Статті

Чи врятує наука від чергової продовольчої кризи

Рамадгані Джума намагається зрозуміти, що нищить його врожай касави. “Можливо, забагато води, — каже він, перебираючи пожухле листя на двометровій рослині. — Або забагато сонця”. Джума обробляє свої півгектара біля міста Багамойо, що на узбережжі Індійського океану кілометрів за 60 на північ від Дар-ес-Салама у Танзанії.

Дощового березневого ранку фермер у супроводі двох зі своїх чотирьох синів розмовляє з фахівцем із великого міста, 28-річним Деогратіусом Марком, який працює в Науково-дослідному сільськогосподарському інституті Мікочені. За словами Марка, у проблемі з плантацією Джуми не винні ні сонце, ні дощ. Справжні вбивці касави надто малі, щоб побачити їх неозброєним оком.

Марк зриває кілька вологих листків, з яких злітають білокрилки. Ці крихітні комашки, пояснює він, переносять 2 штами вірусів. Один вражає листя касави, а інший, збудник “бурої плямистості”, знищує їстівний крохмалистий корінь. Це лихо зазвичай помічають лише під час збирання врожаю. Джума — типовий представник тих численних фермерів, яких часто зустрічає Марк: більшість із них ніколи не чули про вірусні захворювання. “Можна собі уявити його реакцію, якщо я скажу, що доведеться викорчувати всі рослини”, — пошепки каже Марк.

Джума вбраний у драні сині шорти й вицвілу зелену футболку. Він уважно вслухається в діагноз Марка, тоді знімає і плеча важку мотику і починає копати. Найстарший десятирічний син гризу листок касави. Діставшись кореня, Джума розтинає його одним ударом мотики й зітхає: вершково-біла м'якость вкрита брунатними плямами гнилі.

Щоб врятувати хоча б частину врожаю на продаж і на їжу для родини, Джумі доведеться збирати касаву на місяць раніше. На запитання, наскільки важлива ця рослина для нього, Він відповідає на суахілі: “Мігого ні кіла кіту”. “Касава — це все”.

Більшість танзанійців ведуть натуральне господарство. В Африці дрібні родинні ферми вирощують понад 90% усіх сільськогосподарських культур, а касава — основний продукт харчування для понад 250 млн осіб. Вона росте навіть на малопридатних ґрунтах і витримує спеку та посуху. Це була б ідеальна культура для Африки 21 століття, якби не білокрилка, чий ареал шириться з потеплінням клімату. Ті самі віруси, що пошкодили врожай Джуми, вже розповзлися по всій східній Африці. Як же можна цьому зарадити?

Овочі 

Відповідь на це питання буде одним з найбільших викликів цього сторіччя. Зміни клімату і зростання населення постійно загрожують Джумі, Кагембе та іншим дрібним фермерам у країнах, що розвиваються, а також людям, яких вони годують. Більшу частину 20 століття людству вдавалося вигравати в мальтузіанських перегонах між зростанням населення та забезпечення продовольством. Чи втримаємося ми попереду у 21 столітті, чи всесвітня катастрофа таки наздожене нас?

За прогнозами ООН, до 2050 року додасться ще зо 2 млрд землян. Половина з них народиться в Африці на південь від Сахари, ще 30% у Південні та Південно-Східній Азії. Саме ці регіони, за прогнозами, найбільше страждатимуть від наслідків кліматичних змін: посух, спеки, загалом екстремальних погодних умов. “В останні 20 років сповільнюється ріст урожайності, особливо зернових, — каже Майкл Оппенгеймер, кліматолог із Пристонського університету. — У деяких регіонах врожайність узагалі перестала зростати. На мою думку, найбільша загроза від зміни клімату — це розвал продовольчих систем”.

Півсторіччя тому катастрофа насувалася так само зловісно. Виступаючи з доповіддю про всесвітній голод на форумі Фонду Форда в 1959 році, один економіст сказав: “ У кращому випадку прогноз на десятки років уперед похмурий; у гіршому — страшний”. Через 9 років після того автор бестселера “Демографічна бомба” (The Population Bomb) Пол Ерліх пророкував, що у 1970-х та 1980-х голод знищить сотні мільйонів людей, особливо в Індії.

Але втіленню цих похмурих передбачень перешкодила зелена революція, яка змінила сільськогосподарське виробництво в глобальному масштабі, особливо вирощування пшениці та рису. За допомогою селекції американський біолог Норман Борлоуг вивів карликовий сорт пшениці, яка більшу частину енергії витрачає на розвиток їстівних зерен, а не довгих, непридатних у їжу стебел. Результат — вища врожайність із гектара. Подібна робота в Міжнародному науково-дослідному інституті рису на Філіппінах значно покращила врожайність цієї зернової культури, яка годує півсвіту.

З 1960-х по 1990-ті врожайність рису та пшениці в Азії подвоїлася. І хоча населення континенту збільшилося на 60% , ціни на зерно знизилися, тож пересічний азіат почав споживати майже на третину більше калорій, а частка населення за межею бідності скоротилася вдвічі. Коли в 1970 році Борлоуг отримував нобелівську премію миру, про нього сказали: “Більше за будь-кого іншого в цьому столітті він допоміг забезпечити хлібом голодний світ”.

Корпорація Monsanto

Щоб продовжувати в тому ж ключі віднині до 2050 року, нас знадобиться ще одна зелена революція . Є дві протилежні думки про те, якою вона має бути. Одна наполягає на високих технологіях із продовженням селекційної роботи, вслід за Борлоугом, але з сучасними гено-інженерними методами. “Наступна зелена революція вдосконалить інструменти старої”, — вважає Роберт Фрейлі, головний технолог у компанії Monsanto і лауреат престижної Всесвітньої продовольчої премії 2013 року. За його словами, вчені тепер можуть виділити та маніпулювати величезним асортиментом рослинних генів, які зроблять рослини стійкими до хвороб або посухи. Відтак сільське господарство стану продуктивнішим і адаптивнішим.

Фірмова технологія цього підходу (яка принесла компанії Monsanto як успіх, так і нарікання) — генетично модифіковані культури. Вони вперше з'явилися в 1900-х, прижилися в 28 країнах і вирощуються зараз на 11% орних земель планети, зокрема на половині всіх посівних площ площ у США. Близько 90% кукурудзи, бавовнику та сої в цій країні генетично модифіковані. Американці споживають продукти з ГМ-рослин вже майже 20 років. Але в Європі та великій частині африканських країн суперечки щодо безпеки й наслідків ГМО для екології їх застосування переважно забороняє.

Прихильники ГМО (як-от Фрейлі) твердять, що такі культури лише в одних США запобігли встратам на мільярди доларів і насправді корисні для довкілля. Новітнє дослідження Міністерства сільського господарства США виявило, що застосування пестицидів на посівах кукурудзи скоротилося на 90% після переходу на вирощування сорту Bt, модифікованого генами бактерії Bacillus thuringiensis, які відлякують кукурудзяних метеликів та інших шкідників. Повідомлення з Китаю свідчать, що у тих провінціях, де вирощують генетично модифікований бавовник, шкідливої тлі стало менше, а сонечок та інших корисних комах — більше.

Окремі ГМ-культури, які створив Фрейлі у Monsanto, виявилися прибутковими для самої компанії та багатьох фермерів, але не допомогли переконати суспільство прийняти іисокі технології в сільському господарстві. У Monsanto вивели генетично модифіковані сорти сільськогосподарських культур Roundup Ready, стійкі до гербіцидів Roundup, які виробляє та сама компанія. Це означає, що фермери можуть спокійно обприскувати поля гербіцидами без ризику знищити свої посіви кукурудзи, бавовнику чи сої. За умовами контракту з Monsanto, вони не мають права залишати насіння наступного посіву, а повинні щороку купувати новий патентований матеріал цієї компанії.

Хоча немає безперечних доказів шкідливості гербіцидів Roundup або сортів Roundup Ready, прибічники альтернативного розвитку сільського господарства вважають дороге ГМ-насіння надто затратною інвестицією в неефективну систему. На їхню думку, сучасне сільське господарство вже й так використовує забагато синтетичних добрив і пестицидів. Вони не тільки не по кишені таким дрібним фермерам, як Джума. Вони ще й забруднюють землю, воду, повітря. Синтетичні добрива виробляються з органічного палива і після внесення на поля самі стають потужним джерелом парникових газів.

Оброблення поля

Monsanto — не єдина організація, переконана, що допомогти вирішити продовольчу кризу може сучасна генетика рослин. Гленн Грегоріо, генетик із мІжнарожного науково-дослідного інституту рису, має справу із тим самим рисом, що розпочав зелену революцію в Азії.

Ось диво-рис, IR8”, — каже Грегоріо, зупиняючись біля смарагдової ділянки, де густий рис дістає мало не до пояса. Десь далеко кукурікають півні; чаплі біліють на фоні пишної зелені; сріблом міниться вода на рисових чеках. Інститут рису заснували Фонди Форда і Рокфеллера в 1960 році як неприбуткову організацію. Через 2 роки фітопатолог Пітер Дженнінгс почав серію селекційних дослідів. Піддослідний матеріал складався з 10 тис різновидів рисового насіння. Восьмий гібрид — між карликовим сортом із Тайваню та вищим з Індонезії — дав швидкорослий високоврожайний сорт, згодом названий IR8 (India Rice 8) за його роль у запобіганні голоду на субконтиненті.

Щороку інститут пропонує десятки нових модифікацій; близько тисячі з них сіють у різних куточках світу ще з 1960-х. Зазвичай урожайність підвищується лише на 1% на рік. “Ми хочемо підняти цей показник до 2%”, — каже Грегоріо. Швидкість, з якою зростає населення Землі, нині становить 1,14% на рік, а до 2050 року, за прогнозами, сповільниться до 0,5%.

Десятки років Інститут рису працював над покращенням традиційних сортів, котрі сіють на залитих водою полях. Останнім часом він звернув особливу увагу на кліматичні зміни. Зараз учені пропонують посухостійкі сорти, придатні до висівання на сухих полях, яким достатньо буде атмосферних опадів — як кукурудзі або пшениці. Ще є солестійкий сорт для країн на кшталт Бангладеш, де підняття рівня моря отруює землю. “Фермери не усвідомлюють, що на їхні поля потрапляє солона вода, — пояснює Грегоріо. — Коли вода стає солоною на смак, рослини вже гинуть.

Лише кілька сортів рису, які створив інститут, генетично модифіковані в класичному сенсі, тобто містять пересаджений від інших видів ген, і жодного з цих сортів ще немає у відкритому доступі. Один з них Golden Rice (“Золотий рис”) має гени кукурудзи, що дозволяють продукувати бета-каротин і таким чином боротися з глобальним дефіцитом вітаміну А. Минулого літа засіяну “Золотим рисом” дослідну ділянку витоптали активісти руху боротьби з ГМО. Інститут створює генетично модифіковані сорти лише у крайніх випадках, розповів директор Роберт Зайглер, — коли не може знайти бажаної властивості в самому рисі.

Але в цілому селекційну роботу в інституті сучасна генетика прискорила. Десятки років його селекціонери терпляче діяли за старим рецептом: вибирай рослини з бажаною властивістю, проводь перехресне запилення, чекай, поки потомство досягне зрілості, вибирай найкращих представників, повторюй усе знову. Зараз з'явилася альтернатива цьому кропіткому процесові. У 2004 році міжнародний консорціум учених розшифрував геном рису, що складається приблизно з 40 тис окремих генів. Відтоді дослідники всього світу точно знають саме ті гени, які визначають цінні властивості й можуть бути безпосередньо відібрані.

Наприклад, у 2006 році фітопатолог Памела Роналд з Університету Каліфорнії у Девісі виділила зі східноіндійського сорту рису ген під назвою sub1. Зараз через низьку врожайність його мало вирощують, але цей сорт має одну особливу рису: він може вижити 2 тижні під водою. Інші сорти гинуть, як правило, за 3 дні.

Звичайний і золотий рис

Дослідники з Інституту рису провели перехресне запилення сорту з геном sub1 з високоврожайним і смачним сортом Сварна, популярним в Індії та Бангладеш. Після цього вони перевірили ДНК, щоб виявити, які саме сіянці успадкували ген sub1. Ця технологія, відома як маркерна селекція, точніша у заощаджує час. Ученим не довелося висаджувати й вирощувати сіянці, а тоді заливати їх водою на 2 тижні і чекати, які з них виживуть.

Цей новий стійкий до затоплення сорт рису, названий Сварна-sub1, висівають приблизно 4 млн фермерів в Азії, де щороку повені знищують понад 20 млн гектарів рису. За даними недавно проведеного дослідження, фермери в 128 селах індійського штату Орісса на березі Бенгальської затоки почали отримувати на чверть вищий врожай. Максимально від цього виграли найбідніші фермери.

В Індії найнижчі касти одержують найгірші паї, а найгірші землі в штаті Орісса часто затоплюються, — розповідає Зайглер. — Тому тут продукт сучасної біотехнології, стійкий до затоплення рис, найбільше користі приніс злидарям із злидарів — недоторканим. Фантастична історія, як на мене”.

Найамбітніший проект інституту — спробувати докорінно змінити рис і, можливо, різко збільшити його врожайність. Рис, пшениця та багато інших рослин використовують С3-фотосинтез (за назвою тривуглецевої сполуки, яку вони виділяють при поглинанні сонячного світла). Кукурудза, цукрова тростина і деякі інші рослини використовують С4-фотосинтез. Такі культури потребують значно менше води й нітрогену, ніж культури з С3-фотосинтезом, і “зазвичай мають на 50 відсотків вищу врожайність”, розповідає Вільям Пол Квік з Інституту рису. Він хоче перетворити рис на культуру з С4-фотосинтезом шляхом маніпуляції з власними генами рослини.

Фотосинтез типу С4, на відміну від водостійкості сорту sub1, визначається не одним, а набором генів, що дуже ускладнює завдання. З другого боку, каже Квік, “протягом еволюції він виникав сам по собі 62 рази, тобто зробити це має бути не так важко”. Інактивуючи ген за геном, Квів разом із колегами систематично визначає всі гени, відповідальні за фотосинтез у дрібному, швидкорослому злаку Setaria viridis, якому властивий фотосинтез за типом С4. Поки що всі знайдені гени є і в рослинах із С3-фотосинтезом. Просто вони працюють інакше.

Квік та його колеги сподіваються, що зможуть активізувати їх у рисі. “Думаємо, на це піде мінімум 15 років, — каже дослідник. — Зараз триває четвертий рік”. Якщо все вдасться, ті самі методи допоможуть підняти врожайність картоплі, пшениці та інших рослин із С3-фотосинтезом. Це стало б нечуваним проривом у продовольчій безпеці; теоретично, врожайність зросла б на 50%.

Такі перспективи зробили із Зайглера пристрасного поборника біотехнологій. Сивобородий добродушний Зайглер називає себе “данім ліваком” і водночас вважає, що в суспільних суперечках щодо генетично модифікованих культур в одну купу змішалося грішне з праведним. “Коли я починав працювати у 1960-х, багато хто пішов у генну інженерію, бо ми сподівалися принести чимало користі світові, — розповідає він. — Ми думали: які маємо фантастичні інструменти!”

Робота на полі

Який підхід до сільського господарства згодиться фермерам Тропічної Африки? За словами генетика Найджела Тейлора з Науково-дослідного ботанічного центру імені Дональда Денфорта в Сент-Луїсі, штат Міссурі, нині вірус — збудник бурої плямистості здатен викликати ще один сплеск голоду. “За останні 5-10 років він сягнув розмаху епідемії, і ситуація погіршується, — каже він. — З підвищенням температури зростає ареал білокрилки. Непокоїть поширення вірусу цієї хвороби в центральній Африці, в якщо він заразить величезні площі касави у західній Африці, це обіцяє серйозну кризу продовольчої безпеки”.

Тейлор та інші вчені тільки почали роботу над генетично модифікованими сортами касави, стійкими до вірусу бурої плямистості. Тейлор проводить польові випробування разом з угандійськими вченими, ще одне готують у Кенії. Та лише в 4 африканських країнах — Єгипті, Судані, ЮАР і Буркіна-Фасо — дозволено наразі комерційне вирощування генетично-модифікованих культур.

В Африці,як і скрізь, люди бояться ГМО, хоч наука бачить дуже мало підстав для страху. Переважає такий аргумент: високотехнологічні сорти рослин — не панацея і, можливо, навіть не те, що потрібно африканським фермерам. Навіть у США деякі фермери мають з ними труднощі.

Наприклад, одна наукова стаття засвідчила прикру тенденцію: західний кукурудзяний жук виробляє опірність до бактеріальних токсинів, що містяться у Bt-кукурудзі. “Я здивувався, коли побачив дані, бо знав, що це означає: технологія починає давати збій”, — розповідає Аарон Гассманн, ентоиолог з Університету штату Айова та співавтор статті. За його словами, одна з проблем — фермери не виконують офіційної вимоги засівати “сховища” — поля зі “звичайною” кукурудзою, що сповільнює поширення резистентних генів, виконуючи роль острівців безпеки для жуків, які залишаються вразливими до Bt-токсинів.

У Танзанії генетично модифіковані культури не вирощуються. Але деякі фермери починають розуміти, що просте низькотехнологічне рішення — полікультура — це один з найкращих способів боротьби за шкідниками. Зараз Танзанія посідає четверту місце в світі за кількістю сертифікованих органічних фермерських господарств. Частково заслуга в цьому належить молодій жінці на ім'я Дженет Маро.

Маро виросла на фермі біля Каліманджаро і була п'ятою з восьми дітей. У 1009-му, ще навчаючись у Сільськогосподарському університеті Сокойне в місті Морогоро, вона допомогла організувати неприбуткову організацію “Стійке сільське господарство Танзанії” (Sustainable Agriculture Tanzania, SAT). Відтоді Маро та її невелика команда ознайомлюють місцевих фермерів із підходами органічного землеробства. Зараз SAT отримує допомогу від швейцарської організації Biovision, яку очолює Ганс Геррен.

Морогоро лежить приблизно на 160 км західніше Дар-ес-Салама, біля підніжжя гір Улугуру. “Сюди не доїжджають представники державних аграрних установ”, — розповідає вона. Гірські схили, рясно политі дощами з Індійського океану, ще вкриті густими лісами. Але їх дедалі більше розчищають під поля представники етнічної групи лугуру.

Кожні півкілометра можна зустріти жінок, які йдуть по одній або невеличкими групками з кошиками касави, папайї або бананів на голові. Жінки — не просто носії. Серед лугуру власність на землю передається по жіночій лінії. “Якщо жінці чоловік не подобається, вона вказує йому на двері”, — розповідає Маро.

Вирощування бобових

Вона зупиняється перед цегляним будиночком на одну кімнату, з частково тинькованими стінами і дахом з гофрованої бляхи. Хабіджа Кібвана, висока жінка в білій сорочці з короткими рукавами та обмотаній навколо стану запасці запрошує присісти на ганку.

На відміну від фермерів з Богамойо, Кібвана та її сусіди вирощують різноманітні культури. Зараз саме мезон бананів, авокадо і маракуйї. Незабаром почнуть сіяти моркву, шпинат та іншу городину — все для місцевого ринку. Така суміш дозволяє підстрахуватися на випадок, якщо не вродить щось одне, а також допомагає боротися зі шкідниками. Місцеві фермери навчаються стратегії, висіваючи рядки дикого соняшнику Tithonia diversifolia, який полюбляють білокрилки, щоб відволікти комах від посівів касави. Застосування компосту замість синтетичних добрив настільки покращило ґрунт, що в одного з фермерів, Піуса Пауліні, врожай шпинату зріз удвічі. А стоки з його полів більше не забруднюють струмки, які забезпечують Морогоро водою.

Напевно, найвизначнішою зміною в житті після переходу на органічне виробництво стало звільнення від боргової залежності. Навіть із державними субсидіями добрива і пестициди для поля на півгектара коштували 500 тис танзанійських шилінгів (більш ніж $300) — непосильна ціна в країні, де річний дохід на душу населення нижчий за $1600. “Раніше, коли ми мусили купувати добрива, в нас не лишалося грошей на навчання для дітей”, — розповідає Кібвана. Зараз її найстарша донька вже закінчила школу.

Господарства також стали продуктивнішими. “Проудкти на ринках — переважно від дрібних фермерів, — каже Маро. — Вони годують нашу країну”.

На запитання, чи допомогло б цим фермерам генетично модифіковане насіння, Маро реагує скептично. “Це нереально”, — відповідає вона. Хіба можуть вони дозволити собі таке насіння, якщо їм навіть на добриво не вистачало? Наскільки реально в країні, де більшість фермерів в очі не бачили державного консультанта-агронома і навіть не мають уявлення про хвороби, які загрожують рослинам, отримувати підтримку для належного вирощування генетично модифікованих культур? З висоти ганку перед нами відкривається широка панорама ретельно оброблених терас на схилах гір. Але серед них трапляються і коричневі, розмиті схили: поля фермерів, які не ведуть органічного господарства. Більшість із них не роблять терас, щоб утримати дорогоцінний ґрунт. Кібвана та Пауліні кажуть, що їхній успіх привернув увагу сусідів. Органічне фермерство поширюється — але повільно.

Ось центральна проблема: передавати ефективне знання від організацій на кшталт SAT або Інституту рису таким людям, як Джума. Це не означає, що треба раз і назавжди вибирати щось одне: низькотехнологічне проти високотехнологічного господарства, чи органічне проти генетично модифікованого. Є різні способи підвищення врожайності чи боротьби з білокрилкою. “Органічне господарство можу бути правильним підходом у певних районах, — каже один з директорів Monsanto Мард Едж. — Ми зовсім не вважаємо, що генетично модифіковані культури вирішать усі проблеми Африки”. З часів першої зеленої революції, за словами Роберта Зайглера, наука екологія розвивається разом із генетикою. Інститут рису теж використовує ці досягнення. 

Бачиш, як летять білі чаплі?” — питає він. За вікном його кабінету зграйка чапель сідає на зелені рисові чеки; вдалині призахідне сонце золотить гори. “На початку 1990-х птахів тут не бачили. Пестициди, які ми використовували, знищили птахів, слимаків і все живе. Тоді ми багато зробили, щоб збагнути екологічну структуру рисових полів. Якщо розірвати ці складні мережі, починають різко розмножуватися шкідники. Ми зрозуміли, що переважно пестициди не потрібні. Рис — сильна рослина. Його можна “навчити” захищатися. Зараз тут буяє різноманіття, а врожайність не зменшилася. Інколи вдень тут можна побачити до сотні чапель. Це повертає надію. Усе можна виправити”.

Інновації сільського господарства

А чи може блакитна революція вирішити продовольчу проблему людства - https://harchi.info/articles/chy-mozhe-blakytna-revolyuciya-vyrishyty-prodovolchu-problemu-lyudstva.

158 переглядів
Додайте свій коментар