Klima knækker klodens fødekæde

Planter får CO₂-forstoppelse

De klimaforandringer, som finder sted nu, er forårsaget af afbrænding af fossilt brændsel – kul, gas og olie – som udleder drivhusgas. Afbrændingen forøger koncentrationen af CO₂ i atmosfæren og skaber den såkaldte drivhuseffekt.

“Drivhus” lyder måske som noget, der er godt for planter, og den konklusion er heller ikke helt skæv.

Planter – både tidsler i hækken og kornet på marken – lever af energi fra sollys, næringsstoffer fra jorden og kulstof, som bladene kan trække ud af atmosfærens CO₂, såkaldt fotosyntese. Så hvis koncentrationen af CO₂ i atmosfæren er højere, er der mere kulstof til planterne, som vil vokse mere.

Problemet er bare, at vi ikke lever af at indtage et bestemt volumen mad. Vi har brug for fx protein, vitaminer og mineraler, og når planterne vokser sig større, bliver de ringere til at dække netop disse behov.

Ris er den primære fødekilde for mere end 2 mia. mennesker, og forskere fra det kinesiske institut for jordbundsforskning i Nanjing har undersøgt, hvordan et højere CO₂-indhold i atmosfæren påvirker den vigtige afgrøde.

Forskerne udsatte forsøgsmarker med 18 forskellige sorter af ris for samme forhøjede CO₂-niveau, som eksperter forventer vil være til stede i atmosfæren senere i dette århundrede.

Efter høsten konstaterede forskerne, at indholdet af protein, jern, zink og forskellige vitaminer var reduceret væsentligt i forhold til ris høstet på en kontrolmark.

Forskerne kender ikke den præcise sammenhæng, men de forædlede arter af afgrøder, som vi producerer verden over, er tilsyneladende afhængige af en nøje afstemt balance mellem næringsstoffer i jorden og tilgængelig CO₂.

Hvis den balance forrykker sig, kan det have negative konsekvenser for plantens evne til at fungere som fødekilde for os.

Andre undersøgelser viser, at også afgrøder som hvede og sojabønner forringes af mere CO₂, men forskere håber, at de kan bruge den viden til at udvælge de sorter, som er mest resistente over for et højt CO₂-indhold, og avle videre på dem for at skabe fremtidens højtydende afgrøder.

Superhvede klarer varmen

Men kornet skal ikke kun tilpasses stadig mere drivhusgas. En anden væsentlig udfordring er fremtidens tørrere og varmere klima, som reducerer udbyttet på ellers produktive landbrugsarealer. En temperaturstigning på bare to grader kan halvere udbyttet på en hvedemark.

Planter kan over årtusinder tilpasse sig klimaforandringer, men med det tempo, forandringerne sker nu, må de have hjælp – fx fra biologer som Elizabete Carmo-Silva fra Lancaster University i England. Sammen med kolleger har hun udviklet en hvedesort, som langt bedre kan klare høje temperaturer.

I planter reguleres væksten af et enzym: Når der er meget lys i løbet af dagen, sættes væksten i vejret, og hvis lyset er svagt, lader enzymet planten hvile.

Enzymet i almindelig hvede er desværre ikke særlig varmeresistent. Hvis temperaturen når over 30 grader, kan stoffet ikke tænde for plantens vækst, og udbyttet på marken vil falde.

Sammen med kolleger har Carmo-Silva fundet et andet enzym i planten, som ikke har problemer med varme, og i laboratoriet har de modificeret det varmetolerante enzym, så det er i stand til at aktivere vækst.

Resultatet er en hvedesort, som kan levere et stort udbytte, selvom temperaturen er helt op til 35 grader.

Tilpassede afgrøder som Carmo-Silvas hvede kan i fremtiden bidrage til at afværge sult. En anden metode er at benytte eksisterende afgrøder og i stedet tilpasse dyrkningsstedet. Det er, hvad virksomheder som Nordic Harvest gør.

Firmaet er blandt de førende inden for “vertical farming”, hvor dyrkningen foregår indendørs i mange etager under strengt kontrollerede forhold.

Lyset kommer fra LED-lamper, vandet genbruges, og i plantekasserne er jord udskiftet med næringsrigt vand uden skadedyr og sygdomme, som ellers kan gøre det nødvendigt at bruge sprøjtemidler.

Resultatet er helt rene fødevarer med en lang holdbarhed, som kan høstes 14 gange om året og kræver meget lidt plads. I en 1000 m² stor hal er produktionen lige så stor som på en 250.000 m² stor mark i det fri.

Metoden er så effektiv, at NASA vil gøre brug af noget lignende på rejser til Mars. Med en ren og effektiv dyrkning, som ikke er afhængig af vejret, kan fremtidens astronauter supplere fx frysetørret mad med frisk grønt, de dyrker undervejs.

Indtil videre bruges vertical farming mest til produktion af planter, som vi spiser det meste af, fx salater og urter. Men de vertikale landbrug bliver stadig mere effektive, og forsøg med at kombinere dyrkningsformen med fiskeopdræt er også langt fremme.

Metoden kaldes akvaponi, og idéen er, at fiskene kan leve i det vand, som planterne vokser i, og tilføre vandet de fornødne næringsstoffer.

Udfordringen er at styre tilførslen af næring til fiskene meget nøjagtigt, så den vertikale farm bliver et lukket miljø i perfekt balance og med et overskud af både planter og fisk, som kan høstes.

Landbruget står til søs

Andre projekter handler ikke om at tage fiskene med på land, men i stedet drive landbrug i fiskenes domæne: under havets overflade.

Oceanerne dækker 70 pct. af kloden, og gennemsnitsdybden er ganske vist næsten 4 km. Men langs kontinenternes mere end 1 mio. km kystlinje er der masser af områder med lavt vand, som egner sig glimrende til produktion af fødevarer. Potentielt er det muligt at flerdoble klodens landbrugsareal.

Tang – som kan være både planter og store alger – har været anvendt som fødekilde i årtusinder og har mange fordele frem for fx ris, majs og hvede. Afgrøden kræver hverken kunstvanding, sprøjtemidler eller gødning og indeholder masser af protein og vitaminer.

Desuden vokser nogle tangarter ekstremt hurtigt, og tang styrker biodiversiteten ved at forbedre havmiljøet og være hjemsted for masser af dyreliv.

I dag høstes der ca. 35 mio. tons tang årligt – næsten alt sammen i Asien, men det hollandske konsortium North Sea Farmers har ambitioner om at producere langt større mængder tang i Europa.

På et testområde 12 km fra Hollands kyst har North Sea Farmers gennem nogle år eksperimenteret med en flydende farm, hvor brunalger vokser i særlige vækstrør nær overfladen, som holdes fast af et anker på bunden.

Næste skridt er åbningen af en kommerciel farm på 1,6 mio. m². Her skal høsten ikke foregå med håndkraft som på de asiatiske farme, men med effektive maskiner, der kan operere i al slags vejr.

Den nye tangfarm skal ligge nær en havvindmøllepark, så den ikke forstyrrer skibstrafikken, og den skal procucere mere end 1000 tons årligt.

Der er god plads til at udvikle undervandslandbrug i fremtiden: De hollandske myndigheder vil reservere 400 km² hav til dyrkningsformen og dermed give mulighed for en årlig produktion på op til 250 mio. tons tang.

Al den tang skal ikke alene bruges til menneskeføde. Tang bruges også til bl.a. dyrefoder og gødning og i medicinalindustrien.

Desuden kan brunalgerne binde omtrent dobbelt så meget CO₂ som et tilsvarende areal dækket af skov, så de store arealer med tang kan ikke alene erstatte afsvedne marker på land. De kan også modvirke årsagen til den globale opvarmning og de svedne kornmarker.