Засухи, жара и экстремальные погодные условия доводят сельскохозяйственные культуры до предела. Гонка за инновациями происходит стремительнее, чем потепление на Земле.
Нельзя отрицать, что для фермерских хозяйств прошлый год выдался тяжелым. Экстремальные погодные условия принесли с собой штормы и наводнения, аномальные заморозки, тепловые волны и продолжительные засухи. В некоторых частях света в 2023 году не плодоносили томаты, не было урожая персиков, а цены на оливковое масло взлетели до небес.
Сейчас быть фермером, агрономом или экономистом в сфере сельского хозяйства – значит понимать, насколько тесно эти странные погодные феномены связаны с изменением климата. На прошедшей недавно в Дубае конференции ООН по вопросам изменения климата, известной как COP28, 134 страны договорились о включении вопросов планирования устойчивого сельского хозяйства в национальные дорожные карты по борьбе с последствиями изменения климата.
Заглядывая в будущее сельскохозяйственного сектора до конца 2024 года, селекционеры работают над тем, чтобы предотвратить разрушительные потери от нестабильных погодных условий. Они придумывают методы адаптации как для систем выращивания, так и для самих растений. Вот только время не на их стороне.
"Селекция растений – это медленный процесс", рассказывает Джеймс Шнабл, генетик растений и профессор агрономии из Университета Небраски в Линкольне. "На выведение и запуск в производство нового сорта кукурузы уходит от семи до десяти лет. Но нам известно, что через семь-десять лет окружающая среда будет совсем другой из-за климатических изменений, истощения водоносных горизонтов, изменений в политике и ценах на сырьевые товары. Мы не можем предсказать, какие сорта следует выводить сегодня, чтобы справиться с этими проблемами в будущем".
Опасения насчет того, что изменение климата опережает развитие сельскохозяйственных инноваций, совсем не новы. В 2019 году Глобальная комиссия по адаптации, которая является независимой исследовательской группой, спонсируемой ООН, Всемирным банком и Фондом Билла и Мелинды Гейтс, выступила с прогнозом, что в результате изменений климата урожайность сельскохозяйственных культур к 2050 году снизится на 30%, причем наиболее сильный удар придется на 500 миллионов небольших фермерских хозяйств по всему миру. В том же году ученые из Австралии и США отметили, что начиная с 1960-х годов каждый год увеличивается число случаев внезапного непредвиденного падения урожайности, а исследовательская группа из Цюриха доказала, что экстремальные тепловые волны, распространяющиеся на страны, расположенные в одних и тех же широтах, становятся обычным явлением несмотря на то, что до 2010 года они происходили крайне редко.
Если бы эти авторы искали примеры тех или иных погодных явлений, то они без особых усилий нашли бы их в 2023 году. Весной Великобритания и Ирландия столкнулись с дефицитом томатов после снижения урожая в Испании и Марокко из-за продолжительных холодов, а в Индии после гибели урожая цена на помидоры выросла на 400%. В июне фермеры, выращивающие картофель в Северной Ирландии, заявили, что из-за засушливой погоды их урожай сократился почти на две тысячи тонн. В Индии из-за проливных дождей фермеры не смогли уберечь урожай кукурузы для корма скота. В сентябре сельскохозяйственные власти Испании заявили, что урожай в стране, занимающей первое место в мире по производству оливкового масла, второй год подряд будет ниже нормы. В октябре власти Перу, ведущего мирового экспортера черники, заявили, что урожай будет в два раза меньше обычного. Тем временем в Европе, Австралии и Южной Америке объемы производства вина упали до самого низкого уровня с 1961 года. Министерство сельского хозяйства США впервые за 11 лет пересмотрело свою карту зон морозостойкости растений, отметив, что в сельскохозяйственных районах примерно на половине территории страны потеплело на 2,8 градуса по Цельсию.
Это были внезапные потрясения, но сельскохозяйственное производство также страдает и от медленно прогрессирующих проблем, включая повышение температуры и сокращение запасов воды. В то время как точная селекция позволяет улучшить характеристики выращиваемых культур, изменение климата лишает их этих характеристик. "На каждый градус Цельсия урожайность овса снижается примерно на 121 килограмм с гектара", говорит Хуан Давид Арбелаес, ученый по мелкозерновым культурам и доцент Иллинойского университета. "Это примерно столько же овса, сколько мы ежегодно получаем за счет селекции. Поэтому каждый прирост, которого мы добиваемся, сводится на нет из-за дополнительного повышения температуры на один градус".
Альтернативой изменению посевов является их перемещение, и ученые-растениеводы уже видят, как это происходит. Арбелаес, специализирующийся на выращивании овса, рассказывает, что раньше на Среднем Западе США овес выращивался для потребления человеком, кормления животных и заготовки соломы на площади более 19 миллионов гектаров. Сейчас эта площадь сократилась до 800 тысяч гектаров. Большая часть овса, который сегодня потребляют жители США, выращивается в Канаде.
Прогнозируемое сокращение традиционных посевных площадей, которое при умеренном потеплении достигнет 30% от нынешних показателей, затрагивает не только основные культуры. Под угрозой находятся и специальные культуры, такие как оливки и апельсины, а также культуры, которые служат основой для товаров нишевого потребления. В качестве примера можно привести пиво: в 2018 году многонациональная исследовательская группа с помощью своей модели спрогнозировала, что будущие засухи могут сократить производство ячменя на 17% по всему миру. Ячмень – основа для производства пива, а еще это важный корм для скота; эксперты предсказали, что конфликт между этими двумя направлениями потребления может привести к трехкратному росту цен на пиво.
Одно из возможных решений для предотвращения увядания растений в условиях усиливающейся жары и засухи – это их перемещение. Исследование, опубликованное в 2020 году, подтвердило, что перемещение культур уже происходит. В период с 1973 по 2012 год посевы кукурузы, пшеницы, риса и сои во всем мире сместились на север, спасаясь от губительного воздействия климатических изменений. Однако адаптация путем миграции имеет свои пределы. Например, можно переместить культуру в район с более низкой температурой, но при этом воды, необходимой для ее роста, может оказаться недостаточно.
Качество почвы – еще одна проблема. Можно найти зону с подходящей температурой и количеством осадков, но почва там окажется каменистой и непригодной для выращивания.
Кроме того, перемещение сельскохозяйственных культур в более прохладные районы (от экватора к любому из полюсов) отдаляет их от традиционной зоны произрастания, в которой проживает большинство фермеров, занимающихся натуральным хозяйством. Другими словами, происходит миграция сельского хозяйства с глобального юга на более богатый глобальный север. "Определенно будет заметен дисбаланс между богатыми странами, которые получат более благоприятный климат для выращивания сельскохозяйственных культур, и странами глобального юга, значительная часть доходов которых зависит от выращивания сельскохозяйственных культур", говорит Роберт Фофрич, доктор наук из Института окружающей среды и устойчивого развития Калифорнийского университета. "Это повлияет не только на продовольственную безопасность отдельных регионов, но и на экономику в целом".
Если культуры нельзя переместить, или если такая миграция подорвет доходы фермеров и ВВП стран, тогда может возникнуть другой вопрос – нужны ли вообще эти культуры? Селекционеры постоянно работают над улучшением существующих растений, но есть множество сортов, которые до сих пор не получили широкого распространения в сельском хозяйстве. Некоторые из них могут обладать такими ценными свойствами, как устойчивость к вредителям или засухе.
Взять, к примеру, вино. Большинство вин производится из небольшого числа сортов винограда, а во Франции, родине виноделия, сортовые составы вин, производимых в определенных регионах, строго контролируются регулирующими органами. Тем не менее в 2021 году Национальный институт происхождения и качества Франции разрешил добавить шесть новых сортов винограда, выведенных с учетом особенностей глобального потепления (четыре сорта для красного вина и два для белого), к списку сортов, утвержденных для производства вина из региона Бордо.
По словам Элизабет Форрестел, эволюционного эколога из Калифорнийского университета в Девисе, в США и других винодельческих регионах, таких как Австралия, подобные требования отсутствуют, и это должно поспособствовать более активному использованию сортов винограда, пригодных для выращивания в конкретных климатических условиях. "Существует свыше 5 000 винных сортов винограда, и мы не пользуемся всем этим изобилием", говорит она. "Для изготовления большей части вин используется очень мало сортов, что очень опасно с точки зрения устойчивости производства".
Другим возможным решением может стать поиск совершенно другой культуры, которая заполнит ту же нишу и сможет адаптироваться к потеплению лучше. В житнице США такой культурой может стать пшено – в частности, просо. Просо – это древнее зерно, которое используется для приготовления здоровой пищи и как компонент корма для скота. Поскольку просо отличается коротким вегетационным периодом, его можно использовать в севообороте с пшеницей или соевыми бобами, и, что очень важно для фермеров, его можно убирать с помощью оборудования, предназначенного для соевых бобов, которое, скорее всего, уже есть в их распоряжении.
Просо – не единственная культура, которая может больше подходить для новых климатических условий: исследователи и фермеры со Среднего Запада также проводят опыты по выращиванию масличных семян, таких как канола и подсолнечник, и волокнистых растений, таких как конопля.
