هذا هو القسط الأخير في سلسلة من 10 أجزاء حول التأثيرات العالمية المستمرة لتغير المناخ. تتناول هذه القصص التأثيرات الحالية لكوكب متغير ، وما يقترحه العلم الناشئ هو وراء هذه التغييرات وما يمكننا جميعًا فعله للتكيف معها.
في أواخر صيف 2016 ، أدرك مزارعو القمح في فرنسا أن هناك شيئًا ما خطأ. كان محصولهم أقل من المعتاد - كثيرًا الأصغر. اعتاد المزارعون على غلاتهم - كانت كمية المحاصيل المنتجة في حقولهم - متسقة للغاية. عادة ما يتغير إنتاج القمح بنسبة لا تزيد عن 5 في المائة من سنة إلى أخرى. لكن هذا العام كان مختلفًا.
ومع ذلك ، لم يكن واضحًا على الفور ، ما هي المشكلة.
كانت هناك موجة دافئة بشكل غير عادي في ذلك الشتاء. في وقت لاحق من العام ، سقطت بعض الأمطار الغزيرة. أدت هذه الأحداث إلى مشاكل غير متوقعة. فقد أدت الأمطار الغزيرة ، على سبيل المثال ، إلى تسرب العناصر الغذائية من التربة. أدت الحرارة والرطوبة إلى زيادة انتشار الأمراض. لم يبد أي من هذه القضايا سيئًا للغاية كما كان يحدث. ولكن عندما حان وقت حصاد القمح ، كانت الغلة في جميع أنحاء فرنسا أقل بمقدار الربع (25 في المائة) من المعتاد. في بعض المناطق ، كانوا يمثلون نصف (50 بالمائة) ما كانوا عليه.
يقول سينتهولد أسينج:"كان ذلك رائعًا بالنسبة لي". يعمل في جامعة فلوريدا في غينزفيل ، حيث يستخدم أجهزة الكمبيوتر لتحليل البيانات والتنبؤ بحصاد المحاصيل. "لقد كان تحذيرًا حقيقيًا بأنك لست بحاجة إلى انتظار صدمة كبيرة مثل موجة الحر أو الجفاف. كما يمكن أن تحدث صدمة للإنتاج من خلال إجراء ثلاثة أو أربعة تغييرات صغيرة يتم تجميعها جميعًا في موسم واحد ".
فرنسا بلد غني. لذلك كان لديها مصادر أخرى من الحبوب والطعام. بخلاف مزارعي القمح ، تأثر عدد قليل من الفرنسيين. لكن في بلد فقير ، يمكن أن يؤدي هذا الانخفاض الكبير في غلات المحاصيل إلى تفاقم الفقر - أو حتى حدوث مجاعة.
عندما يفكر الناس في كيفية تأثر حياتهم بتغير المناخ ، فقد يتصورون العيش في عالم به فصول شتاء أقصر وصيف أطول. قد يتصورون أن المدن الساحلية تفقد الأرض بسبب ارتفاع مستوى سطح البحر. حتى أنهم قد يتوقعون طقسًا أكثر قسوة ، مثل الأعاصير أو حرائق الغابات.
لقد أصابت كل هذه التأثيرات أجزاء مختلفة من العالم. لكن تغير المناخ يؤثر أيضًا على ما نأكله. مع ارتفاع درجات الحرارة وزيادة الآفات ، ستنتج المزارع طعامًا أقل. وسيتعين على المزارعين العمل بجدية أكبر لزراعة ما يقدمونه من غذاء للحصاد. قد تكون بعض المحاصيل أقل تغذية. قد نأكل كميات أقل من الأطعمة المعرضة لتغير المناخ - مثل القمح والذرة - والمزيد من تلك المحاصيل التي يمكنها تحمل الجفاف بشكل أفضل. فكر في الذرة الرفيعة. (مم ... الذرة الرفيعة!)
يدرس العلماء هذه القضايا ويتعلمون المزيد حول كيفية تأثير تغير المناخ على الإمدادات الغذائية. إنهم يطورون أيضًا محاصيل جديدة وتقنيات نمو جديدة لمساعدة المزارعين على التكيف مع التغييرات القادمة.
رفع درجة الحرارة
من الصعب دراسة كيفية تأثير التغيرات في درجات الحرارة على المحاصيل. تؤثر العديد من العوامل على نمو المحاصيل. وتشمل هذه الأمطار ، وضوء الشمس ، ونوعية التربة ، وكمية ثاني أكسيد الكربون في الهواء ونوع النباتات التي تتم زراعتها. كان العلماء يبحثون عن طرق لعزل تأثير درجة الحرارة عن كل تلك العوامل الأخرى. يقوم بعض الباحثين بذلك مع البيوت الزجاجية أو الحقول التجريبية للنباتات. على الرغم من ذلك ، يقوم Asseng بهذا باستخدام جهاز كمبيوتر.
الشرح:ما هو نموذج الكمبيوتر؟
باستخدام نموذج الكمبيوتر ، يمكن للباحثين إجراء تجارب قد تكون صعبة أو مستحيلة في الحياة الواقعية. يمكنهم تغيير عامل واحد ، والحفاظ على جميع العوامل الأخرى دون تغيير. يمكنهم المضي قدمًا أو العودة في الوقت المناسب. ساعد Asseng في تطوير برنامج كمبيوتر لنمذجة نمو النباتات. يمكن لفريقه الآن استخدام هذا النموذج لتقييم التغييرات المحتملة في غلات المحاصيل في المزارع في جميع أنحاء العالم.
استخدم أسينج وفريقه هذا النموذج للتحقيق في كيفية تأثير ارتفاع درجات الحرارة على محاصيل القمح والأرز والذرة وفول الصويا. توفر هذه المحاصيل الأربعة على مستوى العالم ثلثي السعرات الحرارية التي يتناولها الناس.
أدى تعديل درجات الحرارة في النموذج إلى شيء مقلق للغاية. أظهر نموذجه أن الاحترار العالمي بمقدار درجة واحدة مئوية (1.8 درجة فهرنهايت) "يؤدي إلى انخفاض في جميع المحاصيل الرئيسية". سينخفض محصول الذرة بنسبة 7 إلى 8 في المائة. سوف ينخفض القمح بنسبة 6 في المائة. سينخفض محصول الأرز وفول الصويا بنحو 3 في المائة.
للتحقق من هذه النتائج ، قارن Asseng ومجموعة من العلماء الآخرين نتائجهم بأربع دراسات أخرى قام بها علماء مختلفون. تضمنت تلك الدراسات نماذج حاسوبية أخرى وتحليلات رياضية ومحاصيل المحاصيل المزروعة في حقول الاختبار. يقول:"كل هذه الأساليب المختلفة ظهرت بنفس الأرقام". وقد جعله ذلك واثقًا من أن درجة الحرارة يمكنها حقًا وستلعب دورًا كبيرًا في حجم المحاصيل المستقبلية.
لكن تأثير درجة الحرارة على المحاصيل قد لا يكون واضحًا لمعظم الناس ، على الأقل في الحال. وذلك لأن عوامل أخرى قد تساعد في إنتاج المحاصيل في نفس الوقت. هذه الفوائد يمكن أن تخفي أي تأثير لارتفاع درجات الحرارة - على الأقل لفترة من الوقت.
يقول أسينج إن مصر خير مثال على ذلك. في جميع أنحاء العالم ، ارتفعت غلات المحاصيل بشكل مطرد على مدار الخمسين عامًا الماضية. تقنيات الزراعة الأفضل هي المسؤولة. لكن في مصر ، استقرت المحاصيل في السنوات العشر الماضية ، حتى مع قيام المزارعين بإجراء نفس التحسينات الزراعية. لا يمكن إلقاء اللوم على الجفاف. المزارعون المصريون يروون حقولهم حتى لا تحصل المحاصيل على مياه أقل.
يعتقد Asseng أن ارتفاع درجات الحرارة هو المسؤول.
يمكن أن يؤدي إبطاء نمو إنتاج الغذاء إلى صعوبة إطعام عالم يتزايد فيه عدد السكان. ويزداد عدد سكان العالم بسرعة. يوجد اليوم 7.6 مليار شخص على الأرض. تتوقع الأمم المتحدة أنه سيكون هناك 8.6 مليار بحلول عام 2030 ، و 9.8 مليار بحلول عام 2050. وهذا كثير من الأفواه يجب إطعامها.
يقول أسينج:"التغييرات موجودة بالفعل ، لكن غالبًا لا يمكنك رؤيتها". "نعم ، ترتفع غلة [المحاصيل]. لكن وراء الكواليس ، هناك شخص ما يضغط على الفرامل ، "كما يقول. وفي بعض الأماكن ، مثل مصر ، كما يجادل ، يمكنك بالفعل رؤية التأثيرات.
تغيير التربة
لا تؤثر درجات الحرارة وخصائص المناخ الأخرى على نمو المحاصيل فقط. تلعب التربة أيضًا دورًا كبيرًا. "إذا قمت بتغيير المناخ ، يمكنك أيضًا تغيير خصائص التربة ،" يلاحظ Lenny Winkel. عالمة جيوكيمياء بيئية ، تعمل في ETH Zurich وفي منظمة الأبحاث المائية Eawag. كلاهما في سويسرا.
تحتوي المناطق الرطبة الممطرة على الكثير من المواد العضوية - معظمها من الكربون - في التربة. ذلك لأن هذه الأماكن الرطبة غالبًا ما تحتوي على الكثير من النباتات. عندما تتساقط الأوراق أو تموت ، تتحلل أنسجتها في البيئة الرطبة. هذا يضيف السماد - العناصر الغذائية المتاحة - إلى التربة. لكن الأماكن الجافة بها عدد أقل من النباتات. ومع موت النبات هناك ، فإنها تستغرق وقتًا أطول لتتعفن وتتحول إلى سماد.
هل يؤدي تغير المناخ إلى تفاقم الصراع العالمي؟
وتقول إنه إذا أدى تغير المناخ إلى أن تصبح بعض المناطق أكثر جفافاً ، "فقد تفقد أيضًا بعض المواد العضوية في التربة". سيؤدي ذلك إلى تقليل العناصر الغذائية المتاحة لتغذية محاصيل الموسم المقبل.
يدرس وينكل وجود العناصر النزرة في التربة ، مثل السيلينيوم. تظهر هذه العناصر في البيئة بكميات ضئيلة فقط. كمغذٍ دقيق مهم ، فإن السيلينيوم شيء يحتاجه الناس بكميات ضئيلة.
لا يُعرف الكثير عن مكان حدوث السيلينيوم بشكل طبيعي. لذلك قرر Winkel محاولة تعيين الكميات المعروفة. من هذا حاولت التنبؤ بالمستويات في أماكن أخرى من العالم. ثم بحث فريقها "للعثور على الرابط بين التركيزات [المعروفة] والعوامل البيئية" ، على حد قولها. "اكتشفنا أن عوامل المناخ كانت مهمة حقًا." وذلك لأن إحدى الطرق التي يدخل فيها السيلينيوم إلى التربة هي من خلال تحلل المواد العضوية.
مع هذه المعلومات ، أدركت وينكل أنها تستطيع الآن التنبؤ بكيفية تغير مستويات التربة من السيلينيوم في عالم يزداد احترارًا. باستخدام نماذج الكمبيوتر للمناخ ، تمكنت من إضافة تغييرات محتملة إلى خريطتها تعكس بيئة دافئة. وهي تقول الآن ، "لقد رأينا أن التغيير سيكون فقدان عنصر السيلينيوم في التربة."
بالطبع ، لا يأكل الناس السيلينيوم من التربة. جذور النباتات تنقب عنها من الأرض وتحملها إلى أنسجتها. ستكون الخطوة التالية لفهم هذه المشكلة هي دراسة كيفية تأثير تقليل السيلينيوم في التربة على مستويات هذه المغذيات الدقيقة في المحاصيل الغذائية. يقول وينكل:"يمكننا القول عمومًا إن ما يحدث في التربة ينعكس على نطاق واسع في النباتات - ولكن ليس في جميع الحالات".
فيضان قادم من التأثيرات
هناك طريقة أخرى يؤثر بها تغير المناخ على التربة وهي من خلال التلوث. جويس ج. تشين تعمل في جامعة ولاية أوهايو في كولومبوس. هناك ، تدرس الاقتصادات البلدان ذات الدخل المنخفض وتحاول إيجاد سياسات وبرامج يمكن أن تساعدها على الازدهار. ركزت أبحاثها على كيفية تسبب الفيضانات في تلوث التربة في بنغلاديش.
هذه الدولة المنخفضة الواقعة على الحدود الشرقية للهند معرضة للفيضانات. مع ارتفاع مستويات سطح البحر ، يمكن أن تتسبب العواصف والمد والجزر في زيادة مياه المحيطات إلى الداخل ، عبر المناطق الساحلية. في وقت لاحق ، عندما يتسبب انخفاض هطول الأمطار في انخفاض مستويات الأنهار ، يتدفق المزيد من مياه البحر إلى الداخل من مصبات الأنهار. هذا ، أيضا ، يغمر هذه المناطق.
تلوث فيضانات المياه المالحة إمدادات مياه الشرب. حتى حيوانات المزرعة يمكن أن تمرض من شرب المياه المالحة. ويمكن للملح أن يسمم الأراضي الزراعية بشكل فعال. تنمو المحاصيل مثل الأرز بشكل سيئ في التربة المالحة. لذا فإن محاصيل الأرز تسقط حيث تحدث فيضانات مياه البحر. تستجيب العديد من العائلات الزراعية ، عندما يحدث ذلك ، بالانتقال إلى المدن. يحاولون البحث عن عمل هناك عندما لا يعودون قادرين على زراعة المحاصيل في أراضيهم المسمومة بالملح.
يقول تشين إن مثل هذا الوضع "يخلق عبئًا مزدوجًا" على هؤلاء الأشخاص. إنهم لا يحتاجون فقط إلى مكان جديد للعيش فيه ، ولكن بلدهم يعاني أيضًا من انخفاض محتمل في الغذاء لأن قلة من الناس قادرون على الزراعة.
التعلم من الأعشاب
لا يؤدي تغير المناخ إلى ارتفاع درجات الحرارة فحسب. كما أنه يؤدي إلى ارتفاع مستويات ثاني أكسيد الكربون. تبدو هذه أخبارًا جيدة للنباتات التي تمتص ثاني أكسيد الكربون من الهواء. يستخدمون الكربون لبناء الأنسجة. لكن الأمر ليس بهذه البساطة ، كما يقول لويس زيسكا. إنه عالم فيزيولوجيا النبات ، يدرس بيولوجيا أنسجة النبات. يعمل في مركز الأبحاث الكبير التابع لوزارة الزراعة الأمريكية في بيلتسفيل بولاية ماريلاند.
يقول:"لن تستجيب جميع النباتات بنفس الطريقة لهذا التغيير [في ثاني أكسيد الكربون]". سينتج الكثير من المحاصيل التي تكون أقل تغذية عندما تنمو في مستويات أعلى من ثاني أكسيد الكربون. ومن المرجح أن تنخفض مستويات البروتين فيها ، على وجه الخصوص. قد تفقد المحاصيل أيضًا الفيتامينات والمغذيات الدقيقة. في التجارب ، لا يبدو أن نباتات المحاصيل مثل القمح وفول الصويا والأرز تنمو بشكل أفضل في بيئة غنية بثاني أكسيد الكربون.
ماذا نمت بشكل أفضل؟ الأعشاب.
يلاحظ زيسكا أن "العديد من أسوأ الأعشاب الضارة في الزراعة تستجيب بالفعل لهذا التغيير". يمكن أن تنمو نباتات المحاصيل إلى أحجام أصغر أو تنتج ثمارًا أصغر وبذورًا أقل في المستقبل حيث يتعين عليها التنافس مع المزيد من الأعشاب الضارة. قد يصيب المزيد من الآفات والأمراض النباتات في عالم أكثر دفئًا.
هناك شيء واحد يساهم في المشكلة وهو الافتقار إلى التنوع الجيني في نباتات المحاصيل الحديثة. في حين أن هناك الآلاف من أنواع الحشائش ، ولكل منها سمات مختلفة ، فإن معظم الأطعمة اليوم تأتي من الزراعة الأحادية الزراعة. هذا يعني أن المزارعين يزرعون نوعًا واحدًا فقط من المحاصيل. وجميع هذه المحاصيل لها نفس السمات تقريبًا ، بناءً على التربية التي قيدت الجينات المعينة التي تستضيفها.
قد تختفي جينات الازدهار في البيئات الأكثر دفئًا أو جفافاً. ربما يكون المربون قد ضحوا بها لصالح أصناف تنتج جيناتها ثمارًا أكبر أو بذورًا أكثر أو سيقانًا أقوى. لكن هذه الأصناف قد تحتاج الآن إلى بيئة ثابتة ومريحة للغاية. تغيير المناخ وهذه النباتات قد تصبح مريضة أو ضعيفة.
على سبيل المثال ، تُصنع معظم البطاطس المقلية اليوم من صنف واحد من البطاطس. يقول زيسكا:"هذا رائع إذا كان المناخ مستقرًا ، لكن ليس جيدًا إذا كان المناخ يتغير". إذا قام المزارعون بدلاً من ذلك بزراعة العديد من أصناف البطاطس المختلفة ، فقد يتكيف بعضها ، حتى لو لم يكن هناك العديد من الأنواع الأخرى.
"الجانب الإيجابي للعملة هو أنه يمكننا التعلم من الأعشاب الضارة واستخدام ذلك لتحسين أنواعنا من الحبوب الرئيسية يقول زيسكا. نباتات الحبوب أنواع مثل الأرز والقمح والذرة أو الذرة.
نظر زيسكا وزملاؤه إلى الأقارب "العشبيين" لحبوب الحبوب ، مثل الأرز البري. هذه ليست مثل الأعشاب التي تنمو في حديقتك. إنها أنواع قديمة أو برية من الحبوب تم تدجينها من قبل البشر. قام الباحثون بزرع أصناف مختلفة في مجالات الاختبار. يمكن للعلماء تغيير ظروف النمو ، مما يجعل هذه الحقول أكثر دفئًا أو جفافًا أو رطوبة. يمكن أن تعرضهم أيضًا لمستويات أعلى من المعتاد من ثاني أكسيد الكربون - مستويات تحاكي ما يُتوقع حدوثه في المستقبل. راقب الباحثون كيف استجابت النباتات. ثم درسوا الجينات في تلك النباتات ذات الأداء الأفضل.
ووجدوا أن بعض الأرز يتحول إلى "طباشيري" عندما ينمو في درجات حرارة أكثر دفئًا أو يتنفس المزيد من ثاني أكسيد الكربون. تم تغيير هيكلها الخلوي ، مما يمنحها لونًا أكثر تعتيمًا ، مما يجعلها أكثر صلابة وأقل لزوجة عند طهيها. حبوب الأرز هذه هي نوعية رديئة. إنها غير جذابة ولا يتذوق طعمها مثل الأرز العادي ، مما يقلل من قيمتها. من خلال اختبار أنواع مختلفة من الأرز والنظر في الحمض النووي لكل نبات ، يمكن للعلماء العثور على الجينات التي تؤثر على الطباشير. يمكنهم الآن تجنب أصناف الأرز التي ورثت هذه الجينات عندما يبحث المزارعون عن الأنواع التي من المحتمل أن تنتج محاصيل أفضل في عالم سيكون أكثر دفئًا و / أو به مستويات أعلى من ثاني أكسيد الكربون.
يقول زيسكا:"نعتقد أن الإجابة تكمن حرفياً في الأعشاب الضارة". تتكيف الأقارب البرية لنباتات المحاصيل بالفعل مع مناخ الأرض المتغير. إن تعلم كيفية القيام بذلك يوفر الأمل في أن علماء النبات يمكن أن يتعلموا من هذه الجينات "لتعديل خطوط المحاصيل الحالية وربما جعلها أكثر تكيفًا مع التغيير."
قد يتضمن أحد الحلول التلاعب بالجينات الوراثية للمحاصيل الموجودة ، مثل الأرز ، لإدخال جينات بعض أبناء العمومة المرنين والأعشاب. تُعرف هذه النباتات بالكائنات المعدلة وراثيًا أو الكائنات المعدلة وراثيًا. بديل آخر:يمكن للعلماء تربية أنواع نباتية معًا لإنشاء أنواع هجينة جديدة التي تجمع بين أفضل السمات على حد سواء. لكن Ziska يأمل أن تكون أطعمة المستقبل مختبئة بالفعل على مرأى من الجميع.
"ليس لدي أي شيء ضد الكائنات المعدلة وراثيًا. لكني أريد أيضًا أن يدرك الناس أن التطور كان يفعل ذلك لفترة من الوقت. وفي المرة الأخيرة التي تحققت فيها ، كان هناك أكثر من 100000 صنف مختلف من الأرز "، كما يقول. "ماذا لو نتحقق من هؤلاء أولاً ونرى ما يمكننا استخدامه وهو متاح بالفعل قبل أن نبدأ في نقل الجينات؟"
تكييف ما نأكله
قد يستغرق تطوير نوع جديد من القمح من 10 إلى 20 عامًا. لكن لا يتعين على الناس الانتظار كل هذا الوقت لتغيير الطريقة التي يزرعون بها الطعام. تقول زيسكا:"على المستوى الميداني في الوقت الحالي ، يدرك المزارعون أن الأشياء تتغير ، وأنهم يتأقلمون".
"إنهم يزرعون في وقت سابق. أو يستخدمون طريقة مختلفة للزراعة بشكل أسرع "، كما يقول. ربما يستخدمون معدات مختلفة في حقولهم أو يجربون طرقًا مختلفة لمساعدة المحاصيل على النمو.
بالطريقة التي يراها زيسكا ، لا يمكننا إيقاف تغير المناخ في حياتنا. لديها الكثير من الزخم ، كل ما يمكننا أن نأمل في القيام به هو إبطائها. وحتى هذا قد يستغرق بعض الوقت لإدارته. يقول:"لن نوقف فجأة كمية ثاني أكسيد الكربون التي تنتقل في الهواء". "علينا التكيف ، وعلينا التكيف بسرعة".
الخبر السار هو أن النظر في مشكلة الإمدادات الغذائية يمكن أن يساعد المزيد من الناس على فهم أهمية تغير المناخ. في بداية حياته المهنية ، لاحظ زيسكا أن معظم الناس لم يكونوا مهتمين عندما تحدث عن كيفية تأثير تغير المناخ على البيئة. لكن عندما أوضح لهم كيف يمكن أن يؤثر ذلك على الإمدادات الغذائية ، جلسوا فجأة واستمعوا.
يقول:"انتقل من 10 في المائة من الجمهور يهتم إلى 90 في المائة من الجمهور المهتم". "عندما يصبح الأمر شخصيًا ، فأنت تهتم. ولا يمكنني التفكير في أي شيء أكثر خصوصية من الطعام ".
