Воздействие климата на сельское хозяйство и снабжение продовольствием

Сельское хозяйство является важным сектором экономики США. Урожай, домашний скот и морепродукты, производимые в Соединенных Штатах, ежегодно приносят экономике более 300 миллиардов долларов. [1] С учетом общественного питания и других отраслей, связанных с сельским хозяйством, доля сельскохозяйственного и продовольственного секторов в валовом внутреннем продукте составляет более 750 миллиардов долларов. [2]

Сельское хозяйство и рыболовство сильно зависят от климата. Повышение температуры и углекислого газа (CO2) может в некоторых местах повысить урожайность сельскохозяйственных культур. Но для реализации этих преимуществ также должны быть соблюдены уровни питательных веществ, влажность почвы, доступность воды и другие условия. Изменения в частоте и силе засух и наводнений могут создавать проблемы для фермеров и владельцев ранчо и угрожать безопасности пищевых продуктов. [3] Между тем, повышение температуры воды, вероятно, приведет к смещению ареалов обитания многих видов рыб и моллюсков, что может нарушить экосистемы. В целом изменение климата может затруднить выращивание сельскохозяйственных культур, разведение животных и ловлю рыбы теми же способами и в тех же местах, что и в прошлом. Последствия изменения климата также необходимо учитывать наряду с другими меняющимися факторами, влияющими на сельскохозяйственное производство, такими как изменения в методах и технологиях ведения сельского хозяйства.

Воздействие на сельскохозяйственные культуры

Несмотря на технологические усовершенствования, повышающие урожайность кукурузы, в некоторые годы экстремальные погодные явления приводили к значительному снижению урожайности. Источник: USGCRP (2009 г.).

Щелкните изображение, чтобы просмотреть увеличенную версию.

Культуры, выращенные в Соединенных Штатах, имеют решающее значение для снабжения продовольствием здесь и во всем мире. Фермы США поставляют почти 25% всего зерна (например, пшеницы, кукурузы и риса) на мировой рынок. [4] Изменения температуры, атмосферный углекислый газ (CO₂), а частота и интенсивность экстремальных погодных явлений могут оказать существенное влияние на урожайность сельскохозяйственных культур.

Для любой конкретной культуры эффект повышенной температуры будет зависеть от оптимальной температуры для роста и размножения культуры. [1] В некоторых районах потепление может принести пользу типам культур, которые обычно там выращивают, или позволить фермерам перейти на культуры, которые в настоящее время выращиваются в более теплых районах. И наоборот, если более высокая температура превышает оптимальную для культуры, урожайность снизится.

Ссылки по теме

• Национальный сельскохозяйственный центр
• Пособие для учащихся по изменению климата: сельское хозяйство

• Национальная оценка климата: сельское хозяйство
• USDA: Сельское хозяйство и изменение климата
• МГЭИК: Пятый оценочный доклад – Продовольственная безопасность и системы производства продуктов питания

• Выше CO₂ уровень может повлиять на урожайность. Некоторые лабораторные эксперименты показывают, что повышенный уровень CO₂ уровни могут увеличить рост растений. Однако другие факторы, такие как изменение температуры, содержание озона, нехватка воды и питательных веществ, могут противодействовать этому потенциальному увеличению урожайности. Например, если температура превышает оптимальный уровень для культуры, если недостаточно воды и питательных веществ, увеличение урожайности может быть снижено или обращено вспять. Повышенный уровень CO₂ был связан с пониженным содержанием белка и азота в растениях люцерны и сои, что привело к потере качества. Снижение качества зерна и фуража может снизить способность пастбищ и пастбищных угодий поддерживать выпас скота. [1]
• Более экстремальные температуры и осадки могут помешать росту сельскохозяйственных культур. Экстремальные явления, особенно наводнения и засухи, могут нанести вред сельскохозяйственным культурам и снизить урожайность. Например, в 2010 и 2012 годах высокие ночные температуры повлияли на урожай кукурузы в Кукурузном поясе США, а преждевременное появление почек из-за теплой зимы привело к убыткам мичиганской вишни на 220 миллионов долларов в 2012 году. [1]
• Борьба с засухой может стать проблемой в районах, где из-за повышения летних температур почвы становятся более сухими.Хотя в некоторых местах возможно увеличение орошения, в других местах водоснабжение также может быть сокращено, в результате чего остается меньше воды для орошения, когда требуется больше.
• Многие сорняки, вредители и грибки процветают при более высоких температурах, более влажном климате и повышенном уровне CO.₂ уровни. В настоящее время американские фермеры тратят более 11 миллиардов долларов в год на борьбу с сорняками, которые конкурируют с сельскохозяйственными культурами за свет, воду и питательные вещества. [1] Ареалы и распространение сорняков и вредителей, вероятно, увеличатся с изменением климата. Это может вызвать новые проблемы для сельскохозяйственных культур, ранее не подвергавшихся воздействию этих видов.
• Хотя рост CO₂ может стимулировать рост растений, но также снижает питательную ценность большинства продовольственных культур. Повышение уровня углекислого газа в атмосфере снижает концентрацию белка и основных минералов в большинстве видов растений, включая пшеницу, соевые бобы и рис. Этот прямой эффект повышения CO₂ на питательную ценность сельскохозяйственных культур представляет потенциальную угрозу для здоровья человека. Здоровью человека также угрожает более широкое использование пестицидов из-за увеличения численности вредителей и снижения эффективности пестицидов. [3]

Воздействие на домашний скот

Разведение скота в континентальной части США. Источник: USGCRP (2016).

Щелкните изображение, чтобы просмотреть увеличенную версию. Американцы ежегодно потребляют более 36 миллионов метрических тонн мяса и птицы. [4] На животноводство и птицеводство приходится более половины денежных поступлений от сельского хозяйства США, часто превышающих 100 миллиардов долларов в год. [5] Изменения климата могут влиять на животных как прямо, так и косвенно.

• Волны тепла, которые, по прогнозам, будут усиливаться в связи с изменением климата, могут напрямую угрожать домашнему скоту. В 2011 году воздействие высоких температур нанесло сельскохозяйственным производителям убытки на сумму более 1 миллиарда долларов, связанные с теплом. [1] Тепловой стресс влияет на животных как прямо, так и косвенно. Со временем тепловой стресс может повысить уязвимость к болезням, снизить фертильность и уменьшить производство молока.
• Засуха может поставить под угрозу пастбища и запасы кормов.Засуха снижает количество качественных кормов, доступных для выпаса скота. В некоторых районах могут наблюдаться более длительные и интенсивные засухи из-за более высоких летних температур и меньшего количества осадков. Для животных, зависящих от зерна, изменение урожайности из-за засухи также может стать проблемой.
• Изменение климата может увеличить распространенность паразитов и болезней, поражающих домашний скот. Более раннее наступление весны и более теплые зимы могут способствовать более легкому выживанию некоторых паразитов и патогенов. В районах с повышенным количеством осадков могут размножаться зависимые от влаги патогены. [6]
• Потенциальные изменения в ветеринарной практике, в том числе более широкое использование паразитицидов и других методов лечения животных, вероятно, будут приняты для поддержания здоровья скота в ответ на вызванные климатом изменения в составе вредителей, паразитов и микробов. Это может увеличить риск попадания пестицидов в пищевую цепь или привести к развитию устойчивости к пестицидам с последующими последствиями для безопасности, распределения и потребления продуктов животноводства и аквакультуры. [3]
• Увеличение содержания углекислого газа ( CO₂) может повысить продуктивность пастбищ, но может и снизить их качество. Увеличение содержания CO в атмосфере₂ может повысить продуктивность растений, которыми питается скот. Однако качество некоторых кормов на пастбищах снижается с повышением содержания CO.₂. В результате крупный рогатый скот должен был бы есть больше, чтобы получить те же питательные преимущества.

Воздействие на рыболовство

Американские рыбаки ежегодно вылавливают или ловят пять миллионов метрических тонн рыбы и моллюсков. [7] Ежегодный вклад рыболовства США в экономику составляет более 1,55 миллиарда долларов (по состоянию на 2012 год). [8] Многие рыболовные хозяйства уже сталкиваются с многочисленными стрессами, включая чрезмерный вылов рыбы и загрязнение воды. Изменение климата может усугубить эти стрессы. В частности, изменения температуры могут привести к значительным воздействиям.

На этой карте показаны ежегодные центры биомассы трех видов на северо-востоке США с 1968 по 2015 год. Точки заштрихованы от светлого к темному, чтобы показать изменения во времени. Источник: Агентство по охране окружающей среды США (2016 г.). Индикаторы изменения климата в США: распространение морских видов. Источник данных: NOAA (2016). OceanAdapt.Выход

Щелкните изображение, чтобы просмотреть увеличенную версию. Ареалы многих видов рыб и моллюсков могут измениться. В водах у северо-востока США несколько экономически важных видов сместились на север с конца 1960-х годов. Три вида, показанные на [рисунке слева] (американский лобстер, красный хек и черный морской окунь), переместились на север в среднем на 119 миль. [9]

• Многие водные виды могут найти более холодные участки ручьев и озер или двигаться на север вдоль побережья или в океане. Тем не менее, перемещение в новые районы может поставить эти виды в конкуренцию с другими видами за пищу и другие ресурсы, как объясняется на странице «Воздействие на экосистемы».
• Некоторые вспышки морских болезней связаны с изменением климата. Более высокая температура воды и более высокая соленость эстуариев позволили устричным паразитам распространиться дальше на север вдоль атлантического побережья. Зимнее потепление в Арктике способствует заболеваемости лосося в Беринговом море и, как следствие, сокращению численности юконской чавычи. Наконец, более высокие температуры вызвали вспышки заболеваний у кораллов, взморника и морских ушек. [3],[10]
• Изменения температуры и времени года могут повлиять на сроки размножения и миграции. Многие этапы жизненного цикла водных животных контролируются температурой и сменой времен года. Например, более высокая температура воды на северо-западе может повлиять на жизненный цикл лосося и повысить вероятность заболевания. Прогнозируется, что в сочетании с другими климатическими воздействиями эти последствия приведут к значительному сокращению популяций лосося. [1],[11],[12]

Помимо потепления, мировые океаны постепенно становятся более кислыми из-за увеличения содержания углекислого газа в атмосфере (CO₂). Повышение кислотности может повредить моллюскам, ослабив их раковины, которые образуются в результате удаления кальция из морской воды. [10] Подкисление также угрожает структурам чувствительных экосистем, от которых зависят некоторые рыбы и моллюски. [1],[13]

На этой диаграмме показано влияние выбросов углекислого газа на рынок моллюсков. Углекислый газ поглощается океанами, что приводит к закислению океана. Подкисление уменьшает размер и количество моллюсков, что, в свою очередь, приводит к уменьшению улова и, в конечном итоге, к изменению цен для потребителей. Источник: Агентство по охране окружающей среды США (2015 г.). Изменение климата в Соединенных Штатах: преимущества глобальных действий

Международные воздействия

Изменение климата, скорее всего, повлияет на продовольственную безопасность на глобальном, региональном и местном уровнях. Изменение климата может нарушить доступность продовольствия, сократить доступ к продовольствию и повлиять на качество продуктов питания. [14] Например, прогнозируемое повышение температуры, изменения в характере осадков, изменения в экстремальных погодных явлениях и сокращение доступности воды могут привести к снижению продуктивности сельского хозяйства. Увеличение частоты и серьезности экстремальных погодных явлений также может прервать доставку продовольствия, и ожидается, что в будущем скачки цен на продовольствие после экстремальных явлений будут более частыми. Повышение температуры может способствовать порче и загрязнению.

На международном уровне эти последствия изменения климата для сельского хозяйства и снабжения продовольствием, вероятно, будут аналогичны тем, которые наблюдаются в Соединенных Штатах. Однако другие факторы стресса, такие как рост населения, могут усилить воздействие изменения климата на продовольственную безопасность. В развивающихся странах возможности адаптации, такие как изменения в методах возделывания сельскохозяйственных культур или скотоводства, или усовершенствования ирригации, более ограничены, чем в Соединенных Штатах и ​​других промышленно развитых странах.

Любое нарушение распределения и транспортировки продовольствия, связанное с изменением климата, как внутри страны, так и на международном уровне, может оказать существенное влияние не только на безопасность и качество, но и на доступ к продовольствию. Например, система транспортировки пищевых продуктов в Соединенных Штатах часто перевозит большие объемы зерна по воде. В случае экстремального погодного явления, воздействующего на водный путь, альтернативных путей для транспортировки практически нет. Высокие температуры и нехватка дождей летом 2012 года привели к одной из самых сильных летних засух в истории страны и нанесли серьезный ущерб водоразделу реки Миссисипи, главному трансконтинентальному судоходному маршруту для сельского хозяйства Среднего Запада. Эта засуха привела к значительным продовольственным и экономическим потерям из-за сокращения движения барж, объема перевозимых товаров и количества американцев, занятых в буксирной отрасли. За засухой 2012 г. сразу же последовало наводнение по всей Миссисипи весной 2013 г., которое также привело к перебоям в движении барж и транспортировке продовольствия. [3] Подобные транспортные изменения сокращают возможности фермеров экспортировать свое зерно на международные рынки и могут повлиять на мировые цены на продовольствие.

Воздействие на глобальное снабжение продовольствием беспокоит Соединенные Штаты, поскольку нехватка продовольствия может вызвать гуманитарные кризисы и проблемы национальной безопасности. Они также могут повысить внутренние цены на продукты питания.

использованная литература

[1] USGCRP (2014). Хэтфилд Дж., Г. Такле, Р. Гротян, П. Холден, Р. К. Изаурральде, Т. Мадер, Э. Маршалл и Д. Ливерман, 2014 г.: Ч. 6: Сельское хозяйство. Последствия изменения климата в Соединенных Штатах: третья национальная оценка климата, JM Melillo, Terese (TC) Richmond, and GW Yohe, Eds., Программа исследования глобальных изменений США, 150-174.

[3] USGCRP (2014). Зиска Л., А. Кримминс, А. Оклер, С. Деграсс, Дж. Ф. Гарофало, А.С. Хан, И. Лоладзе, А.А. Перес де Леон, А. Шоулер, Дж. Терстон и И. Уоллс, 2016 г.: Ч. 7: Безопасность пищевых продуктов, питание и распространение. Воздействие изменения климата на здоровье человека в Соединенных Штатах: научная оценка. Программа исследования глобальных изменений США, Вашингтон, округ Колумбия, стр. 189–216.

[6] CCSP (2008). Влияние изменения климата на сельское хозяйство, земельные ресурсы, водные ресурсы и биоразнообразие в Соединенных Штатах. Отчет Научной программы США по изменению климата и Подкомитета по исследованию глобальных изменений. Баклунд, П., А. Джанетос, Д. Шимель, Дж. Хэтфилд, К. Бут, П. Фэй, Л. Хан, К. Изаурральде, Б.А. Кимбалл, Т. Мадер, Дж. Морган, Д. Орт, У. Полли, А. Томсон, Д. Вулф, М. Райан, С. Арчер, Р. Бердси, К. Дам, Л. Хит, Дж. Хик, Д. Холлингер, Т. Хаксман, Г. Окин, Р. Орен, Дж. Рандерсон, В. Шлезингер, Д. Леттенмайер, Д. Мейджор, Л. Пофф, С. Бег, Л. Хансен, Д. Иноуэ, Б.П. Келли, Л. Мейерсон, Б. Петерсон и Р. Шоу. Агентство по охране окружающей среды США, Вашингтон, округ Колумбия, США.

[7] НОАА (2014). Национальная служба морского рыболовства. Рыболовство США, 2014. Текущая статистика рыболовства NOAA № 2014.

[10] USGCRP (2014). Дони С., А. А. Розенберг, М. Александер, Ф. Чавес, К. Д. Харвелл, Г. Хофманн, М. Орбах и М. Ракельшаус, 2014 г.: Ч. 24: Океаны и морские ресурсы. Последствия изменения климата в Соединенных Штатах: третья национальная оценка климата, JM Melillo, Terese (TC) Richmond, and GW Yohe, Eds., US Global Change Research Program, 557-578. дои: 10.7930/J0RF5RZW.

[11] CCSP (2008 г.). Предварительный обзор вариантов адаптации для чувствительных к климату экосистем и ресурсов. Отчет Научной программы США по изменению климата и Подкомитета по исследованию глобальных изменений. Глава 3. Джулиус С.Х., Дж. М. Уэст (ред.), Дж.С. Барон, Б. Гриффит, Л.А. Джойс, П. Карейва, Б.Д. Келлер, М.А. Палмер, С.Х. Петерсон и Дж. М. Скотт (авторы). Агентство по охране окружающей среды США, Вашингтон, округ Колумбия, США.

[12] МГЭИК (2014 г.). Ромеро-Ланкао, П., Дж. Б. Смит, Д.Дж. Дэвидсон, Н.С. Диффенбо, П.Л. Кинни, П. Киршен, П. Ковач и Л. Виллерс Руис, 2014 г.: Северная Америка. В: Изменение климата, 2014 г.: последствия, адаптация и уязвимость. Часть B: Региональные аспекты. Вклад Рабочей группы II в Пятый оценочный доклад Межправительственной группы экспертов по изменению климата [Баррос В.Р., С.Б. Филд, Д.Дж. Доккен, М.Д. Мастрандреа, К.Дж. Мах, Т.Е. Билир, М. Чаттерджи, К.Л. Эби, Ю.О. Эстрада, Р.К. Генова, Б. Гирма, Э.С. Кисель, А.Н. Леви, С. Маккракен, П. Р. Мастрандреа и Л. Л. Уайт (ред.)]. Издательство Кембриджского университета, Кембридж, Соединенное Королевство и Нью-Йорк, штат Нью-Йорк, США, стр. 1439–1498.

[14] Министерство сельского хозяйства США (2015 г.). Браун, М.Э., Дж.М. Антл, П. Баклунд, Э.Р. Карр, У.Е. Истерлинг, М.К. Уолш, К. Амманн, В. Аттаванич, К.Б.Барретт, М.Ф. Беллемаре, В. Данчек, К. Фанк, К. Грейс, J.S.I. Инграм, Х. Цзян, Х. Малетта, Т. Мата, А. Мюррей, М. Нгуги, Д. Одзима, Б. О'Нил и К. Тебальди. 2015. Изменение климата, глобальная продовольственная безопасность и продовольственная система США. 146 страниц.