ПОВЫШЕНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ И СНИЖЕНИЕ УРОЖАЙНОСТИ

ПОВЫШЕНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ И СНИЖЕНИЕ УРОЖАЙНОСТИ

За тысячи лет существования земледелия люди вывели такие сельскохозяйственные культуры, которые обеспечивают максимальную урожайность в условиях сравнительно стабильного климата. Теперь все меняется.

Поскольку сельскохозяйственные культуры обычно выращивают при оптимальной для них температуре или при близкой к оптимальной, даже сравнительно незначительное, на 1–2 °C, повышение в период роста может сократить урожайность зерновых в основных регионах производства продовольствия — таких как Северокитайская равнина, долина Ганга в Индии или «кукурузный пояс» в США[237].

Более высокие температуры могут блокировать фотосинтез и опыление и привести к обезвоживанию посевов. Хотя повышенные концентрации СО₂ в атмосфере, повышающие температуру, могут также повысить урожайность, по достижении определенной точки вредное воздействие более высокой температуры на урожайность превосходит положительное воздействие СО₂ на основные сельскохозяйственные культуры.

Индийские ученые К. С. Кави Кумар и Джойти Парих оценили воздействие более высоких температур на урожайность пшеницы и риса. Строя свою модель на основании данных, полученных в 10 разных точках, они пришли к выводу, что в северной Индии повышение средней температуры на 1 °C не вызывает сколько-нибудь существенного снижения урожаев пшеницы, но повышение температуры на 2 °C снижает урожайность почти во всех контрольных точках. Рассматривая только температурные изменения, ученые отметили, что повышение температуры на 2 °C привело к снижению урожаев пшеницы на поливных площадях на 37–58 %. Совместив же негативные последствия повышения температуры с позитивным воздействием, которое оказывает на растения поглощение ими атмосферного СО₂, ученые увидели, что уровень снижения урожаев, собранных в разных контрольных точках, составляет от 8 до 38 %. Для страны, население которой к середине XXI в. должно, согласно прогнозам, увеличиться на 400 млн человек, повышение температуры — тревожная перспектива[238].

В исследовании, посвященном устойчивости местной экосистемы, Мохан Вали и его коллеги из университета штата Огайо отмечают, что при повышении температуры процессы фотосинтеза в растениях протекают более активно до момента, когда температура достигает 20 °C (68 °F). Затем, при повышении температуры до 35 °C (95 °F) фотосинтез не изменится, а при дальнейшем повышении температуры процесс фотосинтеза начинает замедляться до тех пор, пока температура не достигнет 40 °C (104 °F). На этой точке фотосинтез полностью прекращается[239].

В последние несколько лет экологи из нескольких стран, занимающиеся изучением растений, сосредотачивают внимание на точной взаимосвязи температуры и урожайности. Одно из самых всесторонних исследований подобного рода было проведено Международным институтом изучения риса (IRRI) на Филиппинах. Команда видных ученых, занимающихся изучением растений, использовали данные об урожайности риса на экспериментальных орошаемых участках и подтвердили эмпирическое правило, которым пользуются специалисты в этой области знаний и которое гласит: повышение температуры на 1 °C выше нормы снижает урожаи пшеницы, риса и кукурузы на 10 %. Открытие IRRI соответствует выводам, недавно сделанным участниками других исследовательских проектов. Ученые заключили, что «повышение температуры из-за глобального потепления усложнит задачу обеспечения растущего населения Земли продовольствием»[240].

Самый уязвимый период жизненного цикла любого растения — период опыления. Из трех основных сельскохозяйственных культур, возделываемых в мире, — риса, пшеницы и кукурузы, — особенно уязвима кукуруза. Для того чтобы кукуруза дала урожай, необходимо, чтобы пыльца из мужского соцветия попала на женские рыльца, которые выбрасывает кончик каждого початка. Каждое из таких женских соцветий соединено со стержнем початка. Для того чтобы стержень развился, частица пыльцы должна упасть на рыльца и затем проделать путь до основания стержня початка. Если температура необычайно высока, рыльца быстро высыхают, становятся бурыми и не могут выполнять свою роль в процессе оплодотворения.

Воздействие температуры на опыление риса подробно изучено на Филиппинах. Филиппинские ученые сообщают, что опыление риса с повышением температуры снижается: при 34 °C коэффициент опыления составляет 100 %, а при 40 °C падает практически до 0, что приводит к неурожаю[241].

Высокая температура может также привести к обезвоживанию посевов. Когда кукуруза свертывает свои листья для того, чтобы меньше подвергаться воздействию солнечных лучей, фотосинтез происходит менее интенсивно. А когда на обратной стороне листьев появляются клетки, сокращающие потери влаги и газообмен, забор CO₂ также сокращается, что уменьшает фотосинтез. При повышенной температуре кукуруза, которая в идеальных условиях фантастически продуктивна, получает тепловой удар.

Бесчисленные модели глобального климата показывают, что при повышении температуры некоторые части планеты станут более подверженными засухам. В числе таких районов — юго-западная часть США и африканский Сахель, где жара в сочетании с засухой могут привести к чудовищным последствиям. Сахель, обширный пояс саванны, простирающийся поперек Африки от Мавритании и Сенегала на западе до Судана, Эфиопии и Сомали на востоке, уже страдает от опустошительных периодических засух и жары. Теперь и без того редкие дожди в этом регионе становятся еще более скудными[242].

Сокращение количества осадков и повышение температуры угрожает выживанию десятков миллионов людей, проживающих в этой протянувшейся через всю Африку зоне. Время, отведенное для их спасения, истекает стремительно. Кэрри Фаулер, глава Фонда глобального разнообразия растений, говорит: «Если мы промедлим до тех пор, когда в Чаде и Мали станет слишком жарко для выращивания кукурузы, будет слишком поздно для того, чтобы избежать катастрофы, которая запросто может дестабилизировать ситуацию во всем регионе и за его пределами»[243].