Зниження самодостатності продовольства на рівні країни наводить на думку про майбутні нестабільність продуктів харчування

Виправлення до цієї статті доступне

Ця стаття оновлена

Анотація

Глобальна продовольча безпека для 9 мільярдів населення до 2050 року залежить від складної соціально-економічної та біофізичної системи. Поточні стратегії передбачають зменшення втрат продовольства, збільшення врожайності та підвищення ефективності розподілу. Тут ми використовуємо системний підхід, щоб показати, що всупереч історично зростаючому світовому виробництву дієтичної енергії (DEP: калорії на душу населення, вирощені чи уловлені), самозабезпеченість продуктами харчування на рівні країни зменшується протягом чотирьох десятиліть, оскільки кількість країн, що генерують недостатній рівень депонування для свого населення, продовжує постійно зростати. Світова торгівля та імпорт продовольства здебільшого не відставали і компенсували ці зростаючі падіння. Однак необхідне розширення експорту та розподілу продовольства підживлюється постійно зростаючим зростанням використання відновлюваного викопного палива, що призводить до зростання нестабільності в сучасному суспільстві.

Вступ

Продовольча безпека зростаючого населення, яке стикається зі зменшенням природних ресурсів, вимагає все більш складних соціально-економічних та біофізичних оцінок та рішень (Tilman et al. 2011; Godfray et al. 2010; WHO and FIUWA 2017; WFP and FIA 2015; Pimentel and Pimentel 2008; Cole et al. 2018; FAO 2016). Хоча пропозиція продовольства за столом є традиційною метрикою продовольчої безпеки (індивідуальна перспектива), фактичне виробництво продовольства завжди буде основною метрикою в ланцюзі постачання продовольства. Нам потрібно виростити калорії, перш ніж розподілити їх. Ми спрощуємо, зосереджуючись на виробництві, що дозволяє нам визначити необхідні ініціативні кроки для поліпшення продовольчої безпеки в інакше надзвичайно складному ланцюжку постачання продуктів харчування.

Результати

Зміна виробленої дієтичної енергії (DEP) з 1965 по 2010 рік. a Глобальний DEP, середній DEP для 164 країн та стандартне відхилення в DEP серед 164 країн. b Кількість країн, що виробляють більше або менше 2000 ккал/обмеження на день у 1965 та 2010 роках (кольорова цифра в Інтернеті)

Наслідки збільшення інтенсивності сільського господарства, урбанізації та технологій. Споживання енергії на душу населення (Вт/душа) зростає із збільшенням інтенсифікації сільського господарства. Для отримання додаткової інформації автори пропонують Pimentel and Pimentel, 2008 and Smil, 2013 (Pimentel and Pimentel 2008; Smil 2013) (Кольорова фігура в Інтернеті)

Продовольча безпека особливо виражена для зростаючої кількості жителів міст, які повинні імпортувати їжу із сільських районів, та урбанізованих країн з дефіцитом калорій, які повинні імпортувати із зменшуваної кількості країн, де виробництво продуктів харчування все ще перевищує внутрішнє споживання. Незмінно зростаюча міська дилема посилюється додатковими енергетичними та матеріальними витратами на збереження, зберігання та транспортування їжі на постійно зростаючих відстанях від джерела до споживача. Біофізичні обмеження диктують, що міста ніколи не зможуть прогодуватися. Просто не вистачає сонячного світла та землі, щоб вирощувати достатню кількість рослин для міського сільського господарства, щоб виробляти 2000 ккал/душа/день фотосинтетично отриманих калорій для задоволення харчових потреб міського населення. Наприклад, Сінгапур вимагає мінімум 4,1 × 10 12 ккал/рік, щоб прогодувати своє населення 5,6 мільйонів. Якби Сінгапур вирощував високопродуктивний рис зеленої революції на 100% площі суші, максимальний урожай становив би 0,46 × 10 12 ккал/рік. Тож навіть цей нереальний сценарій міського сільського господарства задовольняв би лише 11% потреб у калоріях населення (Richardson and Moskal 2016; Kim et al. 2015; Peters et al. 2008).

Дилема продовольства у містах посилюється передбачуваним зрушенням у бік збільшення споживання тваринних калорій, які потребують більшої кількості природних ресурсів, ніж рослинна дієта. Середній відсоток дієтичних калорій у тваринах збільшується при урбанізації приблизно із зростанням градієнту з 7% у дуже сільських країнах (90% у містах) (рис. 4). Ці калорії тварин похвалили 11-кратне збільшення (Pimentel та Pimentel 2003) енергетичних інвестицій (насамперед викопного палива) порівняно з рослинними калоріями і потребують 36% калорій, вироблених світовими культурами на корм для тварин (Cassidy et al. 2013) . Тоді метаболічні процеси цих тварин втрачають 88% цієї рослинної сировини лише для дихання

12% їстівних калорій тварин (Berners-Lee 2018). До таблиці потрапляє щонайбільше 4% від початкових 36% калорій врожаю світової сировини (0,12 × 0,36 = 0,04). Енергетично неефективна система вирощує звички до м’яса разом зі ступенем міського способу життя в країні.

Відсоток калорій, отриманих від тварин, у забезпеченні дієтичною енергією на душу населення (DES) як функція урбанізації країни, n = 1476 (кольорова фігура в Інтернеті)

Обговорення

Глобальне людське населення та економіка продовжували безперервно зростати. Постійне зростання, включаючи DEP, забезпечується надзвичайними кількостями інших форм енергії, що забезпечують процеси метаболізму харчової системи. Експоненціальне зростання споживання первинної енергії (рис. 5) ілюструє нестабільність внутрішнього та міждержавного ризику самозабезпечення продовольством, зображеного на рис. 1 (Holdren 1991). Велика частка, 15–30%, усієї первинної енергії, що споживається окремими країнами та світовою економікою, витрачається на продовольчу систему - для виробництва та доставки їжі з поля чи океану до столу (Pimentel та Pimentel 2003; Canning et al. 2010; FAO 2011). Ця первинна енергія, майже повністю з відновлюваного викопного палива, витрачається на добрива, машини, зрошення, гербіциди та інсектициди для отримання високих врожаїв та для збереження, транспортування, розподілу та збуту.

Глобальне споживання первинної енергії, населення та споживання електроенергії на душу населення. Глобальне споживання енергії залишилось

85% викопного палива за останні три десятиліття. Світові харчові системи відповідають за 15–30% всієї витраченої енергії (кольорова фігура в Інтернеті)

У глобальному масштабі розширена соціально-економічна система ефективно просуває, а потім розподіляє продукти харчування, хоча і з дивовижними енергетичними витратами. У 2005 році 52% країн виробляли недостатньо калорій на душу населення, проте 80% усіх країн було кількісно визначено як імпорт не менше 500 ккал/душа на день (Porkka et al. 2013). Врахуйте, що споживання енергії для глобальних перевезень продовжує зростати на рівні 1,4% на рік, зараз становить 25% споживаної енергії цивілізації та залишається на 95% залежним від викопного палива (EIA 2016). Зростаюча невідповідність між країнами-виробниками та споживачами калорій (рис. 1а) в даний час забезпечується і зумовлюється цими пропорційно зростаючими інвестиціями в транспортну енергію. Розширення постійно зростаючого виробництва, збереження та розподілу продовольства між країнами-виробниками та споживачами, що стають все більш дистальними, вимагає ще додаткових енергетичних потоків до тих надзвичайних відправок, зображених на рис. 5 (Pimentel and Pimentel 2008; Brown et al. 2011). Надмірна субсидія енергії на викопне паливо не є стійкою і являє собою ахіллесову п’ятку для забезпечення глобального метаболізму людини.

Наземне сільське господарство змогло йти в ногу зі зростаючим попитом, перетворюючи рідні екосистеми в агроекосистеми та використовуючи механізацію та технологічні інновації, що забезпечуються викопним паливом, для збільшення врожайності. Однак здебільшого ці методи не можуть бути використані в океанах, де природні біофізичні обмеження обмежують потенціал збільшення первинного виробництва та рівня білка. Норми морського видобутку все ще зростають, тоді як 31% запасів морської риби класифікуються як надмірно експлуатовані або виснажені, а ще 58% запасів риби повністю експлуатуються (FAO 2016). Незаконний або нерегульований промисел з невідомими врожаями є значним (World Wildlife Foundation 2015). Вплив експлуатації людини на запаси біомаси та морські харчові мережі створює позитивні відгуки, що призводить до постійного зменшення біомаси. Отже, оскільки країни продовжують відставати в DEP, вони покладаються на надмірні морські системи для власних потреб з океанами та їх морське рибальство, яке в даний час постачає 17% необхідного білка на глобальній основі (FAO 2016). Подібно до наземних систем, для подальшого збільшення показників морського видобутку із залишків запасів необхідні нестійкі кількості енергії, переважно з викопного палива.

Висновки та рекомендації

36%). Імовірно, частина землі, яка в даний час відведена для виробництва калорій тварин, також може бути переведена назад у рослинництво. Показники DEP, зображені на рис. 3, та вітчизняні харчові цінні папери покращаться. Тим часом роль сільського господарства у зміні клімату, яка значно виходить за рамки роботи в цьому документі, не можна ігнорувати. Сільське господарство є насувається обмеженням для майбутніх рішень, внаслідок чого парникові гази, що все ще збільшують перевезення, закінчують виведення з поголів’я худоби та вирубування лісів, є наслідком проблем. Наприклад, терміново пропагується зменшення раціону тварин та поглинання вуглецю в техніках збору (Toensmeier 2016).

У світовому масштабі довгостроковий прогноз є складним, багато в чому, тому що зростаюче глобальне населення та економіка потребуватимуть ще більше енергії для забезпечення додаткових глобальних виробничих та торгових операцій. Незважаючи на приріст у виробництві відновлюваної енергії, більшість надметаболічної енергії все ще отримують із викопного палива, а кінцеві запаси нафти, газу та вугілля швидко вичерпуються. Війна, соціальні розбрати, зміна клімату, збільшення забруднення та виснаження біомаси - все це сприяє, хоча і способами, які важко визначити та передбачити кількісно, збільшенню ризиків для забезпечення належних запасів продовольства. Ми стверджуємо, що з зменшенням природних ресурсів межі та політики на рівні країни та повноваження самоорганізації, що приписуються їх політиці, економіці, соціальним нормам та військовим структурам, завжди матимуть послідовну та нетривіальну ступінь важливості щодо виробництва, зберігання, рішення щодо імпорту та експорту. В даний час тенденція до посилення урбанізації та посилення калорійності раціону тварин, зменшення кількості великих регіонів, де виробляють їжу, а також експансивна система збереження їжі та глобальна система доставки, яка повністю залежить від викопного палива, свідчить про те, що глобальна продовольча самодостатність знижується і стає менш стабільною зовнішній тиск.