Зміни клімату покращують урожайність сої, проте погіршують її якість, заявили науковці

Сьогодні, 19:40

Фото: SuperAgronom.com

Соя

Вчені проаналізували потрійний вплив зміни клімату на якість сої: підвищення концентрації вуглекислого газу (CO₂), високі температури та посуха. Використовуючи прогностичне моделювання на основі штучного інтелекту (ШІ) та експериментально підтверджених даних, вони зробили висновок, що сукупність цих факторів призведе до збільшення врожаю на 50%, але з нижчими поживними властивостями.

Дослідження, опубліковане у журналі Food Research International, проводилося вченими з Лабораторії екологічної фізіології рослин (LAFIECO) кафедри ботаніки Інституту біологічних наук Університету Сан-Паулу (IB-USP) у Бразилії. Вчені виявили зниження вмісту крохмалю на 20% і білка на 6% у бобах, які зазнали потрійного впливу. Крім того, вони відзначили значне збільшення вмісту амінокислот (на 175%).

«Це збільшення вмісту амінокислот було несподіваним. Ми навіть не знаємо, як це вплине на тварин. Нам необхідно зрозуміти наслідки потрійної дії на білковий обмін, що дуже важливо для сої, яка використовується в кормах для тварин. Ми бачили, що вміст білка знижується за умов різких кліматичних змін. Крім того, боби втрачають крохмаль, а отже й енергію», — резюмує Маркос Баккерідж, координатор LAFIECO.

Дослідник стверджує, що отримані дані можуть допомогти калібрувати прогностичні моделі для глобального сільського господарства в контексті впливу зміни клімату, про який повідомляє Міжурядова група експертів зі зміни клімату (IPCC). Група, відповідальна за дослідження, складається з дослідників у галузі біоінформатики, фізіології та біохімії рослин, хімії, статистики та математичного моделювання. Вони є піонерами у вивченні сукупного впливу цих стресових факторів на врожай сої. Однак це перше дослідження, в якому оцінюється сукупна дія всіх трьох факторів, що вказує на те, що може статися з урожаєм.

Баккерідж зазначає, що вплив підвищеного рівня вуглекислого газу на рослини добре задокументований в літературі.

«Це змушує рослину рости швидше, що дозволяє виробляти більше насіння. А що відбувається, коли є посуха? Ми виявили, що CO₂ захищає рослину від наслідків посухи. Навіть помірна посуха призводить до того, що рослина виробляє менше насіння. Але при високому рівні вуглекислого газу продихи листя злегка закриваються. Іншими словами, рослина поглинає вуглекислий газ, необхідний для життєдіяльності, але втрачає менше води. У цьому полягає захисний ефект CO₂ від посухи».

У разі високих температур і підвищення концентрації вуглекислого газу в навколишньому середовищі це також запобігатиме шкідливому впливу температури і допоможе рослині рости.

«CO₂ зазвичай збільшує вміст крохмалю в листі, тому що коли він потрапляє в рослину і створює позитивний вуглецевий тиск, рослина не завжди може повністю її переробити, оскільки цей метаболізм дуже складний і включає безліч метаболічних шляхів. У міру того, як потік стає утрудненим, рослина починає запасати вуглець як резерв у вигляді крохмалю в листі», — говорить Баккерідж.

За його словами, нижчий вміст крохмалю в насінні означає, що рослина направила захоплений вуглець на побудову клітинної стінки, тобто целюлози та геміцелюлози, і виробило більше клітковини.

«Іншими словами, високий вміст вуглекислого газу спричиняє відхилення від нормального метаболізму бобів. Посуха викликає друге відхилення, а температура третє. Коли ми поєднуємо ці три фактори, ми отримуємо відхилення номер чотири. Це означає, що процес не є лінійним, що є одним із найважливіших висновків нашої останньої опублікованої роботи. Шляхи впливу стресових факторів різні. Температура та посуха діють через різні шляхи стресу з метаболічної точки зору. Ми це вже розуміємо та опублікували. Тому важливо розуміти їхній вплив у поєднанні з високою концентрацією CO₂», — каже Баккерідж.