Древняя стратегия земледелия обещает стать устойчивой к изменению климата

 

В 2011 году Морган Руэлл жил в отдаленных горах Эфиопии, занимаясь диссертацией о разнообразии продуктов питания, когда он услышал об одной культуре, которая привела его в замешательство.

Фермеры неоднократно упоминали зерно под названием "duragna" на амхарском языке, которое не имело эквивалента в английском. Они продолжали говорить: "Ну, это не совсем пшеница, не совсем ячмень", - говорит Руэлль. "Я был в тупике несколько недель".

В конце концов фермер объяснил, что дуриан - это смесь пшеницы и ячменя, а иногда и других злаков, посаженных вместе, а не один вид зерна, посеянный ровными рядами.

Он наткнулся на одно из немногих мест в мире, где фермеры все еще сеют маслины, или смеси видов зерновых, которые могут содержать рис, просо, пшеницу, рожь, ячмень, тритикале, эммер и многое другое.

 

Знания, которыми фермеры поделились с Рюэлем, привели к появлению работы нынешних и бывших исследователей Корнелла, в которой говорится о том, что маслины, которые кормили людей на протяжении тысячелетий, но сейчас в значительной степени забыты, обладают уникальной способностью адаптироваться в режиме реального времени к все более непредсказуемой и экстремальной погоде, вызванной изменением климата.

Исследование объединяет предыдущие работы в области агрономии, этнографии, археологии, истории и экологии. Оно показывает, что маслины - от латинского слова, означающего "смешанный" - использовались более 3 000 лет и по крайней мере в 27 странах, от северной Африки до Европы и Азии, а затем и Северной Америки. Дикие маслины, возможно, даже дали начало сельскому хозяйству.

"Фермеры, ведущие натуральное хозяйство по всему миру, управляли и снижали риски на своих фермах в течение тысяч и тысяч лет и разработали эти адаптированные к местным условиям стратегии для этого", - говорит бывший постдокторант Корнелла Алекс Макэлвей, первый автор статьи, а ныне научный сотрудник Нью-Йоркского ботанического сада. "Мы могли бы многому у них научиться, особенно сейчас, в период изменения климата".

Сначала Рюэль - ныне доцент кафедры экологии и политики в Университете Кларка - думал, что фермеры выращивают маслины вместе, а затем разделяют компоненты во время сбора урожая - это достаточно просто при других смешанных посадках, таких как фава-бобы, которые растут высоко, и низкорослый полевой горох. Но пшеница и ячмень? "Я не мог представить себе, как они идут по полю и говорят: это пшеница, это ячмень. Это казалось очень сложным".

Затем он начал понимать, почему фермеры считают эту смесь одной культурой. Женщины стали рассказывать ему, что они используют ее для приготовления хлеба, пива, инджеры - блинов из закваски - и колло - популярной закуски из жареных зерновых, бобовых и масличных культур. Пшеницу и ячмень сажают вместе, собирают вместе, готовят и употребляют вместе.

"Мы сразу же подумали, что пропорции [пшеницы и ячменя] должны меняться из года в год", - говорит Рюэль. "Это постоянно развивающийся организм, реагирующий на изменения. Он действует сам по себе, вне контроля фермера, реагируя на любые условия".

Например, если необычайно сильный дождь уничтожит половину растений, оставшиеся растения будут хорошо приспособлены к этому дождю, говорит Анна ДиПаола, докторант и соавтор статьи. Природа дает фермеру обратную связь и говорит: "Это хорошо адаптировано. Посадите это снова".

И если засуха делает этот год неудачным для пшеницы, ячмень, который, как правило, более устойчив к засухе, компенсирует это и даст более высокий урожай, говорит Руэлль. "Так что, несмотря ни на что, вы сможете печь хлеб из него".

МакАлвей нашел фермеров, восхваляющих это преимущество, во время исследований в штате Джорджия. Во время их первой поездки туда летом 2022 года он разговаривал со священником, который выращивал смесь пшеницы и ячменя, используемую им для святых таинств и церковных праздников. Он сказал: "Если одно не получится, то, по крайней мере, у нас есть другое". Переводчик использовал те же слова, что и переводчик в Эфиопии. Я подумал: "Ничего себе, вот это феномен", - говорит Макэлвей.

Пропорции в смесях меняются из года в год, автоматически адаптируясь к условиям выращивания. Если в районе становится все суше, пшеница будет расти хуже, и семена, которые фермер сохраняет для следующей посадки, будут автоматически включать меньше пшеницы и больше ячменя, говорит Макэлвей.

"Это более быстрый процесс, чем эволюция. Если бы у вас был только один слабый сорт, то потребовалось бы много времени для адаптации", - говорит он. "Но если у вас есть несколько видов и несколько разновидностей, эти изменения могут произойти очень быстро".

Такая способность делает маслины идеальной стратегией для борьбы с изменением климата - особенно потому, что их можно сразу же масштабировать, чего нельзя сказать о других поликультурах. Для уборки бобов и кукурузы, выращенных вместе, потребуется новая техника. "Но у нас уже давно есть технология для уборки этих зерновых", - говорит Макэлвей.

Более того, исследователи призывают фермеров адаптироваться к будущим средним условиям, будь то более теплые или более сухие, говорит Руэлль. "Но меня гораздо больше беспокоит то, что изменчивость погоды возрастет, и фермерам придется иметь дело с действительно жарким годом, за которым последует действительно прохладный год, или с поздним сезоном, за которым последует ранний сезон", - говорит он. "Я слышал, как фермеры в Эфиопии говорили: "Я не знаю, что делать - погода сейчас настолько непредсказуема".

Маслины могут помочь фермерам процветать в более широком диапазоне условий, говорит он. "Мы повышаем осведомленность о системе коренных народов, которая помогает фермерам справляться с изменчивостью".
Древняя стратегия

Несмотря на широкое распространение, стратегия посева маслин осталась незамеченной, говорит эколог по болезням и агроэколог Элисон Пауэр, профессор экологии и эволюционной биологии в Колледже сельского хозяйства и наук о жизни и соавтор статьи. Руэлль и Макэлвей были постдоками в ее лаборатории.

Пауэр не сталкивалась с этой концепцией, пока не прочитала диссертацию Руэлла, будучи советником в его комитете, хотя она работала в этой области с начала 1980-х годов. "Я спросила: "Что они делают?"". вспоминает Пауэр. "Самым удивительным для меня было то, что это уходит корнями так далеко и что это такая широко распространенная практика, которая продолжается и по сей день в нескольких частях мира", - говорит она. "Большинство из нас, представителей сообщества агроэкологии, не знали об этом".

Она благодарит Земеде Асфау, профессора этноботаники из Университета Аддис-Абебы, за то, что он помог команде из Корнелла и другим людям понять эту практику.

Хотя маслины сейчас не очень известны, они могли расти вместе в дикой природе и составлять основу земледелия в Плодородном полумесяце, говорят исследователи. Есть свидетельства того, что до одомашнивания этих культур люди сажали смеси диких версий, говорит Макэлвей. Дикий эйнкорн и дикий эммер растут вместе, как и дикий ячмень, дикая рожь и дикий овес. "Я разговаривал с израильскими учеными, которые сказали, что они никогда не встречают дикую пшеницу без дикого ячменя", - говорит МакАлвей. "Эти злаки коэволюционировали на протяжении многих, многих тысяч лет".

Помимо пищи для человека, маслины широко использовались в качестве корма для скота; ячменно-овсяные, овсяно-ржаные и овсяно-пшеничные смеси высаживались в Северной Америке по крайней мере до 1889 года.

Маслины начали выходить из употребления с 18 века - не потому, что они не работали, а из-за механизации уборочной техники, а также научного сельского хозяйства, которое поощряло фермеров сажать один вид зерновых, чтобы производить однородный продукт для индустриализированной пищевой промышленности.

Но эта практика продолжается и сегодня в Эритрее, Индии, Грузии, Греции и Эфиопии. В Судане фермеры выращивают смесь риса и сорго в районах, которые предсказуемо затапливаются; рис растет в затопляемых зонах, а сорго - в более сухих условиях.

Помимо преимуществ, связанных с адаптацией к климату, маслины могут давать более высокие и стабильные урожаи, более устойчивы к засухе и лучше противостоят вредителям и сорнякам по сравнению с отдельными культурами.

Это объясняется тем, что несколько типов растений по-разному реагируют на стрессовые условия. Различные характеристики растений, такие как высота и глубина корней, а также различные экологические роли означают, что растения растут взаимодополняемо, а не конкурируют, и более эффективно используют свет и подземные ресурсы по сравнению с одиночными культурами.

В полевых испытаниях смесь эритрейской пшеницы и ячменя превосходила по урожайности пшеницу и ячмень на 20% и 11% соответственно и давала большее количество муки на единицу продукции по сравнению с чистым ячменем.

Пауэр говорит, что остается много вопросов о маслинах. Обеспечивают ли маслины лучшее питание, чем монокультуры? Можно ли использовать компоненты маслин для отслеживания экологических тенденций? Как экологические механизмы лежат в основе эффективности маслин?

"Мы хотели бы провести эксперименты, чтобы проверить, что они могут быть полезны во всех отношениях, которые мы предлагаем в статье", - говорит Пауэр.

Полевые работы в Эфиопии были приостановлены из-за пандемии COVID-19 и политического конфликта.

Поэтому команда начала проверять свои теории ближе к дому - на небольшой исследовательской ферме Корнелла во Фривилле, штат Нью-Йорк.
Молитва о тле

Анна ДиПаола открывает ноутбук и запускает презентацию PowerPoint, которая станет первой главой ее докторской диссертации. Она запускает слайд-деск, показывающий 66 упорядоченных тестовых участков размером 2 метра на 2 метра, на которых она выращивает различные сорта и комбинации ячменя и пшеницы на тестовой ферме во Фривилле. "Я хотела посадить североамериканские семена на североамериканском поле и посмотреть, выдержит ли эта концепция здесь", - говорит она.

В лаборатории Пауэра она проверяет, будут ли различные комбинации пшеницы и ячменя более устойчивы к вирусу желтой карликовости ячменя, который поражает экономически важные культуры - ячмень, овес, пшеницу, кукурузу, тритикале и рис. Вирус может вызвать пожелтение листьев, задержку развития корней, задержку развития семян, снижение урожайности и повышение восприимчивости растений к грибкам.

Тля переносит вирус и передает его растениям, когда питается соком растений. "Большинство фермеров не надеются, что тля нападет на их посевы", - говорит ДиПаола. "Я молилась о тле".

Результаты ее работы помогут команде в предстоящих исследованиях в Грузии и Эфиопии.

Их цель - узнать у фермеров, как и почему они сажают маслины, собрать семена и проверить гипотезы. Они также проведут анализ питания, чтобы понять, могут ли быть потеряны микроэлементы при посадке монокультур.

"Это огромная часть рациона многих людей", - говорит Макэлвей. "Если вы не сажаете черный ячмень, красную пшеницу, а выращиваете только белую пшеницу, может ли вам вдруг не хватить железа или некоторых других соединений? В Эфиопии уже существует большая проблема скрытого голода, связанного с дефицитом микроэлементов".

Они также изучают, могут ли маслины предложить еще больше преимуществ, связанных с изменением климата.

По сравнению с монокультурами, маслины могут производить больше биомассы и поглощать больше углерода, чем монокультуры, потому что они используют различные питательные вещества и уровни в почве.

"Что меня восхищает, так это то, что пшеница является третьей по величине выращиваемой культурой в мире, миллионы гектаров", - говорит МакАлвей. "Если бы вы превратили большой участок, на котором выращивается только пшеница, в пшеницу и ячмень, вы могли бы реально изменить ситуацию".

Результаты исследования опубликованы в журнале "Агрономия для устойчивого развития".

Категория: Наука и Техника | Добавил: fantast (12.01.2023)
Просмотров: 18 | Рейтинг: 0.0/0