I cambiamenti climatici possono provocare una incombente crisi alimentare globale

Nel caos, di AIP Publishing, i ricercatori condividono un modello matematico creato per catturare le relazioni non lineari tra CO2, temperatura, popolazione umana e crescita delle colture. L’aumento delle prove di dinamiche caotiche e complesse all’interno dei sistemi ecologici li ha portati a utilizzare modelli sia autonomi che non autonomi per ottenere una comprensione più profonda delle variazioni stagionali e delle potenziali strategie di mitigazione, come lo sviluppo di colture resistenti alla temperatura.

Lo studio del team integra i concetti chiave delle dinamiche del CO2 atmosferico, l'aumento delle temperature, della popolazione umana e della resa delle colture.

"Abbiamo considerato come l'aumento dei livelli di CO2 aumenterà inizialmente la crescita delle colture attraverso l'effetto di fertilizzazione di CO2, ma una volta che le temperature superano una soglia critica, lo stress termico ridurrà i rendimenti", ha detto A.K. - Misra. “Un sistema non autonomo con variazioni stagionali rivela comportamenti complessi come oscillazioni periodiche e caos – e mette in evidenza l’imprevedibilità delle risposte delle colture all’aumento delle temperature”.

I concetti considerati dal team sono fondamentali per comprendere la complessità del clima e delle interazioni delle colture che possono portare a risultati estremi inaspettati. Il loro lavoro dimostra l'importanza di gestire efficacemente queste variabili per sostenere la produttività agricola.

“I nostri risultati rivelano una soglia critica per l’emissione di CO2 antropogenica, oltre la quale il rendimento delle colture inizia a diminuire in modo significativo”, ha affermato Misra. "Dipende dalle varietà coltivate - diverse varietà presentano risposte diverse, quindi i risultati potrebbero non applicarsi uniformemente su tutte le colture".

Il lavoro del team evidenzia l’urgente necessità di affrontare le emissioni di CO2 per mantenere la produttività agricola. Riperde anche una strategia promettente per mitigare la perdita delle colture causata dai cambiamenti climatici: lo sviluppo di varietà di colture con una maggiore tolleranza alla temperatura.

Attraverso colture di allevamento o ingegneria per resistere a temperature elevate, gli agricoltori possono adattarsi meglio alle mutevoli condizioni ambientali per proteggere la resa delle colture. Questa adattabilità è particolarmente cruciale di fronte al riscaldamento globale, rendendo l'agricoltura resistente al clima un fattore chiave per garantire la sicurezza alimentare. Un aspetto sorprendente dello studio è la misura in cui aumenti relativamente piccoli della temperatura possono influire sui raccolti.

Questo lavoro ha applicazioni per l'agricoltura di fronte ai cambiamenti climatici.

“Identificando le soglie di temperatura critiche, otteniamo informazioni su quando i raccolti potrebbero iniziare a diminuire, il che guiderà i responsabili delle politiche nel fare strategie più vantaggiose”, ha affermato Misra. “I nostri risultati suggeriscono che l’allevamento o l’utilizzo di colture con maggiore tolleranza alla temperatura dovrebbero essere considerati come una strategia per mantenere la produttività in base ai livelli elevati di CO2”.

Comprendere il comportamento caotico dei sistemi di coltura aiuta a migliorare le previsioni di resa e informare le pratiche agricole adattiva per la gestione della variabilità stagionale e climatica.

I prossimi passi per il team prevedono la raffinazione del loro modello per includere più variabili come la popolazione di insetti, la disponibilità di acqua, la qualità del suolo e i livelli di nutrienti, che incidono anche sulla resa delle colture in fase di cambiamento climatico.

“Ulteriori convalida sperimentali con i dati del mondo reale contribuiranno a calibrare il nostro modello in modo più accurato, mentre lo sviluppo di modelli specifici per regione consentirà previsioni e strategie localizzate”, ha affermato Misra.