Новое исследование с участием исследователей из Массачусетского технологического института показывает, что эти взаимодействия могут быть весьма значительными, предполагая, что директивным органам необходимо учитывать как потепление, так и загрязнение воздуха при решении вопросов продовольственной безопасности.В исследовании подробно рассматривается мировое производство четырех ведущих продовольственных культур — риса, пшеницы, кукурузы и сои — на долю которых приходится более половины калорий, потребляемых людьми во всем мире.
Он предсказывает, что эффекты будут значительно варьироваться от региона к региону, и что некоторые культуры гораздо сильнее зависят от того или иного фактора: например, пшеница очень чувствительна к воздействию озона, а кукуруза — гораздо более неблагоприятно. теплом.Исследование было проведено Колетт Хилд, доцентом кафедры гражданской и экологической инженерии (ЦВЕ) Массачусетского технологического института, бывшим постдоком ЦВЕ Амосом Тай и Марией ван Мартин из Университета штата Колорадо. Их работа описана на этой неделе в журнале Nature Climate Change.Хилд объясняет, что, хотя известно, что как более высокие температуры, так и загрязнение озоном могут повредить растения и снизить урожайность, «никто не рассматривал их вместе».
И хотя повышение температуры широко обсуждается, влияние качества воздуха на посевы менее признано.По прогнозам исследования, эффекты, вероятно, будут широко варьироваться в зависимости от региона. Ожидается, что в Соединенных Штатах ужесточение правил качества воздуха приведет к резкому снижению загрязнения озоном, смягчая его воздействие на посевы. Но в других регионах результат «будет зависеть от внутренней политики в отношении загрязнения воздуха», — говорит Хилд. «Очистка воздуха улучшит урожайность».
В целом, при прочих равных условиях, потепление может снизить урожайность сельскохозяйственных культур в мире примерно на 10 процентов к 2050 году, говорится в исследовании. Но последствия загрязнения озоном более сложны — некоторые культуры страдают от него сильнее, чем другие, — что предполагает, что меры по борьбе с загрязнением могут сыграть важную роль в определении результатов.
По словам Хилда, загрязнение озоном также сложно идентифицировать, поскольку его повреждение может напоминать другие болезни растений, вызывая появление пятен на листьях и обесцвечивание.
Потенциальное сокращение урожайности вызывает беспокойство: ожидается, что к 2050 году мир будет нуждаться в продовольствии примерно на 50 процентов больше, говорят авторы, из-за роста населения и изменения тенденций в питании в развивающихся странах. Таким образом, любое снижение урожайности происходит на фоне общей потребности в значительном увеличении производства за счет улучшения выбора культур и методов ведения сельского хозяйства, а также расширения сельскохозяйственных угодий.Хотя тепло и озон могут наносить вред растениям независимо друг от друга, эти факторы также взаимодействуют друг с другом. Например, более высокие температуры значительно увеличивают производство озона в результате реакций на солнечном свете летучих органических соединений и оксидов азота.
Из-за этих взаимодействий команда обнаружила, что 46 процентов повреждений соевых бобов, которые ранее приписывались жаре, на самом деле вызваны повышенным содержанием озона.При некоторых сценариях исследователи обнаружили, что меры по борьбе с загрязнением могут серьезно повлиять на ожидаемое сокращение урожая после изменения климата.
Например, в то время как глобальное производство продуктов питания прогнозировалось на 15 процентов по одному сценарию, более значительное сокращение выбросов, прогнозируемое по альтернативному сценарию, сокращает это падение до 9 процентов.Исследователи обнаружили, что загрязнение воздуха играет еще большую роль в формировании недоедания в развивающихся странах: при более пессимистичном сценарии качества воздуха уровень недоедания может увеличиться с 18 до 27 процентов к 2050 году — примерно на 50 процентов; Они обнаружили, что при более оптимистичном сценарии ставка все равно увеличится, но это повышение сократится почти вдвое.Сельскохозяйственное производство «очень чувствительно к загрязнению озоном», — говорит Хилд, добавляя, что эти результаты «показывают, насколько важно думать о сельскохозяйственных последствиях регулирования качества воздуха. Озон — это то, что мы понимаем, причины и шаги, которые необходимо предпринять. необходимо принять, чтобы улучшить качество воздуха ".
Дениз Л. Маузералл, профессор экологической инженерии и международных отношений в Принстонском университете, которая не принимала участия в этом исследовании, говорит: «Важный вывод … заключается в том, что контроль за уровнями загрязнения воздуха может повысить урожайность сельскохозяйственных культур и частично компенсировать неблагоприятное воздействие климата. изменение урожайности. Таким образом, более широкое использование чистых источников энергии, которые не выбрасывают ни парниковые газы, ни обычные загрязнители воздуха, такие как энергия ветра и солнца, будет вдвойне выгодно для глобальной продовольственной безопасности, поскольку они не способствуют изменению климата или повышенная концентрация озона на поверхности ".
Исследование было поддержано Национальным научным фондом, Службой национальных парков и Фондом Краучера.