel Nord Europa e il riso nell'Africa occidentale, e consentire ad alcuni agricoltori di coltivare nuovi raccolti che oggi prosperano solo nelle aree più calde. In altri casi, il cambiamento climatico potrebbe rendere impossibile per gli agricoltori aumentare le loro colture tradizionali; le condizioni ideali di crescita possono spostarsi a latitudini più elevate, dove il terreno o il terreno potrebbero non essere altrettanto fertili, con conseguente minore disponibilità di terra per l'agricoltura produttiva.

L'effetto finale dell'aumento del calore dipende dalla gamma ottimale di temperature di ciascuna coltura per la crescita e la riproduzione. Se le temperature superano questo intervallo, i raccolti diminuiranno perché lo stress da calore può interrompere l'impollinazione di una pianta, fioritura, stadi di sviluppo e crescita delle radici.

Secondo un rapporto della National Academy of Sciences del 2011, per ogni grado Celsius di aumento del termostato globale, ci sarà una diminuzione dal 5 al 15% della produzione agricola complessiva.

Ondate di calore, che dovrebbero diventare più frequenti, rendere il bestiame meno fertile e più vulnerabile alle malattie. Le vacche da latte sono particolarmente sensibili al calore, quindi la produzione di latte potrebbe diminuire.

I parassiti e le malattie che colpiscono il bestiame prosperano in ambienti caldi, condizioni umide. Ciò potrebbe portare gli allevatori a curare parassiti e malattie degli animali utilizzando più prodotti chimici e medicinali veterinari, che potrebbe poi entrare nella catena alimentare.

Il cambiamento climatico consentirà anche alle erbacce, parassiti e funghi per espandere la loro gamma e numeri. Inoltre, primavere precedenti e inverni più miti consentiranno a più di questi parassiti ed erbe infestanti di sopravvivere più a lungo.

Le malattie delle piante e i parassiti nuovi in ​​un'area potrebbero distruggere le colture che non hanno avuto il tempo di sviluppare difese contro di loro. Per esempio, nuovi ceppi virulenti mutanti di ruggine di grano, un'infezione fungina che non si vedeva da oltre 50 anni, si sono diffusi dall'Africa all'Asia, il Medio Oriente e l'Europa, raccolti devastanti.

Livelli più elevati di anidride carbonica

Poiché le piante usano l'anidride carbonica per produrre il loro cibo, più CO2 nell'atmosfera può aumentare i raccolti in alcune aree se altre condizioni – quantità di nutrienti, l'umidità del suolo e la disponibilità di acqua sono giuste. Ma gli effetti benefici dell'aumento dei livelli di anidride carbonica sulla crescita delle piante possono essere compensati da condizioni meteorologiche estreme, siccità o stress da caldo.

Mentre livelli di CO2 più elevati possono stimolare la crescita delle piante e aumentare la quantità di carboidrati che la pianta produce, questo va a scapito delle proteine, contenuto di vitamine e minerali. I ricercatori hanno scoperto che il contenuto proteico delle piante probabilmente diminuirà in modo significativo se i livelli di anidride carbonica raggiungono 540-960 parti per milione, che si prevede di raggiungere entro il 2100. (Siamo attualmente a 409 ppm.) Gli studi mostrano che l'orzo, Grano, patate e riso hanno una concentrazione di proteine ​​inferiore dal 6 al 15% se coltivati ​​a quei livelli di CO2. Il contenuto proteico di mais e sorgo, però, non è diminuito in modo significativo.

Inoltre, le concentrazioni di elementi importanti, come il ferro, zinco, calcio, magnesio, rame, zolfo, fosforo e azoto, dovrebbero diminuire con più CO2 nell'atmosfera. Quando i livelli di CO2 aumentano, le aperture nei germogli e nelle foglie delle piante si restringono, così perdono meno acqua. La ricerca suggerisce che poiché le piante perdono acqua più lentamente, la loro circolazione rallenta, e assorbono meno azoto e minerali dal suolo. Anche i livelli di vitamina B nelle colture possono diminuire perché l'azoto nelle piante è fondamentale per la produzione di queste vitamine. In uno studio, il riso coltivato con elevate concentrazioni di CO2 conteneva il 17% in meno di vitamina B1 (tiamina), 17% in meno di vitamina B2 (riboflavina), 13% in meno di vitamina B5 (acido pantotenico), e il 30% in meno di vitamina B9 (folato) rispetto al riso coltivato con gli attuali livelli di CO2.

uno più caldo, oceano più acido

540 milioni di persone in tutto il mondo fanno affidamento sul pesce per le loro proteine ​​e il loro reddito, ma i frutti di mare subiranno l'impatto dei cambiamenti climatici, pure. Dal 1955, gli oceani hanno assorbito oltre il 90% del calore in eccesso intrappolato dalle emissioni di gas serra nell'atmosfera. Di conseguenza, l'oceano è più caldo oggi di quanto non lo sia mai stato da quando è iniziata la registrazione nel 1880.

Mentre gli oceani si riscaldano, molti pesci e crostacei si stanno spostando verso nord in cerca di acque più fresche.

Al largo della costa nord-orientale degli Stati Uniti, aragosta americana, Il nasello rosso e il branzino hanno spostato la loro gamma di una media di 119 miglia verso nord dalla fine degli anni '60. In Portogallo, i pescatori hanno recentemente catturato 20 nuove specie, la maggior parte dei quali migrati da acque più calde. E salmone Chinook, di solito si trova intorno alla California e all'Oregon, stanno entrando nei fiumi artici. Muoversi in un nuovo territorio, però, queste specie possono affrontare la competizione con altre specie per il cibo, che possono influenzare i loro tassi di sopravvivenza. I cambi di gamma stanno colpendo i pescatori, pure, che devono scegliere se seguire il pesce che sono abituati a catturare mentre si spostano verso nord o pescare specie diverse. Poiché questi ecosistemi cambiano, le regole della pesca fanno fatica a stare al passo, mettere a repentaglio i mezzi di sussistenza dei pescatori le cui quote per determinate specie di pesci potrebbero non essere più pertinenti.

Le acque più calde possono alterare i tempi della migrazione e della riproduzione dei pesci, e potrebbe accelerare il metabolismo dei pesci, con il risultato che i loro corpi assorbono più mercurio. (Inquinamento da mercurio, dalla combustione di combustibili fossili, finisce nell'oceano e si accumula nelle creature marine.) Quando gli umani mangiano pesce, ingeriscono il mercurio, che possono avere effetti tossici sulla salute umana.

Temperature dell'acqua più elevate aumentano l'incidenza di agenti patogeni e di malattie marine in specie come le ostriche, salmone e abalone. Vibrioni batteri, che possono contaminare i crostacei e, se ingerito dall'uomo, causare diarrea, febbre e malattie del fegato, sono più frequenti quando la temperatura della superficie del mare aumenta, pure.

Oltre al riscaldamento, l'oceano ha assorbito quasi un terzo dell'anidride carbonica generata dall'uomo, che ha cambiato la sua chimica. L'acqua di mare è ora il 30% più acida di quanto non fosse durante la rivoluzione industriale.

All'aumentare dell'acidità dell'oceano, ci sono meno ioni carbonato nell'oceano per le specie marine che hanno bisogno di carbonato di calcio per costruire i loro gusci e scheletri. Alcuni crostacei, come cozze e pterapodi (piccole lumache marine alla base della catena alimentare) stanno già iniziando a creare gusci più sottili, lasciandoli più vulnerabili ai predatori. L'acidificazione degli oceani può anche interferire con lo sviluppo delle larve di pesce e disturbare il senso dell'olfatto su cui i pesci fanno affidamento per trovare cibo, habitat ed evitare i predatori. Inoltre, Disturba gli ecosistemi da cui dipende la vita marina.

Secondo una ricerca condotta presso il Centro per il clima e la vita della Columbia, il riscaldamento e l'acidificazione degli oceani possono finire per ristrutturare le comunità microbiche nell'oceano. Poiché questi microbi sensibili sono la base della catena alimentare globale, ciò che accade loro potrebbe avere impatti imprevisti ed enormi sulle nostre scorte di cibo.

Innalzamento del livello del mare

Alcuni esperti prevedono che il livello del mare potrebbe aumentare di un metro entro il 2100 a causa dello scioglimento delle calotte polari e dei ghiacciai. In Asia, dove gran parte del riso viene coltivato nelle zone costiere e nei delta bassi, l'innalzamento dei mari probabilmente interromperà la produzione di riso, e l'acqua salata che si sposta più nell'entroterra potrebbe ridurre i raccolti.

Anche l'acquacoltura di specie d'acqua dolce è influenzata dall'innalzamento del livello del mare poiché l'acqua salata può spostarsi a monte nei fiumi. Per esempio, nel delta del Mekong e nella regione dell'Irawaddy in Vietnam e Myanmar, la fiorente acquacoltura del pesce gatto potrebbe essere influenzata dall'intrusione di acqua salata. Se ciò si verifica, gli allevamenti ittici dovrebbero essere spostati più a monte perché il pesce gatto ha poca tolleranza alle condizioni saline.

Chi ne sentirà gli effetti?

Il cambiamento climatico non influenzerà solo la produzione alimentare ei consumatori; poiché le condizioni ottimali di crescita cambiano con il clima, le comunità che dipendono dalla pesca o dall'agricoltura per il proprio sostentamento saranno distrutte.

Alcune aree a latitudini più elevate possono trarre beneficio e diventare più produttive, ma se le emissioni continuano ad aumentare, le prospettive per la produzione alimentare dal 2050 al 2100 non sono buone. Le nazioni ricche e le regioni temperate saranno probabilmente in grado di resistere alla maggior parte degli impatti, considerando che le regioni tropicali e le popolazioni povere dovranno affrontare i maggiori rischi. Figli, donne incinte, gli anziani, le comunità a basso reddito e quelle con un sistema immunitario indebolito o condizioni mediche croniche saranno le più suscettibili ai cambiamenti nell'accesso al cibo, sicurezza e nutrizione.

Inoltre, perché oggi il cibo è un bene scambiato a livello globale, gli eventi climatici in una regione potrebbero aumentare i prezzi e causare carenze in tutto il mondo. A partire dal 2006, la siccità nei principali paesi produttori di grano è stato un fattore chiave in un drammatico aumento dei prezzi alimentari. Molti paesi hanno sperimentato rivolte per il cibo e disordini politici.

Come la scienza può prevenire gli impatti

"La sicurezza alimentare sarà una delle questioni più urgenti legate al clima, principalmente perché la maggior parte del mondo è relativamente povera e il cibo diventerà sempre più scarso e costoso, " ha detto de Menocal. "Quindi che tipo di soluzioni può fornire la scienza per aiutare?"

Certo, il modo migliore per ridurre questi rischi per il nostro approvvigionamento alimentare è attuare politiche per ridurre le emissioni di gas serra. ricercatori dell'Istituto della Terra, però, stanno lavorando ad alcuni progetti ambiziosi e potenzialmente di vasta portata per ridurre i rischi per il sistema alimentare.

L'International Research Institute for Climate and Society della Columbia sta conducendo un progetto chiamato Adapting Agriculture to Climate Today, per domani, o ACToggi. Parte dei progetti mondiali Columbia, ACToday aiuterà a massimizzare la produzione alimentare e a ridurre le perdite di raccolto prevedendo e gestendo in modo più preciso il rischio di inondazioni e siccità, migliorare le pratiche finanziarie, e, quando si verifica una crisi alimentare, identificare prima la necessità di interventi di soccorso. Il progetto introduce informazioni climatiche e strumenti di previsione all'avanguardia in sei paesi:Etiopia, Senegal, Colombia, Guatemala, Bangladesh e Vietnam.

In caso di un'interruzione significativa del sistema alimentare globale, non vi è alcuna agenzia all'interno del governo degli Stati Uniti la cui responsabilità sia quella di assumersi la responsabilità, disse Puma. Il suo obiettivo è stato quello di cercare di comprendere potenziali interruzioni, che potrebbe essere correlato a condizioni meteorologiche estreme, la rete elettrica, conflitto, o altri fattori. "Vogliamo comprendere più a fondo il sistema alimentare in modo da poter identificare le vulnerabilità e adattare il sistema per affrontarle, " ha affermato. Lavorando con i colleghi dell'Istituto di Potsdam per la ricerca sull'impatto climatico in Germania, sta costruendo modelli economici quantitativi per esaminare le vulnerabilità del sistema alimentare in diversi scenari; useranno lo strumento per esplorare come la modifica di determinate politiche potrebbe ridurre le vulnerabilità del sistema alimentare alle interruzioni.

Il Centro per il clima e la vita si sta impegnando per costruire ponti tra la comunità imprenditoriale e la comunità scientifica di New York, per aiutare a chiarire agli investitori i rischi finanziari e le opportunità del cambiamento climatico. Le grandi società di investimento con una visione a lungo termine hanno migliaia di miliardi di dollari in attività che potrebbero essere compromesse dai cambiamenti climatici. De Menocal ritiene che strategie di investimento più intelligenti possano essere perseguite con un approccio basato sulla scienza. "Se intraprendi il più grande dispiegamento di denaro sul pianeta, questo è ciò che modellerà il comportamento, " ha detto. "Se possiamo educarli su come il cambiamento climatico avrà un impatto sulle cose che contano per le persone, allora possono agire in base a quella conoscenza prima che queste cose accadano."

Questa storia è stata ripubblicata per gentile concessione dell'Earth Institute, Columbia University http://blogs.ei.columbia.edu.