Важное исследование, проведенное учеными Иллинойсского университета в Урбане-Шампейне и Сельскохозяйственной исследовательской службы Министерства сельского хозяйства США, опровергло распространенное мнение о том, что засуха может защищать растения от загрязнения воздуха. Результаты работы показали, что даже в условиях нехватки воды соевые бобы остаются уязвимыми для разрушительного воздействия приземного озона, что ставит под угрозу урожайность одной из ключевых мировых культур.
Соя, являющаяся важнейшим источником белка и масла в мире, сталкивается с двойной угрозой на фоне климатических изменений: увеличением частоты засух и ростом концентрации озона в приземном слое атмосферы. Ранее существовала гипотеза, что растения, испытывая дефицит влаги, закрывают свои микроскопические поры на листьях, чтобы сберечь воду, и это якобы должно было препятствовать проникновению вредного озона. Однако новое исследование развенчало этот миф.
Эксперименты проводились на уникальной полевой установке SoyFACE, которая позволяет моделировать реальные атмосферные условия. В течение трех вегетационных сезонов сою подвергали воздействию высоких концентраций озона, характерных для пиковых летних уровней загрязнения в аграрных регионах Азии, одновременно сокращая количество осадков почти на 40 %. Несмотря на то что растения активировали свои естественные защитные механизмы против засухи, озон продолжал проникать в ткани листьев и наносить существенный вред.
Ученые выяснили, что даже в условиях сильной засухи поры на листьях сои не закрываются полностью, оставляя озону лазейку. Попадая внутрь, этот газ вызывает образование агрессивных молекул, которые повреждают клетки, нарушают процесс фотосинтеза и в конечном итоге приводят к снижению количества и размера семян. Урожайность стабильно падала под воздействием озона вне зависимости от того, испытывали ли растения стресс от засухи.
Эти выводы вызывают особую тревогу, поскольку вредное воздействие на сою начинается при концентрациях озона около 40 частей на миллиард – порог, который регулярно превышается даже в таких крупных сельскохозяйственных регионах, как «Кукурузный пояс» США. Прогнозы указывают на дальнейший рост уровня озона к 2070 году, что создает прямую угрозу продовольственной безопасности.
Дополнительную сложность представляет тот факт, что повреждения от озона не всегда очевидны. Фермеры могут ошибочно списывать пожелтение листьев, их отмирание или снижение урожайности на болезни или нехватку питательных веществ, не распознавая истинную причину в загрязнении воздуха. Повышение осведомленности и выведение сортов сои, устойчивых к озону, становятся критически важными задачами.
Лиза Эйнсворт, соавтор исследования, подчеркивает, что борьба с озоновым загрязнением может принести быстрые результаты. В отличие от других климатических факторов, озон является короткоживущим загрязнителем, и сокращение выбросов его предшественников, таких как оксиды азота от транспорта и промышленности, способно оперативно улучшить состояние посевов. Таким образом, исследование не только выявляет серьезную проблему, но и указывает на реальную возможность укрепить устойчивость сельского хозяйства и обеспечить стабильность мировых поставок продовольствия.
