Klimatförändringar kan dubbla giftig arsenik i ris

Klimatförändringar kan orsaka en dramatisk nedgång i risproduktionen i stora växande regioner, en nedgång som kan äventyra kritiska livsmedelsförsörjningar, rapporterar forskare.

Nya experiment som undersöker risproduktionen i framtida klimatförhållanden visar att risutbytet kan sjunka cirka 40% med 2100 — med potentiellt förödande konsekvenser i delar av världen som förlitar sig på grödan som en grundläggande matkälla.

Dessutom kommer förändringar i markprocesser på grund av ökade temperaturer att orsaka att ris innehåller två gånger så mycket giftig arsenik än det ris som konsumeras idag, enligt studien, publicerad i Nature Communications.

”När vi kommer till 2100 beräknas vi ha cirka 10 miljarder människor, så det skulle betyda att vi har 5 miljarder människor beroende på ris, och 2 miljarder som inte skulle ha tillgång till de kalorier de normalt skulle behöva, säger medförfattare Scott Fendorf, professor i jordsystemvetenskap vid Stanford University's School of Earth, Energy & Environmental Sciences. "Vi måste vara medvetna om dessa utmaningar som kommer så vi kan vara redo att anpassa oss."

Ris som barnmat

Forskare tittade specifikt på ris eftersom det växer i översvämmade paddyr som hjälper till att lossa arsenik från jorden och gör det särskilt känsligt för arsenupptag. Medan många livsmedelsgrödor idag innehåller små mängder arsenik, vissa växande regioner är mer mottagliga än andra.

Framtida förändringar i marken på grund av högre temperaturer i kombination med översvämmade förhållanden gör att risplantor tar upp arsen i högre nivåer - och att använda bevattningsvatten med naturligt förekommande hög arsenik förvärrar problemet.

Även om dessa faktorer inte påverkar alla globala råvaror på samma sätt, sträcker de sig även till andra översvämmade grödor, som taro och lotus.

"Jag förväntade mig bara inte hur stor påverkan på risutbytet vi observerade," säger Fendorf, som också är en seniorkamrat vid Stanford Woods Institute for the Environment. ”Det jag saknade var hur mycket jord biogeokemi skulle reagera på ökad temperatur, hur det skulle förstärka växttillgänglig arsenik och sedan - i kombination med temperaturspänningen - hur det verkligen skulle påverka anläggningen. "

En naturligt förekommande, halvmetallisk kemisk arsenik finns i de flesta jordar och sediment, men i allmänhet i en form som växter inte tar upp. Kronisk exponering för arsenik leder till hudskador, cancer, förvärring av lungsjukdomar och i slutändan död.

Det gäller särskilt i ris inte bara på grund av dess globala betydelse, utan också för att livsmedlet med låg allergen ofta introduceras tidigt till spädbarn.

"Jag tror att detta problem också är avgörande för människor som har unga barn i vårt samhälle," säger huvudförfattaren E. Marie Muehe, en före detta postdoktor på Stanford som nu är vid universitetet i Tübingen, Tyskland. "Eftersom spädbarn är mycket mindre än vi, om de äter ris, betyder det att de tar upp mer arsenik relativt deras kroppsvikt."

"Jord lever"

Forskarna skapade framtida klimatförhållanden i växthus baserat på uppskattningar av en möjlig 5-grad Celsius (9 grader Fahrenheit) temperaturökning och dubbelt så mycket atmosfärisk koldioxid av 2100, som projiceras av regeringens klimatförändringspanel.

Medan tidigare forskning undersökte effekterna av ökande temperatur i samband med den globala livsmedelskrisen, var denna studie den första som redogjorde för markförhållandena i kombination med klimatförändringar.

För experimenten växte gruppen en risform med medelhög korn i jord från risodlingsregionen i Kalifornien. De kontrollerade växthusarna med avseende på temperatur, koldioxidkoncentrationer och arseniknivåer i marken, vilket kommer att vara högre i framtiden på grund av dess uppbyggnad i jord från bevattning av grödor med arsenikförorenat vatten, ett problem som genom att överpumpa grundvattnet förvärras.

”Vi tänker inte ofta på det här, men marken lever - det vänder på bakterie och många olika mikroorganismer, säger Fendorf. "Det visar sig att de mikroorganismerna avgör om arseniken förblir uppdelad på mineralerna och bort från växterna eller kommer från mineralerna i vattenfasen."

Forskarna fann att med ökade temperaturer destabiliserade mikroorganismer mer av jordens inneboende arsenik, vilket ledde till större mängder toxin i markvattnet tillgängligt för riset att ta upp. När arsen har tagits upp hämmar näringsabsorptionen och minskar växternas tillväxt och utveckling, faktorer som bidrog till 40% minskning i utbyte som forskarna observerade.

Tidig varning, framtidsplanering

Medan den dramatiska förlusten i produktionen är en viktig orsak till oro, förblir forskarna hoppfulla att denna forskning kommer att hjälpa producenterna att hitta möjliga lösningar för att mata världen.

"De goda nyheterna är att med tanke på tidigare framsteg när det gäller det globala samhällets förmåga att föda upp sorter som kan anpassa sig till nya förhållanden, tillsammans med revideringar av markhantering, är jag optimistisk för att vi kan komma runt problemen som observerats i vår studie," Fendorf säger.

"Jag är också optimistisk över att samhället kommer att anta metoder för att säkerställa att vi aldrig når den grad av uppvärmning när vi fortsätter att lysa på de hot som följer av en 5-grad Celsius-förändring."

Som nästa steg hoppas Fendorf, medförfattaren Tianmei Wang och Muehe att använda fjärrkännande för att fastställa förorenade risfält för att modellera framtida utbyten och arsenikförorening.

"Det är troligtvis ett problem där de flesta ris konsumeras, så vi tänker på Syd- och Östasien," säger Wang, doktorand inom jordsystemvetenskap. "Särskilt för människor som min pappa - han konsumerar ris tre gånger om dagen och han kan bara inte leva utan det."

ursprungliga studien

Du är fri att dela denna artikel under Attribution 4.0 International licens.

books_impacts

 

följ InnerSelf på

facebook-icontwitter-iconrss-icon

 Få det senaste via e-post

{Emailcloak = off}