Зміна клімату загрожує врожаю рису двічі - потепління та збільшення забруднення миш’яком можуть призвести до врожайності
Потепління та підвищення рівня миш'яку може зменшити врожайність на 40 відсотків
Зерно під загрозою: Зміна клімату може призвести до скорочення врожаю рису до кінця століття на 40 відсотків. Тому що це шкодить врожаю двома шляхами, як показує дослідження. В результаті лише потепління врожайність зерна зменшується. Крім того, рослини також забирають більше миш’яку. Це отруйно і впливає на утворення рисових зерен - це також знижує урожай.
Рис є найважливішою основною їжею для більш ніж половини світового населення. У всьому світі це зерно забезпечує найбільше калорій на душу населення в день. Однак, як і багато інших сільськогосподарських культур, рис стає все важчим через глобальне потепління: прогнози передбачають, що підвищення температури, дефіцит води та підвищення рівня CO2 можуть зменшити врожайність культур приблизно на 15 відсотків. Крім того, вміст цінних інгредієнтів, таких як білки та вітаміни, у рисі падає через зменшення клімату.
Роль миш'яку
Ще один потенційний ефект залишається в основному непоміченим: рис може поглинати неорганічний миш'як із води та ґрунту. Оскільки підвищення температури та рівень вуглекислого газу впливають на біогеохімічні процеси в ґрунті, забруднення цим токсичним елементом також може зрости в майбутньому. Але які наслідки? "Вплив комбінованого стресу, спричиненого зміною клімату та миш'яку в ґрунті, на врожайність рису дотепер був серйозним розривом у знаннях", - заявила Єва Марі Мюе з Тюбінгенського університету та її колеги.
Щоб дізнатись більше про це, вчені зараз провели експерименти з каліфорнійським рисовим варіантом Oryza sativa M206. Для своїх досліджень вони вирощували зерно в теплицях за різних умов. На додаток до вмісту миш'яку в ґрунті вони змінювали температуру та концентрацію СО2 у повітрі: колись рис зазнавав впливу 33 градусів Цельсія та 415 ppmv CO2 і, отже, типові умови для Каліфорнії та багатьох азіатських регіонів вирощування сьогодні. З іншого боку, за другим кліматичним сценарієм було 38 градусів за Цельсієм та значення СО2 850 ppmv. "Це вважається найбільш вірогідним сценарієм кінця століття", - пояснює команда Мюле.
Урожайність ще зменшується
Якою була б віддача? Результати показали: Лише моделювання глобального потепління призвело до втрат врожаю рису на 16 відсотків. На додаток, однак, відбувся ще один важливий розвиток: підвищення температури на п'ять градусів Цельсія також подвоїло концентрацію неорганічного миш'яку в зернах рису - це стосувалося кожного з перевірених рівнів миш'яку в грунті. "Ми виявили, що миш'як із ґрунту все більше поглинається рослинами рису при більш високих температурах і вищих рівнях вуглекислого газу в повітрі", - повідомляє Мюе.
Проблема: Миш'як не тільки отруйний для людини, і якщо його приймати тривалий час, він може спричинити рак, зміни шкіри, пошкодження судин та нервів та серцево-судинні захворювання, навіть у невеликих кількостях. Напівметал також впливає на утворення рисових зерен. Як результат, урожайність, яка вже була знижена внаслідок глобального потепління, продовжувала зменшуватися, як показали експерименти. "Якщо врахувати підвищену доступність миш'яку в ґрунті, ми досягнемо загальних втрат на 42 відсотки", - говорить Мюе.
"Непередбачені втрати"
Якщо ці спостереження стосуються й інших сортів рису, це означає, що виробництво рису може зменшитися приблизно до 40 відсотків до кінця цього століття - і, отже, буде значно нижчим, ніж передбачалося раніше. Крім того, зерно може бути забруднене миш’яком значно вище нинішніх граничних значень ЄС. "Наші результати показують, що раніше були непередбачені втрати як у виробництві рису, так і в якості", - констатують дослідники.
"Це має величезне значення для оцінки продовольчої безпеки значної частини світового населення", - підкреслює Мюе. У майбутньому вчений хоче ще покращити прогнозні моделі виробництва рису у співпраці з іншими дослідницькими групами. (Nature Communications, 2019; doi: 10.1038/s41467-019-12946-4)
Джерело: Тюбінгенський університет Еберхарда Карла