Změna klimatu způsobí, že se kriticky sníží výnosy nejdůležitějších zemědělských plodin, tvrdí němečtí vědci. Mezinárodní vědecká studie přináší alternativu vývoje, na kterou bychom měli být připraveni.

Vysoké teploty a nedostatek vody mohou do roku 2100 ohrozit úrodu ve Spojených státech a snížit výnosy o 22 – 49 %. Tvrdí to mezinárodní studie vedená Institutem pro výzkum dopadů klimatické změny (PIK) v německé Postupimi, realizovaná ve spolupráci s vědci z několika amerických univerzit.

Výzkumný tým v laboratorních i přirozených podmínkách zkoumal reakce základních zemědělských plodin – kukuřice, pšenice a sóji, pěstovaných v různých oblastech Spojených států. Došli k jednoznačnému závěru. Sklizeň těchto plodin utrpí změnou klimatu závažnou škodu. Protože tyto tři plodiny představují zhruba třetinu surovin celkové potravinářské produkce na světě, důsledky zásobování potravinami pocítí podle výzkumníků všichni obyvatelé naši planety.

Dopad na nejchudší země

„Z pozorování víme, že vysoké teploty mohou poškodit úrodu. Teď mnohem lépe tyto procesy chápeme“, řekl hlavní autor studie Bernhard Schauberger z PIK. Podle vědců by bez efektivního snížení emisí a kvůli dlouhodobě zvýšené teplotě dosáhly ztráty výnosů do konce tohoto století 20 % u pšenice, 40 % u sóji a kukuřice téměř 50 %. Při extrémně vysokých teplotách nad 36 °C se očekává ještě další snížení výnosů. Počítačové simulace ukázaly, že za jediný den s teplotou nad 30 °C se může sklizeň kukuřice a sójových bobů snížit až o 6 %.

Přesto, že se výzkum týkal zemědělských plodin pěstovaných na území USA, předpokládané následky daleko přesáhnou hranice amerického kontinentu. Spojené státy, jako jeden z největších vývozců obilí, by na neúrodu reagovaly zvýšením ceny na světovém trhu obilí, což může mít tvrdý dopad na nejchudší země. Nedostatek základních potravin vyvolá globální zvýšení sociálního napětí, migrace a hrozbu ozbrojených konfliktů. Očekává se, že světová populace ještě před polovinou tohoto století překročí počet 9 miliard. Ochrana globální potravinové bezpečnosti se tak stala jednou z hlavních priorit současnosti.

Zavlažování není dostupný lék

Změna klimatu nutí rostliny reagovat v mnoha složitých a dokonce i protichůdných směrech. Jejich reakce se mohou lišit podle regionů i jednotlivých odrůd. V chladném podnebí mohou být vyšší teploty přínosem, zatím co pro teplejší regiony může být žhavější vegetační období zničující. Studie sledovala zejména mechanismy snížení výnosů vyvolané vysokými teplotami. Jsou tu však také další faktory, které mohou úrodu ovlivnit – druh a frekvence hnojení, škůdci, choroby, postřiky apod.

Podstatným faktorem je vedle samotné teploty vzduchu dostatek vláhy. Podle spoluautora výzkumu Joshua Elliotta z University of Chicago mohou být ztráty na úrodě ohrožené zvýšenou teplotou podstatně sníženy, pokud se zvýší zavlažování polí.

Voda tak může být významnějším faktorem než samotná teplota. Vyčerpání půdní vody vede k uzavření průduchů, čímž se rostliny brání vysoušení. V reakci na nedostatek vody rostliny snižují příjem CO2 a dochází k většímu růstu kořenů na úkor nadzemní biomasy. Vysoké teploty mohou rovněž přímo poškozovat enzymy, narušit kvetení a vést k předčasné zralosti a stárnutí. Následkem je zkrácení doby akumulace biomasy, plodin je méně a jsou menší a sušší než obvykle. Proti těmto důsledkům růstu teplot se sice lze bránit zavlažováním, nicméně jeho využití je omezeno nedostatkem vodních zdrojů v některých regionech.

Jak je to s oxidem uhličitým?

Změna klimatu je spojována s kontroverzním tématem zvýšené hladiny oxidu uhličitého v atmosféře, který rostliny využívají pro svůj růst. V simulacích se neprokázal významnější vliv CO2 na výnos zkoumaných plodin při vysokých teplotách. Modely naznačují, že hnojivý efekt CO2 zeslabuje ztrátu výnosu jen velmi omezeně. Podle Schaubergera vyšší hladiny oxidu uhličitého sice vedou ke zvýšení růstu rostlin, ale větší rostliny vyžadují zase více vody, které se jim bez umělého zavlažování nedostane, protože v důsledku vyšších teplot dochází k vyššímu odpařování vody.

Bylo potvrzeno, že na zvýšenou koncentraci CO2 v ovzduší reagují zemědělské rostliny příznivěji než rostliny v přirozeném ekosystému a mladé rostliny lépe než staré. Zvýšená koncentrace CO2 je označena jako faktor zvyšující výnos pro většinu plodin. Vede ke zvýšení efektivity vody a udržuje vyšší hladinu vlhkosti půdy. Pozorování potvrdila příznivé účinky CO2 na výnos v průběhu vegetačního období. Zejména v případě sójových bobů vede k vytváření větší listové plochy, což zase zvyšuje potřeby transpirace (výdej vody povrchem listů).

Z uvedeného vyplývá, že nejúčinnější způsob boje proti zvýšeným emisím CO2  je zároveň ten nejpřirozenější – fotosyntéza rostlin. Jinými slovy: výsadba a regenerace velkých, zanedbaných či ladem ležících ploch, zejména lesů, ochrana přírody, péče o zeleň a podpora ekologického zemědělství.

Globální potravinová bezpečnost

Díky uvedenému výzkumu víme, jak fungují základní mechanismy zemědělských plodin, důležité pro přizpůsobení se vysokým teplotám. Plodinám se nejlépe daří v rámci obvyklých teplotních intervalů. Jejich fyziologické procesy ovlivňuje nejen nadměrné teplo, ale také nízké teploty a mráz. Výnosy zavlažované kukuřice, sóji a bavlny v USA klesají nelineárně s teplotami nad 30 °C. Pšenice reaguje negativně na podzimní mrazíky a studené jarní počasí. Výnosy kukuřice v Africe silně klesají s teplotou nad 30 °C z důvodu nedostatku vody. V Indii se stárnutí zavlažované pšenice urychluje při teplotách nad 34 °C.

Výzkumníci upozorňují, že tato studie není scénářem, který stoprocentně popisuje vývoj budoucnosti v příštích desetiletích. Rozhodně je však příspěvkem k efektivní adaptaci na probíhající klimatickou změnu a apelem na ochranu globální potravinové bezpečnosti. Konkrétně to znamená udržitelnou dostupnost potravin, přístup k potravinám pro všechny a kvalitu potravin umožňující aktivní a zdravý život.

Jednou z možných strategií, kterou vědci na základě tohoto výzkumu doporučují, je zaměřit se na vývoj rostlin s větší tolerancí tepla. Prevence problémů, které mohou způsobit extrémní teploty, by měla být na prvním místě v obraně proti následkům klimatické změny. „Nejlepší adaptace na klimatickou změnu je zmírnění jejich dopadů,“ zdůrazňuje Schauberger.