Eftersom National Weather Service varnar för att en värmebölja som sprider sig över sydvästra USA är av en "sällsynt omfattning, farlig och dödlig, "ett team av forskare, ledd av University of Arizona, har skapat en ny vision som syftar till att minska klimatstörningar till livsmedelssäkerhet, människors hälsa och landsbygdsekonomier.

I en ny artikel publicerad i tidningen Växter, Människor, Planet , 14 forskare från USA:s sydväst och Mexiko presenterar en modell för jordbruk i torra landskap som är utformade för att gynna landhälsan, minska sjukdomsrisker och återställa ekonomiskt välbefinnande för ökengemenskaper.

Forskarna föreslår omstrukturering av ökenmatproduktion från grunden, genom att välja vilda livsmedelsgrödor som redan är anpassade till extrema förhållanden. Ökenmatgrödorna skulle vara följeslagda eller "sammanväxta" i mönster som inte bara minskar värmestress i växterna, men bland de lantarbetare som också bryr sig om dem.

Forskarnas artikel, med titeln "En aridamerikansk modell för jordbruk i ett hetare, vatten knappa värld, "kräver ett dramatiskt paradigmskifte för att flytta ökenmatproduktionen bort från vattenförbrukande, värmeintoleranta ettåriga grödor.

Konventionellt jordbruk försöker omforma mark- och vattenresurser för att skydda enskilda grödor som odlas i enhetliga ställen från värme och torka - en strategi som blir allt dyrare och ohållbar under snabbt föränderliga klimat- och markförhållanden, säger forskarna. Istället, de föreslår att bönder i torra landskap väljer grödor från vilda, fjädrande inhemska arter som redan är anpassade till torrhet.

"Ökenväxter har utvecklat ett anmärkningsvärt antal strategier för att hantera värme, torka, oförutsägbar nederbörd och dålig jord, sa Erin Riordan, en forskarassistent från UArizona och huvudforskaren som samordnar det binationella forskargruppen förankrat vid University of Arizona Desert Laboratory på Tumamoc Hill.

Sådana stressiga agronomiska förhållanden förutspås dominera över hälften av världens markyta under det kommande århundradet, Sa Riordan.

För att skapa sin modell, det tvärvetenskapliga teamet av ekologer, antropologer, etnobotanister, restaureringsekologer och folkhälso- och sjukvårdspersonal gifte sig med delar av högteknologisk energi- och vattenavverkningslösningar med traditionell ekologisk kunskap från ökenförare från de torra regionerna i Nordamerika, känd som "Aridamerica".

"Vi ser dagens öknar inte som ödemarker utan som laboratorier för jordbrukets framtid, "sa Gary Paul Nabhan, ledande medförfattare till studien och en samhällsforskare inom forskning vid universitetets Southwest Center. Nabhan är en MacArthur prisbelönt agroekolog och Endowed Chair in Food and Water Security i UArizona.

Genom att kombinera gamla och banbrytande strategier för att hantera stigande temperaturer, vattenbrist och sjukdomar som förvärras av värmestress, forskarna hoppas kunna göra matproduktionen mindre skrämmande, farligt och dödligt för framtida ökenbor.

Den nya modellen samlokaliserar förnybar energiproduktion, skörd av regnvatten och beskärning av skörd av hårda perenner i samma utrymmen. Placeringen av flera lågväxande livsmedel under träd som mesquite och solcellspaneler möjliggör delvis skugga, jordfuktighet, jordmikroproliferation och kolsekvestering för att gynna växterna.

Genom att förlita sig på värme- och torkaanpassade livsmedel som agaves, kaktusar och kvävebindande baljväxter, dessa olika system kan ge tillförlitliga avkastningar av näringsrika livsmedel med minimal bevattning inför klimatosäkerhet.

"Kaktusar och agaveer har fungerat i många traditionella kulturer i Aridamerica som en form av försäkring mot miljömässiga ojämnheter och årliga grödor, "sa Exequiel Ezcurra, en professor i ekologi vid University of California globalt känd för både sin ökenforskning och bevarande av biologisk mångfald.

Fördelarna med att konsumera ökenväxter

Ökenmatväxter gynnar inte bara landhälsan, men människors hälsa. Till skillnad från majs, sorghum och sockerrör som producerar enkla sockerarter som förvärrar fetma och vuxen diabetes, fleråriga ökengrödor erbjuder flera sätt att förebygga dessa sjukdomar, säger forskarna.

Studien belyser 17 kategorier av ökenväxter som kan sänka blodsockernivån och ge en mångfald av antioxidanter som hjälper till att buffra människor från de negativa konsekvenserna av kroniska sjukdomar som förvärras av värmestress.

Författarna föreslår offentliga investeringar i att producera kemoförebyggande livsmedel och läkemedel för att hantera hälsorisker i förväg snarare än att investera de flesta sjukvårdspengar i kostsamma sjukhusinläggningar vid livets slut.

Vatteneffektiva succulenter och kvävebindande trädväxter kan ta fem till 12 år att producera sina första näringsskördar. Ändå, de kan producera mer ätbar biomassa under ett decennium med mycket mindre vatten än det som används av konventionella ettåriga grödor, samtidigt som man släpper ut kol i jorden för att mildra klimatförändringarna, Sa Nabhan.

"Vi kallar sådana stadigt producerande torra odlingssystem för långsamt jordbruk, 'för att de är som ökensköldpaddorna som i slutändan kommer att vinna loppet, "sa han." De kräver få andra insatser än patientkapital och innovativa bönder för att återställa matproduktionspotentialen till marginella marker som har saltats, komprimeras eller utarmas av sin mikrobiella mångfald. "

I storstaden Tucson, där mycket av forskargruppens arbete har ägt rum under fyra decennier, mer än 120 nya mat- och dryckesprodukter från öknen har kommit från 40 nystartade mikroföretag. De flesta av dessa "långsamma livsmedel och drycker" har dykt upp på marknaden sedan Tucson utsågs till den första UNESCO -staden för gastronomi i USA för sex år sedan.

Forskarna säger att tidpunkten för deras arbete är kritisk. Med accelererande klimatförändringar och den pågående pandemin, de varnar för att livsmedelssäkerheten i torra regioner dramatiskt kommer att försämras under de kommande decennierna om inte nya strategier införs.

Pilotprojekt för att testa forskarnas modell pågår i både USA och Mexiko. Den agrivoltaiska komponenten i denna studie, där fleråriga grödor odlas under solpaneler, testas på universitetets Biosphere 2 -anläggning och på tre offentliga skolor i södra Arizona.

Dessutom, Nabhan har arbetat med byn Comcaac (Seri People) Desemboque i Sonora, Mexiko, att plantera fleråriga ökenväxter under nya solcellsanläggningar. Delar av forskarnas modell används redan av vissa livsmedelsproducenter, inklusive Via Organica Farm i Guanajuato, Mexiko, där mesquite, agave och kaktusar sammanfogas för mat, dryck och kolbindning.