Över hela världen, den hastighet med vilken människor konsumerar färskvatten nu närmar sig eller överträffar den hastighet med vilken vattenkällorna naturligt fylls på, skapa vattenbrist för människor och ekosystem. I västra USA, vattenbrist blir allt vanligare och allvarligare, och utsätter många fiskarter som lever i västra floder – men bristen på vatten riskerar också tillväxten av städer i regionen som Los Angeles och Phoenix.

En viktig ny studie publicerad denna vecka i Naturens hållbarhet finner att konstbevattnade grödor står för 86 procent av allt vatten som konsumeras i västra USA – och av allt vatten som används på västerländska gårdar, den överlägset största delen går till fodergrödor som alfalfa och gräshö. För att lindra den allvarliga bristen på vatten i regionen - särskilt i Coloradoflods bassäng - föreslår studiens författare att roterande jordbruksmark, lämnar marken oodlad under en tid, skulle kunna vara ett enkelt och prisvärt sätt att dramatiskt minska vattenanvändningen i regionen.

Studiens medförfattare och huvudutredare Ben Ruddell, som också är chef för NAU:s School of Informatics, Datoranvändning, och cybersystem, leder FEWSION-projektet, en multiinstitutionell laginsats som lanserades 2016 och finansierades genom National Science Foundation (NSF), att bedöma nationens mat, energi- och vattensystem. Det bredare FEWSION-forskarteamet bidrog med de dataintensiva kartor de har producerat över dessa kopplade mänskliga-naturliga system. NAU biträdande forskningsprofessor Richard Rushforth, den ledande dataforskaren på FEWSION, var också medförfattare till studien.

Nötkött och mejeriproduktion minskar vattenförsörjningen

Studien syftade till att bedöma utarmning av flodflöden över hela USA, identifiera faktorerna som driver denna utarmning och utvärdera alternativ för att minska sårbarheten för vattenbrist. Forskarna uppskattar att två tredjedelar av nötkreatursfodret som bevattnas från floder i västra USA slutar som nötköttsprodukter, och resten går till mejeriprodukter.

"De banbrytande kartorna som producerats av FEWSION gjorde det möjligt att länka utarmning av floder genom försörjningskedjan till bevattnade alfalfa och hö och till nötkötts- och mejeriproduktion, sedan till stadskonsumenter av nötkött och mejeriprodukter i varje stad och län i USA, sa Ruddell.

Enligt studien, teamets resultat "ledde till en närmare undersökning av vattenanvändningen och de ekologiska effekterna associerade med bevattning av grödor som nötkreatursfoder. Vi pekade ut platser där dessa grödor odlades och modellerade deras tillhörande utarmning av flodflödet i lokala undervattendelar. Vi genomförde sedan en internationell analys av försörjningskedjan för att identifiera de platser där nötkreatursgrödor transporteras och där de resulterande nötköttsprodukterna konsumeras, därigenom specifikt koppla slutkonsumenter av nötkött till effekter på floder. Vi undersökte sedan fördelarna och konsekvenserna av minskad produktion av fodergrödor och nötköttskonsumtion genom vattensäkerhetens linser, floder ekosystem hälsa, livsmedelssäkerhet och jordbruksekonomier."

"Vi använder mycket vatten för att odla korna som är källan till våra hamburgare, biffar och mjölk, " påpekar Ruddell. "I Coloradoflods bassäng, att nötkreaturs fodervattenanvändning är nästan tre gånger större än allt vatten som används för urbana, industriella och elektriska kraftändamål kombinerade."

Tillsammans med studiens huvudförfattare och FEWSION-bidragsgivare Brian Richter, Ruddell blev förvånad över några av deras upptäckter.

"Jag kan knappt tro att en så stor del av våra västerländska vattenproblem är kopplade till bevattning av boskapsfoder, eller att en så stor del av våra västerländska vattenproblem kunde åtgärdas med ett enda recept – träda. Det är sällsynt att vetenskapen uppenbarligen hittar en "silverkula" som löser ett så stort problem så bra, och så överkomligt, sa Ruddell.

"Även om idén till denna studie av USA:s matenergi- och vattensystem föreslogs som en del av FEWSION-projektet, " noterade han, "rötterna till idéerna går tillbaka årtionden och involverar många av pionjärerna inom flodvetenskap och miljömässig hållbarhet - inklusive Brian Richter, som är en av grundarna av vetenskapen om flodförvaltning för miljöflöden. Det tar lång tid, generösa forskningsanslag, och ett brett team med olika tvärvetenskapliga färdigheter för att syntetiska idéer som denna ska bli verklighet."

Vattensäkerhet kommer att bero på samarbete, val, politik

Forskare från 12 universitet världen över samarbetade i studien, inklusive Columbia University, Baylor University, National University of Singapore, Nanjing Audit University och University of Twente.

I sista hand, de drar slutsatsen, "Vattensäkerhet och flodhälsa i västra USA kommer att bero på viljan hos vattenanvändare i städer och på landsbygden att samarbeta i utformningen av efterfrågehanteringsstrategier, politiska ledares förmåga att säkra finansiering för att genomföra dessa strategier och nötkötts- och mejerikonsumenternas vilja att minska sin konsumtion eller välja produkter som inte är beroende av bevattnade nötkreatursfodergrödor.

"Min favoritmat är cheeseburgare!" Ruddell erkände. "Individuellt val, förutom kollektiv politik och politik, är viktiga här. Vi måste vara villiga att betala lite mer för mer hållbara nötkött och mejeriprodukter, och vi måste starkt stödja politiker och politik som är villiga att investera i lösningar på det västerländska vattenproblemet – inklusive infrastruktur, miljöflöden och smarta ekonomiska lösningar som träda. Agera med dina röster och med dina dollar. Det här är ett problem vi har råd att lösa!"