Hogyan etessünk tízmilliárd embert?

Balatonmagyaród, 2009. július 29. Balatonmagyaród határában öntözik a kukoricát. MTI Fotó: Varga György

Sertésekkel etetjük fel a kukoricát, a nehezen előállított élelmiszer legalább egyharmada a szemétbe kerül. Először számolták ki, hogyan lehetne kizárólag a most rendelkezésünkre álló termőföldeken és csökkenő környezetterheléssel táplálni a 2100-ig várhatóan tízmilliárdosra bővülő emberiséget.

„Adjatok egy szilárd pontot, hol lábamat megvethetem és kimozdítom helyéből a Földet.” A legenda szerint Arkhimédész mondta ezt az általa felfedezett emelőcsigasorról. A Minnesotai, a Harvard és a Bonni Egyetem ökológus és agrárkutatói hat országban 15 olyan, viszonylag egyszerűen kezelhető problémát azonosítottak, amelyeket megoldva még legalább 3 milliárd ember alapszintű élelmiszer-ellátását lehetne biztosítani.

Az elemzés fontos szempontja az volt, hogy ehhez nem lenne szükség még több termőterületre, és a mezőgazdaság környezetterhelése sem nőne, sőt inkább csökkenne, beleértve az üvegházhatású gázok kibocsátását. A kutatócsoport erről szóló tanulmányát a Science közölte.

Miért égető kérdés az élelmiszer-biztonság?

Míg 1950-ben 3 milliárdnál kevesebben éltünk a Földön, addig most 7 milliárdra becsülik az emberiség létszámát. A 21. században csak lassulva gyarapszik az emberiség az elmúlt évtizedek termékenységcsökkenése miatt, de 2050 körül 9,3 milliárd főre számítanak az ENSZ demográfiai szakértői. És bár az évszázad második felében tovább lassul a népességnövekedés, a legvalószínűbb forgatókönyv szerint 2100-ra több mint 10 milliárdan leszünk majd.

További kockázati tényező, hogy a klímaváltozás nagy átlagban inkább csökkenti a terméshozamokat. A klímakutatás mértékadó álláspontját összegző Éghajlat-változási Kormányközi Testület (IPCC) friss jelentése szerint búzából, kukoricából és rizsből is kevesebb lesz a 21. század végén, mint az elején, amennyiben a Föld átlaghőmérséklete 2 Celsius-fokkal emelkedik az 1990-es évekhez képest (és ehhez nem alkalmazkodik a mezőgazdaság).

Aratják a búzát Nantes közelében. Nyugat-Európában kellően nagyok a hozamok, de Kelet-Európában van még mit javítani a hatékonyságon Forrás: AFP/Jean-Sebastien Evrard

Átfogó elemzés

Termény, régió és adaptációs megoldás szerint változik viszont, hogy melyik élelmiszernövényből lesz több vagy kevesebb. Ha elmarad vagy sikertelennek bizonyul az alkalmazkodás, a Kárpát-medencében például 20-30 százalékkal csökkenhet a búza terméshozama a mostanihoz képest a 21. század végére. Elvileg a melegebb éghajlat és a több szén-dioxid akár még jobb hozamokat is eredményezhet, azonban ezt a hasznot elsöpri a mostaninál még kevésbé kiszámítható időjárás, hol a rengeteg csapadék, hol a súlyos aszályok.

„A legtöbb édesvizet a mezőgazdaság használja fel, ráadásul jelentős üvegházgáz-kibocsátással és a természetes élőhelyek beszűkülésével jár, de mégis több élelmiszert kell termelnünk” – foglalja össze a jelen helyzetet Paul West kutatásvezető, a Minnesotai Egyetem környezettudományi intézetének vezető munkatársa.

Eddig viszont alig készültek olyan elemzések, amelyek bemutatták volna azt, hogy hol milyen módszerekkel érdemes felkészülniük a gazdálkodóknak a népességnövekedésre és a klímaváltozásra. A három egyetem kutatói frissen nyilvánosságra hozott térinformatikai adatokkal és modellszámításokkal azonosították azokat a pontokat, ahol lényegesen javítani lehetne a következő generációk élelmiszer-ellátásán. Fontos szempont volt, hogy olyan problémákra mutassanak rá, amelyek megoldása világszerte érezhető lesz – áll a tanulmányban.

Öntözik a kukoricaföldet Forrás: AFP/Jean-Philippe Ksiazek

Tizenhét nagyon hasznos növény

Árpa, burgonya, búza, cirok, cukornád, cukorrépa, földimogyoró, gyapot, köles, kukorica, manióka, napraforgó, olajpálma, repce, rizs, rozs, szójabab. Ez az a 17 élelmiszer- és haszonnövény, amely a legtöbb tápanyagot biztosítja a számunkra (az emberiség által elfogyasztott kalóriamennyiség 86 százalékáról van szó). A kutatócsoport azért vonta be az elemzésbe a gyapottermelést is, mert jelentős öntözővíz- és műtrágya-felhasználással jár.

A bolygó összes termőföldjének 58 százalékán ezt a 17 növényt termesztjük. További lényeges arányok:

• ezek nőnek az öntözött földek 95 százalékán,
• az öntözővíz 92 százalékát fordítjuk a hozamuk növelésére,
• a nitrogén- és foszformennyiség (műtrágyázás) körülbelül 70 százaléka olyan táblákra kerül, ahol e 17 növény valamelyike nő.

Hatékonyságnövelés

A kutatócsoport azt állapította meg, hogy a jelenlegi terméshozamok számos helyen nagyjából 50 százalékkal maradnak el a reálisan elérhetőtől. Ez az úgynevezett hozamrés. Amennyiben a rossz hozamokat elérő régiókban sikerül növelni a termelést (azaz betömni a hozamrést), akkor évente 358 millió tonnával több terménnyel rendelkeznénk. Az élelem energiatartalmával számolva ez 8,5 petakalória, vagyis 8,5 billiárd (milliószor milliárd) kalória lenne. Ez a kutatócsoport számításai szerint körülbelül 850 millió ember alapélelmiszer-ellátására elég.

A hatékonyságnövelés viszont korántsem egyenlően oszlik meg az összes termőföldön. A pluszban elérhető kalóriamennyiség 43 százalékát az afrikai, 29 százalékát ázsiai és 20 százalékát főleg kelet-európai földeken lehetne megtermelni. Fontos szempont, hogy a kutatócsoport csak a jelenleg művelésbe volt területekkel számol, éppen azért, mert az a cél, hogy ne használjuk ki még inkább a Föld természeti erőforrásait. Továbbá a hozamrés a jelenlegi állapotokra vonatkozik, tehát a klímaváltozás hatásai miatt a jövőben változni fognak a beavatkozásra érdemes területek.

A sötétzöld szín mutatja, hol növekedhetnének leginkább a hozamok (millió kcal/hektárban számolva évente). A térkép így azt is jelzi, hogy melyek azok a területek, ahol jelenleg a legrosszabb hatékonyságú a mezőgazdaság. A teljes elérhető hozamnövekedés fele mindössze a földek 5 százalékára koncentrálódik Forrás: Paul C. West et al.

A hatékonyság növeléséhez kapcsolódik az a hír, hogy először sikerül áttörést elérni a búza genetikai örökítőanyagának feltérképezésében. A feladat azért bonyolult, mert a növény genomja lényegében három, jól elkülönülő algenomra (A, B és C) oszlik. A búza DNS-ében nagyon sok az ismétlődő kromoszóma, ami roppant megnehezíti a teljes genetikai állomány feltárását.

A Nemzetközi Búzagenom-szekvenálási Konzorcium (IWGSC) szintén a Science-ben jelentette be, hogy a búza örökítőanyagának nagyjából 61 százalékát sikerült feltérképezni. A géntérkép egy-egy kedvező vagy kedvezőtlen tulajdonság azonosításában segítheti a nemesítőket, akik így nem kell kivárniuk, hogy a kísérleti táblában kihajtsanak és megnőjenek az új fajták. Jellemző, hogy a búza-kutatást amerikai farmerek, pontosabban a Kansasi Búzatanács (KWC) finanszírozta, amely az USA teljes búzatermelésének 18 százalékát állítja elő.

Mivel a rizs genomját már 2002-ben, a kukoricáét 2009-ben feltérképezték, van esély rá, hogy a korábbiaknál gyorsabban piacra kerülnek a jobban teljesítő vetőmagok.

Sok-sok üvegházgáz

Noha a szén-dioxid- és metánkibocsátás kapcsán a hőerőművekre és az energiaszektorra szokás gondolni, a mezőgazdaság is jelentősen fokozza az emberi tevékenység miatti üvegházhatást. Üvegházgáz-kibocsátásunk 20-35 százaléka a földeken történik. Az is jól látható, hogy az üvegházgáz-kibocsátás zöme egy-egy jól azonosítható térségben történik. Brazíliában főleg a szarvasmarhatartás és a szójatermelés miatt irtják az erdőket (a fűrészáru-termelés mellett), Indonéziában pedig az olajpálma-ültetvények miatt. A rizstermelés leginkább Kínában és Indiában jár metánkibocsátással; ez pedig azért gond, mert a metán üvegházhatása több mint hússzor erősebb a jól ismert szén-dioxidénál.

A búza-, a kukorica- és a rizstermesztés felelős a mezőgazdasági nitrogén-dioxid-kibocsátás 68 százalékáért. Az N₂O közvetetten üvegházhatású gáz, mert fotokémiai reakcióval ózon keletkezik belőle a sztratoszférában. Az ózon pedig – noha véd minket az ultraibolya sugárzástól – a napsugárzás infravörös tartományában is elnyeli a fotonokat, azaz leegyszerűsítve hozzájárul a légkör melegedéséhez.

A kutatócsoport azt is megállapította, hogy a mezőgazdasági N₂O-kibocsátás 56 százalékáért Kína, India és az Egyesült Államok a felelős. „Eredményeink azt mutatják, hogy nem egyenlően oszlik meg a mezőgazdaság biogeokémiai hatása a Föld klímájára, és több, jól azonosítható térség van, ahol be lehet avatkozni” – írja tanulmányában a 11 tagú kutatócsoport.

Fölösleges műtrágyázás

A kutatócsoport érdekes módszere volt, hogy összehasonlították a földekre kikerülő műtrágyamennyiséget a terményekből kinyerhető tápanyagmennyiséggel. Számításaik szerint a nitrogénnek körülbelül a 60 százaléka, a foszfornak nagyjából a 48 százaléka fölösleges. (Az élővizekbe bemosódó műtrágya többek között algásodáshoz vezet.) A kutatócsoport számításai szerint a túlműtrágyázás 64-66 százaléka szintén Kínában, Indiában és az Egyesült Államokban következik be.

Egy terméshozam-számítási modellt használva azt is megállapították, hogy a búza, a kukorica és a rizs terméshozama nem csökkenne, ha a földekre 14–29 százalékkal kevesebb nitrogén és 13–22 százalékkal kevesebb foszfor kerülne. Tovább nőne a hatékonyság a műtrágyázás idejének, a műtrágya kihelyezésének és típusainak megváltoztatásával.

Kuka a Brandenburgi kapunál Berlinben. A rengeteg erőforrással előállított élelmiszer többségét jellemzően a fejlettebb országokban pazaroljuk el Forrás: dpa Picture-Alliance/AFP/Wolfram Steinberg

Megetetjük az állatokkal

Ahogy gazdagodik egy ország, úgy változnak a táplálkozási szokások: több húst és tejterméket, kevesebb növényi táplálékot fogyasztunk. Tény, hogy az állatok etetésére-hizlalására fordított termény végső soron nem megy kárba, ám ez valójában nem hatékony megoldás.

Amennyiben minden takarmányozásra és bioüzemanyag-előállításra használt terményt az emberiség táplálására fordítanánk, akkor 70 százalékkal növelnénk az elfogyasztható kalóriamennyiséget, további 4 milliárd ember alapélelmiszer-ellátását oldva meg. Nyilván irreális abban gondolkodni, hogy a teljes emberiség vegetáriánus étrendre áll át, azonban a számok jól érzékeltetik, hogy mekkora ára van a húsfogyasztásnak. A legnagyobb mennyiségben a kukoricát fordítjuk takarmányozásra. Ha csak az Egyesült Államok takarmánykukoricáját hasznosítanánk emberi fogyasztásra, akkor további 760 millió ember kalóriaigényét fedezhetnénk.

Szemétbe dobjuk

A tanulmány utolsó fontos megállapítása, hogy a megtermelt élelmiszer 30–50 százaléka a kukába kerül (korábbi cikkünk a témában: Ne dobja ki, egye meg!). Az elemzés szerint az sem mindegy, hogy miből pazarolunk. Ha valaki fölöslegesen vett meg egy kiló kicsontozott marhahúst, és valamiért kidobja, akkor 98 ezer kcal-t vesztegetett el, egy kiló liszttel a veszteség csak 3800–4125 kcal.

Egy átlag amerikai fogyasztásából a búza és a rizs 27, a zöldség 28, a marha-, a sertés- és a csirkehús 11 százaléka a veszteség. Indiában sokkal kevésbé pazarolnak: a búza és a rizs 3, a zöldség 7, a húsfélék 4 százaléka kerül a szemétbe. Ha pedig az USA-ban, Kínában és Indiában jelentősen csökkentenénk az élelmiszer-pazarlást, akkor évente körülbelül 423 millió ember ellátását oldhatnánk meg.