Rozmanitost plodin - Crop diversity

Diverzita plodin je odchylka v genetických a fenotypových charakteristikách rostlin používaných v zemědělství . Za posledních 50 let došlo k zásadnímu poklesu dvou složek rozmanitosti plodin; genetická rozmanitost v rámci každé plodiny a počet druhů běžně pěstovaných.

Ztráta rozmanitosti plodin ohrožuje globální zajišťování potravin , protože světová lidská populace závisí na zmenšujícím se počtu odrůd a na zmenšujícím se počtu druhů plodin. Plodiny se stále více pěstují v monokultuře , což znamená, že pokud, stejně jako v historickém Velkém hladomoru v Irsku, jediná nemoc překoná odolnost odrůdy, může zničit celou sklizeň, nebo jako v případě banánu ' Gros Michel ' může způsobit komerční zánik celé odrůdy. S pomocí semenných bank pracují mezinárodní organizace na zachování rozmanitosti plodin.

Ztráta biologické rozmanitosti

Geografické hotspoty distribucí divokých příbuzných plodin, které nejsou zastoupeny v genbankách

Rozmanitost plodin je aspektem biologické rozmanitosti, který je důležitý pro zajišťování potravin. Ztráta biologické rozmanitosti je považována za jednu z dnešních nejvážnějších ekologických otázek ze strany výživu a zemědělství . Pokud současné trendy přetrvávají, může vyhynutí čelit až polovině všech druhů rostlin . Mezi mnoha ohroženými druhy jsou divokí příbuzní našich plodin - divokí a plevelní bratranci domestikovaných rostlin, které mají cenné vlastnosti pro šlechtění plodin, jako je odolnost proti škůdcům a chorobám. Asi 6% divokých příbuzných obilnin, jako je pšenice, kukuřice, rýže a čirok, je ohroženo, stejně jako 18% luštěnin ( Fabaceae ), divokých příbuzných fazolí , hrachu a čočky a 13% druhů v rámci Botanická rodina ( Solanaceae ), která zahrnuje brambory , rajčata , lilek (lilek) a papriky ( Capsicum ). V roce 2016 29% divokých relativních druhů rostlin ve světových genbankách zcela chybělo, přičemž dalších 24% představovalo méně než 10 vzorků. Více než 70% všech druhů volně žijících plodin na celém světě naléhavě potřebovalo další sběr, aby se zlepšilo jejich zastoupení v genových bankách, a více než 95% bylo nedostatečně zastoupeno s ohledem na celou škálu geografických a ekologických variací v jejich původních distribucích. Zatímco nejkritičtější priority pro další sběr byly nalezeny ve Středomoří a na Blízkém východě, v západní a jižní Evropě, jihovýchodní a východní Asii a Jižní Americe, divokí příbuzní plodin nedostatečně zastoupeni v genobankách jsou distribuováni téměř ve všech zemích po celém světě.

V globální stravě

Malý počet hlavních plodin tvoří rostoucí podíl potravinové energie, bílkovin, tuků a hmotnosti potravin, které konzumuje světová populace. Nejvíce vzrostla sója (vzhledem k její vlastní důležitosti před 50 lety), od roku 1961 o 284%.

Od roku 1961 se lidská strava na celém světě stala rozmanitější ve spotřebě hlavních komoditních základních plodin, s odpovídajícím poklesem spotřeby místních nebo regionálně důležitých plodin, a proto se stala globálně homogennější. Rozdíly mezi jídly konzumovanými v různých zemích se mezi lety 1961 a 2009 snížily o 68%. Moderní „globální standardní“ strava obsahuje stále větší procento relativně malého počtu hlavních základních komoditních plodin, které se podstatně zvýšily v podílu celkovou energetickou energii (kalorie), bílkoviny, tuky a hmotnost potravin, které poskytují světové lidské populaci, včetně pšenice , rýže , cukru , kukuřice , sóji (o +284%), palmového oleje (o +173%), a slunečnice (o +246%). Zatímco národy dříve konzumovaly větší podíl místně nebo regionálně důležitých plodin, pšenice se stala základem ve více než 97% zemí, přičemž ostatní globální sponky vykazovaly podobnou dominanci na celém světě. Ostatní plodiny za stejné období prudce poklesly, včetně žita , příze , batátu (o -45%), manioku (o -38%), kokosu , čiroku (o -52%) a prosa (o -45%).

Rozmanitost v rámci plodin

Tradiční smíšené plodiny ( polykultura ) pěstování kakaa a banánů , Trinidad , 1903

V rámci rozmanitosti plodin může konkrétní plodina vyplývat z různých pěstitelských podmínek, například plodina rostoucí v půdě chudé na živiny pravděpodobně bude zastavovat růst než plodina rostoucí v úrodnější půdě. Dostupnost vody, úroveň pH půdy a teplota podobně ovlivňují růst plodin.

Různorodost plodin: kukuřičné klasy různých barev

Rozmanitost sklizené rostliny může být navíc důsledkem genetických rozdílů: plodina může mít geny zajišťující časnou zralost nebo odolnost vůči chorobám. Tyto vlastnosti společně určují celkové vlastnosti plodiny a její budoucí potenciál. Rozmanitost v plodině zahrnuje geneticky ovlivněné atributy, jako je velikost semene, vzor větvení, výška, barva květu, doba plodnosti a chuť. Plodiny se mohou také lišit v méně zjevných charakteristikách, jako je jejich reakce na teplo, chlad, sucho nebo schopnost odolávat konkrétním chorobám a škůdcům.

Moderní šlechtitelé rostlin vyvíjejí nové odrůdy plodin tak, aby splňovaly specifické podmínky. Nová odrůda může být například výnosnější, odolnější vůči chorobám nebo mít delší trvanlivost než odrůdy, ze kterých byla vyšlechtěna. Praktické využití rozmanitosti plodin sahá až k raným zemědělským metodám střídání plodin a ladem , kde se jeden rok vysazuje a sklízí jeden druh plodiny na pozemku a další rok se na stejném pozemku vysazuje jiná plodina. To využívá rozdílů v potřebách živin rostliny, ale co je důležitější, snižuje hromadění patogenů.

Zemědělci i vědci musí neustále čerpat z nenahraditelného zdroje genetické rozmanitosti, aby zajistili produktivní sklizeň. Zatímco genetická variabilita poskytuje zemědělcům rostliny, které mají vyšší odolnost vůči škůdcům a chorobám, a umožňuje vědcům přístup k rozmanitějšímu genomu, než jaký lze nalézt u vysoce vybraných plodin. Šlechtění vysoce výkonných plodin stabilně snižuje genetickou rozmanitost, protože jsou vybírány žádoucí znaky a nežádoucí znaky jsou odstraňovány. Zemědělci mohou do určité míry zvýšit různorodost plodin výsadbou směsí odrůd plodin.

Ekologické efekty

Biodiverzní agroekosystém: tradiční sklizeň brambor vysoko v Andách , provincie Manco Kapac , Bolívie, 2012

Zemědělské ekosystémy fungují efektivně jako samoregulační systémy za předpokladu, že mají dostatečnou biologickou rozmanitost rostlin a živočichů. Mezi funkce agroekosystému patří kromě výroby potravin, paliva a vlákniny také recyklace živin, udržování úrodnosti půdy , regulace mikroklimatu , regulace toku vody, hubení škůdců a detoxikace odpadních produktů.

Moderní zemědělství však biologickou rozmanitost vážně snižuje. Tradiční systémy udržují rozmanitost v rámci plodin, například v horách And, kde se pěstuje až 50 odrůd brambor. Strategie ke zvýšení genetické rozmanitosti mohou zahrnovat výsadbu směsí odrůd plodin.

K ochraně životního prostředí lze využít genetickou rozmanitost plodin. Odrůdy plodin, které jsou odolné vůči škůdcům a chorobám, mohou snížit potřebu aplikace škodlivých pesticidů .

Ekonomický dopad

Zemědělství je ekonomickým základem většiny zemí a pro rozvojové země je pravděpodobným zdrojem hospodářského růstu. Růst v zemědělství může být ku prospěchu chudých na venkově, i když ne vždy. Zisky z plodin se mohou zvýšit z plodin s vyšší hodnotou, lepšího marketingu, činností s přidanou hodnotou, jako je zpracování, nebo rozšířeného přístupu veřejnosti na trhy. Zisky se mohou také snížit snížením poptávky nebo zvýšenou výrobou. Rozmanitost plodin může chránit před  neúrodou a může také nabídnout vyšší výnos.

Navzdory úsilí o jejich kvantifikaci zůstávají finanční hodnoty zdrojů rozmanitosti plodin zcela nejisté.

Hrozby nemocí

Ztráta plodin s nízkou diverzitou na jedinou nemoc: Velký hladomor způsobený oomycete Phytophthora infestans . Následovalo hladovění, jak ukazuje James Mahony , 1847
Rez z pšeničných stonků vyvíjí nové, virulentní kmeny, které ohrožují mnoho kultivarů s nízkou diverzitou .

Spolu s hmyzími škůdci jsou nemoci hlavní příčinou ztráty plodin. Divoké druhy mají řadu genetické variability, která umožňuje některým jedincům přežít v případě narušení. V zemědělství je odolnost vůči variabilitě ohrožena, protože geneticky uniformní semena jsou vysazována za stejných podmínek. Monokulturní zemědělství tak způsobuje nízkou rozmanitost plodin, zvláště když jsou semena vyráběna hromadně nebo když jsou klonovány rostliny (jako jsou roubované ovocné stromy a banánovníky). Jediný škůdce nebo nemoc by mohla kvůli této uniformitě („ genetická eroze “) ohrozit celou plodinu . Známým historickým případem byl Velký hladomor v Irsku z let 1845-1847, kde byla životně důležitá plodina s nízkou diverzitou zničena jedinou houbou. Dalším příkladem je, když nemoc způsobená houbou zasáhla monokulturní plodinu kukuřice v USA z roku 1970, což způsobilo ztrátu produkce přes jednu miliardu dolarů.

Nebezpečím pro zemědělství je pšeničná rez , patogenní houba způsobující načervenalé skvrny zbarvené jejími spory. Virulentní forma choroby pšenice, kmenová rez , kmen Ug99, se do roku 2007 rozšířila z Afriky na Arabský poloostrov . V polních pokusech v Keni bylo citlivých více než 85% vzorků pšenice, včetně hlavních kultivarů , což znamená, že vyšší úroda byla vyžadována rozmanitost. Laureát Nobelovy ceny Norman Borlaug argumentoval kroky k zajištění globální potravinové bezpečnosti.

Zničena odrůda plodin s nízkou diverzitou: banán „ Gros Michel “ byl komerčně zničen panamskou nemocí způsobenou houbou Fusarium oxysporum (ilustrováno).

Zprávy z Burundi a Angoly varují před hrozbou pro zajištění potravin způsobenou africkým mozaikovým virem Cassava (ACMD). ACMD je zodpovědný za ztrátu milionu tun manioku každý rok. CMD je převládající ve všech hlavních oblastech pěstování manioku v oblasti Velkých jezer ve východní Africe, což v Kongu způsobuje ztráty plodin mezi 20 a 90 procenty . Program nouzové pomoci a rehabilitace FAO pomáhá zranitelným navrátilcům v oblasti Velkých jezer v Africe prostřednictvím masové propagace a distribuce manioku odolného nebo vysoce tolerantního vůči CMD.

Dobře známý výskyt náchylnosti k chorobám v plodinách postrádajících rozmanitost se týká „ Gros Michel “, bezsemenného banánu, který viděl světový marketing ve čtyřicátých letech minulého století. Jak se tržní poptávka po tomto konkrétním kultivaru zvýšila, pěstitelé a zemědělci začali banán Gros Michel používat téměř výhradně. Geneticky jsou tyto banány klony a kvůli této nedostatečné genetické rozmanitosti jsou všechny citlivé na jedinou houbu, Fusarium oxysporum ( panamská nemoc ); velké plochy úrody byly hubou zničeny v 50. letech minulého století. „Gros Michel“ byl nahrazen současným hlavním banánem na trhu, „Cavendish“ , kterému zase (2015) hrozí celková ztráta na kmen stejné houby, „Tropical Race 4“.

Takovým hrozbám lze čelit strategiemi, jako je výsadba víceřádkových kultivarů a kultivarových směsí, v naději, že některé kultivary budou odolné vůči jakémukoli jednotlivému vypuknutí choroby.

Organizace a technologie

Důsledky rozmanitosti plodin jsou na místní i světové úrovni. Mezi globální organizace, které mají za cíl podporovat rozmanitost, patří Bioversity International (dříve známý jako International Institute Genetic Resources Institute), International Institute of Tropical Agriculture , Borlaug Global Rust Initiative a International Network for Improvement of Banana and Plantain. Členové OSN na Světovém summitu o udržitelném rozvoji 2002 v Johannesburgu uvedli, že pokud nebudou přijata opatření, hrozí ztráta rozmanitosti plodin. Jedním z takových kroků podniknutých v boji proti ztrátě biologické rozmanitosti mezi plodinami je genové bankovnictví. Existuje řada organizací, které získávají týmy místních farmářů k pěstování původních odrůd, zejména těch, kterým hrozí vyhynutí kvůli nedostatku moderního využití. Existuje také místní, národní a mezinárodní úsilí o zachování zemědělských genetických zdrojů pomocí off-site metod, jako je osivo a banky, pro další výzkum a šlechtění plodin.

Šest odrůd fazolí v genové bance

Global Crop Diversity Důvěra je nezávislá mezinárodní organizace , která existuje proto, aby zajistila ochranu a dostupnost diverzity plodin pro zajištění potravin celém světě. Byla založena na základě partnerství mezi Organizací spojených národů pro výživu a zemědělství (FAO) a CGIAR jednající prostřednictvím společnosti Bioversity International. CGIAR je konsorcium mezinárodních center pro výzkum zemědělství (IARC) a dalších, z nichž každé provádí výzkum a uchovává zárodečnou plazmu z konkrétní plodiny nebo živočišného druhu. Genové banky center CGIAR uchovávají některé z největších světových off -site sbírek genetických zdrojů rostlin v důvěře pro světové společenství. Genové banky CGIAR společně obsahují více než 778 000 přírůstků více než 3 000 druhů plodin, pícnin a agrolesnictví . Sbírka obsahuje odrůdy zemědělců a vylepšené odrůdy a v zásadě divoké druhy, ze kterých byly tyto odrůdy vytvořeny. K národním centrům pro uchovávání zárodečné plazmy patří národní centrum amerického ministerstva zemědělství pro uchování genetických zdrojů, indický národní úřad pro genetické zdroje zvířat, tchajwanský institut pro výzkum hospodářských zvířat a navrhovaná australská síť center genetických zdrojů rostlin.

World Resources Institute (WRI) a Světový svaz ochrany přírody (IUCN) jsou neziskové organizace, které poskytují finanční a jinou podporu, aby mimo pracoviště a na úsilí o zachování site. Moudré využívání genetické rozmanitosti plodin při šlechtění rostlin a genetické modifikace mohou také významně přispět k ochraně biologické rozmanitosti plodin. Odrůdy plodin mohou být geneticky modifikovány tak, aby odolávaly konkrétním škůdcům a chorobám. Například gen z půdní bakterie Bacillus thuringiensis (Bt) produkuje přírodní insekticidní toxin . Geny z Bt mohou být vloženy do plodin, aby byly schopné produkovat insekticidní toxin a tím i odolnost vůči určitým škůdcům . Bt kukuřice ( kukuřice ) však může nepříznivě ovlivnit necílový hmyz úzce související s cílovým škůdcem, jako u motýla monarchy .

Viz také

Poznámky

Reference

Další čtení

  • Collins, Wanda W .; Qualset, Calvin O., eds. (1998). Biodiverzita v Agroecosystems . Stiskněte CRC. ISBN 978-1-56670-290-4.

externí odkazy