Este disponibilă o corecție la acest articol

Acest articol a fost actualizat

Abstract

Securitatea alimentară globală pentru o populație de 9 miliarde până în 2050 depinde de un sistem socio-economic și biofizic complex. Strategiile actuale implică scăderea pierderilor de alimente, creșterea randamentelor și îmbunătățirea eficienței distribuției. Aici, folosim o abordare bazată pe sisteme pentru a arăta că, spre deosebire de o creștere istorică a producției globale de energie dietetică (DEP: calorii pe cap de locuitor crescute sau capturate), autosuficiența alimentară la nivel de țară a fost într-un declin de patru decenii, deoarece numărul țărilor care generează DEP insuficient pentru populațiile lor continuă să crească într-un ritm constant. Comerțul global și importurile de alimente în cea mai mare parte s-au menținut și au compensat aceste scăderi în creștere. Cu toate acestea, extinderea necesară a exporturilor și distribuției de alimente este alimentată de creșterea în continuă creștere a utilizării combustibililor fosili neregenerabili, rezultând o instabilitate crescută în societatea actuală.

Introducere

Securitatea alimentară pentru o populație în creștere care se confruntă cu resurse naturale în scădere necesită evaluări și soluții socio-economice și biofizice din ce în ce mai complexe (Tilman și colab. 2011; Godfray și colab. 2010; OMS și FIUWA 2017; PAM și FIA 2015; Pimentel și Pimentel 2008; Cole și colab. 2018; FAO 2016). În timp ce aprovizionarea cu alimente la masă este o măsură tradițională de securitate alimentară (perspectivă individuală), producția reală de alimente va fi întotdeauna o valoare principală în lanțul de aprovizionare cu alimente. Trebuie să creștem caloriile înainte de a le distribui. Simplificăm concentrându-ne pe producție, ceea ce ne permite să identificăm pașii proactivi necesari pentru a îmbunătăți securitatea alimentară într-un lanț de aprovizionare cu alimente extrem de complex.

Rezultate

scăderea

Modificarea energiei alimentare produse (DEP) din 1965 până în 2010. A DEP global, DEP mediu pentru 164 de țări și abaterea standard în DEP între cele 164 de țări. b Numărul de țări care produc mai mult sau mai puțin de 2000 kcal/cap/zi în 1965 și 2010 (cifră color online)

Consecințele creșterii intensității agricole, a urbanizării și a tehnologiei. Consumul de energie pe cap de locuitor (W/capita) crește odată cu intensificarea agriculturii. Pentru informații suplimentare, autorii sugerează Pimentel și Pimentel, 2008 și Smil, 2013 (Pimentel și Pimentel 2008; Smil 2013) (Figura colorată online)

Insecuritatea alimentară este deosebit de pronunțată pentru numărul tot mai mare de locuitori ai orașelor, care trebuie să importe alimente din zonele rurale și din țările urbanizate cu deficit caloric, care trebuie să importe din numărul în scădere al țărilor în care producția de alimente depășește în continuare consumul intern. Dilema urbană în continuă creștere este exacerbată de costurile suplimentare de energie și materiale pentru conservarea, depozitarea și transportul alimentelor pe distanțele în continuă creștere de la sursă la consumator. Constrângerile biofizice dictează faptul că orașele nu se vor putea hrăni niciodată. Pur și simplu nu există suficientă lumină solară și teren pentru a crește suficiente plante pentru agricultura urbană pentru a produce 2000 kcal/capita/zi de calorii derivate fotosintetic pentru a satisface cerințele alimentare ale populațiilor urbane. De exemplu, Singapore necesită un minim de 4,1 × 10 12 kcal/an pentru a-și hrăni populația de 5,6 milioane. Dacă Singapore ar crește orez cu revoluție verde extrem de productiv pe 100% din suprafața sa terestră, randamentul maxim ar fi de 0,46 × 10 12 kcal/an. Deci, chiar și acest scenariu nerealist pentru agricultura urbană ar satisface doar 11% din necesarul caloric al populației (Richardson și Moskal 2016; Kim și colab. 2015; Peters și colab. 2008).

Dilema aprovizionării cu alimente urbane este exacerbată de o schimbare previzibilă către consumul crescut de calorii animale, care au cereri mai mari de resurse naturale decât dietele vegetale. Procentul dietetic mediu al caloriilor animale crește odată cu urbanizarea, aproximativ cu un gradient în creștere de la 7% în țările foarte rurale (90% urbane) (Fig. 4). Aceste calorii animale ridică o creștere de 11 ori (Pimentel și Pimentel 2003) a investițiilor energetice (în principal combustibili fosili) față de caloriile pe bază de plante și necesită 36% din caloriile produse de culturile lumii pentru hrana animalelor (Cassidy și colab. 2013) . Apoi, procesele metabolice ale acestor animale pierd 88% din această materie primă doar pentru producerea respirației

12% în calorii animale comestibile (Berners-Lee 2018). Cel mult 4% din 36% din totalul de calorii la nivel mondial (0,12 × 0,36 = 0,04) ajung la masă. Un sistem ineficient din punct de vedere energetic crește un obicei din carne împreună cu gradul de viață urban al unei țări.

Procentul de calorii derivate de la animale în sursa de alimentare dietetică pe cap de locuitor (DES) în funcție de urbanizarea unei țări, n = 1476 (Culoare online)

Discuţie

Populația umană globală și economia au continuat să crească neîntrerupt. Creșterea continuă, inclusiv DEP, este permisă de cantități extraordinare de alte forme de energie pentru a alimenta procesele sistemului alimentar nemetabolic. Creșterea exponențială a consumului de energie primară (Fig. 5) ilustrează precaritatea riscului de autosuficiență alimentară internă și inter-țară prezentat în Fig. 1 (Holdren 1991). O fracțiune mare, 15-30%, din toată energia primară consumată de națiunile individuale și economia globală este consumată pentru sistemul alimentar - pentru a produce și livra alimente de pe câmp sau ocean la masă (Pimentel și Pimentel 2003; Canning și colab. 2010; FAO 2011). Această energie primară, aproape în totalitate din combustibili fosili neregenerabili, este cheltuită pentru îngrășăminte, utilaje, irigații, erbicide și insecticide pentru a obține randamente ridicate și pentru conservare, transport, distribuție și comercializare.

Consumul global de energie primară, populația și consumul de energie pe cap de locuitor. Consumul global de energie a rămas

85% combustibili fosili în ultimele trei decenii. Sistemele alimentare globale sunt responsabile pentru 15-30% din toată energia consumată (cifră colorată online)

La scară globală, sistemul socio-economic mai mare este eficient la promovarea și distribuirea alimentelor, deși la costuri energetice uimitoare. În 2005, 52% dintre țări au produs calorii insuficiente pe cap de locuitor, însă 80% din toate țările au fost cuantificate ca importând cel puțin 500 kcal/capita/zi (Porkka și colab. 2013). Luați în considerare faptul că consumul de energie pentru transportul global continuă să crească la 1,4% pe an, acum reprezintă 25% din energia civilizației consumate și rămâne dependent de 95% de combustibilii fosili (EIA 2016). Disparitatea crescândă în curs între țările producătoare de calorii și țările consumatoare (Fig. 1a) este în prezent permisă și condiționată de această investiție energetică de transport în creștere proporțională. Extinderea producției, conservării și distribuției de alimente în continuă creștere între țările producătoare și consumatoare din ce în ce mai distale necesită fluxuri suplimentare de energie către acele expediții extraordinare prezentate în fig. 5 (Pimentel și Pimentel 2008; Brown și colab. 2011). Subvenția excesivă a sistemului alimentar pentru combustibili fosili este nedurabilă și reprezintă un călcâi al lui Ahile pentru susținerea metabolismului uman global.

Agricultura terestră a reușit să țină pasul cu creșterea cererii prin convertirea ecosistemelor native în agroecosisteme și prin utilizarea mecanizării și a inovațiilor tehnologice permise de combustibilii fosili pentru a crește randamentele. Cu toate acestea, în cea mai mare parte, aceste metode nu pot fi utilizate în oceane, unde constrângerile biofizice naturale limitează potențialul de creștere a producției primare și a ratelor de aprovizionare cu proteine. Ratele de recoltare marină continuă să crească, în timp ce 31% din stocurile de pești marini sunt clasificate ca supraexploatate sau epuizate, iar alte 58% din stocurile de pești sunt exploatate pe deplin (FAO 2016). Este semnificativ pescuitul ilegal sau nereglementat cu recolte necunoscute (World Wildlife Foundation 2015). Impactul exploatării umane asupra stocurilor de biomasă și a rețelelor alimentare marine inițiază un feedback pozitiv care duce la scăderea constantă a biomasei. În consecință, pe măsură ce țările continuă să rămână în urmă în DEP, ele se bazează pe sisteme marine supraexploatate pentru propriile nevoi cu oceanele și pescuitul lor marin care furnizează în prezent 17% din proteine ​​esențiale la nivel global (FAO 2016). Similar sistemelor terestre, au fost necesare cantități nesustenabile de energie, în mare parte din combustibili fosili, pentru a crește în continuare ratele de recoltare marină din stocurile rămase.

concluzii si recomandari

36%). Probabil, o porțiune din terenul dedicat în prezent producției de calorii animale ar putea fi, de asemenea, tranziționată înapoi la producția de culturi. Mărimile DEP descrise în Fig. 3 și valorile mobiliare interne se vor îmbunătăți. Între timp, rolul agriculturii în schimbările climatice, care depășește semnificativ domeniul de activitate, nu poate fi ignorat. Agricultura este o constrângere care se apropie de viitoarele decizii în care gazele cu efect de seră, de la transportul în continuă expansiune, până la degajarea efectivelor de animale și defrișările sunt preocupări de consecință. De exemplu, sunt promovate urgent diete reduse de animale și sechestrarea carbonului în tehnicile de recoltare (Toensmeier 2016).

La scară globală, perspectivele pe termen lung sunt provocatoare, în mare parte, deoarece o populație și o economie globală în creștere vor necesita încă mai multă energie pentru a furniza producții globale suplimentare și operațiuni comerciale. În ciuda câștigurilor în producția de energie regenerabilă, majoritatea energiei extra-metabolice este încă obținută din combustibili fosili, iar rezervele finite de petrol, gaze și cărbune sunt epuizate rapid. Războiul, discordia socială, schimbările climatice, poluarea în creștere și epuizarea biomasei contribuie, deși în moduri dificil de cuantificat și previzionat, la creșterea riscurilor pentru menținerea aprovizionării cu alimente adecvate. Susținem că pe măsură ce resursele naturale scad, limitele și politicile la nivel de țară și puterile de auto-organizare atribuite politicii, economiei, normelor sociale și militare vor menține întotdeauna un grad de importanță consecvent și non-banal asupra producției, depozitării alimentelor, și deciziile de import și export. În prezent, tendința spre urbanizare sporită și diete cu calorii animale mai grele, mai puține regiuni mari producătoare de alimente și un sistem expansiv de conservare și livrare a alimentelor, care depinde în totalitate de combustibilii fosili, sugerează că autosuficiența alimentară globală este în scădere și devine mai puțin stabilă și rezistentă la presiuni externe.