DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-026-48181-3
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41998190
تاريخ النشر: 2026-04-17
المؤلف: Md. Idris Ali وآخرون
الموضوع الرئيسي: الطاقة والبيئة والنمو الاقتصادي
نظرة عامة
تستكشف هذه الدراسة التفاعل بين الأمن الغذائي، وشدة السياسات البيئية، واستهلاك الطاقة، والمخاطر الجيوسياسية، والابتكار التكنولوجي فيما يتعلق بجودة البيئة، وبشكل خاص انبعاثات الكربون والبصمات البيئية، باستخدام بيانات كندية سنوية من 1990 إلى 2022. باستخدام نموذج الانحدار الذاتي الديناميكي الموزع (DARDL)، تكشف النتائج أن زيادة بنسبة 1% في الأمن الغذائي ترتبط بزيادة بنسبة 0.16% في انبعاثات CO₂ وزيادة بنسبة 0.14% في البصمة البيئية، مما يبرز التكاليف البيئية المرتبطة بالأمن الغذائي. وعلى العكس، تظهر السياسات البيئية الصارمة والابتكارات التكنولوجية أنها تخفف من هذه الآثار، حيث تقلل انبعاثات CO₂ بنسبة 0.13% والبصمات البيئية بنسبة 0.16%، وتقلل أيضًا الانبعاثات بنسبة 0.11% والبصمات البيئية بنسبة 0.10%، على التوالي. تؤكد الدراسة على الدور الهام لاستهلاك الطاقة والمخاطر الجيوسياسية في تفاقم تدهور البيئة.
تؤكد التوصيات السياسية على الحاجة إلى نهج متوازن لتحقيق الأمن الغذائي مع ضمان الاستدامة البيئية. يُحث صانعو السياسات على تطوير أنظمة غذائية مستدامة، وتعزيز الأطر التنظيمية، وتعزيز اعتماد الطاقة المتجددة. بالإضافة إلى ذلك، فإن تعزيز الابتكار التكنولوجي أمر حاسم لتحسين النتائج البيئية. تعترف الدراسة بحدودها، مثل تركيزها على كندا، وتقترح أن الأبحاث المستقبلية يمكن أن تتوسع إلى تحليلات عبر البلدان وديناميات محددة بالقطاعات لتعميق فهم الآليات المعنية. بشكل عام، تسهم الأبحاث في الأدبيات من خلال دمج العوامل الاقتصادية والبيئية والجيوسياسية، داعية إلى استراتيجية شاملة لتحقيق التنمية المستدامة.
مقدمة
تسلط المقدمة الضوء على الدور الحاسم للأمن الغذائي في تعزيز التنمية الاقتصادية المستدامة من خلال ضمان التغذية الكافية، وزيادة إنتاجية الإنسان، وتعزيز الرفاهية الاجتماعية على المدى الطويل (أشرف وجاود، 2023). ومع ذلك، فإن السعي لتحقيق الأمن الغذائي يواجه تحديات بيئية، حيث يؤدي نمو الإنتاج الزراعي، ومعالجة الأغذية، وأنظمة التوزيع إلى زيادة استهلاك الطاقة، واستنزاف الموارد، ومساهمات كبيرة في انبعاثات غازات الدفيئة (GHG) وتدهور البيئة (وانغ وآخرون، 2021). هذا السياق ملح بشكل خاص نظرًا لأن عدد السكان العالمي من المتوقع أن يقترب من 10 مليارات، مما يستلزم إعادة تقييم أنظمة الغذاء لتحقيق التوازن بين الأمن والاستدامة البيئية.
الطرق
تحدد قسم منهجية البحث النهج المنهجي المستخدم للتحقيق في أهداف الدراسة. يوضح تصميم الدراسة، بما في ذلك اختيار المشاركين، وتقنيات جمع البيانات، والأساليب التحليلية المستخدمة لتفسير النتائج. تم هيكلة المنهجية لضمان الموثوقية والصلاحية، مع دمج كل من التدابير النوعية والكمية حيثما كان ذلك مناسبًا.
تشير النتائج الرئيسية من المنهجية إلى أن الطرق المختارة قد التقطت البيانات ذات الصلة بفعالية، مما يسمح بتحليل شامل لأسئلة البحث. سهل استخدام الأدوات والبرامج الإحصائية معالجة مجموعات البيانات المعقدة، مما يضمن أن النتائج قوية ويمكن تعميمها على سياق أوسع. بشكل عام، توفر المنهجية أساسًا قويًا لاستنتاجات الدراسة، مما يبرز أهمية ممارسات البحث الدقيقة في تحقيق نتائج موثوقة.
النتائج
تشير نتائج الدراسة، كما هو موضح في الجدول 6، إلى نتائج مهمة بشأن العلاقة بين الأمن الغذائي، وشدة السياسات البيئية، ومؤشرات البيئة في كندا. يكشف تقدير DARDL أن كل من انبعاثات الكربون ($\ln CO_2$) والبصمة البيئية ($\ln EF$) مرتبطة إيجابيًا بالأمن الغذائي ($\ln FS$) عند مستوى دلالة 1%، مما يشير إلى أن التحسينات في الأمن الغذائي ترتبط بزيادة انبعاثات الكربون والبصمات البيئية. وعلى العكس، تؤدي زيادة بنسبة 1% في شدة السياسات البيئية ($\ln EPS$) إلى تقليل كل من $\ln CO_2$ و$\ln EF$ بنسبة 0.13% و0.16%، على التوالي، مما يبرز فعالية السياسات البيئية الصارمة في تخفيف هذه المؤشرات. بالإضافة إلى ذلك، يظهر أن استهلاك الطاقة ($\ln EC$) يزيد بشكل كبير من كل من $\ln CO_2$ و$\ln EF$، مع زيادات قدرها 0.60% و0.67% لكل زيادة بنسبة 1% في استهلاك الطاقة.
تؤكد الاختبارات التشخيصية على قوة النماذج، مع قيم R-squared المعدلة بنسبة 81.7% للنموذج 1 و87.1% للنموذج 2، مما يشير إلى قوة تفسيرية قوية للمتغيرات المستقلة. تدعم اختبارات Breusch-Godfrey LM غياب الارتباط الذاتي في المتبقيات، بينما تؤكد اختبارات Cameron وTrivedi IM على تجانس التباين، مما يضمن تباينًا موحدًا عبر النماذج. علاوة على ذلك، تتحقق اختبارات الانحراف/الكورتوز من طبيعة المتبقيات، وتظهر اختبارات CUSUM استقرار معاملات النموذج على مر الزمن، مما يعزز موثوقية النتائج.
المناقشة
تسلط قسم المناقشة في الورقة الضوء على التقاطع الحاسم بين الأمن الغذائي، والاستدامة البيئية، واستهلاك الطاقة، مما يبرز الحاجة الملحة للتدخلات السياسية لمعالجة الآثار البيئية لإنتاج الغذاء. مع توقع زيادة الطلب العالمي على الغذاء بنسبة 50% بحلول عام 2050، يتم تحديد الاعتماد على الممارسات الزراعية المعتمدة على الوقود الأحفوري كعامل مساهم كبير في انبعاثات غازات الدفيئة (GHG)، حيث تمثل ما يقرب من ربع إجمالي الانبعاثات. يجادل المؤلفون بأنه بينما يدفع استهلاك الوقود الأحفوري تدهور البيئة، يمكن أن تخفف التقنيات الصديقة للبيئة والسياسات البيئية الصارمة—مثل تسعير الكربون وفرض الطاقة المتجددة—من هذه الآثار السلبية وتعزز الممارسات الزراعية المستدامة.
تستكشف الورقة أيضًا الدور المعقد للمخاطر الجيوسياسية في تشكيل النتائج البيئية، مشيرة إلى أن النزاعات وقيود التجارة يمكن أن تعطل سلاسل الإمداد وتجبر الدول على اعتماد أنظمة إنتاج أقل كفاءة، مما يزيد من الانبعاثات. يدعو المؤلفون إلى أطر متكاملة تأخذ في الاعتبار الأبعاد الاقتصادية والبيئية والمؤسسية لتعزيز مرونة الأمن الغذائي، خاصة في مواجهة تغير المناخ والصدمات الخارجية. يحددون فجوات بحثية كبيرة، خاصة الحاجة إلى دراسات تحلل بشكل مشترك الأمن الغذائي، والسياسة البيئية، والمخاطر الجيوسياسية، ويدعون إلى أساليب اقتصادية متقدمة لفهم الديناميات والتفاعلات طويلة الأجل بين هذه المتغيرات بشكل أفضل. تستخدم الدراسة نموذج الانحدار الذاتي الديناميكي الموزع (DARDL) لتحليل البيانات من كندا، كاشفة أن الأمن الغذائي، واستهلاك الطاقة، والمخاطر الجيوسياسية تساهم في زيادة انبعاثات الكربون، بينما تعزز السياسات البيئية الفعالة والابتكار التكنولوجي الاستدامة.
DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-026-48181-3
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41998190
Publication Date: 2026-04-17
Author(s): Md. Idris Ali et al.
Primary Topic: Energy, Environment, Economic Growth
Overview
This study investigates the interplay between food security, environmental policy stringency, energy consumption, geopolitical risks, and technological innovation in relation to environmental quality, specifically carbon emissions and ecological footprints, using Canadian annual data from 1990 to 2022. Employing the dynamic autoregressive distributed lag (DARDL) model, the findings reveal that a 1% increase in food security correlates with a 0.16% rise in CO₂ emissions and a 0.14% increase in ecological footprint, highlighting the environmental costs associated with food security. Conversely, stringent environmental policies and technological innovations are shown to mitigate these effects, reducing CO₂ emissions by 0.13% and ecological footprints by 0.16%, and further decreasing emissions by 0.11% and ecological footprints by 0.10%, respectively. The study underscores the significant role of energy consumption and geopolitical risks in exacerbating environmental degradation.
The policy recommendations emphasize the need for a balanced approach to achieving food security while ensuring environmental sustainability. Policymakers are urged to develop sustainable food systems, enhance regulatory frameworks, and promote renewable energy adoption. Additionally, fostering technological innovation is crucial for improving environmental outcomes. The study acknowledges its limitations, such as its focus on Canada, and suggests future research could expand to cross-country analyses and sector-specific dynamics to deepen understanding of the mechanisms at play. Overall, the research contributes to the literature by integrating economic, environmental, and geopolitical factors, advocating for a comprehensive strategy to achieve sustainable development.
Introduction
The introduction highlights the critical role of food security in promoting sustainable economic development by ensuring adequate nutrition, enhancing human productivity, and fostering long-term societal welfare (Ashraf & Javed, 2023). However, the pursuit of food security is fraught with environmental challenges, as the growth of agricultural production, food processing, and distribution systems leads to increased energy consumption, resource depletion, and significant contributions to greenhouse gas (GHG) emissions and ecological degradation (Wang et al., 2021). This context is particularly pressing given the global population is expected to approach 10 billion, necessitating a reevaluation of food systems to balance security and environmental sustainability.
Methods
The research methodology section outlines the systematic approach employed to investigate the study’s objectives. It details the design of the study, including the selection of participants, data collection techniques, and analytical methods used to interpret the results. The methodology is structured to ensure reliability and validity, incorporating both qualitative and quantitative measures where appropriate.
Key findings from the methodology indicate that the chosen methods effectively captured the relevant data, allowing for a comprehensive analysis of the research questions. The use of statistical tools and software facilitated the processing of complex datasets, ensuring that the results are robust and can be generalized to a broader context. Overall, the methodology provides a solid foundation for the study’s conclusions, emphasizing the importance of rigorous research practices in achieving credible outcomes.
Results
The results of the study, as detailed in Table 6, indicate significant findings regarding the relationship between food security, environmental policy stringency, and environmental indicators in Canada. The DARDL estimation reveals that both carbon emissions ($\ln CO_2$) and ecological footprint ($\ln EF$) are positively associated with food security ($\ln FS$) at the 1% significance level, suggesting that improvements in food security correlate with increased carbon emissions and ecological footprints. Conversely, a 1% increase in environmental policy stringency ($\ln EPS$) leads to reductions in both $\ln CO_2$ and $\ln EF$ by 0.13% and 0.16%, respectively, highlighting the effectiveness of stringent environmental policies in mitigating these indicators. Additionally, energy consumption ($\ln EC$) is shown to significantly increase both $\ln CO_2$ and $\ln EF$, with increases of 0.60% and 0.67% per 1% rise in energy consumption.
Diagnostic tests confirm the robustness of the models, with adjusted R-squared values of 81.7% for Model 1 and 87.1% for Model 2, indicating a strong explanatory power of the independent variables. The absence of autocorrelation in the residuals is supported by the Breusch-Godfrey LM test, while the Cameron and Trivedi IM test confirms homoscedasticity, ensuring uniform variance across the models. Furthermore, Skewness/Kurtosis tests validate the normality of the residuals, and CUSUM tests demonstrate the stability of model coefficients over time, reinforcing the reliability of the findings.
Discussion
The discussion section of the paper highlights the critical intersection between food security, environmental sustainability, and energy consumption, emphasizing the urgent need for policy interventions to address the environmental impacts of food production. As global food demand is projected to increase by 50% by 2050, the reliance on fossil fuel-based agricultural practices is identified as a significant contributor to greenhouse gas (GHG) emissions, accounting for nearly one-quarter of total emissions. The authors argue that while fossil fuel consumption drives environmental degradation, eco-friendly technologies and stringent environmental policies—such as carbon pricing and renewable energy mandates—can mitigate these adverse effects and promote sustainable agricultural practices.
The paper further explores the complex role of geopolitical risks in shaping environmental outcomes, noting that conflicts and trade restrictions can disrupt supply chains and compel nations to adopt less efficient production systems, thereby increasing emissions. The authors advocate for integrated frameworks that consider economic, environmental, and institutional dimensions to enhance food security resilience, particularly in the face of climate change and external shocks. They identify significant research gaps, particularly the need for studies that jointly analyze food security, environmental policy, and geopolitical risks, and call for advanced econometric approaches to better understand the long-term dynamics and interactions among these variables. The study employs the dynamic autoregressive distributed lag (DARDL) model to analyze data from Canada, revealing that food security, energy consumption, and geopolitical risks contribute to increased carbon emissions, while effective environmental policies and technological innovation foster sustainability.