• Energy Research

AbstractThe COVID-19 pandemic has exposed an interconnected and tightly coupled globalized world in rapid change. This article sets the scientific stage for understanding and responding to such change for global sustainability and resilient societies. We provide a systemic overview of the current situation where people and nature are dynamically intertwined and embedded in the biosphere, placing shocks and extreme events as part of this dynamic; humanity has become the major force in shaping the future of the Earth system as a whole; and the scale and pace of the human dimension have caused climate change, rapid loss of biodiversity, growing inequalities, and loss of resilience to deal with uncertainty and surprise. Taken together, human actions are challenging the biosphere foundation for a prosperous development of civilizations. The Anthropocene reality—of rising system-wide turbulence—calls for transformative change towards sustainable futures. Emerging technologies, social innovations, broader shifts in cultural repertoires, as well as a diverse portfolio of active stewardship of human actions in support of a resilient biosphere are highlighted as essential parts of such transformations.

Sustainable Development Goals offer an opportunity to improve human well-being while conserving natural resources. Ecosystem services highlight human well-being benefits ecosystems, including agricultural ecosystems, provides. Whereas agricultural systems produce the majority of our food, they drive significant environmental degradation. This tension between development and environmental conservation objectives is not an immutable outcome as agricultural systems are simultaneously dependents, and providers of ecosystem services. Recognizing this duality allows integration of environmental and development objectives and leverages agricultural ecosystem services for achieving sustainability targets. We propose a framework to operationalize ecosystem services and resilience-based interventions in agricultural landscapes and call for renewed efforts to apply resilience-based approaches to landscape management challenges and for refocusing ecosystem service research on human well-being outcomes.

As a result of years of increased rationalization and consolidation of food systems, the knowledge and skills of many actors in food value chains, especially those linked to smaller-scale traditional and artisanal production, processing, and cooking, have rapidly been eroded. Despite the resilience that such knowledge and skills can offer. In this paper, we use the lens of gastronomy to highlight how culinary craftsmanship and innovation hold potential to drive the development of biosphere stewardship that contributes to more biocultural, diverse, and resilient landscapes. We propose the concept of ‘gastronomic landscapes,’ i.e., land/seascapes that are governed, managed, or cared for to contribute specifically to culinary development while having substantive value for landscape resilience and food system sustainability. Through six cases representing different knowledge systems and landscapes across the world, the breadth of gastronomy and how it is linked to landscapes is highlighted. We develop a typology of characteristics that can be used to analyze gastronomic landscapes based on locality, diversity, and quality. In the paper, we conclude that thinking and acting in line with gastronomic landscapes can help build resilience and food sovereignty over time and offers a helpful conceptualization for further studies.

Assurer des systèmes alimentaires résilients et des régimes alimentaires sains et durables pour tous nécessite une utilisation beaucoup plus élevée de l'eau. Cependant, les ressources en eau sont limitées, géographiquement dispersées, volatiles en raison du changement climatique et nécessaires à d'autres fonctions vitales, y compris les écosystèmes et les services qu'elles fournissent. Une bonne gouvernance pour des ressources en eau résilientes est un précurseur nécessaire pour décider des solutions, trouver des financements et fournir des infrastructures. Six attributs qui, ensemble, fournissent une base pour une bonne gouvernance afin de réduire les risques futurs liés à l'eau pour les systèmes alimentaires sont proposés. Ces attributs s'harmonisent dans leur double objectif d'intégrer l'apprentissage adaptatif et les nouvelles connaissances, et d'adopter les types de systèmes de gouvernance requis pour les systèmes alimentaires résilients à l'eau. Les attributs sont également fondés sur la nécessité de mieux reconnaître le rôle que jouent les écosystèmes naturels et sains dans les systèmes alimentaires. Les attributs sont énumérés ci-dessous et sont fondés sur des preuves scientifiques et la diversité de l'expérience collective et de l'expertise des parties prenantes travaillant à travers l'interface science-politique : adopter une pensée systémique interconnectée qui englobe la complexité de la façon dont nous produisons, distribuons et ajoutons de la valeur à la nourriture, y compris l'exploitation de l'expérience et de l'expertise des parties prenantes ; adopter une gouvernance inclusive à plusieurs niveaux et soutenir la participation inclusive ; permettre l'innovation continue, les nouvelles connaissances et l'apprentissage, et la diffusion de l'information ; intégrer la diversité et la redondance pour la résilience aux chocs ; assurer la préparation du système aux chocs ; et planifier à long terme. Cela nécessitera que les systèmes alimentaires et d'approvisionnement en eau travaillent ensemble de manière proactive pour créer un espace socialement et environnementalement juste qui tienne compte des besoins en eau et en nourriture des personnes, des écosystèmes qui sous-tendent nos systèmes alimentaires et des préoccupations plus larges en matière d'énergie et d'équité. Garantizar sistemas alimentarios resilientes y dietas saludables sostenibles para todos requiere un uso mucho mayor del agua, sin embargo, los recursos hídricos son finitos, geográficamente dispersos, volátiles bajo el cambio climático y necesarios para otras funciones vitales, incluidos los ecosistemas y los servicios que proporcionan. La buena gobernanza de los recursos hídricos resilientes es un precursor necesario para decidir sobre soluciones, obtener financiación y ofrecer infraestructura. Se proponen seis atributos que en conjunto proporcionan una base para la buena gobernanza a fin de reducir los riesgos futuros del agua para los sistemas alimentarios. Estos atributos encajan en su doble enfoque en la incorporación del aprendizaje adaptativo y los nuevos conocimientos, y la adopción de los tipos de sistemas de gobernanza necesarios para los sistemas alimentarios resilientes al agua. Los atributos también se basan en la necesidad de reconocer mejor el papel que desempeñan los ecosistemas naturales y saludables en los sistemas alimentarios. Los atributos se enumeran a continuación y se basan en la evidencia científica y la diversa experiencia colectiva y los conocimientos de las partes interesadas que trabajan a través de la interfaz ciencia-política: Adoptar un pensamiento de sistemas interconectados que abarque la complejidad de cómo producimos, distribuimos y agregamos valor a los alimentos, incluido el aprovechamiento de la experiencia y los conocimientos de las partes interesadas; adoptar una gobernanza inclusiva multinivel y apoyar la participación inclusiva; permitir la innovación continua, los nuevos conocimientos y el aprendizaje, y la difusión de información; incorporar diversidad y redundancia para la resiliencia a las crisis; garantizar la preparación del sistema para las crisis; y planificar a largo plazo. Esto requerirá que los sistemas de alimentos y agua trabajen juntos de manera proactiva hacia un espacio social y ambientalmente justo que considere las necesidades de agua y alimentos de las personas, los ecosistemas que sustentan nuestros sistemas alimentarios y las preocupaciones más amplias de energía y equidad. Ensuring resilient food systems and sustainable healthy diets for all requires much higher water use, however, water resources are finite, geographically dispersed, volatile under climate change, and required for other vital functions including ecosystems and the services they provide. Good governance for resilient water resources is a necessary precursor to deciding on solutions, sourcing finance, and delivering infrastructure. Six attributes that together provide a foundation for good governance to reduce future water risks to food systems are proposed. These attributes dovetail in their dual focus on incorporating adaptive learning and new knowledge, and adopting the types of governance systems required for water resilient food systems. The attributes are also founded in the need to greater recognise the role natural, healthy ecosystems play in food systems. The attributes are listed below and are grounded in scientific evidence and the diverse collective experience and expertise of stakeholders working across the science-policy interface: Adopting interconnected systems thinking that embraces the complexity of how we produce, distribute, and add value to food including harnessing the experience and expertise of stakeholders s; adopting multi-level inclusive governance and supporting inclusive participation; enabling continual innovation, new knowledge and learning, and information dissemination; incorporating diversity and redundancy for resilience to shocks; ensuring system preparedness to shocks; and planning for the long term. This will require food and water systems to pro-actively work together toward a socially and environmentally just space that considers the water and food needs of people, the ecosystems that underpin our food systems, and broader energy and equity concerns. يتطلب ضمان أنظمة غذائية مرنة وأنظمة غذائية صحية مستدامة للجميع استخدامًا للمياه أعلى بكثير، ومع ذلك، فإن موارد المياه محدودة ومتناثرة جغرافيًا ومتقلبة في ظل تغير المناخ، ومطلوبة للوظائف الحيوية الأخرى بما في ذلك النظم الإيكولوجية والخدمات التي تقدمها. تعد الحوكمة الرشيدة لموارد المياه المرنة مقدمة ضرورية لاتخاذ قرار بشأن الحلول، وتوفير التمويل، وتوفير البنية التحتية. تم اقتراح ست سمات توفر معًا أساسًا للحوكمة الرشيدة للحد من مخاطر المياه المستقبلية على النظم الغذائية. تتوافق هذه السمات في تركيزها المزدوج على دمج التعلم التكيفي والمعرفة الجديدة، واعتماد أنواع أنظمة الحوكمة المطلوبة للنظم الغذائية المرنة للمياه. وتستند السمات أيضًا إلى الحاجة إلى زيادة الاعتراف بالدور الذي تلعبه النظم الإيكولوجية الطبيعية والصحية في النظم الغذائية. السمات مدرجة أدناه وترتكز على الأدلة العلمية والخبرة والتجربة الجماعية المتنوعة لأصحاب المصلحة العاملين عبر واجهة العلوم والسياسات: اعتماد تفكير النظم المترابطة التي تتبنى تعقيد كيفية إنتاج وتوزيع وإضافة قيمة إلى الغذاء بما في ذلك تسخير تجربة وخبرات أصحاب المصلحة ؛ اعتماد حوكمة شاملة متعددة المستويات ودعم المشاركة الشاملة ؛ تمكين الابتكار المستمر والمعرفة الجديدة والتعلم ونشر المعلومات ؛ دمج التنوع والتكرار من أجل المرونة في مواجهة الصدمات ؛ ضمان استعداد النظام للصدمات ؛ والتخطيط على المدى الطويل. سيتطلب ذلك أن تعمل أنظمة الغذاء والمياه معًا بشكل استباقي نحو مساحة عادلة اجتماعيًا وبيئيًا تأخذ في الاعتبار الاحتياجات المائية والغذائية للناس، والنظم الإيكولوجية التي تدعم أنظمتنا الغذائية، ومخاوف أوسع بشأن الطاقة والإنصاف.

1. Unhealthy and unsustainably produced food poses a global risk to people and the planet. More than 820 million people have insufficient food and many more consume an unhealthy diet that contributes to premature death and morbidity. Moreover, global food production is the largest pressure caused by humans on Earth, threatening local ecosystems and the stability of the Earth system. 2. Current dietary trends, combined with projected population growth to about 10 billion by 2050, will exacerbate risks to people and planet. The global burden of non-communicable diseases is predicted to worsen and the effects of food production on greenhouse-gas emissions, nitrogen and phosphorus pollution, biodiversity loss, and water and land use will reduce the stability of the Earth system. 3. Transformation to healthy diets from sustainable food systems is necessary to achieve the UN Sustainable Development Goals and the Paris Agreement, and scientific targets for healthy diets and sustainable food production are needed to guide a Great Food Transformation. 4. Healthy diets have an appropriate caloric intake and consist of a diversity of plant-based foods, low amounts of animal source foods, unsaturated rather than saturated fats, and small amounts of refined grains, highly processed foods, and added sugars. 5. Transformation to healthy diets by 2050 will require substantial dietary shifts, including a greater than 50% reduction in global consumption of unhealthy foods, such as red meat and sugar, and a greater than 100% increase in consumption of healthy foods, such as nuts, fruits, vegetables, and legumes. However, the changes needed differ greatly by region. 6. Dietary changes from current diets to healthy diets are likely to substantially benefit human health, averting about 10·8–11·6 million deaths per year, a reduction of 19·0–23·6%. 7. With food production causing major global environmental risks, sustainable food production needs to operate within the safe operating space for food systems at all scales on Earth. Therefore, sustainable food production for about 10 billion people should use no additional land, safeguard existing biodiversity, reduce consumptive water use and manage water responsibly, substantially reduce nitrogen and phosphorus pollution, produce zero carbon dioxide emissions, and cause no further increase in methane and nitrous oxide emissions. 8. Transformation to sustainable food production by 2050 will require at least a 75% reduction of yield gaps, global redistribution of nitrogen and phosphorus fertiliser use, recycling of phosphorus, radical improvements in efficiency of fertiliser and water use, rapid implementation of agricultural mitigation options to reduce greenhouse-gas emissions, adoption of land management practices that shift agriculture from a carbon source to sink, and a fundamental shift in production priorities. 9. The scientific targets for healthy diets from sustainable food systems are intertwined with all UN Sustainable Development Goals. For example, achieving these targets will depend on providing high-quality primary health care that integrates family planning and education on healthy diets. These targets and the Sustainable Development Goals on freshwater, climate, land, oceans, and biodiversity will be achieved through strong commitment to global partnerships and actions. 10. Achieving healthy diets from sustainable food systems for everyone will require substantial shifts towards healthy dietary patterns, large reductions in food losses and waste, and major improvements in food production practices. This universal goal for all humans is within reach but will require adoption of scientific targets by all sectors to stimulate a range of actions from individuals and organisations working in all sectors and at all scales.

Il y a un débat en cours sur ce qui constitue l'intensification durable de l'agriculture (AID). Dans cet article, nous proposons qu'un paradigme d'intensification durable puisse être défini et traduit en un cadre opérationnel pour le développement agricole. Nous soutenons que ce paradigme doit maintenant être défini - à toutes les échelles - dans le contexte de l'augmentation rapide des changements environnementaux mondiaux dans l'Anthropocène, tout en se concentrant sur l'éradication de la pauvreté et de la faim et en contribuant au bien-être humain. Les critères et l'approche que nous proposons, pour un changement de paradigme vers une intensification durable de l'agriculture, intègrent les objectifs doubles et interdépendants de l'utilisation de pratiques durables pour répondre aux besoins humains croissants tout en contribuant à la résilience et à la durabilité des paysages, de la biosphère et du système terrestre. Les deux, à leur tour, sont nécessaires pour soutenir la viabilité future de l'agriculture. Ce changement de paradigme vise à repositionner l'agriculture mondiale de son rôle actuel de principal moteur mondial du changement environnemental mondial, à devenir un contributeur clé d'une transition mondiale vers un monde durable dans un espace opérationnel sûr sur Terre. Existe un debate en curso sobre lo que constituye la intensificación sostenible de la agricultura (SIA). En este documento, proponemos que se pueda definir un paradigma para la intensificación sostenible y traducirlo en un marco operativo para el desarrollo agrícola. Argumentamos que este paradigma ahora debe definirse, a todas las escalas, en el contexto del rápido aumento de los cambios ambientales globales en el Antropoceno, al tiempo que se centra en erradicar la pobreza y el hambre y contribuir al bienestar humano. Los criterios y el enfoque que proponemos, para un cambio de paradigma hacia la intensificación sostenible de la agricultura, integran los objetivos duales e interdependientes de utilizar prácticas sostenibles para satisfacer las crecientes necesidades humanas al tiempo que contribuyen a la resiliencia y la sostenibilidad de los paisajes, la biosfera y el sistema de la Tierra. Ambos, a su vez, son necesarios para mantener la viabilidad futura de la agricultura. Este cambio de paradigma tiene como objetivo reposicionar la agricultura mundial de su papel actual como el mayor impulsor mundial del cambio ambiental global, a convertirse en un contribuyente clave de una transición global a un mundo sostenible dentro de un espacio operativo seguro en la Tierra. There is an ongoing debate on what constitutes sustainable intensification of agriculture (SIA). In this paper, we propose that a paradigm for sustainable intensification can be defined and translated into an operational framework for agricultural development. We argue that this paradigm must now be defined—at all scales—in the context of rapidly rising global environmental changes in the Anthropocene, while focusing on eradicating poverty and hunger and contributing to human wellbeing. The criteria and approach we propose, for a paradigm shift towards sustainable intensification of agriculture, integrates the dual and interdependent goals of using sustainable practices to meet rising human needs while contributing to resilience and sustainability of landscapes, the biosphere, and the Earth system. Both of these, in turn, are required to sustain the future viability of agriculture. This paradigm shift aims at repositioning world agriculture from its current role as the world's single largest driver of global environmental change, to becoming a key contributor of a global transition to a sustainable world within a safe operating space on Earth. هناك نقاش مستمر حول ما يشكل التكثيف المستدام للزراعة. نقترح في هذه الورقة أنه يمكن تحديد نموذج للتكثيف المستدام وترجمته إلى إطار تشغيلي للتنمية الزراعية. نحن نجادل بأنه يجب الآن تحديد هذا النموذج - على جميع المستويات - في سياق التغيرات البيئية العالمية المتزايدة بسرعة في الأنثروبوسين، مع التركيز على القضاء على الفقر والجوع والمساهمة في رفاهية الإنسان. تدمج المعايير والنهج التي نقترحها، من أجل تحول نموذجي نحو التكثيف المستدام للزراعة، الأهداف المزدوجة والمترابطة لاستخدام الممارسات المستدامة لتلبية الاحتياجات البشرية المتزايدة مع المساهمة في مرونة واستدامة المناظر الطبيعية والمحيط الحيوي ونظام الأرض. وكلاهما، بدوره، مطلوب للحفاظ على الجدوى المستقبلية للزراعة. يهدف هذا التحول النموذجي إلى إعادة وضع الزراعة العالمية من دورها الحالي كأكبر محرك منفرد للتغير البيئي العالمي، إلى أن تصبح مساهماً رئيسياً في الانتقال العالمي إلى عالم مستدام ضمن مساحة عمل آمنة على الأرض.