Il riso è la più grande coltura di base globale, consumato da più della metà della popolazione mondiale, ma nuovi esperimenti della Stanford University suggeriscono che con il cambiamento climatico, la produzione nelle principali regioni di coltivazione del riso con arsenico del suolo endemico subirà un drammatico declino e metterà a rischio le riserve alimentari critiche.

Questi esperimenti che esplorano la produzione di riso in condizioni climatiche future mostrano che i raccolti di riso potrebbero diminuire di circa il 40% entro il 2100, con conseguenze potenzialmente devastanti in parti del mondo che si affidano al raccolto come fonte di cibo di base. Cosa c'è di più, i cambiamenti nei processi del suolo dovuti all'aumento delle temperature faranno sì che il riso contenga il doppio di arsenico tossico rispetto al riso consumato oggi. La ricerca è stata pubblicata il 1 novembre in Comunicazioni sulla natura .

"Quando arriviamo al 2100, si stima che abbiamo circa 10 miliardi di persone, quindi questo significherebbe che abbiamo 5 miliardi di persone dipendenti dal riso, e 2 miliardi che non avrebbero accesso alle calorie di cui normalmente avrebbero bisogno, " ha detto il coautore Scott Fendorf, il Terry Huffington Professor in Scienze del sistema terrestre presso la School of Earth della Stanford University, Scienze energetiche e ambientali (Stanford Earth). "Dobbiamo essere consapevoli di queste sfide che stanno arrivando in modo da poter essere pronti ad adattarci".

I ricercatori hanno esaminato specificamente il riso perché viene coltivato in risaie allagate che aiutano a sciogliere l'arsenico dal terreno e lo rendono particolarmente sensibile all'assorbimento di arsenico. Mentre molte colture alimentari oggi contengono piccole quantità di arsenico, alcune regioni in crescita sono più suscettibili di altre. I futuri cambiamenti nel suolo dovuti a temperature più elevate combinate con condizioni di inondazione causano l'assorbimento di arsenico da parte delle piante di riso a livelli più elevati e l'utilizzo di acqua di irrigazione con un alto contenuto di arsenico naturale aggrava il problema. Sebbene questi fattori non influenzeranno tutte le materie prime globali allo stesso modo, si estendono ad altre colture alluvionali, come taro e loto.

"Semplicemente non mi aspettavo l'entità dell'impatto sulla resa del riso che abbiamo osservato, " disse Fendorf, che è anche senior fellow presso lo Stanford Woods Institute for the Environment. "Quello che mi mancava era quanto la biogeochimica del suolo avrebbe risposto all'aumento della temperatura, come ciò amplificherebbe l'arsenico disponibile per le piante, e poi, insieme allo stress termico, come ciò avrebbe davvero impatto sulla pianta".

Un naturale, chimica semi-metallica, l'arsenico si trova nella maggior parte dei suoli e dei sedimenti, ma è generalmente in una forma che non viene assorbita dalle piante. L'esposizione cronica all'arsenico porta a lesioni cutanee, tumori, aggravamento della malattia polmonare e, in definitiva, Morte. È particolarmente preoccupante per il riso non solo per il suo significato globale, ma anche perché il cibo a basso contenuto di allergeni viene spesso introdotto presto ai bambini.

"Penso che questo problema sia cruciale anche per le persone che hanno bambini piccoli nella nostra società, " ha detto l'autore principale E. Marie Muehe, un ex borsista post-dottorato a Stanford e ora all'Università di Tubinga, Germania. "Poiché i bambini sono molto più piccoli di noi, se mangiano riso, ciò significa che assorbono più arsenico rispetto al loro peso corporeo".

Simulazioni climatiche

I ricercatori hanno creato condizioni climatiche future nelle serre sulla base di stime di un possibile aumento della temperatura di 5 gradi Celsius e del doppio di anidride carbonica atmosferica entro il 2100, come previsto dal Gruppo intergovernativo di esperti sui cambiamenti climatici.

Mentre la ricerca precedente ha esaminato gli impatti dell'aumento della temperatura nel contesto della crisi alimentare globale, questo studio è stato il primo a tenere conto delle condizioni del suolo in combinazione con i cambiamenti climatici.

Per gli esperimenti, il gruppo ha coltivato una varietà di riso a grana media nel terreno della regione risicola della California. Le serre sono state controllate per la temperatura, concentrazioni di anidride carbonica e livelli di arsenico nel suolo, che sarà più alto in futuro a causa del suo accumulo nei terreni dall'irrigazione delle colture con acqua contaminata da arsenico, un problema che è aggravato dall'eccessivo pompaggio delle acque sotterranee.

"Non ci pensiamo spesso, ma il suolo è vivo:pullula di batteri e molti microrganismi diversi, " Ha detto Fendorf. "Si scopre che quei microrganismi determinano se l'arsenico rimane partizionato sui minerali e lontano dalle piante o se si stacca dai minerali nella fase acquosa".

I ricercatori hanno scoperto che con l'aumento delle temperature, i microrganismi hanno destabilizzato una parte maggiore dell'arsenico intrinseco del suolo, portando a maggiori quantità della tossina nell'acqua del suolo che è disponibile per l'assorbimento da parte del riso. Una volta ripreso, l'arsenico inibisce l'assorbimento dei nutrienti e riduce la crescita e lo sviluppo delle piante, fattori che hanno contribuito alla diminuzione del 40% della resa osservata dagli scienziati.

Allerta precoce, pianificazione futura

Mentre la drammatica perdita di produzione è una delle principali cause di preoccupazione, gli scienziati sperano che questa ricerca aiuterà i produttori a trovare potenziali soluzioni per nutrire il mondo.

"La buona notizia è che, dati i progressi passati in termini di capacità della comunità globale di allevare varietà in grado di adattarsi alle nuove condizioni, insieme a revisioni alla gestione del suolo, Sono ottimista che possiamo aggirare i problemi osservati nel nostro studio, " Ha detto Fendorf. "Sono anche ottimista sul fatto che, mentre continuiamo a far luce sulle minacce derivanti da un cambiamento di 5 gradi Celsius, la società adotterà pratiche per garantire che non raggiungiamo mai quel grado di riscaldamento".

Come passi successivi, Fendorf, il co-autore Tianmei Wang e Muehe sperano di valutare i raccolti di riso su scala globale utilizzando il telerilevamento per individuare le risaie contaminate al fine di modellare i raccolti futuri e la contaminazione da arsenico.

"È molto probabile che questo sia un problema in cui si consuma la maggior parte del riso, quindi pensiamo all'Asia meridionale e orientale, " ha detto Wang, un dottorato di ricerca candidato in scienze del sistema terrestre. "Soprattutto per le persone come mio padre:consuma riso tre volte al giorno e non può vivere senza".