BBC

Klimatske promene: Kako toplotni talasi utiču na proizvodnju hrane

zaprašivanje

Ed Reschke/Getty Image

U junu prošle godine, Aron Flensberg osetio je skok u temperaturi i znao je šta to znači za njegove useve uljane repice.

Zemljoradnik pete generacije u saveznoj državi Vašington, na severozapadu Sjedinjenih Američkih Država, Flensberg tempira sađenje uljane repice tako da procveta u hladnim nedeljama ranog leta.

Ali prošle godine, njegova polja bila su pogođena vrućinama od 42 stepena Celzijusa tek što su se cvetovi otvorili.

„Bukvalno je nečuveno da se u našim krajevima jave takve temperature u junu”, kaže on.

Žuti cvetovi su se skuvali, reprodukcija je zaustavljena, a mnoge semenke iz kojih bi se izvuklo ulje uljane repice nikad se nisu formirale.

Flensberg je imao prinose od oko 272-363 kilograma po jutru.

Prethodne godine, u idealnim vremenskim uslovima, dobio je i 1.225 kilograma po jutru.

Verovatno su mnogi faktori doprineli toj siromašnoj žetvi – vrelina i suša su potrajali tokom čitave sezone uzgoja.

Ali jedna tačka postaje zabrinjavajuće jasna naučnicima: vrelina je ubica polena.

Čak i u odgovarajućim vremenskim uslovima, vrelina može da ošteti polen i spreči oplodnju uljane repice i mnogih drugih useva, uključujući kukuruz, kikiriki i pirinač.

Iz tog razloga, mnogi zemljoradnici pokušavaju da nameste da njihovi usevi procvetaju pre porasta temperature.

Ali kako se usled klimatskih promena povećava broj dana kada temperatura prelazi 32 stepena Celzijusa u regionima širom planete, a višednevni periodi ekstremne vreline postaju sve češći, potrefiti taj vremenski okvir ume da predstavlja problem, ako ne i da bude nemoguće.

Suočeni sa toplijom budućnošću, istraživači traže načine da pomognu polenu da se izbori sa vrelinom.

Oni su otkrili gene koji bi mogli da dovedu do sorti tolerantnijih na vrućinu i uzgajaju biljke koje mogu da prežive zimu i procvetaju pre nego što nastupi vrelina.

Oni istražuju koje su tačne granice izdržljivosti polena i čak masovno ubiru polen da bi njime direktno poprskali useve kad se vremenski uslovi poprave.

Ugrožen je veliki deo naše ishrane.

Svako semenje, žitarice i voće koje jedemo direktni je proizvod oprašivanja, objašnjava biohemičarka Glorija Madej sa Univerziteta Vejk Forest iz Severne Karoline

„Kritični parametar je maksimalna temperatura tokom reprodukcije”, kaže ona.

Stvaranje semena počinje kad zrno polena napusti prašnicu muškog reproduktivnog organa biljke (prašnik), sleti na lepljivi žig ženskog reproduktivnog organa (tučak) i počne da stvara cev.

Ovu cev formira jedna jedina ćelija koja raste niz stabljiku koja se zove stubić, sve dok na kraju ne stigne do plodnika, gde isporučuje genetski materijal zrna polena.

Rast polenske cevi jedan je od najbržih primera ćelijskog rasta u svetu biljaka, kaže Majk Vestgejt, profesor emeritus agronomije sa Državnog univerziteta u Ajovi.

„On raste jedan centimetar na sat, što je neverovatno brzo”, kaže on.

Rast takvom brzinom zahteva odgovarajuću energiju.

Ali pri temperaturama od 32 stepena Celzijusa pa naviše u slučaju mnogih useva, proteini koji daju snagu metabolizmu zrna polena počinju da se razlažu, kaže Vestgejt.

Štaviše, toplota ne ometa samo rast cevi, već i druge stadijume razvoja polena.

Rezultat: zrno polena se možda nikad neće formirati ili bi moglo da se rasprsne, ne uspe da proizvede cev, ili da proizvede cev koja puca.

Nisu sve sorte biljaka jednako podložne vrelini.

I zaista, istraživači i dalje pokušavaju da razluče molekularne mehanizme koji omogućuju polenima nekih sorti da prežive dok poleni nekih drugih odumru.

Na primer, fertilizacija je ozloglašeno osetljiva na toplotu kod mnogih sorti paradajza – biljke koja je 2021. godine prekrivala 274,000 jutara otvorenih polja samo u SAD.

Kad vreme postane pretoplo, kaže Randal Paterson, predsednik Udruženja uzgajivača paradajza Severne Karoline, „polen će izgoreti”.

Paterson tempira da njegov zasađeni paradajz procveta tokom najdužeg perioda noći na ispod 21 stepena Celzijusa i dana na ispod 32 stepena Celzijusa.

On obično ima prozor od tri do pet nedelja u kom su vremenski uslovi povoljni za obe njegove godišnje sezone uzgoja.

„Ako postane toplije od 21 stepen, i ako budemo imali više toplijih noći u nizu, to će zatvoriti naš prozor”, kaže on.

Madej proučava polen iz mutiranog paradajza koji bi mogao da sadrži nagoveštaje kako ostaviti taj prozor što duže otvorenim.

Njen tim je 2018. godine izvestio da antioksidanti poznati kao flavonoli igraju važnu ulogu u suzbijanju visoko reaktivnih molekula koji sadrže kiseonik, po imenu reaktivne vrste kiseonika (ROS), koji bi inače narasli do destruktivnih nivoa pri visokim temperaturama.

Oni se nadaju da će uzgajivači potom moći da uvrste te gene u nove, otpornije sorte paradajza.

Madej je sada deo tima sa više univerziteta koji želi da otkrije molekularne mehanizme i urođene gene koji bi mogli da pomognu da polen paradajza izdrži toplotni talas.

Oni se nadaju da će uzgajivači potom moći da uvrste te gene u nove, otpornije sorte paradajza.

Uvidi iz njene prvobitne studije su pomogli Madej da razvije paradajz koji već proizvodi posebno visoke nivoe flavonola.

„Čini se da su oni posebno dobri u izlaženju na kraj sa udarom visokih temperatura”, kaže ona.

Konačno, Madej očekuje da će oni otkriti da put od vrućine do smrti polena uključuje mnogo igrača pored flavonola i ROS-a i tako potencijalno brojne mete za korekcije.

U međuvremenu, uzgajivači paradajza i drugih biljaka već rade na razvoju sorti koje mogu bolje da podnesu vrućinu.

„Ako zemljoradnici na Pacifičkom severozapadu, ili u planinskim državama, ili u Velikim ravnicama žele da uzgoje grašak, a klima bude bila toplija, onda moramo da imamo gračak sa većom tolerancijom na vrućinu”, kaže uzgajivačica mahunarki i genetičarka biljaka Rebeka Mekgi iz američke Službe za poljoprivredna istraživanja američkog Ministarstva za poljoprivredu u Pulmanu, u Vašingtonu.

Usevi mahunarki uključuju sušeni pasulj, grašak, sočivo i leblebije.

Ove biljke ne traže mnogo vlage.

Ali ako temperature postanu previsoke, polen strada, kaže Tod Šolc, potpredsednik istraživanja za američki Savet za suvi grašak i sočivo.

Isti talas vreline koji je uništio Flensbergove useve prošle godine desetkovao je i useve mahunarki.

Žetva sočiva i suvog graška pala je na oko polovinu prosečne proizvodnje, dok su leblebije opale za više od 60 odsto.

Očekuje se da će klimatske promene doneti još ekstremnije toplotne talase, a čak i svega nekoliko sati visokih temperatura dovoljni su da nanesu nepopravljivu štetu polenu

Getty Images
Očekuje se da će klimatske promene doneti još ekstremnije toplotne talase, a čak i svega nekoliko sati visokih temperatura dovoljni su da nanesu nepopravljivu štetu polenu

Mekgi uzgaja neke od svojih grašaka i sočiva tako da budu otporniji na visoke temperature.

Ali uz druge projekte, ona primenjuje različit i donekle kontraintuitivni pristup: uzgajanje useva koji mogu da izdrže hladnoću.

U severnim Sjedinjenim Državama, uzgajivači obično sade mahunarke u proleće.

Mekgi uzgaja grašak, sočivo i leblebije koji se umesto toga seju u jesen.

Ideja je da ove sorte prežive zimu i potom dobiju veliku prednost u cvetanju u rano leto – što im daje realne šanse da se uspešno opraše pre toplotnog talasa.

Prošle godine je Mekgi isporučila proizvođačima semena ograničenu količinu prve tri sorte jestivog graška posejanog u jesen za svoj region.

Ona kaže da oni procvetaju oko dve nedelje ranije od većine grašaka zasejanih u proleće – i sa dvostruko većim prinosom.

Naravno, ne postoje garancije da će ove usevi procvetati pre nego što stigne vrelina, kaže Mekgi, „ali ne morate toliko da brinete”.

Na Državnom univerzitetu u Mičigenu, Džena Volters proučava kako temperatura utiče na polen – i oprašivače – kod voća.

Za vikend na Dan sećanja 2018. godine, temperatura u jugozapadnom Mičigenu kretala se oko 35 stepeni Celzijusa, dok su pčele zujale između grozdova nežnih belih pupoljaka na grmovima borovnice.

Kad je došlo vreme za branje, mnoga voća bila su manja od običnog ili uopšte nisu uspela da se formiraju.

U državi u kojoj rodi u proseku oko 45.359 tona borovnice godišnje, uzgajivači su ubrali svega 29.937 tona.

Volters, doktorandkinja za dvostruko zvanje iz entomologije i ekologije, evolucije i ponašanja, istražuje šta je tačno pošlo po zlu.

Počela je tako što je odredila toplotnu granicu zrna polena kod borovnice. izloživši polen u petrijevoj posudi čitavom dijapazonu temperatura i vlage, i nadzirući polen 24 sata.

Njeni rezultati, još uvek neobjavljeni, sugerišu da pri temperaturama iznad 35 stepeni Celzijusa, polenske cevi borovnice ne uspevaju da izrastu.

Volters je takođe simulirala akutni toplotni talas izloživši zrna polena temperaturama od 37,5 stepeni Celzijusa četiri sata, a potom smanjila temperaturu na 25 stepeni u narednih 20 sati.

„Praktično nema povratka”, kaže Volters.

„Izloženost vrelini samo četiri sata je dovoljno da dovede do trajnog oštećenja.”

Ona sada potvrđuje ove rezultate na pravim grmovima u komorama za uzgoj nameštenim na različite temperature.

Ako njeni rezultati budu potvrđeni, kaže ona, 35 stepeni Celzijusa moglo bi da navede uzgajivače da povremeno uključe sisteme za održavanje vlažnosti vodenom maglom da bi malo ohladili polja.

Ali moraće da pristanu na gubitke nečeg drugog.

„Mnogi patogeni šire se putem vlage ili vode, naročito tokom tog perioda otvaranja pupoljaka”, kaže ona.

A kad se uključe ove mašine, većina oprašivača najverovatnije neće doći.

Moguće je i da pregrejani grmovi borovnice vremenom dovedu do manje oprašivača borovnice, kaže Volters.

Ona i njene kolege porede hranljive sastojke polena izloženog i neizloženog vrućini, tražeći razlike u proteinima, ugljenim hidratima i drugim faktorima koji bi mogli da budu kritični po zdravlje pčela.

Ove godine će ona napuniti osam kaveza veličine 1,8 puta 3,7 metara sa zidovima od žičane mreže sa više od dve desetine grmova borovnice u saksijama, kao i nekoliko ženki plavih voćnih pčela, jedne od mnogih vrsta pčela koje oprašuju cvetove borovnice.

Četiri sata dnevno, tokom perioda od četiri do pet nedelja, ona će sedeti u tim kavezima i posmatrati kako pčele polažu jaja i sakupljaju polen sa grmlja koje je, u polovini kaveza, bilo izloženo vrelini rano u cvatu.

Vlada zabrinutost, kaže Volters, da će, ako vrelina uništi polen, manjak hranljivih materija navesti ženke da prave više muških jaja, koja traže manje polena za proizvodnju.

Ali mužjaci plave voćne pčele su od manje koristi za uzgajivače borovnice, jer samo ženke oprašuju i ležu jaja kako bi zasnovali sledeću generaciju.

Da bi nadoknadili gubitak polena, kaže Volters, uzgajivači bi mogli da razmisle o sađenju redova divljeg cveća koje je otpornije na vrelinu i moglo bi da pruže oprašivačima dodatne hranljive materije.

A postoje i tehnološki načini za pomoć.

Vestgejt je glavni naučni službenik u PauerPolenu, poljoprivrednoj tehnološkoj kompaniji iz Ajove čiji je cilj unapređenje oprašivanja za proizvođače semena hibridnog kukuruza – biljke kod koje polen strada na temperaturama iznad 40 stepeni Celzijusa.

Koristeći uređaj za sakupljanje uz pomoć drmusanja cveta spojen na traktor, kompanija sakuplja velike količine zrelog polena u poljima, a potom pohranjuje živa zrna u kontrolisano okruženje.

PauerPolen se vraća da nanese taj polen kad su vremenski uslovi pogodni za fertilizaciju- obično ne više od pet dana posle sakupljanja.

Ovaj prozor zvuči kratko, ali bi mogao da omogući farmerima da izbegnu neki posebno vreo dan.

Ova kompanija radi na produžavanju tog vremenskog okvira i na primeni svoje tehnologije na druge biljke.

Za neke, jednostavnije rešenje moglo bi da bude da u potpunosti zamene sorte.

„Postoje mahunarke koje rastu u tropskim klimama, tako da biste mogli da izaberete neku drugu sortu”, kaže Šolc iz Saveta za suvi grašak i sočivo.

Ali neke mahunarke koje mogu da istrpe veliku vrelinu, ističe on, kao što su fava pasulj i crnooki pasulj, traže više vlage nego što zemljoradnici sa suvog zemljišta Pacifičkog severozapada mogu da im pruže.

Flensberg, iz Vašingtona, ne želi da se prebacuje na druge sorte.

On se i dalje nada da će mu uzgajivački napori pomoći da nastavi da gaji uljanu repicu i druge biljke koje njegova porodica uzgaja generacijama.

Ipak, on se brine za budućnost.

„Šira slika ukazuje na promenu klime sa kojom ćemo morati da se pozabavimo i izborimo ako želimo da nastavimo da prehranjujemo ljude”, kaže on.

„Postoji granica koliko toplote biljka može da izdrži.”

*Ovaj članak nastao je u saradnji za Mrežom za izveštavanje o hrani i životnoj sredini, neprofitnoj istraživačkoj informativnoj organizaciji.


Pčele su ugrožene korišćenjem pesticida i modernom poljoprivrednom proizvodnjom.
The British Broadcasting Corporation

Pratite nas na Fejsbuku,Tviteru i Vajberu. Ako imate predlog teme za nas, javite se na bbcnasrpskom@bbc.co.uk

Trenutno na radiju

Elvis Costello, the Imposters
Pre 9 minuta

Magnificent Hurt

Elvis Costello, the Imposters
Abba
Pre 5 minuta

Just a Notion

Abba
Red Hot Chili Peppers
Pre 2 minuta

Dark Necessities

Red Hot Chili Peppers
Killers, K.D. Lang
Pre 57 minuta

Lightning Fields (feat. K.D. Lang)

Killers, K.D. Lang
Wolf Alice
On Air!

Beautifully Unconventional

Wolf Alice

Vremenska prognoza

NIŠ
Send this to a friend