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This dissertation research uses a biocultural approach to evaluate how rural environments characterized by industrial agriculture impact the lives and biologies of pre-pubertal and pubertal girls living in the rural region of Sarapiquí, Costa Rica. Industrial agriculture is associated with a reliance on agrochemicals, including toxic pesticides, and subsequent environmental contamination and exposure of nearby communities to pesticide drift. In addition, industrial agriculture, while may increase the production of monocrops, is intertwined with local food insecurity in which community members living in rural communities characterized by large-scale monocrop-agriculture do not have consistent access to safe, nutritious, and culturally relevant foods. Rather, industrial agriculture has replaced subsistence growing and reduces dietary diversity and access to a balanced and micronutrient-sufficient diet. Both food insecurity and exposure to synthetic organic pesticides during childhood and adolescence can have long-term consequences on growth, development, and health.
Through the three case studies presented, the dissertation asks three major questions (Figure 1): 1) what are the social, demographic, and spatial determinants of food insecurity and how does food insecurity influence diet, nutritional status, and the timing of puberty; 2) what are the household and spatial determinants of pesticide exposure; and 3) does variation in pesticide exposure contribute to variation in the age and risk of menarche when controlling for household demographics. A biocultural conceptual model combining evolutionary theoretical frameworks with cultural medical and engaged anthropological approaches was applied to answer these questions. Data stems from various quantitative and qualitative methods including survey, laboratory environmental chemistry, and ethnography. Primary data was collected through household visits during the months of February 2022 through June 2022. Participants completed a survey and interview questions related to sociodemographics, residential history, health, and perceptions of pesticide exposure. Diet was assessed using 24-hour recall and a food frequency questionnaire of foods that are commonly consumed in Costa Rica and are known to be locally produced with high levels of pesticides. The survey also included the Food Insecurity Experience Scale questionnaire, the Pubertal Development Scale questionnaire, and the Adverse Childhood Experiences questionnaire. Anthropometry, including weight, height, leg length, and triceps skinfold measurements were collected during household visits to measure nutritional status. Lastly, girls wore silicone wristbands consistently for three days to capture chemical exposure. Silicone wristbands are a novel and noninvasive method of measuring passive exposure to environmental organic chemicals.
Chapter one explores the prevalence of food insecurity across four different social-ecological contexts (SECs) within Sarapiquí, the contributions of household characteristics and socioeconomics to food insecurity, and the associations between food insecurity, diet, nutritional status, and the timing of pubertal landmarks among the dissertation sample. Since previous investigations have connected the timing of puberty to nutritional status and food insecurity, it was important to understand these characteristics among the sample (although preliminary analyses found neither were significant determinants of pubertal timing among this sample). Furthermore, food insecurity during childhood and adolescence can have long-term consequences on growth, development, and health, and rural communities are particularly vulnerable due to isolation, poverty, limited transportation, and residential dispersion. The chapter highlights spatial inequalities within the region. Girls from rural agricultural and urban/peri-urban environments were most vulnerable to food insecurity compared to those from rural non-agricultural communities. Food insecurity was also associated with household income below the median (around 450/mo.), less fat consumption, and lower BMI z-scores, but was not associated with the timing of pubertal landmarks including thelarche, pubarche, and menarche. The chapter is the first, to our knowledge, to provide data on food insecurity among youth and their households in Sarapiquí. Additionally, it provides an overview of the social, economic, and ecological context of the dissertation research site and emphasizes important variation within the rural region related to access to resources and nutritional outcomes.
Chapter 2 provides an overview of the pesticides detected among a subsample (n = 54) using silicone wristbands-- a novel non-invasive method of measuring individual passive exposure to organic chemicals. It offers the first published data on individual pesticide exposure among humans in Sarapiquí and shows the social-ecological determinants of exposure. More specifically, the chapter tests assumptions about the determinants of pesticide exposure, such as proximity to forest and agricultural fields, finding connections between pesticide exposure and living in rural areas engaged in industrial agriculture. Proximity to pineapple fields, in particular, was most strongly predictive of exposure to current-use pesticides. The lack of associations with exposure and household characteristics paired with the wide dispersal of exposure to both currentuse and organochlorine (legacy) pesticides highlights the extensive vulnerability of the population.
Chapter 3 centralizes the associations between pesticide exposure and age at menarche – the final pubertal event for biological females – while also assessing and controlling for the roles of sociodemographic and household characteristics within variation in age at menarche. Using linear regression among a subsample (n = 54), exposure to current-use fungicides and azoxystrobin, specifically, were related to earlier ages at menarche while total organochlorine pesticide concentrations were associated with later ages at menarche. Interestingly, the chapter shows that typical sociodemographic and nutritional variables, such as income and BMI, as well as maternal age at menarche were not related to menarche among the girls in this sample. Only large households (6+) predicted later menarche compared to households of four. The findings suggest that pubertal timing may be uniquely related to this specific context and/or may be driven by exposure to endocrine-disrupting pesticides and social cohesion. The chapter provides novel data on the timing of menarche among a small sample of girls in rural Costa Rica.
Combined, these three chapters illustrate the downstream impacts of large-scale industrial agriculture (and their related business models and agricultural practices) on local community members, specifically girls, in Sarapiquí, Costa Rica. While the context of the research is specific to Sarapiquí county, the results can be applied to similar rural areas that are characterized by industrial agribusinesses. The research bridges the broader social science interest in the impacts of absentee-owned industrial agriculture on local communities with the longstanding interest within biological anthropology in the timing and trajectory of puberty as an adaptive response to environmental pressures. Exploring the environmental contributions to variation in pubertal development and reproductive strategies allows for a better understanding of the embodiment of one’s past and/or current environment such as one distinguished by industrial corporate-owned agriculture. Additionally, this dissertation uses novel methods and approaches, including the use of silicone wristbands as a noninvasive measure of personal passive chemical exposure, and contributes to the new interdisciplinary approach of studying the individual’s unique “exposome”—total environmental exposures throughout one’s lifetime—and its role in biological and disease outcomes (Lioy & Rappaport, 2011; O’Connell et al., 2014; Vrijheid, 2014; Wild, 2012b).
Esta investigación de tesis utiliza un enfoque biocultural para evaluar cómo los entornos rurales caracterizados por la agricultura industrial afectan las vidas y la biología de las niñas prepúberes y púberes que viven en la región rural de Sarapiquí, Costa Rica. La agricultura industrial está asociada con una dependencia de los agroquímicos, incluidos los pesticidas tóxicos, y la posterior contaminación ambiental y exposición de las comunidades cercanas a la deriva de pesticidas. Además, la agricultura industrial, si bien puede aumentar la producción de monocultivos, está entrelazada con la inseguridad alimentaria local en la que los miembros de la comunidad que viven en comunidades rurales caracterizadas por la agricultura de monocultivos a gran escala no tienen acceso constante a alimentos seguros, nutritivos y culturalmente relevantes. Más bien, la agricultura industrial ha reemplazado el cultivo de subsistencia y reduce la diversidad dietética y el acceso a una dieta equilibrada y suficiente en micronutrientes. Tanto la inseguridad alimentaria como la exposición a pesticidas orgánicos sintéticos durante la infancia y la adolescencia pueden tener consecuencias a largo plazo en el crecimiento, el desarrollo y la salud.
A través de los tres estudios de caso presentados, la disertación plantea tres preguntas principales (Figura 1): 1) ¿Cuáles son los determinantes sociales, demográficos y espaciales de la inseguridad alimentaria y cómo influye la inseguridad alimentaria en la dieta, el estado nutricional y el momento de la pubertad?; 2) ¿Cuáles son los determinantes domésticos y espaciales de la exposición a pesticidas?; y 3) ¿La variación en la exposición a pesticidas contribuye a la variación en la edad y el riesgo de menarquia cuando se controla la demografía del hogar? Se aplicó un modelo conceptual biocultural que combina marcos teóricos evolutivos con enfoques médicos culturales y antropológicos comprometidos para responder a estas preguntas. Los datos provienen de varios métodos cuantitativos y cualitativos, incluidas encuestas, química ambiental de laboratorio y etnografía. Los datos primarios se recopilaron a través de visitas a los hogares durante los meses de febrero de 2022 a junio de 2022. Los participantes completaron una encuesta y preguntas de entrevistas relacionadas con la sociodemografía, el historial residencial, la salud y las percepciones de la exposición a pesticidas. La dieta se evaluó mediante un recordatorio de 24 horas y un cuestionario de frecuencia alimentaria de alimentos que se consumen comúnmente en Costa Rica y se sabe que se producen localmente con altos niveles de pesticidas. La encuesta también incluyó el cuestionario de la Escala de Experiencia de Inseguridad Alimentaria, el cuestionario de la Escala de Desarrollo Puberal y el cuestionario de Experiencias Adversas en la Infancia. Se recogieron datos antropométricos, que incluyeron peso, altura, longitud de las piernas y pliegues cutáneos del tríceps, durante las visitas domiciliarias para medir el estado nutricional. Por último, las niñas usaron pulseras de silicona de manera constante durante tres días para registrar la exposición a sustancias químicas. Las pulseras de silicona son un método novedoso y no invasivo para medir la exposición pasiva a sustancias químicas orgánicas ambientales.
El capítulo uno explora la prevalencia de la inseguridad alimentaria en cuatro contextos socioecológicos (SEC) diferentes en Sarapiquí, las contribuciones de las características del hogar y la socioeconomía a la inseguridad alimentaria y las asociaciones entre la inseguridad alimentaria, la dieta, el estado nutricional y el momento de los hitos puberales entre la muestra de tesis. Dado que investigaciones anteriores han relacionado el momento de la pubertad con el estado nutricional y la inseguridad alimentaria, era importante comprender estas características entre la muestra (aunque los análisis preliminares encontraron que ninguna de ellas era un determinante significativo del momento de la pubertad entre esta muestra). Además, la inseguridad alimentaria durante la niñez y la adolescencia puede tener consecuencias a largo plazo en el crecimiento, el desarrollo y la salud, y las comunidades rurales son particularmente vulnerables debido al aislamiento, la pobreza, el transporte limitado y la dispersión residencial. El capítulo destaca las desigualdades espaciales dentro de la región. Las niñas de entornos rurales agrícolas y urbanos/periurbanos fueron las más vulnerables a la inseguridad alimentaria en comparación con las de comunidades rurales no agrícolas. La inseguridad alimentaria también se asoció con ingresos familiares por debajo de la mediana (alrededor de 450/mes), menor consumo de grasas y puntajes z de IMC más bajos, pero no se asoció con el momento de los hitos puberales, incluyendo telarquia, pubarquia y menarquia. El capítulo es el primero, hasta donde sabemos, en proporcionar datos sobre la inseguridad alimentaria entre los jóvenes y sus hogares en Sarapiquí. Además, proporciona una descripción general del contexto social, económico y ecológico del sitio de investigación de la tesis y enfatiza la variación importante dentro de la región rural relacionada con el acceso a los recursos y los resultados nutricionales.
El capítulo 2 ofrece una descripción general de los pesticidas detectados en una submuestra (n = 54) mediante pulseras de silicona, un nuevo método no invasivo para medir la exposición pasiva individual a sustancias químicas orgánicas. Ofrece los primeros datos publicados sobre la exposición individual a pesticidas entre los seres humanos en Sarapiquí y muestra los determinantes socioecológicos de la exposición. Más específicamente, el capítulo pone a prueba los supuestos sobre los determinantes de la exposición a pesticidas, como la proximidad a los bosques y los campos agrícolas, y encuentra conexiones entre la exposición a pesticidas y la vida en áreas rurales dedicadas a la agricultura industrial. La proximidad a los campos de piña, en particular, fue la predictora más sólida de la exposición a pesticidas de uso actual. La falta de asociaciones con la exposición y las características del hogar, junto con la amplia dispersión de la exposición tanto a pesticidas de uso actual como a pesticidas organoclorados (heredados), resalta la amplia vulnerabilidad de la población.
El capítulo 3 centraliza las asociaciones entre la exposición a pesticidas y la edad de la menarquia (el evento puberal final para las mujeres biológicas), al tiempo que evalúa y controla los roles de las características sociodemográficas y del hogar dentro de la variación en la edad de la menarquia. Utilizando la regresión lineal entre una submuestra (n = 54), la exposición a fungicidas de uso actual y azoxystrobin, específicamente, se relacionaron con edades más tempranas de la menarquia, mientras que las concentraciones totales de pesticidas organoclorados se asociaron con edades más tardías de la menarquia. Curiosamente, el capítulo muestra que las variables sociodemográficas y nutricionales típicas, como los ingresos y el IMC, así como la edad materna en el momento de la menarquia, no estaban relacionadas con la menarquia entre las niñas de esta muestra. Solo los hogares numerosos (6+) predijeron una menarquia más tardía en comparación con los hogares de cuatro. Los hallazgos sugieren que el momento de la pubertad puede estar relacionado únicamente con este contexto específico y/o puede estar impulsado por la exposición a pesticidas disruptores endocrinos y la cohesión social. El capítulo proporciona datos novedosos sobre el momento de la menarquia entre una pequeña muestra de niñas en la zona rural de Costa Rica.
Combinados, estos tres capítulos ilustran los impactos posteriores de la agricultura industrial a gran escala (y sus modelos comerciales y prácticas agrícolas relacionados) en los miembros de la comunidad local, específicamente las niñas, en Sarapiquí, Costa Rica. Si bien el contexto de la investigación es específico del condado de Sarapiquí, los resultados se pueden aplicar a áreas rurales similares que se caracterizan por agronegocios industriales. La investigación vincula el interés más amplio de las ciencias sociales en los impactos de la agricultura industrial de propiedad corporativa en las comunidades locales con el interés de larga data dentro de la antropología biológica en el momento y la trayectoria de la pubertad como una respuesta adaptativa a las presiones ambientales. Explorar las contribuciones ambientales a la variación en el desarrollo puberal y las estrategias reproductivas permite una mejor comprensión de la materialización del entorno pasado y/o actual de una persona, como el que se distingue por la agricultura industrial de propiedad corporativa. Además, esta disertación utiliza métodos y enfoques novedosos, incluido el uso de pulseras de silicona como una medida no invasiva de la exposición química pasiva personal, y contribuye al nuevo enfoque interdisciplinario de estudiar el "exposoma" único del individuo (exposiciones ambientales totales a lo largo de la vida) y su papel en los resultados biológicos y patológicos.