Фермы, столы и огромные последствия между ними и за их пределами

Урожайность на одном конце планеты может оборачиваться опустевшими водохранилищами и экологическими проблемами в совершенно других регионах. Исследование, опубликованное в Nature Communications, анализирует, как производство пищи, энергия, вода и парниковые газы формируют сложный фронт в битве за продовольственную безопасность.

Ученые из Университета штата Мичиган (MSU) применили новые инструменты науки об устойчивости, чтобы понять, как расширение орошаемого земледелия для производства еды влияет на ключевые факторы устойчивого развития. Они показали, что экологическое бремя ложится не только на сельскохозяйственные земли. Последствия ощущаются далеко за их пределами, поскольку масштабные проекты по переброске воды потребляют огромное количество энергии и приводят к выбросам. Главный вывод: иногда экологическую цену платят регионы, которые напрямую не вовлечены в цепочку «растение–вода–еда».

«Обеспечение продовольственной безопасности при защите окружающей среды — одна из величайших задач современности. В условиях глобализации это невероятно сложный процесс, и непонимание или упущение некоторых последствий может серьезно помешать достижению устойчивости», — отметил Цзяньгуо «Джек» Лю, заведующий кафедрой устойчивого развития имени Рэйчел Карсон в MSU.

Для анализа ученые использовали метаконцепцию (metacoupling framework), которая позволяет рассматривать не только орошаемые земли, но и масштабные проекты по переброске воды между регионами. Этот подход помогает изучить взаимодействие социально-экономических и экологических факторов — таких как изменение климата, сдвиги в диете, ирригационные технологии, стратегии посадки культур, перераспределение водных ресурсов — как внутри границ, так и за их пределами.

В качестве примера исследователи взяли Северо-Китайскую равнину (СКР) — ключевой сельскохозяйственный регион — и остальной Китай с его растущим спросом на продовольствие, а также один из участков грандиозного проекта переброса воды с юга на север Китая. Хотя исследование сфокусировано на Китае, его методология применима и в США, и по всему миру.

Для удовлетворения растущего спроса на продовольствие (в основном пшеницу и кукурузу) требуются колоссальные объемы воды. Крупнейший в мире проект по переброске воды в этом исследовании забирает ресурсы из водохранилищ провинции Хубэй на юге Китая. Жители Хубэя не являются крупными фермерами, как на СКР, и не закупают значительную часть зерна с равнины. Они представляют собой так называемый «эффект перелива» (spillover) — не будучи прямыми участниками продовольственной сети, они теряют значительные земельные и водные ресурсы из-за проекта, предназначенного для орошения СКР. Сам процесс переброски воды также создает существенный углеродный след.

«Это исследование демонстрирует важность понимания нашего все более взаимосвязанного мира и количественной оценки часто упускаемых из виду связей, задействованных в обеспечении мира продовольствием», — сказала Элизабет Блад, руководитель программы NSF по наукам об экосистемах.

«Мы заявляем, что нельзя решать только одну выбранную проблему, потому что выращивание культур — это не только ирригация и отдельное поле. Нельзя перемещать воду в таких масштабах, не расходуя энергию и не меняя землепользование. Это ведет к выбросам CO₂ и усугубляет изменение климата», — пояснил Чжэньси Сюй, научный сотрудник MSU и первый автор статьи.

Авторы призывают к политике, учитывающей множественные экологические последствия в разных регионах, одновременно затрагиваемых переброской воды. Они также отмечают, что вместо фокуса только на стороне предложения (сельхозземли) полезно применять политику, ориентированную на потребление, например, поощрять диеты, менее зависящие от ресурсоемких культур.