Робуста оказалась чувствительна к изменению климата
Сорт кофе робуста оказался чувствительным к глобальному изменению климата: его температурный оптимум находится в пределах 18,6-26,6 градуса Цельсия, а не 22-30 градусов Цельсия, как считалось ранее. Согласно результатам исследования, опубликованного в журнале Global Change Biology, рост температуры воздуха на один градус Цельсия приводит к снижению урожая зерен минимум на 14 процентов.
Большую часть мирового урожая кофе обеспечивают всего лишь два его сорта — Coffea Arabica и Coffea canephora (арабика и робуста). Традиционно исследователи были больше обеспокоены перспективами выращивания арабики в условиях глобального изменения климата — этот вид произошел из прохладных возвышенностей Аравийского полуострова со среднегодовыми температурами 18-23 градуса Цельсия и чувствителен к излишне теплым условиям. Напротив, сорт робуста считают устойчивым к жаркому климату, ведь исторически этот вид развивался в низменностях долины реки Конго в Центральной Африке, где среднегодовой диапазон температур не опускался ниже 22-30 градусов Цельсия. Однако, важно помнить, что в сельском хозяйстве важны не столько выживаемость растений и их способность к вегетативному росту (которые в случае робусты возможны и при бо́льшем разбросе температур), сколько эффективное плодоношение.
Ученые под руководством Джаррода Ката (Jarrod Kath) из Университета Южного Квинсленда исследовали влияние потепления на рост, цветение и плодоношение робусты. Для этого они использовали данные об урожае за 10 лет с 798 ферм в Индонезии и Вьетнаме (эти две страны занимают 55 процентов в мировом производстве робусты), а также климатические базы данных ERA5 и TerraClimate, которые позволили отследить температуры воздуха и количество осадков в выбранный период времени.
Выяснилось, что кофе робуста не так устойчив к потеплению, как считалось ранее: при повышении минимальных температур воздуха в течение вегетационного сезона до с 15,2 до 16,2 градуса Цельсия его урожайность снижалась на 14 процентов (350-460 килограмм на гектар), при достижении отметки 18,6 градуса Цельсия — на 25 процентов, а при уровне 20,7 градуса Цельсия — уже на 50 процентов (доверительный интервал 95 процентов).
Количество осадков в вегетационный период имело положительную связь с урожайностью: их уровень на отметке 1550 миллиметров соответствовал самым высоким урожаям. И наоборот, осадки во время цветения имели отрицательную связь с урожаем: их выпадение в количестве, превышающем 900 миллиметров приводило к снижению урожая более чем на 25 процентов.
Оптимальными условиями для достижения высокой урожайности были низкие средние минимальные температуры (<18,6 градусов Цельсия) и 1200-2700 миллиметров осадков во время вегетации с повышением средней температуры и понижением количества осадков во время периода цветения.
Авторы исследования пришли к выводу, что закрепившийся в литературе температурный оптимум робусты (22-30 градусов Цельсия) следует пересмотреть в пользу диапазона 18,6-26,6 градуса Цельсия со среднегодовой температурой не более 23,8 градуса Цельсия. Более высокие температуры (по крайней мере, в пределах пяти градусов Цельсия) не приводят к гибели или угнетению кустарников, но способствуют их вегетативному росту в ущерб плодоношению — а значит, снижают урожай. Это может нанести ущерб многомиллиардной кофейной индустрии и ударить по миллионам азиатских фермеров.
Коммерческие сорта кофе не отличаются большим генетическим разнообразием, и в условиях меняющегося климата им может понадобиться модификация с помощью различных генов устойчивости к воздействиям окружающей среды, взятых от диких сортов. К сожалению, на текущий момент уже более 60 процентов диких видов кофе оказались под угрозой вымирания, а 45 процентов таких видов не представлены ни в одной ботанической коллекции мира.
Марина Попова
Вокруг нор этих хищников растения выше и гуще
Канадские ученые подтвердили, что песцы являются экосистемными инженерами. Анализ спутниковых снимков показал, что вокруг нор этих хищников формируются участки с повышенной продуктивностью растений. Они возникают за счет того, что песцы удобряют и разрыхляют почву. Как отмечается в статье для журнала Ecosystems, о существовании песцовых садов известно уже давно — однако с помощью снимков из космоса удалось развеять последние сомнения в том, что они реальны. Некоторые животные оказывают значительное влияние на окружающую среду вокруг себя. Например, крупные травоядные поддерживают существование равнин, не давая им зарастать деревьями и кустарниками, бобры строят запруды, а австралийские вараны роют норы, в которых селятся десятки видов позвоночных. Таких животных называют экосистемными инженерами. Песцы (Vulpes lagopus) тоже относятся к их числу. Зоологи давно заметили, что вокруг нор этих хищников растительность гуще и выше, чем в остальной тундре. Такие участки называют песцовыми садами. Они возникают благодаря тому, что песцы обогащают почву вокруг своих убежищ питательными веществами из мочи, помета и остатков пищи и разрыхляют ее во время рытья нор. В результате здесь формируются особенно благоприятные условия для роста растений. При этом убежища песцов нередко используются многими поколениями этих животных на протяжении сотен лет, что усиливает их влияние на экосистему. Команда специалистов под руководством Шона Джонсона-Байса (Sean M. Johnson-Bice) из Университета Манитобы решила подробнее изучить песцовые сады с помощью изображений со спутниковых снимков. В частности, исследователи хотели проверить, действительно ли песцы повышают продуктивность растений или просто селятся на участках, где она уже высока. Авторы сосредоточили внимание на территории площадью 1200 квадратных километров в канадском национальном парке Вапуск, которая находится на западном берегу Гудзонова залива. Здесь расположены 84 норы песцов. Проанализировав спутниковые снимки региона, Джонсон-Байс и его соавторы пришли к выводу, что песцы предпочитают рыть норы в лишенной растительности или покрытой травянистой растительностью местности на возвышенностях у побережья. А вот заболоченных участков они избегают. На следующем этапе исследователи сравнили продуктивность растительности в 84 песцовых садах; на 84 идеально подходящих для песцов, но не заселенных ими участках тундры (далее — референсных); а также на 84 случайных участках тундры. Для этого они рассчитали вегетационный индекс данных участков по снимкам, сделанным в течение вегетационного периода с середины июня по конец сентября 2019-2021 годов. В результате выяснилось, что максимальная продуктивность растительности вокруг песцовых нор достоверно выше, чем на референсных участках, которые хорошо подходят этим хищникам, но не заселены ими. Интересно, что на случайных участках тундры максимальная продуктивность также оказалась выше, чем на референсных. Авторы объясняют данную закономерность тем, что песцы выбирают для жилищ низкопродуктивные территории. Продуктивность в песцовых садах была выше, чем на референсных участках, на протяжении почти всего вегетационного сезона. Хотя участки вокруг нор песцов не становились зелеными раньше и не оставались зелеными дольше, чем референсные участки, весной растительность здесь, судя по всему, развивалась с более высокой скоростью. Авторы также подтвердили, что продуктивность растений в пределах 20 метров от песцовых нор выше средней продуктивности растений в пределах 250 метров от них. На референсных и случайных участках эта закономерность не наблюдалась. При этом связи между продуктивностью растительности вокруг логова и репродуктивным успехом живущих в нем песцов в 2011-2021 году выявить не удалось. Результаты исследования демонстрируют, что песцы не селятся на участках с пышной растительностью, а повышают продуктивность растительности вокруг своих нор. Таким образом, их можно с уверенностью называть экосистемными инженерами. Поскольку эти хищники поколениями используют одни и те же норы, эффект от их деятельности накапливается с годами. Благодаря этому высокопродуктивные участки вокруг песцовых нор сохраняются независимо от того, насколько высок репродуктивный успех их хозяев в течение нескольких лет. В будущем авторы надеются выяснить, как быстро песцовые сады возникают вокруг новых нор и как быстро исчезают после того, как нора покинута. Песцы — коренные обитатели тундр. А вот канадские бобры (Castor canadensis) расселились сюда недавно благодаря климатическим изменениям — и уже начали преобразовывать местные экосистемы. Ученые обнаружили, что на северо-западе Аляски вблизи водоемов, в которых замечены следы деятельности бобров, на 51 процент больше точек эмиссии метана, чем возле водоемов, которые они не трогали. Это может свидетельствовать о деградации многолетней мерзлоты из-за подтопления.