Ароматизатор ванили широко используется в пищевой промышленности, фармацевтике и косметике. Однако основной источник — Vanilla planifolia — уязвим к болезням, засухе и жаре, которые, как ожидается, станут более частыми из-за изменения климата. Дикие виды ванили представляют собой генетический резерв родственных культур, обеспечивая будущее ванильного урожая.
Учёные изучили, как изменение климата может привести к несоответствию в совпадении ареалов обитания диких растений ванили и их опылителей, что негативно скажется на выживании популяций диких растений ванили.
«Сохранение естественных популяций диких видов ванили и огромного генетического разнообразия, которое они хранят, имеет решающее значение для обеспечения будущего ванили — ключевой тропической культуры для мировой пищевой промышленности», — добавил старший автор профессор Барт Муйс из Лёвенского католического университета.
Моделирование распределения и совпадения ареалов обитания
Команда смоделировала распределение и совпадение ареалов обитания 11 неотропических видов ванили и семи ранее наблюдаемых опылителей в рамках двух сценариев изменения климата.
Сценарий «срединный путь» (SSP2.4-5) представляет умеренные вызовы как для смягчения последствий изменения климата, так и для адаптации, и следует пути сбалансированного развития энергетики, в то время как сценарий «каменистая дорога» (SSP3-7.0) характеризуется множеством проблем, в значительной степени опирается на ископаемое топливо, и глобальное сотрудничество по смягчению последствий изменения климата менее выражено.
Они обнаружили, что для семи видов ванили климатические условия могут стать более благоприятными к 2050 году в обоих сценариях. Эти виды могут расширить свои ареалы обитания до 140%, в то время как площадь с подходящими условиями обитания для других четырёх видов, как ожидается, сократится до 53%.
Для опылителей будущее на планете с потеплением может быть более мрачным. Было обнаружено, что пригодность среды обитания для всех опылителей, вероятно, снизится, причём несколько более негативные изменения ожидаются в рамках сценария SSP3-7.0.
«Несмотря на возможное увеличение подходящих условий обитания для некоторых видов ванили, их зависимость от опылителей может поставить под угрозу выживание естественных популяций», — объяснила Ваттейн.
Угроза для видов ванили и их опылителей
Неясно, смогут ли другие опылители занять место тех, кто может исчезнуть из мест обитания дикой ванили. «Виды ванили известны своими специализированными отношениями с опылителями, поэтому им может быть сложно заменить опылителей», — сказала Ваттейн. «Будущее может стать более светлым для видов, которые не зависят от одного вектора для опыления».
Большинство видов обычно зависят только от одного или нескольких определённых опылителей.
Поддержание диких растений ванили важно не только для биоразнообразия, но и для сельского хозяйства. Коммерчески используемый вид характеризуется низким генетическим разнообразием, что может негативно сказаться на урожайности, качестве и стабильности продукции, но устойчивость сельского хозяйства может быть повышена за счёт диверсификации культур.
«Дикие виды ванили обладают потенциалом для решения этих проблем, поскольку они продолжают совместно эволюционировать в дикой природе, развивая черты, представляющие интерес для улучшения сельскохозяйственных культур, например, устойчивость к засухе и жаре, а также устойчивость к патогенам», — пояснил Муйс.
Многие виды ванили уже находятся под угрозой, а естественное опыление происходит редко. Фрагментация лесов, потеря среды обитания и экстремальные температуры усугубляют и без того мрачный сценарий выживания «королевы всех ароматов».
«Совместные исследования экологии и генетического разнообразия дикой ванили в её естественном ареале имеют первостепенное значение, если мы хотим вывести селекцию ванили на новый уровень, этично и устойчиво используя местные вариации для удовлетворения глобальных потребностей», — сказал соавтор профессор Адам Карреманс, директор Ботанического исследовательского центра Ланкестера в Университете Коста-Рики.
Результаты, предупредили авторы, следует интерпретировать осторожно, поскольку данные о распространении диких видов ванили и опылителей разрознены. Совпадения ареалов обитания могут измениться, когда в модели будут включены экологические взаимодействия, такие как распространение семян и взаимодействие с микроорганизмами, а также такие нарушения, как преобразование среды обитания и незаконная добыча.
«Как какао и кофе, ваниль — это глобальная экспортная культура с высокой международной рыночной стоимостью. Она выращивается для получения прибыли и является ключевым фактором развития сельских районов, сельскохозяйственных инноваций и общего благосостояния», — заключила Ваттейн. «Культивирование приносит пользу мелким фермерским сообществам в тропиках, поэтому существует острая необходимость повышения устойчивости систем выращивания ванили».