Klima knekker klodens næringskjede

Planter får CO₂-forstoppelse

De klimaendringene som finner sted nå, er forårsaket av brenning av fossilt brensel – kull, gass og olje – som slipper ut drivhusgass. Brenningen øker konsentrasjonen av CO₂ i atmosfæren og skaper den såkalte drivhuseffekten.

«Drivhus» lyder kanskje som noe som er bra for planter, og den konklusjonen er heller ikke helt på jordet.

Planter – både buskene i hekken og kornet på åkeren – lever av energi fra sollys, næringsstoffer fra jorden og karbon som bladene kan trekke ut av atmosfærens CO₂, såkalt fotosyntese. Så hvis konsentrasjonen av CO₂ i atmosfæren er høyere, er det mer karbon til plantene, som vil vokse raskere.

Problemet er bare at vi ikke lever av å innta et bestemt volum mat. Vi trenger for eksempel proteinen, vitaminer og mineraler, og når plantene vokser seg større, blir de dårligere til å dekke nettopp disse behovene.

Ris er den viktigste næringskilden for mer enn 2 milliarder mennesker, og forskere fra det kinesiske instituttet for jordbunnsforskning i Nanjing har undersøkt hvordan høyere CO₂-innhold i atmosfæren påvirker den viktige avlingen.

Forskerne utsatte forsøksåkre med 18 ulike slag ris for samme økte CO₂-nivå som eksperter regner med vil være til stede i atmosfæren senere i dette århundret.

Etter innhøsting konstaterte forskerne at innholdet av protein, jern, sink og ulike vitaminer var betydelig redusert i forhold til ris fra en kontrollåker.

Forskerne kjenner ikke detaljene i sammenhengen, men de foredlede artene som vi lever av over hele verden, er avhengige av en nøye avstemt balanse mellom næringsstoffer i jorden og tilgjengelig CO₂.

Hvis den balansen blir skjev, kan det ha uheldige konsekvenser for plantens evne til å fungere som næringskilde for oss.

Andre studier viser at også avlinger som hvete og soyabønner svekkes av mer CO₂, men forskere håper at de kan bruke den kunnskapen til å velge ut de typene som er mest resistente overfor høyt CO₂-innhold, og avle videre på dem for å skape framtidens matplanter.

Superhvete tåler varmen

Men kornet må ikke bare tilpasses stadig mer drivhusgass. En annen viktig utfordring er framtidens tørrere og varmere klima, som reduserer utbyttet på landbruksområder som i dag er produktive. En temperaturstigning på bare to grader kan halvere utbyttet på en hveteåker.

Planter kan over årtusener tilpasse seg klimaendringer, men med det tempoet endringene skjer i nå, må de ha hjelp – for eksempel fra biologer som Elizabete Carmo-Silva ved universitetet i Lancaster i England. Sammen med kolleger har hun utviklet en hvetetype som tåler høye temperaturer mye bedre.

I planter reguleres veksten av et enzym: Når det er mye lys, om dagen, øker veksten, og hvis lyset er svakt, lar enzymet planten hvile.

Enzymet i vanlig hvete er dessverre ikke særlig varmeresistent. Hvis temperaturen kommer over 30 grader, kan ikke stoffet skru på veksten, og utbyttet på åkeren vil falle.

Sammen med kolleger har Carmo-Silva funnet et annet enzym i planten som ikke har problemer med varme, og i laboratoriet har de modifisert det varmetolerante enzymet slik at det klarer å aktivere veksten.

Resultatet er en hveteplante som kan levere et stort utbytte selv om temperaturen er opptil 35 grader.

Tilpassede matplanter som Carmo-Silvas hvete kan bidra til å avverge sult. En annen metode er å bruke eksisterende planter og i stedet tilpasse dyrkingsstedet. Det er det bedrifter som Nordic Harvest gjør.

Firmaet er blant de ledende innen «vertikalt landbruk», der dyrkingen foregår innendørs i mange etasjer under strengt kontrollerte forhold.

Lyset kommer fra LED-lamper, vannet gjenbrukes, og i plantekassene er jord skiftet ut med næringsrikt vann uten skadedyr og sykdommer, som ellers kan gjøre det nødvendig å bruke sprøytemidler.

Resultatet er helt rene matvarer som har lang holdbarhet, kan høstes 14 ganger i året og krever veldig lite plass. I en 1000 m² stor hall er produksjonen like stor som på en 250 000 m² stor åker i det fri.

Metoden er så effektiv at Nasa vil bruke noe lignende på reiser til Mars. Med en ren og effektiv dyrking som ikke er avhengig av været, kan framtidens astronauter supplere for eksempel frysetørret mat med ferske planter de dyrker underveis.

Så langt brukes vertikalt landbruk mest til produksjon av planter vi spiser mesteparten av, for eksempel salater og urter. Men metoden blir stadig mer effektiv, og forsøk med å kombinere dyrkingsformen med fiskeoppdrett er også på vei.

Metoden kalles akvaponi, og tanken er at fisken kan leve i vannet plantene vokser i, og tilføre vannet de nødvendige næringsstoffene.

Utfordringen er å styre tilførselen av næring til fiskene helt nøyaktig, slik at anlegget blir et lukket miljø i perfekt balanse og med et overskudd av både planter og fisk som kan høstes.

Landbruket går til sjøs

Andre prosjekter handler ikke om å ta med fiskene på land, men i stedet drive landbruk i fiskenes verden: under havets overflate.

Havene dekker 70 prosent av kloden, og gjennomsnittsdybden er riktignok nesten 4 kilometer. Men langs de mer enn 1 million kilometerne med kystlinje er det massevis av områder med grunt vann som egner seg godt til produksjon av mat. I prinsippet er det mulig å flerdoble klodens landbruksområde.

Tang – som kan være både planter og store alger – har blitt brukt som næringskilde i årtusener og har mange fordeler sammenlignet med for eksempel ris, mais og hvete. Tang krever verken vanning, sprøytemidler eller gjødsel og inneholder massevis av proteiner og vitaminer.

Dessuten vokser noen tangarter ekstremt raskt, og tang styrker det biologiske mangfoldet ved å forbedre havmiljøet og være hjemsted for massevis av dyreliv.

I dag høstes det om lag 35 millioner tonn tang årlig – nesten alt sammen i Asia, men det nederlandske konsortiet North Sea Farmers har ambisjoner om å produsere store mengder tang i Europa.

På et testområde tolv kilometer utenfor kysten av Nederland har North Sea Farmers gjennom noen år eksperimentert med en flytende gård der brunalger vokser i spesielle vekstrør i nærheten av overflaten. Rørene holdes fast av et anker på bunnen.

Neste skritt er åpningen av et kommersielt anlegg på 1,6 millioner m². Her skal ikke innhøstingen foregå for hånd, som på de asiatiske anleggene, men med maskiner som kan operere i all slags vær.

Det nye tanganlegget skal ligge i nærheten av en havvindpark slik at den ikke forstyrrer skipstrafikken, og den skal produsere mer enn 1000 tonn årlig.

Det er nok av plass til å utvikle undervannslandbruk: Nederlandske myndigheter vil sette av 400 km² hav til dyrkingsformen og dermed gi mulighet for en årlig produksjon på opptil 250 millioner tonn tang.

All den tangen skal ikke bare brukes til menneskemat. Tang brukes også til blant annet dyrefôr og gjødsel og i legemiddelindustrien.

Dessuten kan brunalgene binde omtrent dobbelt så mye CO₂ som et tilsvarende areal dekket av skog, så de store områdene med tang kan ikke bare erstatte avsvidde åkre på land. De kan også motvirke årsaken til den globale oppvarmingen og de avsvidde kornåkrene.