Глобальное изменение климата и его влияние на земледелие

Изменение климата — колебания климата Земли в целом или отдельных её регионов с течением времени, выражающиеся в статистически достоверных отклонениях параметров погоды от многолетних значений за период времени от десятилетий до миллионов лет. Учитываются изменения как средних значений погодных параметров, так и изменения частоты экстремальных погодных явлений. Изучением изменений климата занимается наука палеоклиматология. Причиной изменения климата являются динамические процессы на Земле, внешние воздействия, такие как колебания интенсивности солнечного излучения, и, по одной из версий, с недавних пор, деятельность человека. В последнее время термин «изменение климата» используется как правило (особенно в контексте экологической политики) для обозначения изменения в современном климате 

В связи с тем, что антропогенные  изменения климата, связанные с  развитием тяжелой и автомобильной  промышленности, имеют глобальный характер, их исследования проводятся в международном  масштабе под эгидой Всемирной метеорологической  организации (ВМО) при Организации  Объединенных Наций.  
Ниже приводятся результаты исследований Кембриджского университета, Королевского метеорологического общества Департамента физиологии и изучения окружающей среды (Великобритания), Департамента энергетики США, Международного института системного анализа (Австрия), Комиссии по агрометеорологии ВМО.

На основании обобщения  полученных данных ученые прогнозируют три основных направления, по которым  будет происходить влияние глобального  потепления на объекты сельскохозяйственного  производства:  
а) усиление концентрации углекислого газа в атмосфере отразится на развитии и росте полевых культур и сопутствующих сорняков;  
б) под влиянием углекислого газа и других примесей легких газов в атмосфере (метана, окислов азота) изменяться климат, что приведет к значительному колебания температуры воздуха, изменения режима продолжительности открытого солнечного сияния и количества осадков, а это в свою очередь скажется на производительности растениеводства и животноводства;  
в) устойчивое повышение температуры воздуха приведет усиленное таяние ледников и поднятие уровня воды в морях и океанах, что будет сопровождаться затоплением больших прибрежных территорий и сокращением площадей сельскохозяйственных угодий.  
Рассмотрим возможные (прогнозируемые) последствия влияния каждого направления на сельскохозяйственное производство в условиях антропогенной трансформации окружающей среды в течение глобального потепления.  
Само по себе увеличение количества углекислого газа (СО2) в атмосфере благоприятно повлияет на производительность растениеводства. Ведь углекислый газ является жизненно необходимым фактором в процессе фотосинтеза растений. Увеличение его количества способствовать ускорению роста фитоценозов благодаря увеличению аккумуляции продуктов фотосинтеза - карбогидратов.  
Предполагается, что увеличение количества углекислого газа вдвое ускорит темпы фотосинтеза на 30-100 процентов в зависимости от уровня температуры воздуха и обеспечения корневой системы доступной влагой. Известно, однако, что разные виды растений по-разному реагируют на высокий уровень СО2. В частности, группа растений С-3 при биохимических реакциях образует первичный продукт с тремя атомами углерода. Такие виды растений при увеличении углекислого газа в воздухе быстро растут и созревают. К ним относятся растения пшеницы, ячменя, подсолнечника, риса и сои. Расчеты показывают, что увеличение концентрации углекислого газа может привести к повышению урожая этих культур на 20-36 процентов.

Менее чувствительны к  увеличению СО2 растения группы С-4, в которых первичный продукт в биохимических реакциях имеет четыре атома углерода. К этой группе относятся растения кукурузы, сорго, сахарной свеклы и проса. Предполагается, что увеличение концентрации углекислого газа приведет к уменьшению площадей под этими культурами, так как интенсивный рост сопутствующих сорняков глушитиме культурные растения, сводя на нет их производительность.  
Так как культуры группы С-4 в ряде регионов вносят очень весомый вклад в продовольственный вал сельскохозяйственной продукции, следует ожидать больших трудностей с обеспечением продовольствием, которое производится из урожая этих культур.  
Исследователи-биологи прогнозируют: за того, что большинство сорняков, характерных для посевов группы С-3, является растениями группы С-4, следует ожидать улучшения фитосанитарного состояния посевов пшеницы, ячменя, подсолнечника, риса и сои, ведь сопутствующие этим растениям бурь 'яны отставать в развитии и росте. Благодаря этому посевы культур группы С-3 имеют большую перспективу для расширения площадей в севообороте. Однако стоит быть готовым к тому, что увеличение количества азота в атмосфере может негативно сказаться на качестве зерна, а именно: привести к снижению уровня азотистых веществ. Это приведет к уменьшению количества белка и снижение питательности продуктов, в свою очередь отразится на рационе питания животных и население. Следовательно, растения станут менее питательными и для сельскохозяйственных вредителей - насекомых, которые будут поедать большее количество растительной массы для удовлетворения потребности в белках.

Предполагается также, что  увеличение углекислоты обусловит  уменьшение размеров устьиц на листьях  растений, через которые происходит процесс поглощения углекислого  газа и испарение влаги. Уменьшение потерь воды приведет к снижению потребности  растений в орошении и атмосферных  осадках. Вследствие этого, уменьшится дефицит водопотребления в засушливых зонах земледелия.  
Рассмотрим последствия проявления второго направления влияния антропогенной (вызванного хозяйственной деятельностью человека) трансформации окружающей среды, следствием которого будет повышение температуры воздуха.  
Так как температура воздуха является одним из главных факторов развития и роста фитоценозов, повышение ее, вследствие глобального потепления, приведет к ускорению накопления количества эффективного тепла, необходимого для прохождения фаз развития растений. Следовательно, с повышением температуры продолжительность межфазных периодов сокращаться. Короче окажется продолжительность вегетационного цикла сельскохозяйственных культур, а также сеяных и дикорастущих трав. Поэтому сроки созревания и уборки полевых культур окажутся более ранними.  
Известно, что производительность позднеспелых культур выше, чем раннеспелых. Поэтому сокращение продолжительности периода вегетации приведет к снижению урожайности зерновых культур.  
С другой стороны, увеличение концентрации углекислого газа приведет к росту вегетативной массы, благодаря чему повысится урожайность трав и корнеплодных культур, особенно сахарной свеклы и картофеля.  
Большую опасность для сельскохозяйственного производства составляет повышение температуры воздуха до уровня, превышающего оптимальное и допустимое значение (выше 30 ° С), при котором корневая система растений не в состоянии компенсировать и возмещать расход влаги на транспирацию слоеной поверхностью. По прогнозам ученых, значительная часть территории Северной Америки, Азии и европейских долин, частично охватывают Украину, где сейчас расположены "зерновые" зоны, может пострадать от глобального повышения температуры. Предполагается, что в этих регионах сократится период развития зерновых культур и снизятся их урожаи.

Высокий уровень температуры  воздуха негативно повлияет на режим  увлажнения почвы в связи с  усилением испарения влаги. Прогнозируется появление значительных площадей с  недостаточным увлажнением в  Австралии, США, Франции, республиках  Средней Азии, Украине, а также  Великобритании, где, как известно, близость океанической воды способствует увлажнению воздуха и выпадению  осадков. В этих странах через  пересыхания почвы на сельскохозяйственных полях земледелие будет малоэффективным.  
Расчеты показывают, что за последнее столетие средняя годовая температура воздуха в Сибири и на востоке Китая повысилась на 2 ... 4 ° С при общем потеплении на Северном полушарии Земли в пределах 0,6 ... 1 ° С. Предполагается, что к концу 2050 глобальная температура повысится на 2 ... 5 ° С. Если это произойдет, то границы природных зон сдвинутся к северу на 150-550 км, что повлечет соответствующее сокращение площади вечной мерзлоты и ледников. Моделирование изменений климата позволяет прогнозировать сокращение до 40-50 процентов территории тайги и тундры.  
Повышенный температурный режим увеличит вероятность лесных пожаров и сокращения площадей таежного леса. Вследствие этого увеличатся площади степей в Сибири и Канаде, где климат близкой по своим характеристикам. Благодаря этому на этих территориях появится возможность расширить площади под посевы сельскохозяйственных культур там, где существует вечная мерзлота. Итак, глобальное потепление в перспективе принесет для этой территории ощутимый благополучия: северные болота превратятся в благодатные пастбища, а окружающая среда станет теплым и комфортным для проживания и занятия земледелием.  
Наряду с позитивными последствиями трансформации климатических условий вследствие глобального потепления и возникновения парникового эффекта возрастает опасность природных катаклизмов, проявляться в резких изменениях погоды, изменении обычного режима выпадения осадков и наступлении первых осенних и последних весенних заморозков, увеличении количества жарких дней, на смену которым приходить похолодание с ливнями и ураганными ветрами. При этом неизбежны огромные потери в сельскохозяйственном производстве, а также других отраслях народного хозяйства.

Резкое снижение урожая зерновых культур происходит, когда дневная  температура превышает 35 ° С. Если, вследствие глобального потепления, средняя годовая температура повысится на 3-4 ° С, производство пшеницы станет невозможным в странах тропических и субтропических поясов. Уменьшение урожая зерновых культур при этом также неизбежно в странах с умеренным климатом, где от трансформации окружающей среды может резко сократиться период залегания снежного покрова, уменьшится его толщина. Это приведет к сокращению периода зимней яровизации пшеницы, во время которой в растениях формируются необходимые предпосылки для начала и ускорения процесса цветения и закладки колоса, что повлечет снижение урожая.  
Остается не выясненным до конца вопрос о влиянии глобального потепления на плодородие и эрозию почв. Более высокие годовые температуры, несомненно, будут способствовать усилению деятельности микробной флоры в почве, которая способна разлагать большее количество органических остатков, а значит - повысится плодородие пахотного слоя. Однако увеличение корневой биомассы, что произойдет в результате повышения уровня фотосинтеза растений, может уменьшить эффект роста плодородия.

Негативно повлияет на плодородие почвы увеличение количества осадков  за усиленное вымывание питательных (минеральных и органических) веществ  из почвы. Больше всего пострадают от этого регионы с достаточным  и избыточным увлажнением его, что  происходит в северных районах России и на Полесье в Украине. Расчеты  показывают, что увеличение осадков  на 30 процентов приведет к снижению плодородия почвы на этой территории на 20 процентов и более. Для восстановления его следует вносить значительное количество удобрений.  
В регионах, где количество осадков уменьшится, а жара усилится, прогрессировать эрозия почвы, следствием которого является увеличение повторяемости пыльных бурь. В Центральной Азии сейчас пыльные бури наблюдаются 20-30 дней в году. Увеличение их повторяемости в 2-3 раза приведет к опустыниванию территории.  
Глобальное потепление грозит усилением размножения и миграцией насекомых - вредителей сельскохозяйственных культур. По прогнозам исследователей-энтомологов, много насекомых с повышением температуры быстро розселятимуться в тех регионах, которые ранее были для них недоступны из-за нехватки тепла. Предполагается, например, что европейский зерновой точильщик при общем повышении температуры на 1 ° С сможет давать четыре поколения и распространится в северные районы на 165-500 км. В теплых климатических условиях насекомые-вредители начнут развиваться в более ранние периоды и нападать на растения, не успели укрепить. Это приведет к значительным потерям биомассы и снижению урожая.

Стоит также предположить, что с потеплением климата  быстрее и интенсивнее будет  происходить распространение заболеваний  сельскохозяйственных животных. Некоторые "южные" болезни животных могут  распространиться вглубь северных районов. Поэтому реально предположить, что  такое южное заболевания животных, как, например, африканская свиная лихорадка, может появиться в южных регионах России и Украины.  
Невосполнимы следствием глобального потепления на Земле является поднятие уровня открытых морей. Парниковый эффект приведет к таянию ледников и айсбергов, вследствие чего повысится уровень воды в морях и океанах. Согласно расчетам, к 2030 году вода поднимется на 9-29, а в 2090-м - на 96 см. Затопление сельскохозяйственных угодий охватит 27 стран. Среди них больше всего пострадают Бангладеш (потеряет 21% сельскохозяйственных угодий), Египет (20%), Таиланд, Китай, Япония, Австралия, западная часть Дании, Индонезия, штат Луизиана (США). Города Японии Токио, Осака и Нагоя с пятьюдесятью процентами промышленного производства расположены в критической прибрежной зоне, где около 860 квадратных километров их территории уже сейчас находятся ниже среднего уровня моря.  
Повышенной засоленность почв и грунтовых вод характеризоваться территория, примыкающая к затопленной зоны, в связи с чем остро встанет вопрос о передислокации земледелия в другие зоны.  
Мировая общественность забила совме: в 1997 году большинство стран мира подписали в Японии Киотский протокол, согласно которому промышленно развитые страны, в том числе Россия и Украина, обязались уменьшить выбросы в атмосферу газов и других вредных веществ, вызывающих парниковый эффект , не менее чем на 5 процентов. К 2008-2010 году другие государства также обязались сократить выбросы на 6-10 процентов.  
Львиная доля выброса легких газов приходится на промышленные предприятия и автомобильный транспорт. Среди других "сподвижников" парникового эффекта (угольная и нефтяная промышленности, животноводство и другие виды хозяйственной деятельности человека) весомый вклад вносит такая, на первый взгляд, "невинная" отрасль сельского хозяйства, как рисоводство. Залитые водой рисовые поля является источником метана, образующегося при активном разложения внесенных органических удобрений и других остатков органического происхождения. Как показали исследования, именно "рисовый" метан составляет 20 процентов всей мировой метановой эмиссии.  
Ознакомившись с результатами исследований и прогнозом последствий и перспектив дальнейшего развития сельского хозяйства, учитывая грядущую и неотвратимой антропогенной трансформации окружающей среды, следует учесть, что природа имеет замечательное качество - саморегуляции и стремление к балансу негатива с позитивомм (нет худа без добра. По мере проявления тех или иных изменений в окружающей среде и живой природе жизни на Земле (не без участия человека) адаптироваться к новым условиям. Новые проблемы в земледелии решаться с помощью селекции новых сортов и гибридов сельскохозяйственных культур, контроля за фитосанитарным состоянием посевов и внедрения новых технологий в растениеводстве. Важно своевременно заметить тенденцию изменения окружающей среды и реакцию на нее полевых культур, чтобы успеть подготовиться к проведению целенаправленных мероприятий по рационализации сельскохозяйственного производства в новых условиях.