Исторически рис был теплолюбивым растением. Фактически, дикий предок культурного риса когда-то произрастал преимущественно на знойных, дождливых Малайском и Индокитайском полуостровах, а также на островах Юго-Восточной Азии. Лишь после потепления климата Земли после последнего ледникового периода дикий рис значительно распространился в центральный Китай и Южную Азию, где он был независимо одомашнен человеком.
Рис являлся источником пищи для многих древнейших цивилизаций и остается таковым в современном мире. Сегодня половина всех людей получает 20% своих калорий из риса, и более миллиарда человек зависят от производства и распределения риса для своего существования.
Ситуация может скоро измениться. Ученые предупреждают, что в течение следующих 50 лет глобальное потепление, вызванное выбросами парниковых газов, ускорится до темпов, в 5000 раз превышающих те, с которыми когда-либо приходилось сталкиваться рису и многим другим сельскохозяйственным культурам за всю их эволюционную историю.
Даже рис, устойчивый к перегреву, предоставленный самому себе, почти наверняка не смог бы справиться с жарой. С помощью людей, которые тщательно выводят и генетически модифицируют новые сорта, рис, возможно, сможет выжить. Но, как сказал Николя Готье, куратор искусственного интеллекта во Флоридском музее естественной истории, даже самый благоприятный сценарий не радует.
«Эти изменения будут иметь разрушительные последствия, и процесс адаптации не дается бесплатно. Он должен быть целенаправленным и может быть непростым», — сказал он.
Готье — ведущий автор нового исследования, опубликованного в журнале Communications Earth & Environment, в котором данные из различных научных дисциплин объединены для прогнозирования возможного будущего риса — или его отсутствия — в условиях быстрого глобального потепления. Прогноз неутешительный.
«Регионы на юге, такие как Индонезия и Малайзия, пострадают сильнее всего, и процесс адаптации не произойдёт в одночасье. Те, кто сегодня зависит от риса как источника средств к существованию, не обязательно смогут получить доступ к новым генетическим сортам, которые будут разработаны», отметил он.
Как рис адаптировался к более прохладному климату
Угроза продовольственной безопасности, создаваемая глобальным потеплением, многогранна, и в случае с рисом она также связана с долгой историей адаптации в противоположном температурном направлении к более холодному климату.
Рис был впервые одомашнен в бассейне реки Янцзы в центральном Китае от 7000 до 9000 лет назад, когда мягкий климат и частые дожди позволили людям развить земледельческие общества по всему миру. Торговые сети связывали эти общества подобно грибным гифам, и ранние сорта риса были среди многих товаров, которые перемещались по ним.
Согласно археологическим данным, рисоводство в Китае начало расширяться на север и восток вдоль реки Хуанхэ и на запад во внутренние районы страны примерно 5000 лет назад и продолжалось на протяжении тысячелетия. Затем, около 4200 лет назад, период резкого похолодания и засухи поразил большую часть Евразии, что привело к упадку нескольких цивилизаций, включая Аккадскую империю и Древнее царство Египта.
Китайские рисоводы адаптировались, выведя новые сорта риса, способные выдерживать более низкие температуры. Появление этих новых холодостойких сортов в конечном итоге позволило распространить производство риса в регионы с более умеренным климатом, такие как Корея и Япония.
Почему жара является более сложным препятствием
Напротив, переход из холодного климата в жаркий может включать в себя нечто большее, чем просто ускорение растением процесса развития.
«Такой гибкости в зоне нагрева не наблюдается, потому что в какой-то момент установка физически перестанет работать», — сказал Готье.
По аналогии, если бы вы переехали в дом к северу от Полярного круга, вы могли бы компенсировать более длинные зимы, проводя большую часть года в помещении и как можно больше времени на открытом воздухе в безмятежные 20-часовые летние дни. Но если вы переедете туда, где лето слишком жаркое, вы можете пострадать от теплового удара. Проводить лето в помещении может быть для вас вариантом, но рис получает все свои питательные вещества от пребывания на солнце и не может позволить себе такой роскоши.
Составление карты температурных пределов риса
Готье хотел определить верхний температурный порог, за которым современные сорта риса не могут развиваться. Работая с коллегами из Нью-Йоркского университета и Вашингтонского университета, Готье объединил археологические и ботанические данные, включая спутниковые снимки, сельскохозяйственные записи и гербарные данные, чтобы выяснить, где рис выращивался исторически и где он растет сейчас.
В результате была создана карта, к которой можно было добавить текущие, исторические и будущие климатические прогнозы. Используя эти данные, ученые определили, что сегодня рис выращивается почти исключительно в районах со средней годовой температурой ниже 28 градусов Цельсия и средней месячной максимальной температурой ниже 40 градусов. Это хорошо согласуется с данными других исследований, которые показывают, что рис начинает проявлять признаки теплового стресса при температуре выше 32,7.
Имея эти исходные данные, авторы использовали артефакты из 803 археологических памятников, чтобы проследить историческое перемещение риса и определить, как это совпадало с прошлыми температурами. Результаты показывают, что за 9000 лет культивирования рис никогда не выращивался в регионе со средней годовой температурой выше 28°C. В Северной Индии и Пакистане было несколько археологических памятников, где средняя месячная максимальная температура превышала 40°C, но, учитывая засушливый климат этих регионов, авторы отмечают, что более правдоподобным объяснением того, как рис оказался в этих местах, может быть дальняя торговля, а не его выращивание там.
Таким образом, 40°C представляется пороговым значением, и любая среднегодовая температура выше 28°C уже находится на грани допустимого.
Где будут выращивать рис в будущем
Наконец, авторы, используя климатические модели, спрогнозировали будущие глобальные температуры, чтобы определить, где у риса может быть шанс расти в течение следующего столетия.
Результаты показывают, что к 2070 году почти на всей территории южного ареала распространения риса, от Индии до Малайзии, среднегодовая температура будет превышать 28°C. Максимальная среднемесячная температура, превышающая 40°C в самые жаркие месяцы года, ожидается на большей части территории Индии, а также в некоторых частях Китая и на Ближнем Востоке.
Индия стала ведущей страной мира по производству риса, ранее этот титул принадлежал Китаю, после того как вырастила почти 150 миллионов метрических тонн рисового зерна. Если бы что-либо внезапно и негативно повлияло на способность Индии выращивать рис, последующий массовый голод стал бы вполне реальной угрозой.
В рамках моделей изменения климата, предполагающих сохранение существующего положения дел, когда страны коллективно не в состоянии существенно сократить выбросы ископаемого топлива, у производителей риса и потребителей есть около 50 лет, чтобы подготовиться к худшему сценарию.
Большая часть этой подготовки и адаптации, вероятно, будет включать выращивание тропических сортов риса в регионах с умеренным климатом, а также выращивание сортов умеренного климата на более высоких широтах, чем те, на которых они сейчас способны расти. Но даже если это предотвратит голод, предупредил Готье, этот процесс все равно будет невероятно сложным, а его последствия будут распределены неравномерно.
«В целом, возможно, весь рис, который не сможет расти в Юго-Восточной Азии, можно будет выращивать, предположим, в Китае, если сравнивать его по весу, это не изменит последствий для населения Юго-Восточной Азии, которое не может просто начать выращивать новую культуру с нуля», пояснил он.
Дополнительными соавторами исследования являются Орноб Алам и Майкл Пуруганан из Нью-Йоркского университета и Джейд д`Альпоим Гедес из Вашингтонского университета.
Источник: Florida Museum of Natural History. Автор: Джеральд Пинсон.
