Ilmastokriisi näkyy pian lautasella

Liika hiilidioksidi heikentää kasvien ravintoarvoja

Meneillään oleva ilmastonmuutos johtuu fossiilisten polttoaineiden – öljyn, kaasun ja hiilen – polttamisesta vapautuvasta hiilidioksidista. Kun hiilidioksidin määrä ilmakehässä kasvaa, niin sanottu kasvihuoneilmiö kiihtyy.

”Kasvihuoneilmiö” voi kuulostaa hyvältä viljelyn kannalta: kasvihuoneessahan kasvit kasvavat yleensä hyvin. Kasvihuoneilmiö ei olekaan pelkästään huono asia.

Kasvit – niin vilja kuin orapihlaja-aitakin – tarvitsevat yhteyttääkseen ja kasvaakseen auringonvaloa, maaperän ravinteita ja ilmakehän hiilidioksidia. Jos ilmakehän hiilidioksidipitoisuus kasvaa, periaatteessa kasvien kasvuolosuhteet paranevat.

Ihmisen näkökulmasta ongelma on se, että meille ei ole tärkeää pelkkä ruoan määrä. Ruoasta pitää saada myös muun muassa proteiinia, vitamiineja ja kivennäisaineita. Kun kasvin massa kasvaa rajusti, näiden ravinteiden osuus ei välttämättä lisäänny samassa suhteessa.

Riisi on yli kahden miljardin ihmisen tärkein ravinnonlähde. Nanjingissa Kiinassa toimivan maaperäntutkimuskeskuksen tutkimuksen mukaan ilmastonmuutos uhkaa muun muassa riisin ravintoarvoja.

Tutkimuksessa testattiin koeoloissa 18 riisilajikkeen reaktioita siihen ilman hiilidioksidipitoisuuteen, joka maapallolla laskelmien mukaan vallitsee tämän vuosisadan lopulla.

Sadonkorjuun jälkeen ilmeni, että ilman hiilidioksidipitoisuuden kasvu pienensi riisin proteiini-, rauta-, sinkki- ja vitamiinipitoisuuksia.

Tutkijat eivät osaa vielä tarkasti selittää hiilidioksidipitoisuuden ja ravintoarvojen yhteyttä, mutta näyttää siltä, että nykyiset jalostetut viljakasvilajikkeet ovat riippuvaisia juuri tietystä maaperän ravinnetasapainosta ja ilman hiilidioksidipitoisuudesta.

Jos hiilidioksidin ja ravinteiden tasapaino järkkyy, kasvin tai kasvilajikkeen käyttökelpoisuus ravintona voi heikentyä.

Toisissa tutkimuksissa on havaittu, että myös muun muassa vehnän ja soijapavun ravintoarvot kärsivät, kun ilman hiilidioksidipitoisuus kasvaa. Tutkijat toivovat kuitenkin, että uuden tiedon pohjalta voidaan kehittää uusia lajikkeita, jotka sietävät hiilidioksidia nykyisiä paremmin.

Supervehnä sietää lämpöä

Ruokakasvien pitää kuitenkin sopeutua muuhunkin kuin hiilidioksidipitoisuuden kasvuun. Toinen iso muutos on yhä kuumempi ja kuivempi ilmasto, joka pienentää satoja ja kutistaa peltoalaa. Jo kahden asteen lämpötilan nousu voi puolitta vehnäpellon tuoton.

Kasvit kyllä sopeutuvat uusiin olosuhteisiin, mutta se tapahtuu hitaasti. Siihen voi mennä vuosituhansia. Nyt ilmasto muuttuu niin nopeasti, että kasveja on autettava. Niin esimerkiksi biologi Elizabete Carmo-Silva brittiläisestä Lancasterin yliopistosta on kollegoineen kehittänyt uuden vehnälajikkeen, joka kestää entistä paremmin korkeita lämpötiloja.

Vehnäkasvin kasvua säätelee entsyymi, joka kiihdyttää kasvua päivänvalossa ja panee kasvin lepäämään illansuussa, kun valoa on vähän.

Tavallisessa vehnässä entsyymin lämmönsietokyky ei ole kaksinen: jos lämpötila on yli 30 astetta, entsyymi ei saa kasvua käynnistymään ja sato kärsii.

Carmo-Silva on yhdessä kollegojensa kanssa löytänyt toisen lämpöä kestävän entsyymin, ja muokannut sen laboratoriossa sellaiseksi, että se pystyy aktivoimaan vehnän kasvun.

Uuden kasvuentsyymin avulla biologit ovat tuottaneet uuden vehnälajikkeen, joka pystyy tuottamaan kunnon satoja jopa 35 asteen lämpötilassa.

Carmo-Silvan kollegoineen kehittämät uudet lajikkeet voivat tulevaisuudessa auttaa torjumaan ilmastokriisin aiheuttamaa ruokapulaa. Toinen keino on muokata viljelmiä niin, että nykyiset lajikkeet tuottavat niillä satoja, vaikka ilmasto lämpenee. Tähän on keskittynyt muun muassa tanskalaisyritys Nordic Harvest.

Yritys on keskittynyt niin sanottuun kerrosviljelyyn eli kasvihuoneisiin, joissa on viljelyalustoja monessa kerroksessa. Kasvihuoneen olosuhteita säädellään tarkasti.

Auringon virkaa kasvihuoneessa toimittavat LED-lamput, ja mullan sijasta kasvien juuret ovat vedessä. Ravinteet johdetaan veteen. Koska puhtaassa vedessä ei ole tuholaisia tai kasvitauteja, viljelyssä ei tarvita torjunta-aineita.

Kasvihuone tuottaa puhtaita ja hyvin säilyviä elintarvikkeita. Satoa voidaan korjata 14 kertaa vuodessa, ja pinta-ala on tehokkaassa käytössä. Tuhannen neliömetrin kokoinen kasvihuone voi tuottaa kerrosviljelyllä yhtä paljon kuin 250 000 neliömetrin pelto.

Menetelmä on niin tehokas, että Nasa aikoo soveltaa sitä tulevilla Mars-lennoillaan. Avaruusaluksen kasvihuoneessa viljellyt kasvikset voivat täydentää astronauttien pakasteaterioita.

Nykyään kerrosviljelyllä tuotetaan lähinnä kasviksia ja vihanneksia, kuten salaattia ja yrttejä. Menetelmä on kuitenkin muunnettavissa myös kasvihuoneviljelyn ja kalankasvatuksen yhdistelmäksi.

Yhdistetty kasvihuone ja kalankasvatuslaitos on suljettu järjestelmä, jossa vesi kiertää kasvien kasvualustojen ja kalankasvatusaltaan välillä ja kalat tuottavat ulosteissaan veteen kasvien tarvitsemia ravinteita.

Suurin vaikeus on säädellä kalojen ravinnonsaantia niin, että kasvien ja kalojen kasvu pysyy tasapainossa ja molempia kasvaa kylliksi.

Maanviljely lähtee merille

Ruoantuotantoa pyritään lisäämään myös viemällä maataloutta kalojen kotiseuduille eli veden alle.

Maapallon pinnasta 70 prosenttia on veden peitossa. Valtamerien keskisyvyys on lähes neljä kilometriä, mutta mannerten lähes miljoonan kilometrin pituisen rantaviivan tuntumassa on runsaasti matalikkoja, jotka sopivat hyvin ruoantuotantoon. Niiden avulla maapallon viljelyala voitaisiin moninkertaistaa.

Merilevää eri muodoissaan on käytetty ruokana vuosituhansia. Sillä on myös monia etuja vaikkapa riisiin, maissiin tai vehnään verrattuna. Se ei esimerkiksi tarvitse keinokastelua, torjunta-aineita tai lannoitteita, ja se sisältää runsaasti proteiinia ja vitamiineja.

Lisäksi jotkin levälajit kasvavat erittäin nopeaksi. Levät myös edistävät muiden eliöiden elinolosuhteita, sillä niiden suojissa elää monia kasveja ja eläimiä.

Nykyään merilevää korjataan noin 35 miljoonaa tonnia vuodessa. Levän kasvatus on keskittynyt Aasiaan, mutta alankomaalainen yhteenliittymä North Sea Farmers kaavailee laajamittaisen leväntuotannon aloittamista myös Euroopassa.

North Sea Farmers on perustanut 12 kilometrin päähän Alankomaiden rannikosta koealueen, jossa se on jo joitakin vuosia testannut levän kasvattamista. Levä kasvaa pinnan alla kelluvissa putkissa, jotka on ankkuroitu merenpohjaan.

Seuraavaksi leväfarmarit aikovat perustaa kaupallisen kasvatuslaitoksen, jonka pinta-ala on 1,6 miljoonaa neliömetriä. Siellä sadonkorjuu tapahtuu erikoisvalmisteisilla koneilla eikä käsin niin kuin monissa aasialaisissa levänkasvattamoissa.

Uusi leväfarmi on määrä sijoittaa lähelle merituulivoimapuistoa, jossa se ei häiritse laivaliikennettä. Vuosittaiseksi tuotantotavoitteeksi on asetettu reilu 1 000 tonnia.

Vedenalaisen maataloustuotantoon odotetaan kasvavan jo lähitulevaisuudessa. Alankomaissa aiotaan varata levän kasvatukseen 400 neliökilometrin kokoinen merialue. Sen on määrä tuottaa jopa 250 miljoonaa tonnia levää vuodessa.

Kaikkea merilevää ei ole tarkoitettu ihmisravinnoksi. Levästä voidaan valmistaa myös eläinten rehua, lannoitteita ja lääketeollisuuden raaka-aineita.

Levät myös sitovat hiilidioksidia tuplasti niin paljon kun vastaava ala metsää. Leväfarmi ei siis vain korvaa ilmastonmuutoksen kuivattamia peltoja, vaan se myös jarruttaa maapallon lämpenemistä ja peltomaan tuhoutumista.