Le changement climatique pourrait doubler l'arsenic toxique dans le riz

Les chercheurs ont rapporté que le changement climatique pourrait entraîner une chute spectaculaire de la production de riz dans les principales régions de culture, une baisse qui pourrait mettre en péril des disponibilités alimentaires essentielles.

De nouvelles expériences explorant la production de riz dans les conditions climatiques futures montrent que les rendements de riz pourraient chuter d'environ 40 d'environ 2100, ce qui pourrait avoir des conséquences dévastatrices dans des régions du monde où la culture est la base de l'alimentation.

De plus, les changements dans les processus du sol dus à la hausse des températures vont amener le riz à contenir deux fois plus d’arsenic toxique que le riz consommé aujourd’hui, selon l’étude publiée dans Communications Nature.

«Au moment où nous arrivons à 2100, on estime qu’il ya environ un milliard de personnes, ce qui voudrait dire que nous aurions un milliard de personnes. dépendant du rizet des milliards de 2 qui n’auraient pas accès aux calories dont ils auraient normalement besoin », déclare Scott Fendorf, coauteur, professeur de science du système terrestre à la School of Earth, Energy & Environmental Sciences de l’Université de Stanford. «Nous devons être conscients de ces défis à venir pour être prêts à nous adapter.»

Le riz comme aliment pour bébé

Les chercheurs ont spécifiquement étudié le riz car il pousse dans des rizières inondées, ce qui aide à dégager l'arsenic du sol et le rend particulièrement sensible à l'absorption de l'arsenic. Alors que de nombreuses cultures vivrières contiennent aujourd'hui de petites quantités de arsenic, certaines régions en croissance sont plus sensibles que d’autres.

Les changements futurs dans le sol dus aux températures plus élevées, combinés aux conditions d'inondation, poussent les plants de riz à absorber de l'arsenic à des niveaux plus élevés - et l'utilisation d'eau d'irrigation naturellement riche en arsenic exacerbe le problème.

Bien que ces facteurs n'affectent pas tous les produits mondiaux de la même manière, ils s'étendent à d'autres cultures cultivées par inondation, telles que le taro et le lotus.


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«Je ne m'attendais tout simplement pas à l'ampleur de l'impact sur le rendement en riz que nous avons observé», a déclaré Fendorf, également membre principal de l'Institut pour l'environnement de Stanford Woods. «Ce qui me manquait, c’était combien sol la biogéochimie réagirait à l'augmentation de la température, à l'ampleur de l'amplification de l'arsenic disponible pour les plantes, puis, couplée au stress thermique, à l'impact réel sur la plante. "

L'arsenic est un produit chimique semi-métallique naturellement présent dans la plupart des sols et des sédiments, mais généralement sous une forme que les plantes n'absorbent pas. L'exposition chronique à l'arsenic entraîne des lésions cutanées, des cancers, une aggravation des maladies pulmonaires et, finalement, la mort.

Cela est particulièrement préoccupant pour le riz, non seulement en raison de son importance mondiale, mais aussi parce que la nourriture à faible teneur en allergènes est souvent introduite tôt chez les nourrissons.

«Je pense que ce problème est également crucial pour les personnes qui ont de jeunes enfants dans notre société», a déclaré l'auteur principal, E. Marie Muehe, ancien chercheur postdoctoral à Stanford, actuellement à l'université de Tübingen, en Allemagne. "Parce que les bébés sont beaucoup plus petits que nous, s'ils consomment du riz, cela signifie qu'ils absorbent plus d'arsenic par rapport à leur poids."

«Le sol est vivant»

Les chercheurs ont créé les conditions climatiques futures dans les serres en se basant sur des estimations d'une éventuelle augmentation de la température en degrés 5 et de deux fois plus de dioxyde de carbone dans l'atmosphère par 9, ainsi que le prévoyait le Groupe d'experts intergouvernemental sur l'évolution du climat.

Alors que les recherches précédentes examinaient les effets de la hausse des températures dans le contexte de la crise alimentaire mondiale, cette étude a été la première à prendre en compte les conditions des sols en combinaison avec les changements climatiques.

Pour les expériences, le groupe a cultivé une variété de riz à grain moyen dans le sol de la région rizicole de Californie. Ils ont contrôlé les serres pour contrôler la température, les concentrations de dioxyde de carbone et les niveaux d'arsenic dans le sol, qui seront plus élevés à l'avenir en raison de son accumulation dans le sol suite à l'irrigation des cultures avec de l'eau contaminée à l'arsenic, un problème aggravé par une pompage excessif des eaux souterraines.

"Nous n'y pensons pas souvent, mais le sol est vivant, il fourmille de bactéries et beaucoup de micro-organismes différents », déclare Fendorf. "Il s'avère que ces micro-organismes déterminent si l'arsenic reste cloisonné sur les minéraux et éloigné des plantes ou s'il reste des minéraux dans la phase aqueuse."

Les chercheurs ont découvert qu'avec l'augmentation de la température, les microorganismes déstabilisaient une plus grande partie de l'arsenic inhérent au sol, entraînant une plus grande quantité de toxine dans l'eau du sol disponible pour le riz. Une fois absorbé, l'arsenic inhibe l'absorption des nutriments et ralentit la croissance et le développement de la plante, facteurs qui ont contribué à la diminution de 40% du rendement observé par les scientifiques.

Alerte précoce, planification future

Les pertes considérables de production sont une source de préoccupation majeure, mais les scientifiques espèrent que ces recherches aideront les producteurs à trouver des solutions pour nourrir le monde.

«La bonne nouvelle est que, compte tenu des avancées passées en termes de capacité de la communauté mondiale à sélectionner des variétés pouvant s'adapter à de nouvelles conditions, ainsi que de révisions apportées à la gestion des sols, je suis optimiste: nous pouvons contourner les problèmes observés dans notre étude», a déclaré Fendorf. dit.

"Je suis également optimiste sur le fait que, si nous continuons à mettre en lumière les menaces résultant d'un changement de degré Celsius 5, la société adoptera des pratiques garantissant que nous n'atteindrons jamais ce degré de réchauffement."

Fendorf, co-auteur Tianmei Wang, et Muehe espèrent utiliser la télédétection pour localiser les rizières contaminées afin de modéliser les rendements futurs et la contamination par l'arsenic.

«C’est très probablement un problème de consommation de riz. Nous pensons donc à l’Asie du Sud et de l’Est», déclare Wang, candidate au doctorat en sciences du système terrestre. «Particulièrement pour des gens comme mon père, il consomme du riz trois fois par jour et il ne peut tout simplement pas vivre sans.»

étude originale

À propos des auteurs

Auteur principal, E. Marie Muehe, ancien chercheur postdoctoral à Stanford, actuellement à l’Université de Tübingen, en Allemagne. Coauteur Scott Fendorf, professeur de science du système terrestre à la Faculté des sciences de la Terre, de l'énergie et de l'environnement de l'Université de Stanford. Tianmei Wang, co-auteur additionnel, candidat au doctorat en sciences du système terrestre.

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