Существует множество взаимосвязанных последствий изменения климата на животноводство . Эта деятельность находится под сильным влиянием антропогенного изменения климата и является его существенной движущей силой из-за выбросов парниковых газов . По состоянию на 2011 год около 400 миллионов человек в той или иной степени полагались на животноводство как источник средств к существованию. [3] : 746 Коммерческая стоимость этого сектора оценивается примерно в 1 триллион долларов . [4] Поскольку полный отказ от потребления человеком мяса и/или продуктов животного происхождения в настоящее время не считается реалистичной целью, [5] любая комплексная адаптация к последствиям изменения климата должна также учитывать животноводство.
Наблюдаемые негативные последствия для животноводства включают усиление теплового стресса во всех странах, кроме самых холодных. [6] [7] Это вызывает как массовую смертность животных во время волн жары , так и сублетальные последствия, такие как снижение качества продуктов, таких как молоко , повышенная уязвимость к таким заболеваниям, как хромота или даже нарушение воспроизводства . [3] Другое воздействие касается снижения количества или качества кормов для животных , будь то из-за засухи или вторичного воздействия CO2-удобрений . Трудности с выращиванием кормов могут привести к сокращению поголовья скота во всем мире на 7–10% к середине столетия. [3] : 748 Паразиты животных и трансмиссивные болезни также распространяются дальше, чем раньше, и данные, указывающие на это, зачастую превосходят по качеству данные, используемые для оценки воздействия на распространение патогенов для человека. [3]
Ожидается, что некоторые районы, где в настоящее время содержится домашний скот, смогут избежать «чрезвычайного теплового стресса» даже при сильном потеплении в конце века, другие могут перестать быть подходящими уже в середине столетия. [3] : 750 В целом страны Африки к югу от Сахары считаются наиболее уязвимым регионом к потрясениям в области продовольственной безопасности , вызванным воздействием изменения климата на их домашний скот, поскольку ожидается, что более 180 миллионов человек в этих странах увидят значительное снижение пригодность их пастбищ примерно в середине века. [3] : 748 С другой стороны, Япония, США и страны Европы считаются наименее уязвимыми. Это в равной степени результат существовавших ранее различий в индексе человеческого развития и других показателях национальной устойчивости и широко варьирующейся важности скотоводства для национального рациона питания, а также результат прямого воздействия климата на каждую страну. [1]
Предлагаемые меры по адаптации к изменению климата в животноводстве включают улучшение охлаждения в приютах для животных и изменение кормов для животных, хотя они часто являются дорогостоящими или имеют лишь ограниченный эффект. [8] В то же время животноводство производит большую часть выбросов парниковых газов в сельском хозяйстве и требует около 30% потребностей сельского хозяйства в пресной воде , обеспечивая при этом лишь 18% глобального потребления калорий . Продукты животного происхождения играют большую роль в удовлетворении потребностей человека в белке , но их доля по-прежнему составляет 39%, а остальное обеспечивают сельскохозяйственные культуры. [3] : 746–747 Следовательно, планы по ограничению глобального потепления более низкими уровнями, такими как 1,5 °C (2,7 °F) или 2 °C (3,6 °F), предполагают, что продукты животного происхождения будут играть меньшую роль в глобальном рационе питания относительно к данному моменту. [9] Таким образом, планы чистого нулевого перехода теперь включают ограничения на общую поголовье скота (включая сокращение и без того непропорционально больших поголовий в таких странах, как Ирландия), [10] и раздаются призывы к постепенному отказу от субсидий , которые в настоящее время предлагаются животноводам во многих странах. места по всему миру. [11]
Как правило, предпочтительный диапазон температуры окружающей среды для домашних животных составляет от 10 до 30 °C (от 50 до 86 °F). [3] : 747 Подобно тому, как ожидается, что изменение климата повысит общий тепловой комфорт для людей, живущих в более холодных регионах мира, [6] домашний скот в этих местах также выиграет от более теплых зим. [2] Однако во всем мире повышение летних температур, а также более частые и интенсивные волны тепла будут иметь явно негативные последствия, существенно повышая риск того, что домашний скот пострадает от теплового стресса . Согласно сценарию изменения климата с самыми высокими выбросами и наибольшим потеплением, SSP5-8.5 , «крупный рогатый скот, овцы, козы, свиньи и домашняя птица в низких широтах столкнутся с 72–136 дополнительными днями в году экстремального стресса из-за высокой жары и влажности». [3] : 717
На Ямайке , которая считается репрезентативной для Карибского региона, весь домашний скот, за исключением кур-несушек, уже подвергается «очень тяжелому» тепловому стрессу в нынешнем климате, причем свиньи подвергаются ему по крайней мере один раз в день в течение 5 летних и ранних осенних месяцев. , в то время как жвачные животные и бройлеры избегают ежедневного воздействия очень сильного теплового стресса только в зимний период. Прогнозируется, что даже при глобальном потеплении на 1,5 ° C (2,7 ° F) «очень тяжелый» тепловой стресс станет повседневным явлением для жвачных животных и бройлеров . При повышении температуры на 2 °C (3,6 °F) это будет ощущаться более продолжительно, и обширные системы охлаждения, вероятно, станут необходимостью для животноводства в странах Карибского бассейна. При температуре 2,5 °C (4,5 °F) только куры-несушки смогут избежать ежедневного воздействия «очень сильного» теплового стресса в зимние месяцы. [12]
Исследования теплового стресса и домашнего скота исторически были сосредоточены на крупном рогатом скоте, поскольку его часто содержат на открытом воздухе и поэтому он сразу же подвергается воздействию изменений климата. С другой стороны, чуть более 50% всего производства свинины и 70% всего производства птицы в мире приходилось на животных, содержавшихся полностью в закрытых помещениях, даже примерно в 2006 году, а количество сырых свиней, как ожидалось, увеличится в 3–3,5 раза. в 2–2,4 раза для кур-несушек и в 4,4–5 раз для бройлеров . Исторически сложилось так, что домашний скот в таких условиях считался менее уязвимым к потеплению, чем животные на открытых площадках, поскольку обитали в изолированных зданиях, где системы вентиляции используются для контроля климата и сброса избыточного тепла. Однако в исторически более прохладных регионах средних широт температура в помещении уже была выше, чем температура на улице, даже летом, и, поскольку повышенное отопление превышает характеристики этих систем, животные в замкнутом пространстве остаются более уязвимыми к жаре, чем те, которые содержатся на открытом воздухе. [13]
Когда температура тела сельскохозяйственных животных превышает норму на 3–4 °C (5,4–7,2 °F), это вскоре приводит к « тепловому удару , тепловому истощению, тепловому обмороку , тепловым судорогам и, в конечном итоге, к дисфункции органов ». Уже известно, что уровень смертности скота выше в самые жаркие месяцы года, а также во время волн жары . Например, во время европейской жары 2003 года тысячи свиней, домашней птицы и кроликов погибли только во французских регионах Бретань и Пэи-де-ла-Луар . [2]
Домашний скот также может страдать от множественных сублетальных последствий теплового стресса, например, от снижения надоев молока. Как только температура превышает 30 °C (86 °F), крупный рогатый скот, овцы, козы, свиньи и куры начинают потреблять на 3–5% меньше корма при каждом последующем повышении температуры. [14] В то же время они увеличивают частоту дыхания и потоотделения , а сочетание этих реакций может привести к метаболическим нарушениям . Одним из примеров является кетоз , или быстрое накопление кетоновых тел, вызванное тем, что организм животного быстро катаболизирует свои жировые запасы, чтобы поддерживать себя. [2] Тепловой стресс также вызывает увеличение активности антиоксидантных ферментов , что может привести к дисбалансу молекул оксидантов и антиоксидантов, также известному как окислительный стресс . Добавление в корм антиоксидантов , таких как хром, может помочь справиться с окислительным стрессом и предотвратить возникновение других патологических состояний, но только в ограниченной степени. [15]
Известно также, что у животных, подвергшихся тепловому стрессу, иммунная система нарушается, что делает их более восприимчивыми к различным инфекциям . [2] Точно так же вакцинация домашнего скота менее эффективна, когда он страдает от теплового стресса. [16] До сих пор исследователи оценивали тепловой стресс, используя противоречивые определения, а текущие модели животноводства имеют ограниченную корреляцию с экспериментальными данными. [17] Примечательно, что поскольку крупный рогатый скот, например коровы, большую часть дня проводят лёжа, комплексная оценка теплового стресса должна также учитывать температуру земли, [18] но первая модель, которая делала это, была опубликована только в 2021 году, и она до сих пор имеет тенденцию систематически переоценивать температуру тела и недооценивать частоту дыхания. [19]
Только в Соединенных Штатах экономические потери, вызванные тепловым стрессом у скота, уже оценивались в 1,69–2,36 миллиарда долларов в 2003 году, при этом разброс отражает различные предположения об эффективности современных мер по адаптации. [20] Тем не менее, в некоторых обзорах Соединенные Штаты считаются наименее уязвимой страной к потрясениям в области продовольственной безопасности, вызванным негативным воздействием изменения климата на домашний скот, поскольку в то время как они находятся в середине рейтинга с точки зрения воздействия на домашний скот и Учитывая чувствительность общества к этому воздействию, он обладает самой высокой в мире способностью к адаптации благодаря своему ВВП и статусу развития. Япония и страны Европы имеют низкую уязвимость по тем же причинам.
Между тем, подверженность монгольского скота изменению климата не сильно отличается от воздействия американского скота, но огромное значение скотоводства в монгольском обществе и его ограниченная способность к адаптации по-прежнему делают его одной из самых уязвимых стран в мире. Страны Африки к югу от Сахары, как правило, страдают от высокого воздействия, низкой адаптивной способности и высокой чувствительности из-за важности животноводства в их обществе, причем эти факторы особенно остро стоят в странах Восточной Африки, [1] где от 4 до 19% поголовья скота Ожидается, что после 2070 года производящие районы пострадают от «значительно» более «опасных» явлений теплового стресса, в зависимости от сценария изменения климата . [21] Существует высокая степень уверенности в том, что при самом интенсивном сценарии, SSP5-8.5 , чистая площадь земель, на которых можно содержать домашний скот, сократится к 2050 году, поскольку в некоторых местах тепловой стресс уже станет для него невыносимым. [3] : 748
Ряд мер по адаптации к изменению климата может помочь защитить домашний скот, например, расширение доступа к питьевой воде, создание более качественных убежищ для животных, содержащихся на открытом воздухе, и улучшение циркуляции воздуха в существующих закрытых помещениях. [22] Установка специализированных систем охлаждения является наиболее капиталоемкой мерой, но она может полностью нейтрализовать воздействие будущего потепления. [8]
Животноводство кормят либо путем выпаса корма непосредственно на пастбище, либо путем выращивания таких культур, как кукуруза или соевые бобы , на корм. Оба очень важны; большая часть соевых бобов выращивается на корм, а треть пахотных земель в мире отведена под корм, которым кормят около 1,5 миллиарда крупного рогатого скота, 0,21 миллиарда буйволов, 1,2 миллиарда овец и 1,02 миллиарда коз. [23] Недостаточное количество или качество любого из них приводит к снижению роста и репродуктивной эффективности домашних животных, особенно в сочетании с другими стрессорами, и в худшем случае может увеличить смертность из-за голодания. [24] Это особенно острая проблема, когда поголовье скота уже достигло неустойчивых размеров. Например, две трети потребностей в кормах для животных в Иране приходится на его пастбища, которые занимают около 52% его территории, однако только 10% имеют качество кормов выше «среднего» или «плохого». Следовательно, иранские пастбища поддерживают в два раза больше своего устойчивого потенциала, и это приводит к массовой смертности в бедные годы, например, когда около 800 000 коз и овец в Иране погибли из-за сильной засухи 1999–2001 годов. Затем этот показатель был превышен миллионами смертей животных во время засухи 2007–2008 годов. [25]
Изменение климата может повлиять на обеспечение продовольствием сельскохозяйственных животных разными способами. Во-первых, прямые последствия повышения температуры влияют как на выращивание кормов, так и на продуктивность пастбищ, хотя и по-разному. В глобальном масштабе есть уверенность, что при прочих равных условиях каждый потепление на 1 °C (1,8 °F) приведет к снижению урожайности четырех наиболее важных культур примерно на 3%: риса и соевых бобов (культура, выращиваемая в основном для кормов для животных) и до 6% и 7,4% для пшеницы и кукурузы соответственно. [26] В этом глобальном спаде преобладают негативные последствия в уже теплых странах, поскольку ожидается, что сельское хозяйство в более прохладных странах выиграет от потепления. [27] Однако сюда не входит влияние изменений в доступности воды, которое может быть гораздо более важным, чем потепление, будь то для пастбищных видов, таких как люцерна и овсяница тростниковая , [28] или для сельскохозяйственных культур. Некоторые исследования предполагают, что высокая доступность воды за счет орошения «отвязывает» сельскохозяйственные культуры от климата, поскольку они становятся гораздо менее восприимчивыми к экстремальным погодным явлениям, [29] но осуществимость этого подхода, очевидно, ограничена общей водной безопасностью региона , особенно после того, как потепление достигает уровни 2 или 3 °C (3,6 или 5,4 °F). [30] : 664
Хотя изменение климата в среднем увеличивает количество осадков , региональные изменения более изменчивы, и одна только изменчивость отрицательно влияет на «плодовитость животных, смертность и восстановление стада, снижая устойчивость животноводов». [3] : 717 В Зимбабве неопределенность относительно количества осадков при различных сценариях изменения климата может означать, что разница между 20% и 100% фермеров пострадает к 2070 году, в то время как средний доход от животноводства потенциально может увеличиться на 6%, но может также упасть на целых 43%. [31]
Во многих местах, вероятно, произойдет усиление засухи, которая повлияет как на посевы, так и на пастбища. [32] Например, в Средиземноморском регионе урожайность кормов уже снизилась на 52,8% в годы засухи. [23] Засуха также может повлиять на источники пресной воды , используемые как людьми, так и домашним скотом: засуха 2019 года на юго-западе Китая привела к острой нехватке воды около 824 000 человек и 566 000 голов скота , поскольку высохло более 100 рек и 180 водохранилищ. Считалось, что это событие произойдет в 1,4–6 раз чаще в результате изменения климата. В горных регионах таяние ледников также может повлиять на пастбища, поскольку сначала затопляет земли, а затем полностью отступает. [3] : 724
Изобилие кормов и фуража значительно выигрывает от эффекта удобрений CO2 , который ускоряет рост и делает использование воды более эффективным, потенциально противодействуя последствиям засухи в определенных местах (например, во многих пастбищах Соединенных Штатов). [33] В то же время это также приводит к снижению питательной ценности растений, [34] [35] при этом некоторые кормовые травы потенциально становятся бесполезными для скота при определенных условиях (например, осенью, когда их питание уже плохое). [36] В прериях со смешанной травой экспериментальное локальное потепление на 1,5 °C (2,7 °F) днем и на 3 °C (5,4 °F) ночью имеет относительно незначительный эффект по сравнению с повышением уровня CO 2 до 600 частей на миллион. (почти на 50% больше, чем уровень ~ 420 ppm в 2023 году) во время того же эксперимента. 96% общего прироста кормов в таких прериях приходится всего на шесть видов растений, и они становятся на 38% более продуктивными, в основном в ответ на повышение уровня CO2 , однако их питательная ценность для скота также снижается на 13% из-за того же самого, поскольку у них образуется меньше съедобной ткани, и их становится труднее переваривать. [37]
Потепление и дефицит воды также влияют на пищевую ценность, иногда синергически. Например, цесарка , важное кормовое растение в тропиках, уже получает больше несъедобного лигнина в ответ на дефицит воды (+43%), а также в ответ на потепление (+25%). Содержание лигнина в нем увеличивается меньше всего в ответ на оба стрессора (+17%), [38] однако повышенный уровень CO 2 еще больше снижает его пищевую ценность, даже несмотря на то, что он делает растение менее восприимчивым к водному стрессу. [39] Аналогичная реакция наблюдалась у Stylosanthes capilata , еще одного важного вида кормовых культур в тропиках, который, вероятно, станет более распространенным с потеплением, но который может потребовать орошения, чтобы избежать существенных потерь питательной ценности. [40] [41]
В целом, около 10% нынешних мировых пастбищ, как ожидается, окажутся под угрозой из-за нехватки воды, вызванной изменением климата, уже к 2050 году . самый теплый сценарий SSP5-8,5 , в отличие от 8% в сценарии SSP1-2,6 с низким потеплением, хотя ни одна из цифр не учитывает потенциальное перемещение производства в другие районы. [3] : 717 Если к 2050 году произойдет потепление на 2 °C (3,6 °F), то, согласно прогнозам, 7–10% нынешнего поголовья будет потеряно в первую очередь из-за недостаточного снабжения кормами, что составит 10–13 миллиардов долларов потерянной стоимости. . [3] : 748
Аналогичным образом, более раннее исследование показало, что если в период с 2005 по 2045 год произойдет потепление на 1,1 °C (2,0 °F) (скорость сравнима с достижением 2 °C (3,6 °F) к 2050 году), то при нынешней парадигме управления животноводством глобальное сельскохозяйственное затраты увеличатся на 3% (по оценкам, 145 миллиардов долларов США), при этом воздействие будет сосредоточено на чисто пастбищных системах. В то же время смешанные системы растениеводства и животноводства уже производили более 90% мировых поставок молока по состоянию на 2013 год, а также 80% мяса жвачных животных, [43] однако они будут нести меньшую часть затрат и переходить на все чистое молоко. системы животноводства на смешанное растениеводство-животноводство снизят глобальные затраты на сельское хозяйство с 3% до 0,3%, а переход половины этих систем снизит затраты до 0,8%. Полная смена также позволит сократить будущую вырубку лесов в тропиках на 76 миллионов га . [42]
Хотя тепловой стресс, вызванный климатом, может напрямую снизить иммунитет домашних животных против всех болезней, [2] климатические факторы также влияют на распространение многих патогенов домашнего скота. Например, известно, что вспышки лихорадки Рифт-Валли в Восточной Африке становятся более интенсивными во время засухи или во время Эль-Ниньо . [14] Другим примером являются гельминты в Европе, которые теперь распространились дальше к полюсам, с более высокой выживаемостью и более высокой репродуктивной способностью ( плодовитостью ). [44] : 231 Подробные долгосрочные записи как о болезнях скота, так и о различных сельскохозяйственных вмешательствах в Европе означают, что продемонстрировать роль изменения климата в повышении заболеваемости гельминтами среди скота на самом деле проще, чем объяснять влияние изменения климата на болезни, поражающие людей. . [44] : 231
Повышение температуры также, вероятно, пойдет на пользу Culicoides imicola , виду мошек , который распространяет вирус блютанга . [14] Без значительного улучшения мер эпидемиологического контроля то, что в настоящее время считается вспышкой блютанга раз в 20 лет, к середине столетия при любом сценарии потепления, кроме самого оптимистичного, будет происходить так же часто, как раз в пять или семь лет. Ожидается также увеличение вспышек лихорадки Рифт-Валли среди домашнего скота в Восточной Африке. [3] : 747 Ixodes ricinus , клещ , распространяющий такие патогены, как болезнь Лайма и клещевой энцефалит , по прогнозам, станет на 5–7% более распространенным на животноводческих фермах в Великобритании, в зависимости от степени будущего изменения климата. [45]
Воздействие изменения климата на лептоспироз более сложное: его вспышки, вероятно, будут усиливаться там, где увеличивается риск наводнений, [14] однако, согласно прогнозам, повышение температуры приведет к снижению общей заболеваемости лептоспирозом в Юго-Восточной Азии, особенно при сценариях сильного потепления. [46] Мухи цеце , хозяева паразитов трипаносомы , уже, похоже, теряют среду обитания и, таким образом, поражают меньшую территорию, чем раньше. [3] : 747
В условиях сильного потепления после 2060 года произойдет глобальное сокращение площадей, пригодных для аквакультуры моллюсков. Этому будет предшествовать региональное сокращение в Азии. [3] : 725 Выращенная на фермах рыба может пострадать от теплового стресса так же, как и любое другое животное, и уже проводились исследования его воздействия и способов смягчения его последствий у таких видов, как тамбаки или тупорылый лещ . [47] [48]
Как и верблюды, козы более устойчивы к засухе, чем крупный рогатый скот. В юго-восточной Эфиопии некоторые скотоводы уже переходят на коз и верблюдов. [49]
По состоянию на 2009 год в мире насчитывалось 1,2 миллиарда голов крупного рогатого скота, из которых около 82% проживало в развивающихся странах ; [50] с тех пор общая цифра только увеличилась, и в 2021 году цифра составила 1,53 миллиарда. [51] По состоянию на 2020 год было обнаружено, что в нынешнем климате Восточного Средиземноморья крупный рогатый скот испытывает легкий тепловой стресс в неадаптированных стойлах в течение почти полугода (159 дней), тогда как умеренный тепловой стресс ощущается в помещении и на открытом воздухе в мае, июне, Июль, август, сентябрь и октябрь. Кроме того, июнь и август — месяцы, когда крупный рогатый скот подвергается сильному тепловому стрессу на улице, который в помещении смягчается до умеренного теплового стресса. [52] Даже легкий тепловой стресс может снизить надои коровьего молока : исследования, проведенные в Швеции, показали, что среднесуточная температура 20–25 °C (68–77 °F) снижает дневной надой молока на корову на 200 г (0,44 фунта), при этом потеря достигает 540 г (1,19 фунта) при 25–30 ° C (77–86 ° F). [53] Исследования во влажном тропическом климате описывают более линейную зависимость: каждая единица теплового стресса снижает урожайность на 2,13%. [54] В системах интенсивного земледелия ежедневный надой молока на корову снижается на 1,8 кг (4,0 фунта) во время сильного теплового стресса. В системах органического земледелия влияние теплового стресса на надои молока ограничено, но качество молока существенно страдает из-за более низкого содержания жира и белка . [55] В Китае суточное производство молока на корову уже ниже среднего на 0,7–4 кг (1,5–8,8 фунта) в июле (самый жаркий месяц в году), а к 2070 году оно может снизиться почти на 4 кг (1,5–8,8 фунта). 50% (или 7,2 кг (16 фунтов)) из-за изменения климата. [56] Некоторые исследователи предполагают, что уже зафиксированная стагнация молочного производства как в Китае, так и в Западной Африке может быть объяснена постоянным ростом теплового стресса. [3] : 747
Волны жары также могут снизить надои молока, особенно остро, если волна жары длится четыре или более дней, поскольку в этот момент способность терморегуляции коровы обычно исчерпывается, и ее внутренняя температура тела начинает повышаться. [57] В худшем случае волны тепла могут привести к массовой смертности: в июле 1995 года более 4000 голов крупного рогатого скота в период сильной жары в центральной части США , а в 1999 году более 5000 голов крупного рогатого скота погибло во время волны тепла на северо-востоке Небраски . [24] Исследования показывают, что брахманский крупный рогатый скот и его помеси более устойчивы к тепловому стрессу, чем обычные породы бос-таурус , [50] но маловероятно, что можно будет разводить еще более термостойкий крупный рогатый скот с достаточной скоростью, чтобы сохранить в связи с ожидаемым потеплением. [58] Кроме того, как самцы, так и самки крупного рогатого скота могут страдать от теплового стресса. У самцов сильная жара может повлиять как на сперматогенез , так и на хранящиеся сперматозоиды . Чтобы сперма снова стала жизнеспособной, может потребоваться до восьми недель. У женщин тепловой стресс отрицательно влияет на частоту оплодотворения , поскольку ухудшает желтое тело и, следовательно, функцию яичников и качество ооцитов . Даже после зачатия вероятность доношения беременности снижается из-за снижения функции эндометрия и маточного кровотока, что приводит к увеличению эмбриональной смертности и ранней гибели плода. [24] Телята, рожденные от коров, подвергшихся тепловому стрессу, обычно имеют вес ниже среднего, а их вес и рост остаются ниже среднего даже к тому времени, когда они достигают первого года жизни, из-за постоянных изменений в их метаболизме . [59] У крупного рогатого скота, подвергшегося тепловому стрессу, также наблюдалось снижение секреции альбумина и активности ферментов печени . Это объясняется ускоренным распадом жировой ткани в печени, что приводит к липидозу . [2]
Крупный рогатый скот подвержен некоторым специфическим рискам теплового стресса, таким как ацидоз рубца . Крупный рогатый скот ест меньше, когда он испытывает острый тепловой стресс в самые жаркие периоды дня, только для того, чтобы компенсировать это в более прохладное время, и этот дисбаланс вскоре вызывает ацидоз, который может привести к ламиниту . Кроме того, один из способов, с помощью которого крупный рогатый скот может попытаться справиться с более высокими температурами, — это чаще задыхаться , что быстро снижает концентрацию углекислого газа и повышает pH . Чтобы избежать респираторного алкалоза , крупный рогатый скот вынужден выделять бикарбонат через мочеиспускание , и это происходит за счет буферизации рубца . Обе эти патологии могут перерасти в хромоту , определяемую как «любая аномалия стопы, которая заставляет животное менять способ ходьбы». Этот эффект может возникнуть через несколько недель или месяцев после воздействия сильного теплового стресса, наряду с язвами и болезнью белой линии . [2] Еще одним специфическим риском является мастит , обычно вызываемый либо травмой вымени коровы , либо «иммунной реакцией на бактериальную инвазию в канал соска». [2] Функция нейтрофилов крупного рогатого скота ухудшается при более высоких температурах, в результате чего молочные железы становятся более уязвимыми к инфекциям, [60] уже известно, что мастит более распространен в летние месяцы, поэтому есть ожидание, что ситуация будет ухудшаться с продолжающимся изменением климата. [2]
Одним из переносчиков бактерий, вызывающих мастит, являются мясные мухи Calliphora , численность которых, по прогнозам, будет увеличиваться с продолжающимся потеплением, особенно в странах с умеренным климатом, таких как Соединенное Королевство. [61] Rhipicephalus microplus , клещ , который в основном паразитирует на крупном рогатом скоте, может прижиться в странах с умеренным климатом , как только их осень и зима станут теплее примерно на 2–2,75 °C (3,60–4,95 °F). [62] С другой стороны, бурый желудочный червь, Ostertagia ostertagi , по прогнозам, станет гораздо менее распространенным среди крупного рогатого скота по мере прогрессирования потепления. [63]
К 2017 году уже сообщалось, что фермеры в Непале держат меньше крупного рогатого скота из-за потерь, вызванных более продолжительным жарким сезоном. [3] : Ожидается, что 747 ранчо по выращиванию телят в юго-восточном Вайоминге понесут большие потери в будущем, поскольку гидрологический цикл становится более изменчивым и влияет на рост кормов. Несмотря на то, что среднегодовое количество осадков, как ожидается, не сильно изменится, будет больше необычно засушливых, а также необычно влажных лет, и отрицательные стороны перевесят положительные. В качестве стратегии адаптации было предложено сохранять небольшие стада, чтобы они были более гибкими в засушливые годы. [64] Поскольку более изменчивые и, следовательно, менее предсказуемые осадки являются одним из хорошо известных последствий изменения климата на водный цикл , [65] : 85 подобных закономерностей были позже установлены на остальной территории Соединенных Штатов, [66] и затем глобально. [67]
Предполагается, что по состоянию на 2022 год каждый дополнительный миллиметр годовых осадков увеличит производство говядины на 2,1% в тропических странах и снизит его на 1,9% в странах с умеренным климатом, однако последствия потепления будут гораздо сильнее. Согласно SSP3-7.0 , сценарию значительного потепления и очень низкой адаптации, каждый дополнительный 1 °C (1,8 °F) приведет к сокращению мирового производства говядины на 9,7%, главным образом из-за его воздействия на тропические и бедные страны. В странах, которые могут позволить себе адаптационные меры, производство упадет примерно на 4%, а в тех, которые не могут, - на 27%. [68] В 2024 году другое исследование показало, что последствия будут мягче: снижение на 1% на каждый дополнительный 1 °C (1,8 °F) в странах с низкими доходами и 0,2% в странах с высокими доходами, а также глобальное снижение на 3,2%. снижение производства говядины к 2100 году в рамках SSP3-7.0. [7] В том же документе предполагается, что из 10 крупнейших стран-производителей говядины (Аргентина, Австралия, Бразилия, Китай, Франция, Индия, Мексика, Россия, Турция и США) только Китай, Россия и США получат в целом производство растет с усилением потепления, а в остальных наблюдается снижение. [7] Другие исследования показывают, что восток и юг Аргентины могут стать более подходящими для разведения крупного рогатого скота из-за климатических изменений в количестве осадков, но переход к породам зебу , вероятно, потребуется, чтобы минимизировать воздействие потепления. [69]
По состоянию на 2019 год в мире насчитывается около 17 миллионов лошадей. Здоровая температура тела взрослых лошадей находится в диапазоне от 37,5 до 38,5 °C (от 99,5 до 101,3 °F), которую они могут поддерживать при температуре окружающей среды от 5 до 25 °C (от 41 до 77 °F). Однако напряженные упражнения повышают внутреннюю температуру тела на 1 °C (1,8 °F) в минуту, поскольку 80% энергии, используемой мышцами лошади, выделяется в виде тепла. Наряду с быками и приматами , лошади являются единственной группой животных, которая использует потоотделение в качестве основного метода терморегуляции: на самом деле, оно может составлять до 70% их теплопотерь, а лошади потеют в три раза больше, чем люди, подвергаясь сравнительно напряженным нагрузкам. физическая активность. В отличие от человека, этот пот вырабатывается не эккриновыми , а апокринными железами . [71] В жарких условиях лошади за три часа упражнений с умеренным интервалом могут потерять от 30 до 35 л воды и 100 г натрия, 198 г хлорида и 45 г калия. [71] Еще одним отличием от людей является то, что их пот гипертоничен и содержит белок, называемый латерином , [72] который позволяет ему легче распределяться по телу и образовывать пену , а не стекать. Эти адаптации частично призваны компенсировать соотношение площади поверхности тела к массе нижней части тела, из-за чего лошадям становится сложнее пассивно излучать тепло. Тем не менее, длительное воздействие очень жарких и/или влажных условий приведет к таким последствиям, как ангидроз , тепловой удар или повреждение головного мозга, которые потенциально могут привести к смерти, если не принять меры, такие как обливание холодной водой. Кроме того, около 10% происшествий, связанных с перевозкой лошадей, объясняются тепловым стрессом. Ожидается, что в будущем эти проблемы усугубятся. [70]
Африканская чума лошадей (АГЧ) — вирусное заболевание, смертность от которого составляет около 90% лошадей и 50% мулов . Мошка Culicoides imicola является основным переносчиком АЧЛ, и ожидается, что ее распространению будет способствовать изменение климата. [73] Распространение вируса Хендра от хозяев -летучих лисиц к лошадям также, вероятно, увеличится, поскольку будущее потепление расширит географический ареал хозяев. Было подсчитано, что при сценариях «умеренного» и сильного изменения климата , RCP4.5 и RCP8.5, количество лошадей, находящихся под угрозой исчезновения, увеличится на 110 000 и 165 000 соответственно, или на 175 и 260%. [74]
Козы и овцы часто вместе описываются как мелкие жвачные животные , и их, как правило, изучают вместе, а не по отдельности. [75] Оба вида животных, как известно, меньше страдают от изменения климата, чем крупный рогатый скот, [3] : 747 , причем козы, в частности, считаются одними из наиболее устойчивых к изменению климата домашних животных, уступая только верблюдам. [76] В юго-восточной Эфиопии некоторые скотоводы уже переходят на коз и верблюдов. [49]
Несмотря на это, засуха 2007–2008 годов в Иране уже привела к сокращению поголовья овец в стране почти на 4 миллиона – с 53,8 миллионов в 2007 году до 50 миллионов в 2008 году, а поголовье коз сократилось с 25,5 миллионов в 2007 году до 22,3 миллионов в 2008 году. [25] Некоторые исследователи ожидают, что изменение климата приведет к генетическому отбору в сторону более адаптированных к жаре и засухе пород овец. [77] Примечательно, что овцы, адаптированные к теплу, могут быть как шерстяными , так и волосяными породами, несмотря на распространенное мнение, что шерстистые породы всегда более устойчивы к тепловому стрессу. [78]
Предполагается, что паразитические черви Haemonchus contortus и Teladorsagiacircincta будут легче распространяться среди мелких жвачных животных, поскольку зимы станут мягче из-за будущего потепления, хотя в некоторых местах этому противодействует лето, которое становится жарче, чем их предпочтительная температура. [63] Ранее аналогичные эффекты наблюдались с двумя другими паразитическими червями, Parelaphostrongylus odocoilei и Protostrongylus stilesi, которые уже смогли в течение более длительного периода размножаться внутри овец из-за более мягких температур в субарктическом регионе . [79]
У свиней тепловой стресс варьируется в зависимости от их возраста и размера. Молодые и растущие свиньи со средней массой тела 30 кг (66 фунтов) могут переносить температуру до 24 °C (75 °F) до того, как начнут испытывать тепловой стресс, но после того, как они вырастут и откормятся примерно до 120 кг ( 260 фунтов), и в этот момент они считаются готовыми к убою, их переносимость падает всего до 20 °C (68 °F). [8]
В одной из статей подсчитано, что в Австрии на интенсивном сельском хозяйстве, где одновременно откармливали около 1800 свиней, уже наблюдаемое потепление в период с 1981 по 2017 год привело бы к увеличению относительного годового теплового стресса на 0,9–6,4% в год. Он считается представителем других подобных объектов в Центральной Европе. [13]
В последующем документе рассматривалось влияние ряда мер по адаптации. Установка заземленного теплообменника оказалась наиболее эффективным решением проблемы теплового стресса, снизив его на 90–100%. Две другие системы охлаждения также показали значительную эффективность: испарительные охлаждающие подушки из влажной целлюлозы снижали тепловой стресс на 74–92%, хотя они также рисковали увеличить температурный стресс по влажному термометру , поскольку они обязательно увлажняли воздух. Объединение таких прокладок с регенеративными теплообменниками устранило эту проблему, но также увеличило затраты и снизило эффективность системы до 61–86%. Считалось, что все три вмешательства способны полностью смягчить будущее воздействие изменения климата на тепловой стресс в течение, по крайней мере, следующих трех десятилетий, но их установка требует значительных стартовых инвестиций, а их влияние на коммерческую жизнеспособность объектов неясно. Другие меры считались неспособными полностью смягчить последствия потепления, но по сравнению с ними они были дешевле и проще. Они включают в себя удвоение мощности вентиляции и предоставление свиньям отдыха в течение дня, а кормление их ночью, когда прохладнее: такая 10-часовая смена потребует, чтобы на предприятии использовалось только искусственное освещение и перешли преимущественно на работу в ночную смену . Аналогичным образом, содержание меньшего количества свиней на объекте является самым простым вмешательством, однако оно имеет самую низкую эффективность и неизбежно снижает прибыльность. [8]
Считается, что зона температурного комфорта для птицы находится в диапазоне 18–25 °C (64–77 °F). Некоторые статьи описывают 26–35 °C (79–95 °F) как «критическую зону» теплового стресса , но другие сообщают, что из-за акклиматизации птицы в тропических странах не начинают испытывать тепловой стресс до 32 °C ( 90 °Ф). Существует более широкое мнение, что температуры выше 35 ° C (95 ° F) и 47 ° C (117 ° F) образуют «верхнюю критическую» и смертельную зоны соответственно. [80] Известно, что средняя дневная температура около 33 °C (91 °F) мешает кормлению как бройлеров , так и яичных кур, а также снижает их иммунный ответ , что приводит к таким последствиям, как снижение привеса / яйценоскости или более высокая заболеваемость. инфекций сальмонеллы , дерматита подушечек лап или менингита . Постоянный тепловой стресс приводит к окислительному стрессу в тканях, а в собранном белом мясе содержится меньшее количество незаменимых соединений, таких как витамин Е , лютеин и зеаксантин , но повышенное содержание глюкозы и холестерина . Многочисленные исследования показывают, что пищевые добавки с хромом могут помочь облегчить эти проблемы благодаря его антиоксидантным свойствам, особенно в сочетании с цинком или травами, такими как древесный щавель . [81] [82] [83] [84] [85] [86] Ресвератрол — еще один популярный антиоксидант, который назначают домашней птице по этим причинам. [87] Хотя эффект от добавок ограничен, они намного дешевле, чем меры по улучшению охлаждения или просто поголовью меньшего количества птиц, и поэтому остаются популярными. [88] Хотя большая часть литературы по тепловому стрессу домашней птицы и диетическим добавкам посвящена курам, аналогичные результаты были замечены у японских перепелов , которые едят меньше и набирают меньший вес, страдают от снижения плодовитости и высиживают яйца худшего качества в условиях теплового стресса, а также кажется, получают пользу от минеральных добавок. [89] [90] [91]
Примерно в 2003 году было подсчитано, что птицеводческая отрасль в Соединенных Штатах уже теряла до 165 миллионов долларов ежегодно из-за теплового стресса того времени. [80] В одной статье подсчитано, что если глобальное потепление достигнет 2,5 °C (4,5 °F), то стоимость выращивания бройлеров в Бразилии увеличится на 35,8% на наименее модернизированных фермах и на 42,3% на фермах со средним уровнем используемых технологий. в животноводческих помещениях, а меньше всего они увеличиваются на фермах с наиболее передовыми технологиями охлаждения. Напротив, если потепление будет удерживаться на уровне 1,5 °C (2,7 °F), затраты в умеренно модернизированных фермах увеличатся меньше всего, на 12,5%, за ними следуют наиболее модернизированные фермы с ростом на 19,9% и наименее технологичные фермы, которые видят наибольший прирост. [92]
К середине 2010-х годов коренные жители Арктики уже стали наблюдать меньшее размножение оленей и меньшее переживание зим, поскольку более высокие температуры благоприятствуют кусающим насекомым и приводят к более интенсивным и постоянным нападениям роев. Они также становятся более восприимчивыми к паразитам, распространяемым такими насекомыми, и по мере того, как Арктика становится теплее и доступнее для инвазивных видов , ожидается, что они вступят в контакт с вредителями и патогенами, с которыми они исторически не сталкивались. [44] : 233
Животноводство производит большую часть выбросов парниковых газов в сельском хозяйстве и требует около 30% потребностей сельского хозяйства в пресной воде , обеспечивая при этом лишь 18% глобального потребления калорий . Продукты животного происхождения играют большую роль в удовлетворении потребностей человека в белке , но их доля по-прежнему составляет 39%, а остальное обеспечивают сельскохозяйственные культуры. [3] : 746–747.
Из общих социально-экономических путей , используемых Межправительственной группой экспертов по изменению климата , только SSP1 предлагает реальную возможность достижения целевого показателя в 1,5 °C (2,7 °F). [93] Вместе с такими мерами, как массовое внедрение «зеленых» технологий , этот путь предполагает, что продукты животного происхождения будут играть меньшую роль в глобальном рационе питания по сравнению с нынешним днем. [9] В результате прозвучали призывы к постепенному отказу от субсидий , которые в настоящее время предлагаются животноводам во многих местах по всему миру, [11] а планы чистого нулевого перехода теперь включают ограничения на общую поголовье скота, включая существенное сокращение существующих поголовий в некоторых странах. с обширными секторами животноводства, как Ирландия. [10] Тем не менее, полный отказ от потребления человеком мяса и/или продуктов животного происхождения в настоящее время не считается реалистичной целью. [94] Таким образом, любой комплексный план адаптации к последствиям изменения климата , особенно к нынешним и будущим последствиям изменения климата для сельского хозяйства , должен также учитывать животноводство.
Животноводство и связанная с ним деятельность, такая как вырубка лесов и все более топливоемкие методы ведения сельского хозяйства, являются причиной более 18% [95] антропогенных выбросов парниковых газов, в том числе:
Животноводство также вносит непропорционально большой вклад в воздействие землепользования, поскольку такие культуры, как кукуруза и люцерна, выращиваются для кормления животных.
В 2010 году на долю кишечной ферментации пришлось 43% общих выбросов парниковых газов от всей сельскохозяйственной деятельности в мире. [96] По данным глобального метаанализа исследований по оценке жизненного цикла, мясо жвачных животных имеет более высокий углеродный эквивалент, чем другие виды мяса или вегетарианские источники белка. [97] Мелкие жвачные животные, такие как овцы и козы, выбрасывают примерно 475 миллионов тонн углекислого газа, что эквивалентно выбросам парниковых газов, что составляет около 6,5% выбросов мирового сельскохозяйственного сектора. [98] Производство метана животными, в основном жвачными, составляет примерно 15-20% мирового производства метана. [99] [100] Продолжаются исследования по использованию различных видов морских водорослей, в частности Asparegopsis Armata , в качестве пищевой добавки, которая помогает снизить выработку метана у жвачных животных. [101]
Во всем мире животноводство занимает 70% всех земель, используемых для сельского хозяйства, или 30% поверхности суши Земли. [95] То, как выпасается скот, также влияет на будущее плодородие земли. Отсутствие циклического выпаса может привести к нездоровому уплотнению почвы. Расширение животноводческих ферм влияет на среду обитания местной дикой природы и приводит к ее упадку. Снижение потребления мяса и молочных продуктов — еще один эффективный подход к сокращению выбросов парниковых газов. Чуть более половины европейцев (51%), опрошенных в 2022 году, поддерживают сокращение количества мясных и молочных продуктов, которые люди могут покупать для борьбы с изменением климата - 40% американцев и 73% респондентов из Китая считают то же самое. [102]