Глобальное потепление играет в пользу рынка адъювантов
Почему, по мнению ученых, в будущем эффективность современных пестицидов может снизится, а адъюванты в системе защиты растений будут играть важную роль
В своей статье «Изменение климата усугубляет вред, наносимый вредителями культур, за счет снижения эффективности пестицидов» автор Маор Мацрафи рассматривает возможные модели развития событий в индустрии АПК в будущем.
Эффективность пестицидов сильно зависит от условий окружающей среды, которые влияют на абсорбцию, проникновение, перемещение и детоксикацию химических веществ. Глобальное изменение климата в основном связано с увеличением CO 2 в атмосфере и экстремальными погодными явлениями, такими как температурные скачки и выпадение осадков сверх нормы.
В долгосрочной перспективе (2030–2050 гг.) ожидается, что при изменении климата средние температуры увеличатся более чем на 5 ° C в некоторых регионах мира.
Эти два фактора, увеличение уровней CO 2 и колебания температуры, считаются наиболее значительными для будущего сельскохозяйственного производства.
Изменения климата повлияют на некоторые наиболее важные сельскохозяйственные культуры
Модельные прогнозы показывают, что мировые урожаи пшеницы (Triticum aestivum), кукурузы (Zea maize) и сои (Glycine max) уменьшаются на 6–16% для каждого повышения температуры на один градус C.
В отличие от негативного воздействия повышенных температур, обогащение CO 2, по- видимому, оказывает противоположное влияние, и при определенных условиях было обнаружено, что более высокие уровни CO2 увеличивают урожайность таких культур, как пшеница, соя и некоторых других.
На это, увы, не повод для оптимизма. Потому что обогащение CO 2 может также увеличить ущерб, причиняемый определенными вредителями культур. Так, при повышенном содержании диоксида углерода в атмосфере происходит повышение конкурентоспособности и снижение чувствительности к гербицидам некоторых видов сорняков, а также снижение экспрессии токсинов Bacillus thuringiensis в трансгенных растениях.
В совокупности данные свидетельствуют о том, что последствия продолжающегося изменения климата приведут к общему снижению урожайности, будь то из-за прямого воздействия на урожай экстремальных погодных явлений, таких как жара и засуха, или косвенных последствий в виде изменения реакции вредных организмов на методы контроля.
Сокращение производства сельскохозяйственных культур станет огромной проблемой, поскольку ожидается, что к 2050 году численность населения мира превысит 9 миллиардов человек и увеличит спрос на продовольствие на 70–100%.
Следовательно, снижение потерь урожая сельскохозяйственных культур из-за вредителей будет ключом к решению проблемы глобальной продовольственной безопасности.
Условная устойчивость – что это такое
Сопротивление к пестицидам может быть достигнута с помощью механизмов устойчивости в организме вредителя, когда активное вещество в силу генных мутаций «связывается» и становится менее разрушительным.
В дополнение к эволюции устойчивости вредителей к пестицидам, условная устойчивость может быть результатом снижения чувствительности вредителя к пестицидам в измененных условиях окружающей среды. Как для изменения температуры, так и для уровней CO 2 ранее было задокументировано несколько случаев условного сопротивления.
Чувствительность к фунгициду у оомицета Pythium sylvaticum, который вызывает коричневую гниль, снижалась при повышенной температуре.
Высокие температуры снижали чувствительность сорняков к гербицидам, таким как глюфосинат, дикамба, мезотрион, диклофопметил и пиноксаден.
Противоположная тенденция, где низкие температуры привели к снижению чувствительности к гербициду, наблюдалась для параквата на сорняке Hordeum glaucum и для 2,4-D на сорняках Ambrosia artemisiifolia и A. trifida.
Было установлено, что на эффективность глифосата влияют как высокая, так и низкая температура, в то время как направление реакции, по-видимому, связано с видами растений.
Низкие температуры снижали чувствительность к глифосату как у A. artemisiifolia, так и у A. trifida, в то время как у трех других видов растений была отмечена противоположная тенденция (например, Conyza canadensis, C. bonariensis и Kochia scoparia).
Рассматривая исследования, связанные с влиянием условий окружающей среды на чувствительность вредителей к пестицидам, становится очевидным, что нам не хватает понимания транскрипционной и физиологической основы изменений в реакции вредителей на пестициды.
Большая часть исследований является ретроспективной и направлена на выявление основных механизмов устойчивости, позволяющих предложить альтернативы пестицидам.
Однако возможно (и это было доказано в нескольких различных исследованиях) некоторые из этих случаев устойчивости могут быть также связаны с пониженной чувствительностью к пестицидам в неблагоприятных условиях окружающей среды.
Условная резистентность была задокументирована как для устойчивых к пестицидам, так и для чувствительных ранее классифицированных биотипов, но даже у одного и того же вида реакция на измененные условия окружающей среды не всегда одинакова.
В отношении сорняков H. glaucum были протестированы как устойчивые, так и чувствительные биотипы на их реакцию на паракват при различных температурах.
Тесты показали, что резистентный биотип был менее чувствителен к параквату при низких температурах, в то время как чувствительный биотип был менее чувствителен к параквату при высоких температурах. Эти результаты предполагают, что условное сопротивление охватывает более сложные процессы, чем известные нам механизмы сопротивления, и может иметь различные регуляторные пути.
У растений колебания температуры и уровня CO 2 могут влиять на фотосинтетическую активность, вызывая изменения в углеводном балансе, что приводит к изменению физиологических и биохимических способностей растений.
Будь то предназначенные для борьбы с сорняками, болезнями или вредителями, пестициды применяются и переносятся через флоэму или ксилему растения.
Большинство пестицидов, переносящихся через флоэму, таких как гербицид глифосат, зависят от характера ассимиляционной транслокации. Таким образом, на перемещение пестицидов, переносимых растениями, влияют физиологические изменения в растении. Изменения в углеводном балансе и движении ассимиляторов могут быть причиной снижения эффективности глифосата при повышенных температурах и уровнях CO 2.
В пестицидах, предназначенных для борьбы с вредителями, такими как триазофос, пестицид передается насекомому через сосудистые ткани растения-хозяина во время процесса кормления насекомых. У риса Bt более высокое содержание сахара было обнаружено, когда растения выращивались при повышенных уровнях CO 2, что в конечном итоге приводило к ускоренному метаболизму триазофоса, таким образом снижая его доступность и влияние на вредителя риса бурая рисовая цикадка (N. Lugens).
Несколько других физиологических и биохимических реакций растений, связанных с изменением климатических условий, таких как снижение проводимости в устьицах, повышенная скорость роста и повышенное содержание белка, все может быть связано с условным сопротивлением. Необходимы дополнительные исследования, чтобы понять механизм этих реакций и улучшить борьбу с вредителями в будущем.
Основываясь на современных исследованиях, становится все более очевидным, что пестициды склонны быть менее эффективными в изменяющихся условиях окружающей среды.
Таким образом, Мацрафи прогнозирует, что численность вредителей с пониженной чувствительностью к пестицидам из-за условной устойчивости резко возрастет при прогнозируемом изменении климата.
В ответ он считает, что «использование адъювантов для улучшения транслокации пестицидов или уменьшения метаболизма пестицидов и новые технологии, такие как использование наночастиц, могут привести к повышению функциональности пестицидов при прогнозируемом изменении климата».
О том, что погода становится все более непредсказуемой, аграрии хорошо осведомлены. Ведь именно они первыми сталкиваются с тем, что вместо дождей устанавливается затяжная засуха, а когда нужно весеннее тепло ударяют заморозки. И, конечно, именно они ежегодно принимают решения, как правильно подобрать защиту растений, чтобы не лишиться урожая из-за болезней и вредителей. На российском рынке не так уж много компаний предлагает надежные и эффективные адъюванты, но в линейке компании ООО «Листерра» эти средства защиты растений (Агропол, Ж и Агропол, Супер, Ж) представлены не первый год. Ими пользуются сельхозпроизводители – и отзывы отличные.
Если вы хотите получить максимальную защиту от своих пестицидов в любых погодных условиях, то специалисты компании «Листерра» всегда готовы предоставить консультацию и рассказать о лучших и современных методиках защиты урожая. Обращайтесь!
Также почитать о реальном опыте применения препаратов «Листерра» в системах защиты различных культур, вы можете на странице Спецпроекта.
Источник
Ученые оценили потери сельского хозяйства от насекомых из-за потепления
Вредители съедят на 46% больше пшеницы, что составит примерно 59 млн тонн в год
Москва. 31 августа. INTERFAX.RU — Американские ученые оценили потери мирового сельского хозяйства от насекомых-вредителей, активность которых увеличится из-за глобального потепления. Даже при безопасном сценарии ежегодные потери урожая пшеницы достигнут 59 млн тонн при нынешнем объеме производства в 749,4 миллиона тонн. Вместе с рисом и кукурузой потери составят около 213 миллионов тонн, пишет N+1 со ссылкой на журнал Science.
Глобальное изменение климата, в частности, приведет к более частым и интенсивным засухам, опасным для сельхозкультур. Кроме того, потепление может «перекроить» карту мирового сельского хозяйства, сдвинув границы регионов, где климат позволяет выращивать те или иные сорта растений. Группа Кертиса Дойча (Curtis Deutsch) из университета штата Вашингтон оценила, насколько возрастающая активность насекомых, которую предыдущие исследования связывали с потеплением, скажется на урожаях риса, кукурузы и пшеницы — трех ключевых сельскохозяйственных культур для примерно 4 млрд человек по статистике Продовольственной и сельскохозяйственной организации ООН. По данным ФАО, в 2016 году в мире вырастили 749,4 млн тонн пшеницы, 740 млн тонн риса и 1,06 млрд тонн кукурузы.
«Мы ожидаем, что потери урожая из-за активности насекомых возрастут по двум причинам. Во-первых, потепление экспоненциально увеличивает скорость обмена веществ у насекомых. Во-вторых, везде, кроме тропиков, потепление увеличит темпы их размножения. В итоге будет больше насекомых, которые больше съедят», — сказал Дойч, которого цитирует пресс-служба университета.
Какие страны пострадают больше всего
Ученые использовали данные предыдущих лабораторных экспериментов и наблюдений о влиянии температуры на метаболизм и размножение 38 видов насекомых-вредителей: в частности, эти исследования показали, что если скорость обмена веществ стабильно возрастает вместе с температурой окружающей среды, то для размножения существует оптимальная температура, после которой его скорость достигает плато или снижается.
В итоге ученые построили модель динамики их популяции в зависимости от разных сценариев изменения климата и соединили эти данные с данными об урожайности и прогнозируемом росте глобальной средней температуры до 2050 года. Географическое разрешение модели позволило им делать прогнозы для отдельных регионов: так, наиболее выраженным эффект от потепления будет в регионах, где климат сейчас умеренный, например, в «кукурузном поясе» на Среднем Западе США и в Европе, где ежегодные потери урожая пшеницы при сохранении нынешней траектории роста температуры могут превысить 16 млн тонн.
Авторы исследования показали, что каждый дополнительный градус будущего потепления приведет к росту потерь годового урожая на 10-25 процентов. Относительно безопасный сценарий потепления на два градуса, который предполагает Парижское соглашение 2015 года, таким образом, приведет к потерям примерно 213 млн тонн в год, снизив урожаи кукурузы на 31%, риса — на 19%, а пшеницы — на 46%. Больше всего пострадают сегодняшние основные производители этих сельхозкультур — например, США, Китай и Франция. Наиболее выраженным эффект будет для пшеницы, тогда как рис и кукуруза, растущие в более теплом климате, пострадают меньше.
Как бороться с насекомыми
По словам соавтора исследования Розамонд Нэйлор (Rosamond Naylor), для борьбы с возросшей активностью насекомых понадобятся все технологии современного
сельского хозяйства, включая пестициды, использование ГМО и практик вроде севооборота, доступные не всем странам. Но даже в этом случае в большинстве сценариев потепления «насекомые все равно выигрывают», говорит Нэйлор.
В комментарии к исследованию, опубликованном журналом Science, Маркус Риглер (Markus Riegler) из университета Западного Сиднея отмечает, что модель авторов статьи может недооценивать потери урожая, например, в связи с тем, что многие насекомые одновременно переносят опасные для сельхозкультур патогены. С другой стороны, потепление затронет и естественных врагов насекомых, а помимо роста температуры, на них повлияют и другие факторы изменения климата, например, изменение режима осадков или более частые периоды экстремальных температур.
Ранее другая группа ученых заявила, что если человечество не начнет принимать меры по борьбе с изменением климата до 2035 года, оно не сможет ограничить рост глобальной средней температуры безопасными двумя градусами Цельсия. Правда, даже если человечество выполнит Парижское соглашение, средняя температура на Земле все равно может вырасти еще на 3-4 градуса из-за необратимых климатических процессов, которые запустит потепление.
Источник
Растения затормозят глобальное потепление
Фото: Павел Львов / РИА Новости
Международная группа ученых во главе со специалистами Национальной лаборатории Лоуренса и Калифорнийского университета в Беркли (США) выяснили, что растения способны затормозить глобальное потепление, но не полностью остановить его. Об этом сообщается в статье, опубликованной в журнале Nature.
Исследователи зафиксировали, что в период с 1982 по 2020 год фотосинтез растений усилился на 12 процентов. За тот же период глобальная концентрация углекислого газа в атмосфере выросла примерно на 17 процентов, с 360 частей на миллион (ppm) до 420 ppm. Увеличение интенсивности фотосинтеза соответствует дополнительным 14 петаграммам углерода, выводимого из атмосферы каждый год. Это примерно равно количеству углерода, выделяемого во всем мире при сжигании ископаемого топлива только в 2020 году.
Большая часть уловленного растениями углерода позже возвращается обратно в атмосферу через дыхание. В итоге растения посредством фотосинтеза и почвенного поглощения забирают примерно треть выбросов углекислого газа, выбрасываемых в атмосферу каждое десятилетие в результате сжигания ископаемого топлива.
Таким образом, решающую роль в предотвращении катастрофических изменений климата играют усилия по сокращению выбросов углекислого газа, который остается в атмосфере на десятилетия дольше, чем другие парниковые газы.
Источник