Изменение климата угрожает качеству семян и будущему урожаев

Изменение климата уже влияет на объемы производства продовольствия. Например, в Великобритании осенью 2019 года из-за дождей была задержана посадка, а в Австралии сильная засуха нанесла значительный ущерб.

Однако климат также оказывает косвенное влияние на сельское хозяйство, ухудшая качество семян, что затрудняет получение всходов и развитие зрелых растений. Недавнее исследование показало, что даже кратковременные периоды высокой температуры или засухи могут снизить качество семян риса, в зависимости от точной стадии развития семени.

Тем не менее, возможно выведение улучшенных сортов для адаптации к меняющемуся климату. Ресурсы для этого собираются и сохраняются в «генобанках» — библиотеках семян, сохраняющих разнообразие культурных растений для будущего использования.

Почему качество семян критически важно

Во многих развивающихся странах доступ фермеров к недорогим и качественным семенам ограничен. Семена должны храниться между сбором урожая и посевом, и семена низкого качества плохо переносят хранение. После посадки они с меньшей вероятностью дадут всходы и с большей вероятностью погибнут позже, что приводит к низкой плотности растений в поле и снижению урожайности.

Исследование качества семян — важный способ оценки влияния климата на производство зерновых. Уже известно, что изменение климата может снижать качество семян, используемых для пищи, пищевых ингредиентов и для посадки.

Как климат влияет на семена

Основной фактор, влияющий на качество семян, — температура, но количество и время выпадения осадков также важны. Влияние оказывают как изменения средних погодных условий, так и короткие периоды экстремальной температуры или осадков, совпадающие с чувствительными стадиями развития культуры.

Например, исследования 1990-х годов показали, что кратковременные периоды жары во время и непосредственно перед цветением снижают количество производимых семян и, следовательно, урожай зерна у многих зерновых культур.

Новое исследование подтвердило, что качество семян риса больше всего страдает, когда жара совпадает с ранним развитием семени. Также выяснилось, что засуха на этой же стадии снижает качество зрелых семян. Ущерб еще больше, когда эти два фактора действуют вместе.

В отличие от этого, более теплые температуры на более поздних стадиях созревания могут быть полезны для качества семян риса, так как семена высыхают. Однако затопление, погружающее семена в воду, также наносит ущерб, который усиливается, чем позже оно происходит во время созревания. Это показывает, почему при изучении влияния на качество семян необходимо учитывать не только температуру, но и изменение осадков, а также точное время экстремальных погодных явлений.

Семена будущего

Исследование также показало, что разные сорта семян обладают разной степенью устойчивости к этим стрессам окружающей среды. Это означает, что сельское хозяйство в будущем будет зависеть от отбора и селекции правильных сортов, адаптированных к изменяющемуся климату.

В мире существует глобальная сеть генобанков, хранящих семена самых разных растений, что помогает сохранить их генетическое разнообразие. Например:

• Международный генобанк риса хранит более 130 000 образцов культурных видов риса, его диких родственников и близкородственных видов.
• Генобанк AfricaRice хранит 20 000 образцов.

Полученные данные означают, что при выведении новых сортов с использованием образцов из генобанков в качестве «родителей» ученые должны включать способность производить высококачественные семена в стрессовых условиях в число отбираемых признаков. Таким образом можно создать новые сорта семян, способные выдерживать все более экстремальные давления изменения климата.