Жара проносится по городу, и люди изнуряют себя, бегая по помещениям в поисках кондиционера. А вот урожаю в поле не так повезло. Для них нет выхода.
Ученые в Австралии работают над тем, чтобы понять, как аномальная жара влияет на пшеницу. Они смешивают наблюдательные исследования с методами информатики. Это позволит им создавать модели, чтобы понять, как пшеница поведет себя в определенных условиях.
Тепло может по-разному воздействовать на растения и почву, воду, воздух и микробы вокруг них. Знание того, как все эти факторы влияют на урожай, может помочь фермерам защитить свои растения от воздействия аномальной жары.
«Волны жары могут значительно снизить урожайность пшеницы в регионах выращивания, а моделирование может помочь в поиске стратегий по ограничению воздействия экстремальных погодных условий и изменения климата», - говорит Джеймс Наттолл. Наттолл работает в министерстве сельского хозяйства Австралии, штат Виктория, в Департаменте экономического развития, занятости, транспорта и ресурсов. «Это может особенно пригодиться в чувствительные периоды цветения культур и фазы налива зерна».
Пшеница является важной сельскохозяйственной культурой, мировое производство которой в 2014 году составило 729 миллионов тонн. Она является основным источником питания человека. Наттолл говорит, что поддержание стабильного производства в будущем включает в себя поиск способов уменьшить воздействие теплового стресса на растения.
Натталл и его команда провели три эксперимента. Они попытались получить полную картину различных характеристик теплового стресса, таких как время, интенсивность и продолжительность. Они проверили, как растения реагируют на многодневную жару и влияет ли она больше на растения во время фазы цветения или налива зерна. Они также изучили, как наличие воды во время аномальной жары повлияло на пшеницу.
Результаты показали, что высокие температуры за пять дней до начала цветения пшеницы уменьшали количество зерен пшеницы на растении. Кроме того, высокая температура во время роста зерна пшеницы уменьшила его размер.
Затем они объединяют все результаты в компьютерную имитационную модель. Это позволило им предсказать, как аномальная жара может повлиять на пшеницу, а не только на растения в их эксперименте.
Наттолл поясняет: «Моделирование культур позволяет вам тестировать реакцию на окружающую среду или комбинации обработки, а также проверять, как они взаимодействуют друг с другом».
Он говорит, что хорошим примером являются исследования изменения климата, когда ученые интересуются реакцией растений на уровень углекислого газа, температуру и количество осадков. Модель урожая позволяет им тестировать комбинации этих факторов на рост и урожайность.
«Эти модели позволяют нам прогнозировать рост и урожайность сельскохозяйственных культур», - говорит он.«При поиске способов борьбы с аномальной жарой моделирование предоставляет инструмент, позволяющий увидеть влияние климатических и погодных изменений на производство пшеницы. Оно помогает нам предсказать, как отреагирует пшеница, чтобы мы могли попытаться заранее остановить любые негативные последствия».
Наттолл говорит, что следующим шагом в их исследовании будет тестирование моделей на полях пшеницы, а не на небольшой выборке растений. В конечном итоге они хотят включить свою работу в более крупные модели урожая, чтобы улучшить их.
«Как ученый, я испытываю удовлетворение, когда нахожу взаимосвязь между ростом урожая и такими стрессами, как аномальная жара», - говорит он. «Я также думаю, что работа ценна, потому что мы можем помочь моделям сельскохозяйственных культур определить возможные способы, которые позволят нам продолжать производить пищу, в которой нуждается наша планета».