I cambiamenti climatici potrebbero raddoppiare l'arsenico tossico nel riso

I cambiamenti climatici possono causare un drastico calo della produzione di riso nelle principali regioni in crescita, un declino che potrebbe mettere a repentaglio l'approvvigionamento alimentare critico, riferiscono i ricercatori.

Nuovi esperimenti che esplorano la produzione di riso nelle future condizioni climatiche mostrano che le rese di riso potrebbero diminuire di circa il 40% di 2100, con conseguenze potenzialmente devastanti in parti del mondo che dipendono dal raccolto come fonte di cibo di base.

Inoltre, le modifiche ai processi del suolo dovute all'aumento delle temperature causeranno il contenimento del doppio dell'arsenico tossico rispetto al riso consumato oggi, secondo lo studio pubblicato su Nature Communications.

"Quando arriveremo a 2100, si stima che abbiano circa 10 miliardi di persone, quindi ciò significherebbe che abbiamo 5 miliardi di persone dipende dal risoe 2 miliardi che non avrebbero accesso alle calorie di cui avrebbero normalmente bisogno ", afferma il coautore Scott Fendorf, professore di scienze del sistema terrestre presso la School of Earth, Energy & Environmental Sciences dell'Università di Stanford. "Dobbiamo essere consapevoli di queste sfide che stanno arrivando in modo da poter essere pronti ad adattarci".

Riso come pappe

I ricercatori hanno esaminato specificamente il riso perché cresce in risaie allagate che aiutano ad allentare l'arsenico dal terreno e lo rendono particolarmente sensibile all'assorbimento di arsenico. Mentre molte colture alimentari oggi contengono piccole quantità di arsenico, alcune regioni in crescita sono più sensibili di altre.

I futuri cambiamenti nel suolo dovuti a temperature più elevate combinate con condizioni di alluvione indurranno le piante di riso ad assorbire l'arsenico a livelli più elevati e l'uso di acqua di irrigazione con arsenico naturale elevato aggrava il problema.

Sebbene questi fattori non influenzino tutti i prodotti globali allo stesso modo, si estendono ad altre colture inondate, come il taro e il loto.


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"Non mi aspettavo l'entità dell'impatto che abbiamo osservato sulla resa del riso", afferma Fendorf, che è anche membro senior dello Stanford Woods Institute for the Environment. “Quello che mi è mancato è stato quanto suolo la biogeochimica risponderebbe all'aumento della temperatura, a come ciò amplificherebbe l'arsenico disponibile per la pianta, e quindi, insieme allo stress termico, in che modo ciò avrebbe un impatto reale sulla pianta. "

Nella maggior parte dei suoli e dei sedimenti esiste un arsenico chimico naturale, semi-metallico, ma generalmente in una forma che le piante non assorbono. L'esposizione cronica all'arsenico porta a lesioni cutanee, tumori, aggravamento delle malattie polmonari e, in ultima analisi, morte.

È particolarmente preoccupante per il riso non solo per il suo significato globale, ma anche perché il cibo a basso contenuto di allergeni viene spesso introdotto presto nei neonati.

"Penso che questo problema sia cruciale anche per le persone che hanno bambini piccoli nella nostra società", afferma l'autore principale E. Marie Muehe, ex studiosa post-dottorato a Stanford, che ora è all'Università di Tubinga, in Germania. "Perché i bambini sono molto più piccoli di noi, se mangiano riso, ciò significa che assorbono più arsenico rispetto al loro peso corporeo."

"Il suolo è vivo"

I ricercatori hanno creato le condizioni climatiche future nelle serre in base alle stime di un possibile aumento della temperatura in gradi 5 gradi Celsius (gradi 9 Fahrenheit) e del doppio di anidride carbonica atmosferica da parte di 2100, come previsto dal gruppo intergovernativo sui cambiamenti climatici.

Mentre ricerche precedenti avevano esaminato gli effetti dell'aumento della temperatura nel contesto della crisi alimentare globale, questo studio è stato il primo a spiegare le condizioni del suolo in combinazione con i cambiamenti climatici.

Per gli esperimenti, il gruppo ha coltivato una varietà di riso a chicco medio nel suolo dalla regione di riso della California. Hanno controllato le serre per temperatura, concentrazioni di anidride carbonica e livelli di arsenico del suolo, che saranno più alti in futuro a causa dell'accumulo di suoli da irrigazione delle colture con acqua contaminata da arsenico, un problema che dal sovraccarico delle acque sotterranee peggiora.

“Non ci pensiamo spesso, ma il suolo è vivo, pullula di batteri e molti microrganismi diversi ", afferma Fendorf. "Si scopre che quei microrganismi determinano se l'arsenico rimane ripartito sui minerali e lontano dalle piante o esce dai minerali nella fase acquosa."

I ricercatori hanno scoperto che con l'aumento delle temperature, i microrganismi hanno destabilizzato una parte maggiore dell'arsenico intrinseco del suolo, portando a maggiori quantità di tossina nell'acqua del suolo disponibile per il riso da assorbire. Una volta assorbito, l'arsenico inibisce l'assorbimento dei nutrienti e diminuisce la crescita e lo sviluppo delle piante, fattori che hanno contribuito alla riduzione del 40% nella resa osservata dagli scienziati.

Avviso tempestivo, pianificazione futura

Mentre la drammatica perdita di produzione è una delle principali preoccupazioni, gli scienziati rimangono fiduciosi che questa ricerca aiuterà i produttori a trovare potenziali soluzioni per nutrire il mondo.

"La buona notizia è che, visti i precedenti progressi in termini di capacità della comunità globale di allevare varietà in grado di adattarsi a nuove condizioni, insieme a revisioni della gestione del suolo, sono ottimista sul fatto che possiamo aggirare i problemi osservati nel nostro studio" dice.

"Sono anche ottimista sul fatto che mentre continuiamo a far luce sulle minacce derivanti da un cambiamento Celsius di grado 5, la società adotterà pratiche per garantire che non raggiungiamo mai quel grado di riscaldamento".

Come passi successivi, Fendorf, il coautore Tianmei Wang e Muehe sperano di usare il telerilevamento per individuare le risaie contaminate al fine di modellare le rese future e la contaminazione da arsenico.

"Questo è probabilmente un problema in cui viene consumata la maggior parte del riso, quindi pensiamo al Sud e all'Asia orientale", afferma Wang, un dottorando in scienze del sistema terrestre. "Soprattutto per le persone come mio padre: consuma riso tre volte al giorno e non può vivere senza di essa."

studio originale

Informazioni sugli autori

La principale autrice E. Marie Muehe, ex studiosa post-dottorato a Stanford, ora all'Università di Tubinga, in Germania. Coautore Scott Fendorf, professore di scienze del sistema terrestre presso la School of Earth, Energy & Environmental Sciences dell'Università di Stanford. Coautore aggiuntivo, Tianmei Wang, dottorando in scienze del sistema terrestre.

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