気候変動により、主要な稲作地域で米の生産量が劇的に減少する可能性があり、その減少は重要な食料供給を危うくするおそれがあると研究者らは報告している。
気候変動後の将来条件下での稲作を検証した新たな実験では、2100年までに米の収量が約40％減少する可能性が示されており、米を基礎的な食料源として頼っている世界の一部地域では、壊滅的な影響が及ぶおそれがある。
さらに、この研究によれば、気温上昇による土壌プロセスの変化により、米に含まれる有毒なヒ素の量は現在消費されている米の2倍になるという。本研究は次の学術誌に掲載されたNature Communications。
「2100年までに、世界人口は約100億人に達すると推定されており、つまり50億人が米に依存する、そして20億人は通常必要とするカロリーを摂取できなくなる」と、共著者であり、スタンフォード大学地球・エネルギー・環境科学大学院の地球システム科学教授であるスコット・フェンドーフ氏は述べる。「私たちは、こうした今後訪れる課題を認識し、適応に備える必要があります。」
乳児向けの食品としての米
研究者らが米に特に注目したのは、米が水田で栽培されることで、土壌からヒ素が溶け出しやすくなり、ヒ素の吸収を受けやすくなるためである。現在、多くの食用作物には微量のヒ素が含まれているが、栽培地域によって影響の受けやすさは異なる。
気温上昇による将来の土壌の変化と湛水状態が重なることで、稲の植物はより高い濃度でヒ素を吸収するようになる。さらに、天然に高濃度のヒ素を含む灌漑用水を使用すると、この問題はさらに悪化する。
これらの要因がすべての世界の商品に同じように影響するわけではないが、タロイモやハスなど、湛水条件で栽培される他の作物にも影響が及ぶ。
「私たちが観測した稲の収量への影響の大きさは、正直なところ予想していませんでした」と、スタンフォード大学ウッズ環境研究所の上級研究員でもあるフェンドーフ氏は述べる。「私が見落としていたのは、気温上昇に対して土壌の生物地球化学がどれほど反応するか、それが植物が利用可能なヒ素をどれほど増加させるか、そしてそれが気温ストレスと相まって、植物にどれほど実際の影響を与えるか、という点でした。」
自然に存在する半金属性の化学物質であるヒ素は、ほとんどの土壌や堆積物に存在するが、一般的には植物が吸収しない形態である。ヒ素に慢性的に曝露されると、皮膚病変、がん、肺疾患の悪化を招き、最終的には死に至る。
米は世界的に重要であるだけでなく、低アレルゲン食品であるため乳児に早期に与えられることが多く、その点でも特に懸念される。
「この問題は、社会で幼い子どもを持つ人々にとっても極めて重要だと考えています」と、筆頭著者であり、スタンフォード大学の元博士研究員で現在はドイツのテュービンゲン大学に所属するE・マリー・ミューエ氏は述べる。「乳児は私たちよりずっと小さいため、米を食べると、体重に対してより多くのヒ素を摂取することになります。」
「土壌は生きている」
研究者らは、気候変動に関する政府間パネル（IPCC）の予測に基づき、2100年までに最大で5度セルシウス（華氏9度）の気温上昇と、大気中の二酸化炭素濃度が2倍になるという将来の気候条件を温室内で再現した。
従来の研究では、世界的な食料危機の文脈で気温上昇の影響が検討されてきたが、本研究は、気候変動に伴う変化と土壌条件を組み合わせて考慮した初めての研究である。
実験では、研究グループがカリフォルニアの稲作地域の土壌で中粒種の米品種を栽培した。温室内の気温、二酸化炭素濃度、土壌中のヒ素濃度を管理した。土壌中のヒ素濃度は、ヒ素で汚染された水で作物を灌漑することによって土壌に蓄積されるため、将来的に高くなると予想される。この問題は、地下水の過剰な汲み上げによってさらに悪化している。
「普段あまり考えることはありませんが、土壌は生きています。土壌には大量の細菌や多種多様な微生物が存在しており」とフェンドーフ氏は述べる。「結局のところ、ヒ素が鉱物に留まって植物から遠ざけられるのか、それとも鉱物から離れて水相に放出されるのかは、これらの微生物によって決まるのです。」
研究者らは、気温が上昇すると微生物が土壌に本来含まれるヒ素をより多く不安定化させ、稲が吸収できる土壌水中の毒素の量が増加することを明らかにした。いったん吸収されると、ヒ素は養分の吸収を阻害し、植物の成長と発育を低下させる。これらの要因が、科学者らが観測した40％の収量減少の一因となった。
早期警告、将来の計画
生産量の大幅な減少は重大な懸念材料であるものの、科学者らは、この研究が生産者による世界の食料供給に向けた潜在的な解決策の発見に役立つことを期待している。
「明るい材料としては、新たな条件に適応できる品種を育種する世界の共同体の能力が過去に進歩してきたこと、そして土壌管理の見直しを考慮すると、本研究で観測された問題を乗り越えられると楽観しています」とフェンドーフ氏は述べる。
「また、5度セルシウスの気温上昇がもたらす脅威に光を当て続けることで、社会がその程度の温暖化に決して至らないよう、対策を取るようになると楽観しています。」
次のステップとして、フェンドーフ氏、共著者のティエンメイ・ワン氏、ミューエ氏は、リモートセンシングを用いて汚染された水田を特定し、将来の収量とヒ素汚染をモデル化したいと考えている。
「これは、米の消費量が最も多い地域、つまり南アジアと東アジアで問題になる可能性が最も高いと考えています」と、地球システム科学の博士課程候補生であるワン氏は述べる。「特に、私の父のような人にとっては深刻です。父は1日に3回米を食べ、米なしでは生きられないほどです。」
出典: スタンフォード大学
