Ilmastonmuutos ja maailman ruokatuotanto – haasteita edessä

Maailman väestön määrän arvioidaan jatkavan kasvuaan ja saavuttavan 9 miljardin raja vuonna 2043 sekä 10 miljardin raja vuonna 2083, mutta väestönkasvun odotetaan kuitenkin hidastuvan. Väestön kasvun hidastuminen liittyy suurelta osin kasvavaan hyvinvointiin. Kasvavan hyvinvoinnin mukana seuraa kuitenkin myös kasvava ostovoima ja siksi kulutuksen odotetaan jatkavan kasvuaan ja väestö tulee käyttämään enemmän korkeammin jalostettuja elintarvikkeita. Viimeaikaisten tutkimusten mukaan maailmassa tarvitaan 70 – 100 prosenttia enemmän ruokaa vuoteen 2050 mennessä, jotta lisääntyvän väestön ruokatarve saadaan tyydytettyä (Godfray ja muut, 2010).

Ruoantuottajat joutuvat kuitenkin samaan aikaan kilpailemaan viljelysmaista, vedestä ja energiasta ja merien kalakannat ovat jo nyt ylikalastettuja. Lisäksi on olemassa kiireellinen tarve vähentää maailman ruokatuotannon vaikutusta ympäristöön sekä ilmastoon.

Maailman ruokatuotantoon kohdistuu tulevaisuudessa kolmikantainen haaste:

1) Ruokatuotanto on sopeutettava kasvavan väestön ruoantarpeeseen.
2) Ruokatuotannon sopeuttaminen on tehtävä ympäristön ja yhteiskunnan kannalta kestävällä tavalla.
3) On varmistettava, että maailman köyhimmät ihmiset eivät enää näe nälkää.

Tähän haasteeseen vastaaminen edellyttää muutoksia ruoan alkutuotannossa, varastoinnissa, käsittelyssä ja jakelussa. Tarvittavat muutokset ovat lisäksi hyvin radikaaleja – ne ovat verrattavissa 1700- ja 1800-lukujen teolliseen vallankumoukseen. Ruokatuotannon kasvattaminen tulee olemaan vahvassa roolissa, mutta sitä tulevat rajoittamaan hupenevat resurssit maapallon mantereilla, merillä ja ilmakehässä.

Ruoan hinta on yleisesti laskenut viimeisen sadan vuoden aikana, vaikka joitakin hintapiikkejä (esimerkiksi 1970-luvun öljykriisin aikana) onkin ollut välissä. Yllättäen vuonna 2008 ruoan hinta alkoi nousta nopeasti (tämä kuitenkin rauhoittui taloustaantuman alkaessa). Tälle on esitetty syyksi erilaisia tekijöitä (kuten sijoittajien hintakeinottelu), mutta monien mielestä tämä aloitti nousevan ruoan hinnan jakson, joka liittyy nopeasti kehittyvien maiden lisääntyneeseen tarpeeseen sekä biopolttoaineiden tuotannon aiheuttamaan kilpailuun resursseista.

Miten sitten voimme tuottaa enemmän ruokaa kestävällä tavalla? Aiemmin tällainen tilanne on hoidettu ottamalla lisää maata viljelykseen sekä verottamalla kalakantoja enemmän. Kuitenkin viimeisen 50 vuoden aikana viljasadot ovat kaksinkertaistuneet, mutta viljelysmaan määrä on samaan aikaan lisääntynyt vain yhdeksän prosenttia. Esimerkiksi tuholaisten ja tautien torjunta ovat olleet osaltaan vaikuttamassa maailman ruokatuotannon kaksinkertaistumiseen, mutta taudit kuitenkin edelleen vähentävät maailman ruokasatoa 10 – 16 prosenttia (Chakraborty ja Newton, 2011).

Jonkin verran lisää maata olisi otettavissa ruokatuotantoon, mutta muu ihmisen toiminta myös kilpailee lisämaasta, mikä tekee tästä vaihtoehdosta kalliin ja siksi epätodennäköisen vaihtoehdon, etenkin jos samaan aikaan olisi suojeltava luonnon monimuotoisuutta sekä muita luonnon tarjoamia hyödyllisiä asioita (kuten esimerkiksi sademetsien hiilinielu ja muita ns. ekosysteemipalveluja). Lisäksi käyttökelpoista maata on jo menetetty paljon muun muassa kaupunkien alle ja aavikoitumiseen. Maanviljelyssä on jo nyt käytössä maapallon maa-alueista (jotka eivät ole jään peitossa) noin 12 prosenttia ja on myös esitetty, että käyttökelpoisen maan kestävän käytön rajat alkavat tulla vastaan osuuden lähestyessä 15 prosenttia (Rockström ja muut, 2009).

Ilmaston vaikutus ruokatuotantoon

Ilmastonmuutos tuo mukanaan muutoksia lämpötilassa ja sademäärässä, jotka vaikuttavat sadon määrään ja maan sopivuuteen viljelykselle. Ilmaston lämpenemisen odotetaan tuovan pääasiassa hyödyllisiä muutoksia lauhan vyöhykkeen ruokatuotannolle. Viljelysmaaksi sopivat alueet laajenevat, satokauden pituus kasvaa ja viljalajit tuottavat enemmän satoa. (Schmidhuber ja Tubiello, 2007)

Äärisääilmiöiden yleistyminen kuitenkin heikentää näitä hyötyjä. Välimeren alueelle on odotettavissa enemmän helleaaltoja ja kuivuutta. Lauhalle vyöhykkeelle taas on odotettavissa rankkasateiden ja tulvien lisääntymistä. Rannikoilla myös myrskyjen odotetaan lisääntyvän. Lisäksi laidunmaiden muuttuminen kuivemmaksi saattaa haitata karjataloutta. Kuivemmilla seuduilla maaperä muuttuu entistä kuivemmaksi ja voi muuttua sopimattomaksi viljelylle. Ilmaston lämpenemisen odotetaan myös lisäävän monien tuholaisten levinneisyyttä. Lisäksi tuholaiset selviävät paremmin talven yli ja ovat suurempana haittana kevätsadoille.

Ilmakehän hiilidioksidipitoisuuden lisääntyminen tuo mukanaan myös muutoksia. Suurempi hiilidioksidipitoisuus hyödyttää monia viljelyskasvilajeja, mutta vaikutuksen suuruus ei ole kovin hyvin selvillä. Vaikutuksen suuruus vaihtelee lajeittain ja lisäksi kastelu- sekä lannoituskäytännöt vaikuttavat asiaan. Hiilidioksidin lisäyskokeissa saatujen tietojen perusteella viljelyskasvien sadot voisivat kasvaa 0 – 20 prosenttia lajista riippuen hiilidioksidipitoisuuden noustessa 550 miljoonasosaan (joka on odotettavissa noin vuonna 2100 – pitoisuus on nykyään noin 390).

Vaikka viljasadot saattavatkin kasvaa hiilidioksidipitoisuuden lisääntyessä, viljan ravintopitoisuus näyttäisi vähenevän. On esimerkiksi tutkimustietoa joidenkin lajien pienenevästä proteiinipitoisuudesta hiilidioksidipitoisuuden kasvaessa.

Viljelysmaan määrä näyttäisi tutkimusten mukaan säilyvän kokonaisuudessaan suunnilleen samana. Alueellisesti näyttää kuitenkin tulevan muutoksia. Korkeilla leveysasteilla viljelysmaan määrä näyttää kasvavan ilmastonmuutoksen myötä, mutta matalammilla leveysasteilla viljelysmaan määrä näyttää vähenevän suunnilleen vastaavalla määrällä. Käytännössä tämä tarkoittaa sitä, että kehittyneissä maissa viljelysmaan määrä lisääntyy ja kehitysmaissa vähenee. Lisäksi viljelysmaan laatu heikkenee vielä voimakkaammin kehitysmaissa – hyvälaatuisen viljelysmaan määrä näyttää vähenevän rajusti kehitysmaissa. Hyvälaatuisen viljelysmaan väheneminen aiheuttaa myös sen, että on vähemmän viljalajeja, jotka sopivat kasvatettavaksi. Paikallisesti Afrikka tulee olemaan suurin häviäjä viljelysmaan määrässä, kun taas Venäjä ja Keski-Aasia voittavat eniten viljelysmaan määrässä.

Ilmastonmuutos lisää todennäköisesti myös ruoka- ja vesiperäisten tautien esiintymistä. Tämä saattaa aiheuttaa noidankehän nälänhädästä kärsivillä seuduilla, joissa ruoka- ja vesiperäisten tautien lisääntyminen myös pahentaa nälänhätää, mikä taas altistaa ihmisiä taudeille. Tällaisilla alueilla köyhyys ja jopa kuolleisuus saattavat lisääntyä. Lämpötilan nousun odotetaan myös lisäävän suoraan ruokamyrkytysten (esimerkiksi salmonellan aiheuttamien) määrää. Rankkasateiden lisääntyminen luultavasti lisää vesiperäisten tautien esiintymistä erityisesti alueilla, joissa vesihuolto on huonosti järjestetty.

Ruoan hinnan odotetaan nousevan aluksi pikku hiljaa ilmaston lämmetessä vuoteen 2050 mennessä. Joissakin tutkimuksissa tällä aikavälillä ruoan hinta saattaa jopa laskea hiukan. Vuoden 2050 jälkeen ruoan hinta alkaa tutkimuksien mukaan kuitenkin nousta nopeammin. Joidenkin arvioiden mukaan ruoan hinta saattaa lopulta nousta pelkästään ilmastonmuutoksen takia jopa 80 prosenttia. Samaan aikaan on olemassa muita ruoan hintaa nostavia tekijöitä, joten tulevaisuudessa ruoan hinta saattaa nousta paljon enemmänkin.

Ruokatuotannon vaikutus ilmastoon

Ruokatuotanto aiheuttaa kasvihuonekaasupäästöjä sekä suoraan että maan muokkauksen takia (metsiä kaadetaan ja tilalle tulee viljelysmaita, jolloin metsien hiilinielu poistuu, eikä tilalle tuleva viljelysmaa pysty korvaamaan sitä). Kasvihuonekaasupäästöjen kautta ruokatuotanto siis vaikuttaa ilmastoon. On arvioitu, että maailmanlaajuisesti 20 prosenttia ihmiskunnan kasvihuonekaasupäästöistä tulee ruokatuotannosta. Suomessa ruoan osuus päästöistä on noin 12 prosenttia. Keshitysmaissa ruoan osuus päästöistä on suurempi ja esimerkiksi Sambiassa ruoan osuus päästöistä on noin 67 prosenttia. (Hertwich ja Peters, 2009)

Suurin osa ihmiskunnan metaanin ja dityppioksidin (N₂O, ilokaasu) päästöistä tulee maanviljelyksestä. Ihmiskunnan metaanipäästöistä noin 60 prosenttia ja dityppioksidipäästöistä noin 50 prosenttia tulee maanviljelyksestä. Lisäksi maanviljelyksestä ja ruokatuotannon muista vaiheista tulee hiilidioksidipäästöjä. Syötävän ruoan valinta vaikuttaakin merkittävästi kasvihuonekaasupäästöihin (toki ollakseen merkittävä koko maapallon kannalta, suuren osan ihmiskunnasta pitäisi valita ruokia, joiden tuotannosta aiheutuu vähemmän kasvihuonekaasupäästöjä). Tutkimusten mukaan saman kalorimäärän omaavat ruoka-annokset saattavat erota toisistaan kasvihuonekaasupäästöjen osalta jopa yhdeksänkertaisesti. Saman ravintoarvon omaavien ruoka-annosten kasvihuonekaasupäästöt saattavat erota toisistaan jopa nelinkertaisesti. Lähes kaikissa tutkimuksissa tietyt ruoka-aineet erottuvat muista korkeiden kasvihuonekaasupäästöjensä takia. Tällaisiin tuotteisiin kuuluvat muun muassa eläinkunnan tuotteet ja jotkut paljon tuotantoresursseja kuluttavat kasvituotteet. (Carlsson-Kanyama ja González, 2009)

Ruokatuotantoon liittyy läheisesti maankäyttö – metsien muuntaminen pelloiksi, laitumiksi, tms. Maapallon maa-alasta jo melko suuri osa on joko ihmisen kokonaan tai osittain muuttamaa. Esimerkiksi viljelysmaat ja laitumet kattavat nykyään jo 40 prosenttia maapallon maa-alueiden pinta-alasta. Maankäyttö vaikuttaa sekä ilmakehän koostumukseen että maapallon ekosysteemeihin. Maankäytön on arvioitu aiheuttaneen noin 35 prosenttia ihmiskunnan hiilidioksidipäästöistä vuoden 1850 jälkeen. Maankäyttö vaikuttaa myös paikalliseen ilmastoon muuttamalla maanpinnan energian ja veden kierron tasapainoa. (Foley ja muut, 2005)

Ruokatuotanto saastuttaa ympäristöä muilla tavoin sekä vaikuttaa luonnon monimuotoisuuteen. Maanviljelyn tarvitsemaa kastelua varten ihmiskunta puuttuu veden kiertoon maapallolla (millä on myös oma vaikutuksensa ilmastoon). Maanviljelyssä käytetään myös lannoitteita, joista osa eksyy luontoon ylimääräisenä ravinnekuormana. Ruokatuotantoon liittyvä maankäyttö taas pienentää ja sirpaloittaa elinympäristöjä sekä köyhdyttää maaperää.

Tulevaisuuden haaste ruokatuotannossa

Tulevaisuudessa ihmiskunnan on siis tuotettava paljon enemmän ruokaa kuin nykyään ja tehtävä se ympäristöä säästävällä tavalla. Lisäksi halutaan poistaa nälänhätä maailmasta, mikä tekee haasteesta entistä vaikeamman. Hupenevista resursseistä kilpailevat myös muut ihmisen toiminnot, kuten ruoantuotannon kannalta tärkeänä kilpalijana toimiva bioenergian tuotanto. Tulevaisuudenhaasteita lisää se, että ruoan kulutuksen trendit ovat tällä hetkellä menossa enemmän kuluttavaan suuntaan.

Ilmastonmuutos tulee vaikeuttamaan ruokatuotantoa tulevaisuudessa ja lisäksi ruokatuotannon lisääminen tulee vaikeuttamaan ilmastonmuutosta. Tulevaisuus näyttää siis ruokatuotannon kannalta haasteelliselta, ellei peräti vaikealta.

Tällä kirjoituksella Ilmastotieto osallistuu kansainväliseen blogien toimintapäivään (Blog Action Day 2011), jonka aiheena tänä vuonna on ruoka.

Lähteet:

Annika Carlsson-Kanyama and Alejandro D González, Potential contributions of food consumption patterns to climate change, Am J Clin Nutr May 2009 vol. 89 no. 5 1704S-1709S, doi: 10.3945/​ajcn.2009.26736AA. [tiivistelmä, koko artikkeli]

S. Chakraborty, A. C. Newton, Climate change, plant diseases and food security: an overview, Plant Pathology, Special Issue: Climate Change and Plant Diseases, Volume 60, Issue 1, pages 2–14, February 2011. [tiivistelmä, koko artikkeli]

Jonathan A. Foley, Ruth DeFries, Gregory P. Asner, Carol Barford, Gordon Bonan, Stephen R. Carpenter, F. Stuart Chapin, Michael T. Coe, Gretchen C. Daily, Holly K. Gibbs, Joseph H. Helkowski, Tracey Holloway, Erica A. Howard, Christopher J. Kucharik, Chad Monfreda, Jonathan A. Patz, I. Colin Prentice, Navin Ramankutty and Peter K. Snyder, Global Consequences of Land Use, Science 22 July 2005: Vol. 309 no. 5734 pp. 570-574, DOI: 10.1126/science.1111772. [tiivistelmä, koko artikkeli]

H. Charles J. Godfray, John R. Beddington, Ian R. Crute, Lawrence Haddad, David Lawrence, James F. Muir, Jules Pretty, Sherman Robinson, Sandy M. Thomas and Camilla Toulmin, Food Security: The Challenge of Feeding 9 Billion People, Science 12 February 2010: Vol. 327 no. 5967 pp. 812-818, DOI: 10.1126/science.1185383. [tiivistelmä, koko artikkeli]

Edgar G. Hertwich and Glen P. Peters, Carbon Footprint of Nations: A Global, Trade-Linked Analysis, Environ. Sci. Technol., 2009, 43 (16), pp 6414–6420, DOI: 10.1021/es803496a. [tiivistelmä, koko artikkeli]

Rockström, J., Steffen, W., Noone, K., Persson, Å., Chapin III, S.F., Lambin, E.F., Lenton, T.M., Scheffer, M., Folke, C., Schellnhuber, H.J., Nykvist, B., de Wit, C.A., Hughes, T., van der Leeuw, S., Rodhe, H., Sörlin, S., Snyder, P.K., Costanza, R., Svedin, U., Falkenmark, M., Karlberg, L., Corell, R.W., Fabry, V.J., Hansen, J., Walker, B., Liverman, D., Richardson, K., Crutzen, P., Foley, J.A., 2009. A safe operating space for humanity. Nature 461: 472-475. doi:10.1038/461472a. [tiivistelmä]

Josef Schmidhuber and Francesco N. Tubiello, Global food security under climate change, PNAS December 11, 2007 vol. 104 no. 50 19703-19708, doi: 10.1073/pnas.0701976104. [tiivistelmä, koko artikkeli]