Раздел 3: Обеспечение здоровых рационов питания посредством устойчивых экологически безопасных систем продовольственного снабжения

Введение

Разработка устойчивых экологически безопасных систем продовольственного снабжения, способных обеспечить здоровыми рационами питания растущее население планеты, является серьёзнейшим вызовом современности (см. Раздел 4). Для решения этой первоочередной и сложной задачи требуется понимание того, каким образом множественные переменные влияют на окружающую среду. Мы применяем технологии моделирования глобальной продовольственной системы, чтобы проанализировать какие комбинации готовых к применению мер (Таблица 4) необходимы для гарантирования безопасного функционирования пищевых производств в рамках установленных ограничений (Таблица 2), способных снабжать здоровыми рационами питания (Таблиц 1) население Земли к 2050 году. Задача состоит в том, чтобы определить комплекс соответствующих мероприятий в рамках научных целевых индикаторов по здоровью человека и экологической устойчивости пищевых производств, установленных Комиссией.


Положения
Переход на другие рационы питания
Ссылка (таблица 1); вегетарианские: источники белка на основе мяса заменяются сочетанием растительных белков, фруктов и овощей (яйца и молочные продукты потребляются); веганские: все источники белка животного происхождения заменены сочетанием белков растительного происхождения, фруктов и овощей (без употребления яиц и молочных продуктов); пескатарианские: источники белка на основе мяса заменены сочетанием морепродуктов, фруктов и овощей (яйца и молочные продукты потребляются)
Совершенствование практик пищевого производства (СППП на английском – PROD) Стандартное (обычное) совершенствование практик производства пищевых продуктов, включая сокращение разрыва в урожайности между достигнутой и достижимой урожайностью примерно на 75%,184, 211 сбалансированное выравнивание внесения в почвы азотных и фосфорных удобрений между регионами с чрезмерным и недостаточным применением удобрений,184 улучшение управления водными ресурсами, включая повышение эффективности использования водосборного бассейна, расширение возможностей по сбору, сбережению и более эффективному использованию дождевой воды;211 и внедрение технологий по минимизации экологических последствий сельскохозяйственной деятельности, которые должны быть экономичными при прогнозируемых социальных затратах на углерод в 2050212 годах, включая изменения в ирригации, выращивании сельскохозяйственных культур и внесении удобрений, которые уменьшат выбросы метана и закиси азота при выращивании риса и других культур, а также изменения в управлении использования навоза, преобразования кормов и кормовых добавок для снижения энтеральной ферментации в животноводстве.213
Высокий уровень совершенствования практик пищевого производства (СППП+ на английском – PROD+) Высокий уровень совершенствования практики производства пищевых продуктов в дополнение к сценарию СППП (PROD), включая дополнительное увеличение урожайности в сельском хозяйстве, которое сокращает разрыв в урожайности до 90%,184 30% повышение эффективности использования азота,214 и 50% коэффициент повторного использования фосфора;215 начало выпуска биотоплива первого поколения и внедрение всех доступных способов на всех уровнях (от нижних до высоких) снижения выбросов парниковых газов, связанных с производством определённых пищевых продуктов.21
Сокращение пищевых отходов и потерь продовольствия (сокращение потерь вдвое) Потери продовольствия во всей цепочке от производства до потребителя и пищевые отходы сократились на половину, в соответствии с Целями в области устойчивого развития тысячелетия (цель 12.3).
Таблица 4: Меры по снижению воздействия пищевых производств на окружающую среду

Оценка влияния производства определенных пищевых продуктов на окружающую среду

Методологические противоречия и отсутствие определенных данных затрудняет высокоточное разграничение и сравнение специфики воздействия производства отдельных пищевых продуктов на окружающую среду. В большинстве существующих исследований питания и пищевых производств, в которых проводилась оценка влияния на окружающую среду, анализировалась только эмиссия парниковых газов. Однако, согласно последним литературным обзорам, полноценный комплексный анализ все еще не был осуществлен, более того, некоторые основополагающие аспекты воздействия производств определенных пищевых продуктов на окружающую среду изучены недостаточно. В частности, биоразнообразие, благополучие животных, вымывание питательных веществ из почв и использование химических веществ, как правило, в исследованиях экологических эффектов производства определенных пищевых продуктов не рассматривалось. Тем не менее, все большее число литературных данных указывает на высокую вероятность существования четкой иерархии воздействия пищевых производств на окружающую среду в зависимости от их размера и специфики. Например, Clune и коллеги216 описали выбросы парниковых газов различными категориями пищевых производств на основе изучения жизненных циклов. Оказалось, что зерновые, фрукты и овощи оказывают наименьшее воздействие на окружающую среду из расчёта на одну порцию, а мясо жвачных – наибольшее. В других исследованиях217 был проанализирован экологический эффект от использования воды. В целом, выводы исследователей сходятся: продукты растительного происхождения оказывают меньшее неблагоприятное воздействие на окружающую среду, оцениваемое по нескольким разным шкалам (Рисунок 4), из расчета на единицу веса, на порцию, на единицу энергии или на вес белка, по сравнению с животными продуктами. Морепродукты представляют собой особенно разнообразную категорию продуктов питания, и воздействие рыбного промысла на окружающую среду может существенно различаться в зависимости от того, каким способом получают морепродукты – путем вылавливания из естественной среды обитания, или за счет выращивания рыбы и моллюсков на фермах. Кроме того, экологический эффект зависит от разновидности рыбоводческой фермы (например, ферма по выращиванию лосося, или пресноводной рыбы карпа, креветок или мидий).

Воздействие определенных пищевых производств на окружающую среду можно измерять различными единицами, в том числе из расчета на ккал, на г белка или на порцию, в зависимости от пищевой ценности каждого пищевого продукта.4 Использование универсального показателя для измерения воздействия на окружающую среду может вводить в заблуждение при оценке экологического эффекта производства некоторых пищевых продуктов. Например, овощи содержат мало калорий на порцию, и, следовательно, использование ккал для измерения воздействия их производства на окружающую среду будет указывать на то, что производство некоторых овощей имеет большие экологические последствия, тогда как при пересчете на порцию величина их воздействия на окружающую среду будет низкой. Учитывая это расхождение, на Рисунке 4 воздействие на окружающую среду показано из расчета на порцию.

Рисунок 4: Воздействие на окружающую среду производств определенных пищевых продуктов из расчёта на порцию

Отрезки – это средние значения с указанием стандартного отклонения (SD).5,216 Некоторые результаты для рыбы отсутствуют из-за отсутствия данных по некоторым категориям воздействия (например, землепользование для производства растительных кормов для аквакультур). Однако эти влияния были учтены при оценке глобальных продовольственных систем в рамках моделирования, описанного в Разделе 3. CO2 – углекислый газ, экв – эквивалент, РО4 – фосфат. SO2 – диоксид серы.

Общее влияние производств паттернов пищевых продуктов на окружающую среду

Во многих исследованиях проанализировано влияние производства разных рационов питания на окружающую среду, где продемонстрировано значительное снижение негативного влияния при замене животных продуктов на растительные.5,6,218-220 Веганские и вегетарианские диеты были связаны с наибольшим сокращением выбросов парниковых газов и землепользования,5,221 и вегетарианские диеты с наибольшим сокращением потребления воды.219 Рационы питания, в которых мясо жвачных животных заменено другими источниками животного белка, такими как, например, рыба, мясо птицы и свинина, также оказывают меньшее негативное влияние на окружающую среду, но не настолько, как при замене на растительную альтернативу.220 Эти исследования демонстрируют, что рационы питания, включающие больше растительных продуктов, чем животных, приносят пользу для окружающей среды и здоровья человека (Раздел 2). При этом в исследованиях сельскохозяйственной деятельсности140,184,222 проведен анализ потенциала новых технологий пищевых производств и способов управления ими в деле по снижению влияния на окружающую среду, например, технологий по увеличению плодородия существующих пахотных земель, а также по улучшению управления водными ресурсами и удобрениями.

Сценарии обеспечения здоровых рационов питания при помощи устойчивых (экобезопасных) продовольственных систем

Для того чтобы проанализировать влияние разных мер на окружающую среду на каждом этапе производства продуктов питания, мы используем модель мировых систем питания с учетом особенностей определенной страны, которые преобразовывают модель потребления (например, здоровый режим питания) в соответствующие требования к производству продуктов питания (Таблица 4).

Чтобы проанализировать воздействие различных мер по управлению пищевыми производствами на окружающую среду в разрезе каждой шкалы измерения, мы применяем модель глобальных продовольственных систем с детализацией на уровне отдельной страны. Модель выводит требования к пищевым производствам исходя из продуктовых паттернов (наборов пищевых продуктов), которые необходимо произвести для обеспечения здоровых рационов питания, соответствующих эталонному (Таблица 4). Модель рассматривает существующие потребности и прогнозы на будущие запросы на продовольствие, торговлю, корма для скота, переработку масличных и сахарных культур, а также непродовольственные потребности в агропромышленном производстве. Полное описание модели приведено в приложении (Приложение, стр. 19-23), и работе Springmann и коллег.187 В настоящем докладе мы представляем расширенный анализ, рассматривая широкий набор диетических паттернов и анализ сензитивности.

Для того, чтобы оценить экологический эффект потребления продуктов питания, мы сопоставили прогнозы модели по потреблению продуктов питания на 2050 год с экологическими последствиями на уровне страны, данные о которых мы получили из различных источников (Приложение стр. 24).211,223-225 Результаты нашего анализа показали, что производство продуктов животного происхождения оказывает большое негативное влияние на окружающую среду из расчета на порцию продукта, измеренное в таких шкалах, как выбросы парниковых газов, использование пахотных земель, водопользование, применение азота и фосфора, что подтверждает результаты многих исследований.32 Общее влияние на окружающую среду детерминируется сочетанием регионально-специфического экологического эффекта на единицу продукции с оценками спроса на продукты питания.

Согласно нашей модели, будущий спрос на пищевые продукты будет детерминироваться численностью населения и уровнем доходов страны (ВВП). Численность населения влияет на абсолютное количество производимых продуктов питания, а уровень доходов – на их тип и качество. В случае увеличения уровня благосостояния ожидается рост потребления продуктов животного происхождения, таких как мясо и молочные продукты, а также фруктов и овощей.226 Наши основные (обычный режим бизнеса) прогнозы указывают на умеренную по темпам социально-экономическую траекторию развития (Приложение, стр. 1), в соответствии с которой численность мирового населения должна возрасти на треть, а доходы – утроиться.211 При обозначенном сценарии развития в обычном режиме бизнеса, согласно нашим прогнозам, пищевые производства могут увеличить выбросы парниковых газов, расширить сельхозугодия, нарастить потребление пресной воды, применение азота и фосфора на 50-90% в период с 2010 по 2050 годы, если не будут предприняты соответствующие меры по минимизации экологических последствий от функционирования пищевых производств.187 Такое увеличение воздействия пищевых производств на окружающую среду может стать толчком для выхода показателей основных биофизических процессов, которые регулируют состояние системы Земля, за пределы допустимых значений, то есть в результате такого расширения пищевых производств они могут функционировать небезопасным для окружающей среды способом, если не предпринять необходимые меры по приведению характеристик пищевых производств в соответствие с планетарными ограничениям (Рисунок 5). Производство различных групп пищевых продуктов в разной степени влияет на окружающую среду: производство животных продуктов ответственно примерно за три четверти последствий для климата, в то время как выращивание основных растительных культур, таких как пшеница, рис и другие злаки, вносит 30-50% вклада в экологическое давление на окружающую среду в других ее доменах.

Существует несколько мер, которые снижают влияние производства продуктов питания на окружающую среду. В нашем анализе мы разделили такие меры на три категории: переход на здоровые рационы питания, технологические и управленческие изменения в производстве продуктов питания, а также сокращение потерь продовольствия и пищевых отходов, которое подразумевает технические (избегание потерь пищевых продуктов в процессе их производства) и поведенческие (сокращение пищевых отходов при потреблении) изменения. Рассмотренные нами меры (Таблица 4) описаны в научных литературных источниках, и некоторые из них были провозглашены в качестве глобальных или государственных целей (например, цели по сокращению потерь продуктов питания и пищевых отходов).27 Мы сфокусировались на мерах, осуществимых при помощи имеющихся технологий, но не получивших широкого внедрения.

Наш анализ показал, что для того, чтобы обеспечить экологически безопасное функционирование пищевых производств, необходим комплексный подход, включающий меры по оздоровлению рациона питания населения и по совершенствованию процессов пищевого производства и управления (Рисунок 6). Хотя внедрение в пищевое производство какой-либо передовой технологии может обеспечить соблюдение того или иного планетарного ограничения при его функционировании, ни одна единичная мера не позволит сделать функционирование пищевого производства экологически безопасным во всех шкалах измерения, то есть обеспечить соблюдение всех планетарных ограничений одновременно.

Рисунок 5: Воздействие на окружающую среду в 2010 и 2050 гг. в разрезе групп пищевых продуктов в различных измерительных шкалах оценки влияния на систему Земля при прогнозах для обычного режима бизнеса в сфере потребления и производства

Изменение климата

В нескольких исследованиях были проанализированы меры по сокращению выбросов парниковых газов, связанных с производством продуктов питания. Хотя технологии пищевого производства во многом определяют влияние производства на окружающую среду, во многих исследованиях213,220,22 подчеркивается, что изменение рациона питания населения в сторону более широкого потребления растительных продуктов обладает высоким потенциалом для минимизации экологических последствий функционирования пищевых производств, что, вероятно, необходимо для сдерживания глобального потепления до менее чем на 2°C.5,6,228 Совершенствование методов пищевого производства с тем, чтобы сократить выбросы парниковых газов, подразумевает модифицирование ирригации, выращивания сельскохозяйственных культур и внесения удобрений, что может снизить выбросы метана и закиси азота при выращивании риса и других культур, а также прогрессивные изменения в управлении применения навоза, преобразование кормов и кормовых добавках для уменьшения энтеральной ферментации у скота.213 Мы подсчитали, что изменения технологий пищевых производств могут сократить выбросы парниковых газов в сельском хозяйстве к 2050 году примерно на 10%, тогда как увеличение потребления растительной пищи может сократить выбросы до 80%.187 Дальнейшее сокращение выбросов на 5% может быть достигнуто путем сокращения потерь пищевых продуктов и отходов в два раза.

Достигнуть цели по сдерживанию изменений климата возможно за счет массового перехода населения планеты на преимущественно растительные рационы питания. Только одно усовершенствование практик пищевых производств без смены стереотипов питания менее эффективно в плане снижения выбросов парниковых газов, поскольку большая часть таких выбросов связана с животноводством, характеризующимся очень низким потенциалом для сокращения эмиссии парниковых газов, поскольку основной источник парниковых газов в животноводстве – энтеральная ферментация у жвачных животных, для снижения которой возможности крайне ограничены. Переход населения мира на преимущественно растительный рацион питания позволит пищевым производствам функционировать безопасным для окружающей среды способом в рамках планетарных ограничений, включая ограничения на изменения климата.

Изменение системы землепользования

Будущие изменения в землепользовании в значительной степени зависят от урожайности в сельском хозяйстве (то есть от возможностей по производству продовольствия на единицу площади) и видового состава сельскохозяйственных культур, которые будут произведены в соответствии со спросом,140 144 444 226 что, в свою очередь, детерминируется выбором рациона питания населением и изменениями в технологиях и управлении в растениеводстве. Было подсчитано, что нынешние показатели урожайности недостаточны для удовлетворения мирового спроса на пшеницу, кукурузу, рис и сою, если сохранится тенденция к предпочтению населением диет с высоким содержанием пищевых продуктов животного происхождения.229 На сегодняшний день практически две трети всех выращиваемых соевых бобов, кукурузы и ячменя, а также треть всех зерновых культур используется в качестве кормов для животных, поэтому сокращение доли продуктов животного происхождения в наших пищевых рационах приведет к тому, что пахотные земли будут использоваться для производства пищи для других потребителей.144 Однако следует иметь ввиду, что то, насколько сократятся площади пахотных земель при изменении пищевых предпочтений населения, зависит также от урожайности замещающих культур, и эти различия в урожайности могут оказаться не такими благоприятными, как можно было бы ожидать, учитывая, что инвестиции в высокоурожайные сорта за последние полвека были в первую очередь направлены на основные зерновые культуры.230,231 Благоприятные для здоровья рационы питания включают большое количество высоко питательных, но низкоурожайных культур, таких как бобовые и орехи.144

Результаты нашего анализа выявили сложную картину.187 Мероприятия по изменению питания привели к небольшому сокращению площадей пахотных земель – лишь на 0–2%. Причина незначительного сокращения площадей сельхозугодий за счет изменения рациона питания заключалась в том, что снижение спроса на пахотные земли в странах с высоким содержанием продуктов животного происхождения было компенсировано увеличением спроса на пахотные земли в странах, где потребляются низкокачественные рационы с высоким содержанием зерна. В разрезе продовольственных групп сокращение пахотных земель для кормовых культур в значительной степени было компенсировано существенным увеличением площадей пахотных земель для выращивания бобовых и орехов, являющихся относительно низкоурожайными. Перенаправление инвестиций на более урожайные сорта этих культур может стать эффективной стратегией по сокращению площадей пахотных земель в контексте обеспечения оздоровления рационов питания, богатых содержанием бобовых и орехов. Наши оценки прогнозируемых тенденций урожайности, а также ожидаемой ситуации с потерями пищевых продуктов и отходами являются более прямыми. Основываясь на данных о тенденциях урожайности и потенциальном прогрессе урожайности по регионам, мы подсчитали, что расширение пахотных земель не потребуется, если текущие разрывы в урожайности (т.е. разница между текущей и достижимой урожайностью) будут сокращены примерно на 75%, а потери продовольствия и отходы уменьшатся вдвое. Выход на еще более амбициозный уровень совершенствования пищевых производств в сочетании с изменениями рациона питания и сокращением потерь продовольствия и отходов приведет к чистому (нетто) сокращению площадей пахотных земель (Слайд №5).


Эмиссия парниковых газов (Гт СО2 экв/год) Использование пахотных земель (М км2) Использование воды (М км3) Применение азота (Тг) Применение фосфора (Тг) ОУСО утраты биоразнообразия (И/МлнВГ) УВСО утраты биоразнообразия (И/МлнГод) ОЕСО утраты биоразнообразия (И/МлнГод) ЕСО утраты биоразнообразия (И/МлнГод)
Ограничения для пищевых производств 5.0 (4.7-5.4) 13 (11.0-15.0) 2,5 (1.0-4.0) 90 (65.0-140.0) 8 (6.0-16.0) 10 (1-80) 10 (1-80) 10 (1-80) 10 (1-80)
Значения по состоянию на 2010 год 5.2 12.6 1.8 131.8 17.9 100 100 100 100
Производство Отходы Диета (2050) (2050) (2050) .. .. .. .. .. .. .. .. ..
(1)
ОРБ все отходы ОРБ 9.8 21.1 3.0 199.5 27.5 2 36 153 1067
ОРБ все отходы эталонная 5.0 21.1 3.0 191.4 25.5 2 45 120 1309
ОРБ все отходы пескетарианская 3.2 20.6 3.0 189.7 25.3 2 46 118 1313
ОРБ все отходы вегетарианская 3.2 20.8 3.1 186.9 24.7 2 48 122 1374
ОРБ все отходы веганская 2.1 20.7 3.3 184.1 24.4 2 50 128 1431
(2)
ОРБ 1/2 отходов ОРБ 9.2 18.2 2.6 171.0 23.1 1 24 105 716
ОРБ 1/2 отходов эталонная 4.5 18.1 2.6 162.6 21.2 2 32 81 940
ОРБ 1/2 отходов пескетарианская 2.7 17.6 2.6 160.0 20.8 2 33 78 940
ОРБ 1/2 отходов вегетарианская 2.7 17.8 2.7 158.8 20.5 2 35 83 1000
ОРБ 1/2 отходов веганская 1.7 17.7 2.8 155.0 20.0 2 36 90 1051
(3)
СППП все отходы ОРБ 8.9 14.8 2.2 187.3 25.5 1 7 68 237
СППП все отходы эталонная 4.5 14.8 2.2 179.5 24.1 1 14 54 414
СППП все отходы пескетарианская 2.9 14.6 2.2 178.2 24.0 1 15 54 426
СППП все отходы вегетарианская 2.9 14.6 2.2 175.5 23.6 1 15 56 462
СППП все отходы веганская 2.0 14.4 2.3 172.8 23.4 1 17 59 507
(4)
СППП 1/2 отходов ОРБ 8.3 12.7 1.9 160.1 21.5 0 3 41 103
СППП 1/2 отходов эталонная 4.1 12.7 1.9 151.7 20.0 1 9 33 270
СППП 1/2 отходов пескетерианская 2.5 12.7 1.9 149.3 19.8 1 9 34 281
СППП 1/2 отходов вегетарианская 2.5 12.5 1.9 148.0 19.5 1 10 36 317
СПППП 1/2 отходов веганская 1.6 12.3 2.0 144.6 19.2 1 12 40 358
(5)
СППП+ все отходы ОРБ 8.7 13.1 2.2 147.6 16.5 1 10 61 292
СППП+ все отходы эталонная 4.4 12.8 2.1 140.8 15.4 1 14 47 414
СППП+ все отходы пескетар. 2.8 12.4 2.2 139.3 15.3 1 15 46 424
СППП+ все отходы вегетариан. 2.8 12.5 2.2 136.6 14.8 1 16 47 456
СППП+ все отходы веганская 1.9 12.3 2.3 133.5 14.4 1 17 49 494
(6)
СППП+ все отходы ОРБ 8.1 11.3 1.9 128.2 14.2 0 7 38 196
СППП+ все отходы эталонная 4.0 11.0 1.9 121.3 13.1 0 10 28 290
СППП+ все отходы пескетарианская 2.4 10.6 1.9 118.8 12.9 0 10 27 298
СППП+ все отходы вегетарианская 2.4 10.7 1.9 117.6 12.6 0 11 29 330
СППП+ все отходы веганская 1.5 10.5 2.0 113.9 12.1 0 12 33 366

Рисунок 6. Различные сценарии экологических эффектов от внедрения мер по снижению воздействия пищевых производств на окружающую среду

Цвета указывают, превышает ли экологический эффект пищевых производств безопасные ограничения. Красные ячейки указывают на превышение верхней границы диапазона ограничения, оранжевые – на верхнюю границу, светло-зеленые – на нижнюю границу. Цифры от 1 до 6 – это уровни целей по снижению негативных экологических эффектов пищевых производств (от менее амбициозного 1 до амбициозного 6). Гт СО2 экв/год = в эквиваленте СО2. ОУСО – оптимизация управляемой среды обитания, И/МлнГод – Исчезновений на миллион видов в год, УВСО – управляемая или вторичная среда обитания, ОЕСО – оптимизация естественной среды обитания, ЕСО – естественная среда обитания, ОРБ – обычный режим бизнеса, СППП – Совершенствование практик пищевого производства, СППП+ – высокий уровень Совершенствование практик пищевого производства.

Слайд №5: Будущее продовольственной системы перед лицом угрозы, обусловленной изменением климата

Результаты большинства исследований по изучению влияния изменений климата на производство продовольствия указывают на наличие угрозы совокупного снижения будущей продуктивности сельского хозяйства, особенно в низкоширотных регионах.36–39 Knox и коллеги36 прогнозируют снижение средней урожайности всех сельскохозяйственных культур на 8% к 2050 году в Африке и Южной Азии. Повышение температуры на 2 ° C или более окажет негативное влияние на производство основных сельскохозяйственных культур (пшеницы, риса и кукурузы) в тропических и умеренных регионах, если не предпринимать адаптационных мер. При этом существует значительная вариабельность между регионами, сельхозкультурами и сценариями адаптации. Около 10% прогнозов на 2030–49 гг. показывают увеличение производства продуктов питания более чем на 10%, тогда как около 10% прогнозов показывают снижение более чем на 25%37 с повышением риска более серьезных последствий после 2050 г.

Изменение климата также повлияет на рыболовство и аквакультуру.40–42 Повышение продуктивности ожидается в высоких широтах, и снижение продуктивности – в низких и средних широтах со значительными региональными колебаниями. Например, одиночная миграция рыбы на полюс. согласно оценкам, может снизить максимальный потенциал вылова в некоторых тропических районах до 40%.44 Однако отклонение от текущей урожайности редко превышает 10%.44

Ожидается, что последствия изменения климата для сельского хозяйства окажут существенное влияние на здоровье людей. По прогнозам, в 2050 году сокращение сельскохозяйственного производства в связи с изменением климата станет причиной 500 000 смертей, большинство из которых будет связано с сокращением производства и потребления фруктов и овощей, за которым следует увеличение распространенности избыточной массы тела и ожирения из-за сокращения доступности качественных продуктов питания.45 Кроме того, прогнозируется снижение пищевой ценности продуктов и кормов из-за повышенных концентраций углекислого газа.37 Например, зерновые и бобовые содержат более низкие концентрации железа и цинка при выращивании в условиях повышенной концентрации углекислого газа в атмосфере, прогнозируемой на середину столетия, чем при выращивании при текущих концентрациях углекислого газа.46При повышенных концентрациях углекислого газа в яровой пшенице (основной из зерновых культуре) содержание белка и аминокислот снижается, тогда как неструктурных углеводы (кроме крахмала) и липидов значительно увеличивается.47

Разнообразие сельскохозяйственных культур может стать решением проблемы снижения урожайности и качества питания, вызванного изменением климата. В отчете Продовольственной и сельскохозяйственной организации Объединенных Наций (FAO) ставится вопрос о разнообразии культур как переднем крае адаптационных решений.48 Необходимы новые и улучшенные сорта сельскохозяйственных культур, с помощью которых можно противостоять вызовам, стоящим перед лицом глобальной продовольственной безопасности, и создаваемым изменением климата. Выращивание сортов сельскохозяйственных культур, способных противостоять жаре, засухе, наводнениям и другим экстремальным погодным явлениям, может стать наиболее важным шагом для адаптации к изменению климата.

Использование водных ресурсов

Предыдущие исследования выявили потенциал для повышения эффективности водопользования в таких мерах, как улучшение управления водными ресурсами и технологий ирригационных систем,232 и изменение рациона питания населения в сторону снижения потребления продуктов животного происхождения.233 Применив данные гидрологические модели в масштабах водного бассейна,211 мы подсчитали, что улучшенные производственные методы могут сократить потребление воды примерно на 30%, а сокращение вдвое потерь продовольствия и пищевых отходов позволит сократить использование воды примерно на 13%.187 Проведя анализ экологических эффектов от изменений в рационе питания населения, мы обнаружили, что при преобразованиях в использовании пахотных земель, проводимых для обеспечения желаемых изменений в рационе питания, водопользование может увеличиться на 1–9%, поскольку сокращение пахотных земель за счет уменьшения потребительского спроса на животные продукты и сахар сверхкомпенсируется увеличением сельхозугодий под выращивание орехов и бобовых, которые должны стать альтернативой животным продуктам. Нижнее значение диапазона изменений использования водных ресурсов соответствует сценариям, в которых рацион становится преимущественно растительным, включающим большее количество орехов и бобовых, требующих больших затрат воды.

По нашим оценкам, соблюдение планетарного ограничения на водопользование может быть достигнуто путем сочетания таких мер, как улучшение эффективности водопользования и сокращение потерь продовольствия и пищевых отходов. Тем не менее, наш анализ не выделяет регионы или страны, которые в настоящее время сталкиваются с нехваткой воды и уже находятся за пределами региональных или национальных ограничений для ТЭС. Это обсуждается более подробно в Главе 3 и Приложении (Приложение, стр.17).

Применение азота и фосфора

Проблема снижения эффектов, связанных с чрезмерной эксплуатацией азотных и фосфорных удобрений, вызывает все больший интерес. Обсуждаемые меры включают повышение эффективности технологий удобрения,234 совершенствование управления животноводством, использованием навоза,235–237 применением и распределением удобрений,184, 232, 237 сокращение бытовых отходов,236 рециркуляцию питательных веществ (например, посредством модернизации канализационных систем),214 и оздоровление рациона питания, предусматривающее потребление небольшого количества продуктов животного происхождения.236 В нашем анализе представлены различные стратегии минимизации экологических последствий, в числе которых повышение эффективности использования удобрений, совершенствование внесения и распределения удобрений, а также изменения в рационе питания населения.187 Мы подсчитали, что повышение эффективности использования удобрений и их оптимизированное применение, в том числе рециркуляция фосфора и восстановление баланса между регионами, применяющими избыточное и недостаточное количество удобрений, позволит сократить использование азота примерно на 26%, а фосфора – до 40%. Сокращение потерь продовольствия и пищевых отходов обеспечит снижение использования каждого питательного вещества до 15%, а оздоровление рациона питания уменьшит потребность в удобрениях примерно на 10%. Чтобы гарантировать не выхождение за рамки верхней планки ограничений для азота и фосфора, требуется реализация самого амбициозного сценария по улучшению методов производства продуктов питания, оздоровлению рациона питания и сокращению потерь продовольствия и пищевых отходов. Задача по соблюдению ограничений на использование азота и фосфора подчеркивает необходимость идентификации дальнейших путей контроля их эксплуатации.

Биоразнообразие

Проведены исследования по изучению влияния роста сельскохозяйственной экспансии в природные зоны на утрату биоразнообразия, особенно в тропических странах, где биоразнообразие является самым высоким в мире.16,190,197 Наибольшие потери биоразнообразия происходят при превращении естественной среды обитания флоры и фауны в сельскохозяйственные угодья (например, первобытных тропических лесов), особенно в сравнении с эффектом от преобразования вторичных или деградированных сред обитания: результаты нашего анализа подтверждают этот вывод (Рисунок 6).

Мы обнаружили, что показатели использования пахотных земель и вымирания видов проявляют синергизм, при этом ущерб биоразнообразию снижается за счет улучшения методов пищевого производства и сокращения потерь продовольствия и пищевых отходов. Наш прогностический анализ по вымиранию видов выявил значительные региональные различия, в частности, вымирание многих видов прогнозируется в тропических и островных странах, отличающихся большим богатством эндемичных видов. Прогнозируемые будущие темпы исчезновения видов будут превышать темпы исчезновения прошлого столетия,195 если расширение пахотных земель будет происходить за счет существующих основных природных места обитания флоры и фауны.

Риск вымирания может быть уменьшен при помощи различных мер. Во-первых, расширение пахотных земель не за счет первичных естественных мест обитания (например, лесов), а за счет существующих вторичных мест обитания (например, вырубленных лесов и плантаций) или других управляемых экосистем (например, лугов и пастбищных угодий) сократит количество видов, подвергающихся исчезновению, более чем на 90%. Во-вторых, внедрение инновационных агро-технологий и совершенствование системы управления в сельском хозяйстве уменьшает необходимость в расширении пахотных земель и обладает наибольшим потенциалом снижения глобального риска утраты биоразнообразия (около 75% по сравнению с эффектом от реализации сценария «обычный режим бизнеса»). В-третьих, сокращение вдвое потерь продовольствия и пищевых отходов может снизить прогнозируемые потери биоразнообразия на 33% по отношению к эффекту от сценария «обычный режим бизнеса», и имеет меньший потенциал для сохранения биоразнообразия, чем другие меры, например, такие как изменение рациона питания и улучшенные методы производства.

Мы обнаружили, что в случае принятие населением эталонного рациона питания (или одного из его вариантов) может увеличиться общее количество вымираний видов, если произойдут изменения в землепользовании в районах производства продуктов питания. Этот эффект объясняется в основном увеличением потребления калорий до 2500 ккал на душу населения, предусмотренного эталонной диетой, в странах, где потребление калорий ниже этой величины, и смещением производственных приоритетов в сторону производства сельскохозяйственных культур, необходимых для обеспечения эталонной диеты, например, таких как орехи и бобовые. В любом случае предполагаемые преобразования подразумевают, что внутреннее пищевое производство будет удовлетворять часть дополнительного спроса. Перебалансирование регионального пищевого производства в интересах биоразнообразия может смягчить стресс, создаваемый дополнительным спросом, и оказать благотворное влияние на биоразнообразия в плане его сохранения (Рисунок 6).144,206 Прогнозируемые результаты всех рассмотренных нами сценариев оптимизации можно найти в Приложении (Приложение, стр. 25). Кроме того, в Приложении можно найти данные по биоразнообразию, которые интегрируют результаты анализа воздействия расширения сельхозугодий за счет управляемых сред обитания и оптимизации земельных ресурсов в единый набор данных (Приложение, стр. 26).

Для того чтобы не превышать верхний предел ограничения на урон биоразнообразию, потребуется установление самых высоких планок по модернизации методов производства продуктов питания, изменению в рационе питания населения и сокращению потерь продовольствия и пищевых отходов, а приближение к нижней границе ограничения на урон биоразнообразию произойдет только при самых амбициозных сценариях минимизации урона. Потребность в решении задачи по соблюдению ограничения на урон биоразнообразию диктует необходимость в осуществлении дополнительных мер. К ним относятся создание новых охраняемых природных территорий,238 расширение и усиление защиты охраняемых территорий в ключевых районах биоразнообразия,238 увеличение международной торговли между высокоурожайными странами с низким биоразнообразием и низкоурожайными странами с богатым биоразнообразием,16,202,203 и минимизация сельскохозяйственной экспансии в зоны с богатым биоразнообразием.


Эмиссия парниковых газов (Гт СО2 экв/год) Использование пахотных земель (М км2) Использование воды (М км3) Применение азота (Тг) Применение фосфора (Тг) ОУСО утраты биоразнообразия (И/МлнВГ) УВСО утраты биоразнообразия (И/МлнГод) ОЕСО утраты биоразнообразия (И/МлнГод) ЕСО утраты биоразнообразия (И/МлнГод)
Ограничения для пищевых производств 5.0 (4.7-5.4) 13 (11.0-15.0) 2,5 (1.0-4.0) 90 (65.0-140.0) 8 (6.0-16.0) 10 (1-80) 10 (1-80) 10 (1-80) 10 (1-80)
Производство Отходы Диета (2050) (2050) (2050) .. .. ..
.. .. .. .. ..
ОРБ 1/2 отходов выс.содерж.мяса 6.7 18.7 2.8 168.9 23.0 2 36 108 1029
СППП 1/2 отходов выс.содерж.мяса 6.0 13.0 2.0 158.7 21.4 1 9 41 268
СПППП+ 1/2 отходов выс.содерж.мяса 5.9 11.5 2.0 127.0 14.2 0 15 37 403
ОРБ 1/2 отходов сниж.калораж 4.3 16.1 2.3 147.2 19.0 1 22 81 647
СППП 1/2 отходов сниж.калораж 3.3 11.4 1.6 137.3 18.1 1 8 33 246
СПППП+ 1/2 отходов сниж.калораж 3.8 9.7 1.6 109.3 11.6 0 5 28 170
ОРБ 1/2 отходов выс.сод.молока 6.7 18.8 2.6 171.3 22.7 2 34 109 983
СППП 1/2 отходов выс.сод.молока 6.0 13.3 1.9 161.4 21.4 1 10 43 299
СПППП+ 1/2 отходов выс.сод.молока 5.8 11.4 1.9 130.0 14.3 1 11 39 309

Рисунок 7: Воздействие на окружающую среду пищевых производств при повышенном потреблении мяса (выс.содерж.мяса) и молока (выс.сод.молока), выше уровня, установленного в эталонной диете, и сниженном до 2100 ккал/день калораже дневного рациона питания (сниж.калораж)

Цвета указывают, превышает ли экологический эффект пищевых производств безопасные ограничения. Красные ячейки указывают на превышение верхней границы диапазона ограничения, оранжевые – на верхнюю границу, светло-зеленые – на нижнюю границу. Гт СО2 экв/год = в эквиваленте СО2. ОУСО – оптимизация управляемой среды обитания, И/МлнГод – Исчезновений на миллион видов в год, УВСО – управляемая или вторичная среда обитания, ОЕСО – оптимизация естественной среды обитания, ЕСО – естественная среда обитания, ОРБ – обычный режим бизнеса, СППП – Совершенствование практик пищевого производства, СППП+ – высокий уровень Совершенствование практик пищевого производства.

Анализ сензитивности

Мы провели серию анализов сензитивности, чтобы выявить дополнительные аспекты питания, важные для того, чтобы пищевые производства оставались в рамках планетарных ограничений. С этой целью мы варьировали состав эталонного рациона питания, изменяя содержание мясо-молочных компонентов, и оценивали масштабный эффект сниженного потребления калорий (Рисунок 7). Увеличение лимита на потребление красного мяса с одной порции в 100 г в неделю (ограничение, установленное Всемирным фондом исследований рака для снижения риска рака, ассоциированного с потреблением красного мяса)239 до трех порций увеличивает выбросы парниковых газов, связанных с продовольственной системой, почти на 50%, а также усиливает негативное воздействие на окружающую среду по сравнению со сценариями, представленными на Рисунке 6. Увеличение потребления молока с уровня 250 г/день, установленного в эталонном рационе питания, до 500 г / день (этот уровень ниже указанного в Руководстве по питанию для населения США) приводит к возрастанию выбросов парниковых газов и общего негативного воздействия на окружающую среду. Таким образом, в этих условиях невозможно создать комбинацию ни одного из сценариев с модернизацией методов пищевых производств с тем, чтобы обеспечить экологически безопасные пищевые производства, функционирующие в рамках планетарных ограничений. Напротив, снижение калорийности суточного рациона питания с 2500 ккал/день до 2100 ккал/день, при условии, что ИМТ будет снижен до 22 кг/м2 в глобальном масштабе, что соответствует рекомендациям ВОЗ по здоровому весу тела и уровням физической активности, 240 слегка уменьшит негативное воздействие на окружающую среду по сравнению со сценариями, представленными на Рисунке 6.

Глобальное принятие эталонного рациона питания будет иметь важные последствия для системы продовольственного снабжения (Рисунок 8). В отличие от модели «обычный режим бизнеса», производство зерна с 2010 года изменилось бы минимально, а производство говядины, свинины и баранины – снизилось. Производство сахара, молока, птицы и яиц изменилось бы минимально, а производство фруктов, овощей, бобовых, орехов, соевых бобов, масличных культур и рыбы существенно увеличилось бы (Слайд 6). Эти изменения противоречат прогнозам, широко используемым международными организациями, в соответствии с которыми произойдет значительный рост производства зерна с тем, чтобы прокормить растущую популяцию животных.241 Согласно результатам нашего анализа, реализация этих прогнозов приведет к тому, при функционировании пищевых производств планетарные ограничения будут существенно превышены, что подчеркивает необходимость безотлагательного, срочного принятия научных целевых индикаторов в качестве руководства для преобразования мировой системы продовольственного снабжения.

Рисунок 8:Прогнозы изменений в пищевом производстве с 2010 по 2050 годы согласно следующим сценариям: «обычный режим бизнеса (ОРБ) при полном объеме отходов, переход на здоровую эталонную диету при полном объеме отходов, переход на здоровую эталонную диету при половине объема отходов.

Слайд 6: Роль морепродуктов в глобальных рационах питания Морепродукты обеспечивают примерно 20% белка от всех ежедневно потребляемых животных белков у 3,1 миллиарда человек, что имеет особенно важное значение для самых бедных слоев населения в мире, для которых рыба, потребляемая целиком, является важным источником необходимых микроэлементов.55,56 Поскольку 90% мировых запасов дикой рыбы подвергаются чрезмерному вылову или уже выловлено, потенциал добычи морепродуктов из дикой природы, вероятно, достиг верхней планки56 или уменьшается.57 Дальнейшее расширение производства морепродуктов должно происходить за счет аквакультуры, являющейся одним из наиболее быстро растущих секторов производства продуктов питания в мире. Однако такие стремительные темпы развития могут также обладать негативными экологическими и социальными последствиями, в числе которых разрушение естественной среды обитания флоры и фауны, чрезмерный вылов кормов и социальная миграция населения. Прогнозируется, что производство аквакультуры вырастет с 60 млн.тонн в 2010 году до 100 млн.тонн в 203059 году вплоть до 140 млн.тонн к 2050 году.60 К основным ограничителям роста производства относится конкуренция за кормовые ресурсы58 и доступные земли для пресноводного земледелия. Исследования вопросов обеспечения устойчивых кормов для аквакультуры стремительно развиваются; тем не менее, проблема разработки и внедрения все еще находится в зачаточном состоянии.61 Виды сельскохозяйственных животных, не зависящих от корма (например, мидии и устрицы), могут выступать в качестве более устойчивой альтернативы видам сельскохозяйственных культур, зависящих от корма, и на них приходится 31% мирового производства аквакультуры.56 Однако дальнейшее развитие может быть затруднено с вязи с ухудшением качества воды из-за загрязнения и подкисления океана. Будущий экологический эффект от производства морепродуктов зависит от выращиваемых видов, от того, чем они питаются, и от локализации аквакультуры. Аквакультура не решает проблему обеспечения здоровым питанием около 10 миллиардов человек, но может быть полезной в деле переориентации производства белков животного происхождения в сторону минимизации ущерба для окружающей среды и оздоровления рациона питания населения.

Неопределенность в результатах моделирования

Степень нашей уверенности наиболее высока в отношении общей направленности и примерной величины зависимостей, представленных на Рисунке 6, нежели в отношении конкретных детализированных количественных данных. Например, мы можем быть уверены в тенденции снижения темпов утраты биоразнообразия при изменении рациона питания и улучшении производственной практики. Тем не менее, мы менее уверены в точном количестве видов, которые будут потеряны при каждом сценарии и изменении рациона. Это также относится и к другим контрольным переменным: мы менее уверены в точных цифрах, присущих каждому сценарию, при высокой степени уверенности в тенденциях уменьшения воздействия на окружающую среду благодаря совершенствованию производственной практики, сокращению потерь продовольствия и отходов и переходу на здоровые рационы питания.

Мы не исследовали роль инновационных технологий, которые могут начать функционировать в будущем, так как не имеем достаточных данных об их воздействии на окружающую среду, поскольку эти технологии пока не прошли испытание в глобальном масштабе. Некоторые потенциально инновационные методы пищевого производства предусматривают, например, использование насекомых, водорослей и микробов в качестве корма для человека или животных,19 и выращивание мяса в лабораторных условиях. Комиссия EAT-Lancet сосредоточилась на готовых к реализации решениях, возможно, пока не применявшихся в глобальном масштабе.


Место-нахождение Проблема Временные рамки Предпринятые меры Много-уровневое вмешательство Успех?
Продовольственное снабжение По всему миру В 1920-1930 хх годах продовольственная система испытала основные проблемы: голод, неравенство, нанесение вреда окружающей среде и политические перевороты «Пыльный котел» в США;259 260 спровоцированные рецессией голод и недоедание, усугубившиеся войной (например, в Советском Союзе в 1932–33 гг; в Бенгалии, Индии; Великобритании в 1936 г.).261-264 Конференция в Хот-Спрингсе в 1943 году положила начало Организации по составлению карт, ФАО ООН, созданной в 1945 году, и реализации широко распространенных программ по обеспечению продовольствия (например, в школах). 265 Политическое давление со стороны здравоохранения, сельского хозяйства и социальных исследований в сочетании с политической волей, преодолевающей идеологические барьеры, для создают совокупность необходимых действий на глобальном, национальном и местном (фермерском, гражданском и школьном) уровнях. Последовала трансформация мировых поставок продовольствия, но это произошло ценой, которая впоследствии была отмечена как угроза экосистемам и рост новых заболеваний, связанных с питанием
ВИЧ/СПИД По всему миру Пострадало около 70 миллионов человек с момента вспышки: 35 миллионов умерли от ВИЧ, а 36,7 – живут с ВИЧ/СПИДом266 Почти наверняка первый случай заболевания был выявлен в 1940х годах, а в 1970х годах в США установлена передача инфекции от человека к человеку через сексуальный контакт. Идентификация вируса в 1983 году; разработка антиретровирусной терапии (в 2016 году вакцинировано 19,5 миллионов человек); профилактика передачи заболевания от матери к ребенку; создание возможностей для тестирования и консультирования по вопросам заболевания266 Получение добротных данных и проведение исследований, внедрение программ массового образования, внедрение принципа обучения «равный равному», фармацевтические разработки и финансовое обеспечение. Сдерживание эпидемии стало возможным; пока нет полного искоренения заболевания; больший успех наблюдается в богатых странах с развитой инфраструктурой.
Борьба с табакокурением По всему миру Причинно-следственная связь между табакокурением и преждевременной смертью от предотвратимых заболеваний В 1952 году выявлена причинно-следственная связь между табакокурением и раком легким В результате многолетней деятельности разработана Рамочная программа ВОЗ по борьбе с табакокурением, принятая соглашением на 5 сессии Всемирной ассамблеи здравоохранения в мае 2003 года (первое соглашение ВОЗ принято на основании статьи 19 Устава ВОЗ) Десятилетия исследований, демонстрирующих связь между курением и заболеваниями, формирование пациентами организаций, нейтрализующих оппозицию, сочетание фискальных и образовательных программ, осуществление комплекса мер на глобальном и индивидуальном уровнях 267 Убедительные доказательства обоснованности осуществляемых мер и широкая поддержка контроля, однако продукт все еще юридически легален и широко используется
Трансжирные кислоты в рационе питания По всему миру Производимые пищевой промышленностью трансжирные кислоты (трансжиры) ежегодно приводят к преждевременной смерти от сердечных заболеваний268500 000 человек Впервые отмечены в 1950-х годах.269 Исследования 1970-х годов встретили сильное сопротивление со стороны заинтересованных кругов. Убедительные исследования 1980-х годов доказали влияние транс-жиров на здоровье270 Решение FDA США от 2015 о запрете использования трансжиров; Призыв ВОЗ к глобальной ликвидации трансжиров в 2018 году; а также ограничения или запреты в Дании, Швейцарии, Канаде, Великобритании и США. Угроза общественному здоровью не подвергается сомнению, ВОЗ поддерживает стратегию замены трансжиров, а отрасли пищевой промышленности признают альтернативные варианты Движение, направленное на исключение или снижение использования трансжиров (или и то, и другое вместе) по всему миру
Смена энергетического топлива (альтернативная энергетика) По всему миру Ископаемое топливо является источником выбросов парниковых газов, а также признается потенциальной угрозой для углеродного цикла Нефть становится основным источником топлива в середине 19 века; предположениео том, что океаны будут поглощать избыток углерода, было поставлено под сомнение в конце 1950-х годов Исследование и разработка альтернативных источников энергии; озабоченность общественности; научный контроль за изменением климата (например, Межправительственная комиссия по изменению климата)271 Данные научных исследований, технический прогресс, повышение роли возобновляемых источников энергии, более дешевые альтернативные варианты, а также сочетание массовых и локальных действий и оперативных мер Ископаемое топливо все еще используется в больших количествах, однако повышение роли возобновляемых источников энергии теперь рассматривается, как основной и набирающий популярность источник получения энергии272
Влияние использования удобрений на качество воды По всему миру Неизбирательное (бессистемное) использование фермерами; высокая цена; воздействие на окружающую среду (например, сток) 273 Обеспокоенность по поводу влияния выбросов азота на различные аспекты, начиная от синдрома голубого ребенка, до потери биоразнообразия и загрязнения воды Системный подход был принят ЕС в 1991 году (Директива по нитратам) и 2000 году (Рамочная директива по водной среде). Это уменьшило использование азотных удобрений на 19% в период с 1990 по 2010 годы274 Неэффективное использование, экономия затрат, сильная нормативно-правовая база, давление со стороны общественности, водные компании, работающие с фермерами для предотвращения чрезмерного использования Использование удобрений снова возросло в ЕС, но снизилось в некоторых странах под давлением необходимости использовать его более рационально 275
ЕС = Европейский Союз ФАО = Продовольственная и сельскохозяйственная организация ООН FDA = Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов
Таблица 5: Причины для оптимизма: примеры системных изменений и системных действий
Алмаз Шарман, Президент Академии профилактической медицины
Казахстан, 050008, г. Алматы, ул. Клочкова 66, офис 601
+7 (727) 317-8855
academypm@outlook.com