Глобальное наблюдение продолжающегося высыхания атмосферы, известного ученым как рост дефицита давления пара, наблюдается во всем мире с начала 2000-х годов. В последние годы это тревожное явление набирает обороты, и, по прогнозам, в ближайшие десятилетия оно еще больше усилится по мере усиления изменения климата.
В новой статье, опубликованной в журнале Global Change Biology, исследование Университета Миннесоты и Западного университета в Онтарио, Канада, показывает, что глобальная атмосферная сушка значительно снижает продуктивность как сельскохозяйственных, так и некультурных растений, даже при хорошем -поливные условия. Новые результаты были получены в результате крупномасштабного анализа, охватывающего 50 лет исследований и 112 видов растений.
«Когда наблюдается дефицит высокого давления пара, наша атмосфера вытягивает воду из других источников: животных, растений и т. д.», - сказал старший автор Валид Садок, доцент кафедры агрономии и генетики растений в Университет Миннесоты. «Увеличение дефицита давления пара требует от сельскохозяйственных культур большего использования воды. В свою очередь, это оказывает большее давление на фермеров, чтобы обеспечить удовлетворение этой потребности в воде - либо за счет осадков, либо за счет орошения - чтобы урожайность не снижалась».
«Мы считаем, что вызванное изменением климата усиление атмосферной засухи снизит продуктивность растений и урожайность - как в Миннесоте, так и во всем мире», - сказал Садок.
В своем анализе исследователи подозревали, что растения будут ощущать и реагировать на это явление неожиданным образом, что приведет к дополнительным затратам на производительность. Полученные данные подтверждают, что различные виды растений - от пшеницы до кукурузы и даже берез - реагируют на атмосферное высыхание и предвосхищают будущие засухи.
Благодаря этому процессу растения перепрограммируют себя, чтобы стать более консервативными, или, другими словами, стать меньше, ниже ростом и более устойчивыми к засухе, даже если самой засухи не бывает. Кроме того, из-за такого консервативного поведения растения менее способны фиксировать атмосферный CO2 для осуществления фотосинтеза и образования семян. Чистый результат? Производительность снижается.
«По мере того, как мы стремимся увеличить производство, чтобы накормить большее население, это новое препятствие, которое необходимо устранить», - сказал Садок. «Атмосферная сушка может ограничить урожайность даже в регионах, где орошение или влажность почвы не ограничивают, например, в Миннесоте».
Положительным моментом является то, что анализ показывает, что разные виды или разновидности внутри видов более или менее сильно реагируют на эту сушку в зависимости от их эволюционного и генетического строения. Например, у пшеницы некоторые сорта менее чувствительны к этому новому стрессу по сравнению с другими, и этот тип изменчивости, по-видимому, существует и у других некультурных видов.
"Это открытие является особенно многообещающим, поскольку оно указывает на возможность селекции генотипов, способных оставаться продуктивными, несмотря на усиление атмосферной засухи", - сказал Садок..
Даниэль Уэй, физиолог растений и соавтор исследования из Западного университета, видит аналогичные результаты, когда речь идет об экосистемах.
«Изменчивость чувствительности растений к атмосферному высыханию также можно использовать для прогнозирования того, как естественные экосистемы будут реагировать на изменение климата, и управлять ими таким образом, чтобы повысить их устойчивость к изменению климата», - сказала она.
Исследователи считают, что в будущем эти результаты могут быть использованы для разработки новых сортов сельскохозяйственных культур и управления экосистемами таким образом, чтобы сделать их более устойчивыми к атмосферному высыханию. Тем не менее, необходимо новое сотрудничество между физиологами растений, экологами, агрономами, селекционерами и фермерами, чтобы убедиться, что фермерам предоставляется правильный сорт в зависимости от их конкретных условий.
«В конечном счете, это исследование требует более целенаправленных междисциплинарных исследований, чтобы лучше понять, предсказать и смягчить сложные последствия атмосферного высыхания для экосистем и продовольственной безопасности», - заявили Садок и Уэй.
Исследование финансировалось за счет грантов Миннесотского совета по исследованию и продвижению пшеницы, Миннесотского совета по исследованиям и продвижению сои и Министерства сельского хозяйства Миннесоты.