stringtranslate.com

Разнообразие культур

Разнообразие сельскохозяйственных культур или биоразнообразие сельскохозяйственных культур — это разнообразие и изменчивость сельскохозяйственных культур , растений, используемых в сельском хозяйстве , включая их генетические и фенотипические характеристики. Это подмножество определенного элемента сельскохозяйственного биоразнообразия . За последние 50 лет произошло значительное снижение двух компонентов разнообразия сельскохозяйственных культур: генетического разнообразия в пределах каждой сельскохозяйственной культуры и количества обычно выращиваемых видов.

Потеря разнообразия культур угрожает глобальной продовольственной безопасности , поскольку население мира зависит от уменьшающегося числа сортов уменьшающегося числа видов культур. Растения все чаще выращиваются в монокультуре , что означает, что если, как во время исторического Великого голода в Ирландии, одна болезнь преодолеет устойчивость сорта, она может уничтожить весь урожай или, как в случае с бананом « Gros Michel », может вызвать коммерческое исчезновение целого сорта. С помощью банков семян международные организации работают над сохранением разнообразия культур.

Потеря биоразнообразия

Географические очаги распространения диких сородичей сельскохозяйственных культур, не представленных в генных банках

Продовольственная и сельскохозяйственная организация ООН считает утрату биоразнообразия одной из самых серьезных экологических проблем современности . [1] [2] Если текущие тенденции сохранятся, то около половины всех видов растений могут оказаться под угрозой исчезновения . [3] Около 6% диких сородичей зерновых культур, таких как пшеница, кукуруза, рис и сорго, находятся под угрозой, как и 18% бобовых ( Fabaceae ), дикие сородичи фасоли , гороха и чечевицы , и 13% видов ботанического семейства ( Solanaceae ), которое включает картофель , томат , баклажан (aubergin) и перец ( Capsicum ). [4]

Разнообразие внутри культуры

В рамках разнообразия культур, конкретная культура может быть результатом различных условий роста, например, культура, растущая на бедной питательными веществами почве, вероятно, будет иметь замедленный рост, чем культура, растущая на более плодородной почве. Доступность воды, уровень pH почвы и температура также влияют на рост культур. [5]

Разнообразие внутри культуры: початки кукурузы разного цвета

Кроме того, разнообразие собранного растения может быть результатом генетических различий: урожай может иметь гены, обеспечивающие раннюю зрелость или устойчивость к болезням. [5] Такие признаки в совокупности определяют общие характеристики урожая и его будущий потенциал. Разнообразие в пределах урожая включает генетически обусловленные атрибуты, такие как размер семян, схема ветвления, высота, цвет цветка, время плодоношения и вкус. Урожай может также различаться по менее очевидным характеристикам, таким как его реакция на жару, холод, засуху или его способность противостоять определенным болезням и вредителям.

Традиционное смешанное выращивание ( поликультура ) какао и бананов , Тринидад , 1903 г.

Современные селекционеры растений выводят новые сорта сельскохозяйственных культур для соответствия определенным условиям. Например, новый сорт может быть более урожайным, более устойчивым к болезням или иметь более длительный срок хранения, чем сорта, из которых он был выведен. Практическое использование разнообразия сельскохозяйственных культур восходит к ранним сельскохозяйственным методам севооборота и паровых полей , где в один год на участке земли сажали и собирали один вид сельскохозяйственной культуры, а в следующем году на том же участке сажали другой. Это позволяет использовать разницу в потребностях растений в питательных веществах, но, что еще важнее, снижает накопление патогенов. [6]

И фермеры, и ученые должны постоянно использовать незаменимый ресурс генетического разнообразия для обеспечения производительных урожаев. В то время как генетическая изменчивость обеспечивает фермеров растениями, которые обладают более высокой устойчивостью к вредителям и болезням, и позволяет ученым получить доступ к более разнообразному геному, чем можно найти в тщательно отобранных культурах. [7] Выведение высокопроизводительных культур неуклонно снижает генетическое разнообразие, поскольку отбираются желаемые признаки и удаляются нежелательные признаки. Фермеры могут в некоторой степени увеличить разнообразие внутри культуры, высаживая смеси сортов культур. [8]

Экологические эффекты

Биоразнообразная агроэкосистема: традиционный сбор картофеля высоко в Андах , провинция Манко-Капак , Боливия, 2012 г.

Сельскохозяйственные экосистемы эффективно функционируют как саморегулирующиеся системы при условии, что они обладают достаточным биоразнообразием растений и животных. Помимо производства продовольствия, топлива и волокон, функции агроэкосистем включают переработку питательных веществ, поддержание плодородия почвы , регулирование микроклимата , регулирование водного потока, борьбу с вредителями и детоксикацию отходов. [5]

Однако современное сельское хозяйство серьезно сокращает биоразнообразие. Традиционные системы поддерживают разнообразие в пределах вида сельскохозяйственных культур, например, в Андах , где выращивают до 50 сортов картофеля. [5] Стратегии повышения генетического разнообразия могут включать посадку смесей сортов сельскохозяйственных культур. [5]

Генетическое разнообразие культур может быть использовано для защиты окружающей среды. Сорта культур, устойчивые к вредителям и болезням, могут снизить необходимость применения вредных пестицидов . [7]

Экономическое воздействие

Сельское хозяйство является экономической основой большинства стран, а для развивающихся стран — вероятным источником экономического роста. Рост в сельском хозяйстве может принести пользу бедным слоям сельского населения, хотя это происходит не всегда. Прибыль от урожая может увеличиться за счет более ценных культур, лучшего маркетинга, видов деятельности с добавленной стоимостью, таких как переработка, или расширенного доступа общественности к рынкам. [9]  Прибыль также может уменьшиться из-за снижения спроса или увеличения производства. Разнообразие культур может защитить от  неурожая , а также может обеспечить более высокую прибыль. [10] [11]

Несмотря на попытки количественно оценить их, финансовая ценность источников разнообразия сельскохозяйственных культур остается совершенно неопределенной. [12]

Угрозы болезней

Потеря урожая с низким разнообразием из-за одной болезни: Великого голода , вызванного оомицетом Phytophthora infestans . Последовал голод, как проиллюстрировал Джеймс Махони , 1847 г.
Стеблевая ржавчина пшеницы порождает новые, опасные штаммы, угрожающие многим сортам с низким разнообразием .

Наряду с вредителями-насекомыми, болезни являются основной причиной потери урожая. [13] Дикие виды имеют диапазон генетической изменчивости , который позволяет некоторым особям выживать в случае возникновения нарушения. В сельском хозяйстве устойчивость через изменчивость находится под угрозой, поскольку генетически однородные семена высаживаются в однородных условиях. Таким образом, монокультурное сельское хозяйство приводит к низкому разнообразию культур, особенно когда семена производятся массово или когда растения (например, привитые фруктовые деревья и банановые растения) клонируются. Один вредитель или болезнь могут угрожать всему урожаю из-за этой однородности (« генетическая эрозия »). [14] Хорошо известным историческим случаем был Великий голод в Ирландии 1845-1847 годов, когда жизненно важная культура с низким разнообразием была уничтожена одним грибком. Другой пример - когда болезнь, вызванная грибком, поразила монокультурный урожай кукурузы в США 1970 года, что привело к потере более одного миллиарда долларов производства. [15]

Опасность для сельского хозяйства представляет собой ржавчина пшеницы , патогенный грибок, вызывающий красноватые пятна, окрашенные его спорами. Вирулентная форма заболевания пшеницы, стеблевая ржавчина , штамм Ug99, распространилась из Африки на Аравийский полуостров к 2007 году. [16] В полевых испытаниях в Кении более 85% образцов пшеницы, включая основные сорта , были восприимчивы, [16] что подразумевает необходимость большего разнообразия культур. Лауреат Нобелевской премии Норман Борлоуг выступил за действия по обеспечению глобальной продовольственной безопасности. [17]

Уничтожен сорт сельскохозяйственной культуры с низким разнообразием: банан « Грос-Мишель » был уничтожен в коммерческих целях панамской болезнью , вызванной грибком Fusarium oxysporum (на иллюстрации).

Сообщения из Бурунди и Анголы предупреждают об угрозе продовольственной безопасности, вызванной вирусом мозаики африканского маниока (ACMD). [18] ACMD является причиной потери миллиона тонн маниоки каждый год. [19] CMD распространена во всех основных районах выращивания маниоки в районе Великих озер на востоке Африки, вызывая от 20 до 90 процентов потерь урожая в Конго . [20] Программа ФАО по оказанию чрезвычайной помощи и реабилитации оказывает помощь уязвимому населению, возвращающемуся в район Великих озер Африки, посредством массового размножения и распространения маниока, устойчивого к CMD или обладающего высокой устойчивостью. [21]

Хорошо известное явление восприимчивости к болезням у культур, лишенных разнообразия, касается « Gros Michel », банана без косточек, который появился на мировом рынке в 1940-х годах. Поскольку рыночный спрос на этот конкретный сорт стал высоким, производители и фермеры начали использовать банан Gros Michel почти исключительно. Генетически эти бананы являются клонами , и из-за этого отсутствия генетического разнообразия все они восприимчивы к одному грибку, Fusarium oxysporum ( панамская болезнь ); большие площади урожая были уничтожены грибком в 1950-х годах. [22] «Gros Michel» был заменен на текущий основной банан на рынке, «Cavendish» , который, в свою очередь, (2015) находится под угрозой полной потери из-за штамма того же грибка, «Tropical Race 4». [23]

Таким угрозам можно противостоять с помощью таких стратегий, как посадка многолинейных сортов и смесей сортов, в надежде на то, что некоторые из сортов будут устойчивы к любой отдельной вспышке заболевания. [24]

Организации и технологии

Последствия разнообразия сельскохозяйственных культур проявляются как на местном, так и на мировом уровне. Глобальные организации, которые стремятся поддерживать разнообразие, включают Bioversity International (ранее известный как Международный институт генетических ресурсов растений), Международный институт тропического сельского хозяйства , Глобальную инициативу по ржавчине Борлоуга и Международную сеть по улучшению бананов и подорожников. Члены Организации Объединенных Наций на Всемирном саммите по устойчивому развитию 2002 года в Йоханнесбурге заявили, что разнообразие сельскохозяйственных культур находится под угрозой исчезновения, если не будут приняты меры. [1] Одним из таких шагов, предпринятых в рамках действий по борьбе с утратой биоразнообразия среди сельскохозяйственных культур, является генный банкинг. Существует ряд организаций, которые привлекают команды местных фермеров для выращивания местных сортов, особенно тех, которые находятся под угрозой исчезновения из-за отсутствия современного использования. Существуют также местные, национальные и международные усилия по сохранению сельскохозяйственных генетических ресурсов с помощью методов, не связанных с участком, таких как семена и банки для дальнейших исследований и селекции сельскохозяйственных культур.

Шесть сортов фасоли в генном банке

Глобальный фонд разнообразия культур является независимой международной организацией , которая существует для обеспечения сохранения и доступности разнообразия культур для обеспечения продовольственной безопасности во всем мире. Он был создан в рамках партнерства между Продовольственной и сельскохозяйственной организацией Объединенных Наций (ФАО) и CGIAR, действующим через Bioversity International. [25] CGIAR является консорциумом международных центров сельскохозяйственных исследований (IARC) и других, каждый из которых проводит исследования и сохраняет зародышевую плазму определенной культуры или вида животных. Генные банки центров CGIAR содержат некоторые из крупнейших в мире коллекций генетических ресурсов растений, находящихся в доверительном управлении мирового сообщества. В совокупности генные банки CGIAR содержат более 778 000 образцов более 3000 видов сельскохозяйственных культур, кормовых культур и агролесоводства . [26] Коллекция включает фермерские сорта и улучшенные сорта и, в значительной степени, дикие виды, из которых были созданы эти сорта. [3] Национальные центры хранения зародышевой плазмы включают Национальный центр сохранения генетических ресурсов Министерства сельского хозяйства США , Национальное бюро генетических ресурсов животных Индии, Тайваньский институт исследований животноводства и предлагаемую Австралийскую сеть центров генетических ресурсов растений. [27] [28] [29] [30]

Растения в генном банке Международного центра тропического сельского хозяйства , Колумбия

Институт мировых ресурсов (WRI) и Всемирный союз охраны природы (МСОП) являются некоммерческими организациями, которые предоставляют финансирование и другую поддержку усилиям по сохранению на местах и ​​за их пределами. Разумное использование генетического разнообразия сельскохозяйственных культур в селекции растений и генетической модификации также может внести значительный вклад в защиту биоразнообразия сельскохозяйственных культур. Сорта сельскохозяйственных культур могут быть генетически модифицированы для устойчивости к определенным вредителям и болезням. Например, ген из почвенной бактерии Bacillus thuringiensis (Bt) производит естественный инсектицидный токсин . Гены из Bt могут быть введены в сельскохозяйственные растения, чтобы сделать их способными производить инсектицидный токсин и, следовательно, устойчивость к определенным вредителям . Однако кукуруза Bt может оказывать неблагоприятное воздействие на нецелевых насекомых, тесно связанных с целевым вредителем, как в случае с бабочкой-монархом . [31]

Смотрите также

Примечания

Ссылки

  1. ^ ab Организация Объединенных Наций. Всемирный саммит по устойчивому развитию. 29 августа 2002 г.
  2. ^ Кардинале, Брэдли Дж.; Даффи, Дж. Эмметт; Гонсалес, Эндрю; Хупер, Дэвид У.; Перрингс, Чарльз; Венайл, Патрик; Нарвани, Анита; Мейс, Джорджина М.; Тилман, Дэвид (2012). «Утрата биоразнообразия и ее влияние на человечество» (PDF) . Nature . 486 (7401): 59–67. Bibcode : 2012Natur.486...59C. doi : 10.1038/nature11148. PMID  22678280. S2CID  4333166.
  3. ^ ab Associated Press. «Угроза наблюдается для половины видов растений Земли». The Milwaukee Journal Sentinel (Милуоки, Висконсин). 1 ноября 2002 г.
  4. ^ "Глобальный портал диких родичей культурных растений". Bioversity International.
  5. ^ abcde Altieri, Miguel A. (1999). "Экологическая роль биоразнообразия в агроэкосистемах" (PDF) . Сельское хозяйство, экосистемы и окружающая среда . 74 (1–3): 19–31. Bibcode : 1999AgEE...74...19A. doi : 10.1016/s0167-8809(99)00028-6.
  6. ^ Джарвис, Девра И.; Кэмплейн, Диндо М. (октябрь 2004 г.). Генетическое разнообразие сельскохозяйственных культур для снижения вредителей и болезней в фермерских хозяйствах: Руководство по совместной диагностике, версия I. Технический бюллетень № 12. Bioversity International.
  7. ^ ab Kropff, MJ "Проект: Улучшение биоразнообразия и подавление сорняков в агроэкосистемах". Группа по экологии сельскохозяйственных культур и сорняков (WUR), Университет METIS в Вагенингене (2001-2005)
  8. ^ Nautiyal S, Kaechele H (2007). «Сохранение разнообразия сельскохозяйственных культур для устойчивого развития ландшафта». Управление качеством окружающей среды . 18 (5): 514–530. doi :10.1108/14777830710778283.
  9. ^ "Сельское хозяйство и сокращение бедности". Всемирный банк . Получено 6 марта 2017 г. Эта аналитическая записка взята из Доклада о мировом развитии Всемирного банка за 2008 год, Сельское хозяйство для развития.
  10. ^ Imbruce, Valerie (2007). «Привлечение Юго-Восточной Азии на юго-восток Соединенных Штатов: новые формы альтернативного сельского хозяйства в Хомстеде, Флорида». Сельское хозяйство и человеческие ценности . 24 (1): 41–59. doi :10.1007/s10460-006-9034-0. S2CID  153428395.
  11. ^ Смейл, Мелинда; Кинг, Аманда (2005), «Чего стоит разнообразие для фермеров?» (PDF) , Briefs , 13 , Bioversity International: 1–5
  12. ^ Фаулер, Кэри ; Ходжкин, Тоби (21.11.2004). «Растительные генетические ресурсы для продовольствия и сельского хозяйства: оценка глобальной доступности». Ежегодный обзор окружающей среды и ресурсов . 29 (1). Ежегодные обзоры : 143–179. doi : 10.1146/annurev.energy.29.062403.102203 . ISSN  1543-5938.
  13. ^ Оливье Данглс; Жером Касас (февраль 2019 г.).«Экологический Армагеддон» — еще одно доказательство резкого сокращения численности насекомых». Экосистемные услуги: наука, политика и практика . 35 : 109–115. doi : 10.1016/j.ecoser.2018.12.002. S2CID  169994004. Глобальные потери урожая из-за насекомых-вредителей составляют от 25 до 80%, а потребляемого ими количества пищи хватило бы, чтобы прокормить более 1 миллиарда человек.
  14. ^ Мартинес-Кастильо, Дж. (2008). «Генетическая эрозия и сохранение in situ местных сортов фасоли лима ( Phaseolus lunatus L.) в ее мезоамериканском центре разнообразия». Генетические ресурсы и эволюция культур . 55 (7): 1065–1077. doi :10.1007/s10722-008-9314-1. S2CID  44223532.
  15. ^ Мьюир, Патрисия. «Почему генетическое разнообразие внутри и между культурами имеет значение?» . Получено 30 сентября 2013 г.
  16. ^ ab "Crops". Совет по экологической грамотности. 3 апреля 2008 г. Получено 21 июня 2016 г.
  17. ^ «Опасная ржавчина ставит под угрозу продовольственную безопасность». Centre for Agriculture and Biosciences International. 17 января 2007 г. Получено 14 июня 2016 г.
  18. ^ Управление ICTVdB. "Вирус мозаики африканской маниоки. В: ICTVdB - Универсальная база данных вирусов", версия 4. Бюхен-Осмонд, К. (редактор), Колумбийский университет, Нью-Йорк, США 2006
  19. ^ FAOSTAT . Видео о сельскохозяйственной деятельности в развивающихся странах. www.faostat.fao.org/site/591/default.aspx
  20. ^ IRIN "КОНГО: Болезнь уничтожает урожай маниоки, угрожает широкомасштабным голодом". Интегрированные региональные информационные сети, Найроби, Кения. 13 ноября 2008 г.
  21. ^ "Болезни маниоки в Африке | серьезная угроза продовольственной безопасности" (PDF) . Продовольственная и сельскохозяйственная организация . Получено 14 апреля 2017 г. .
  22. ^ "Панамская болезнь: старый враг поднимает свою уродливую голову. Часть 1: Начало экспортной торговли бананами". apsnet.org . Архивировано из оригинала 2016-04-16 . Получено 2016-06-14 .
  23. ^ Тола, Элизабетта (21 января 2015 г.). «Сорт бананов рискует исчезнуть из-за смертельного грибкового увядания». The Guardian . Получено 14 июня 2016 г.
  24. ^ Брод, Шейн (май 2007 г.). Системы производства овощей с использованием стратегий диверсификации культур (PDF) . Университет Тасмании (докторская диссертация). стр. 18.
  25. ^ "The Crop Trust". The Crop Trust. Архивировано из оригинала 20 ноября 2016 года . Получено 14 июня 2016 года .
  26. ^ "Ключевые показатели эффективности генных банков CGIAR, 2012-2019". Платформа генного банка CGIAR . Получено 2021-07-04 .
  27. ^ Национальный центр сохранения генетических ресурсов Министерства сельского хозяйства США . http://www.ars.usda.gov/main/site_main.htm?modecode=54-02-05-00 Архивировано 28 сентября 2014 г. на Wayback Machine
  28. ^ "Национальное бюро генетических ресурсов животных Индии". Архивировано из оригинала 20.05.2019 . Получено 06.03.2017 .
  29. ^ "История". Научно-исследовательский институт животноводства, Совет по сельскому хозяйству, Исполнительный Юань, Тайвань. Архивировано из оригинала 25 сентября 2017 года . Получено 3 марта 2017 года .
  30. ^ "Australian Plant Genetic Resource Collections and Global Food Security | Issues Magazine". Архивировано из оригинала 3 марта 2017 г. Получено 3 марта 2017 г.
  31. ^ Пирс, ФБ "Bt кукуруза: здоровье и окружающая среда – 0,707". Университет штата Колорадо . Получено 6 марта 2017 г.

Дальнейшее чтение

Внешние ссылки