Ядерная зима — это теоретическая концепция, предполагающая, что после крупномасштабной ядерной войны дым и сажа от огненных штормов заблокируют солнечный свет, что приведёт к резкому падению глобальных температур и уничтожению большинства сельскохозяйственных культур. Ядерная зима может длиться более десяти лет, что потенциально приведёт к повсеместному голоду среди тех, кто переживёт разрушительные последствия взрывов.
Группа исследователей под руководством учёных из Пенсильванского государственного университета смоделировала, как различные сценарии ядерной зимы могут повлиять на мировое производство кукурузы — наиболее широко выращиваемой зерновой культуры в мире. Они также рекомендовали подготовить «комплекты для обеспечения устойчивости сельского хозяйства» с семенами для более быстрорастущих сортов, лучше адаптированных к более низким температурам, которые потенциально могут помочь компенсировать последствия ядерной зимы, а также стихийных бедствий, таких как извержения вулканов.
В статье, недавно опубликованной в Environmental Research Letters, команда сообщила, что уровень снижения урожайности кукурузы будет варьироваться в зависимости от масштаба конфликта.
Региональная ядерная война
Региональная ядерная война, которая приведёт к выбросу в атмосферу около 5,5 тонн сажи, может сократить мировое производство кукурузы на 7%. Крупномасштабная глобальная война, в результате которой в атмосферу попадёт 165 тонн сажи, может привести к падению годовой урожайности кукурузы на 80%.
В целом в исследовании смоделировано шесть сценариев ядерной войны с различной интенсивностью выбросов сажи.
Из-за глобального значения этой культуры исследователи решили смоделировать падение производства кукурузы в условиях ядерной зимы, чтобы представить ожидаемую судьбу сельского хозяйства в целом. По словам первого автора исследования Юнин Ши, доцента кафедры растениеводства в Пенсильванском государственном университете, падение мирового производства сельскохозяйственных культур на 80% будет иметь катастрофические последствия, что приведёт к широкомасштабному глобальному продовольственному кризису. Даже падение на 7% окажет серьёзное влияние на глобальную продовольственную систему и экономику, что, вероятно, приведёт к усилению продовольственной нестабильности и голода.
Моделирование
Моделирование стало возможным благодаря модели агроэкосистемы Cycles, созданной несколько лет назад учёными из Колледжа сельскохозяйственных наук Пенсильванского государственного университета, включая ведущего разработчика Армена Кеманияна, профессора систем производства и моделирования и автора исследования.
Используя высокопроизводительные вычисления и учитывая атмосферные условия, Cycles позволяет проводить крупномасштабное моделирование роста сельскохозяйственных культур с высоким разрешением в течение нескольких лет, тщательно отслеживая циклы углерода и азота в системе «почва-растение-атмосфера».
«Мы смоделировали производство кукурузы в 38 572 точках в рамках шести сценариев ядерной войны различной степени тяжести — с выбросами сажи от 5 до 165 тонн», — сказал Ши. «Это исследование расширяет наше понимание глобальной устойчивости сельского хозяйства и адаптации в ответ на катастрофические климатические потрясения».
Увеличение ультрафиолетового излучения
Помимо учёта воздействия огромного количества сажи в атмосфере, исследователи смоделировали увеличение уровня ультрафиолетового излучения типа B (УФ-B), которое может привести к повреждению ДНК, окислительному стрессу и снижению фотосинтеза у растений. Это может ещё больше ограничить сельское хозяйство.
Ши сказал, что, по его мнению, это было первое исследование, в котором оценивалась степень повреждения сельского хозяйства УФ-B излучением после ядерных взрывов. Исследователи предсказали, что пик этого излучения наступит через шесть-восемь лет после глобальной войны. Они подсчитали, что это может дополнительно сократить производство кукурузы на 7%, что в сумме составит 87% падение производства кукурузы в наихудшем сценарии.
Озон высоко в атмосфере Земли эффективно поглощает основную часть ультрафиолетового излучения, которое планета получает от Солнца, но ядерная война разрушит эту способность, пояснил Ши.
«Взрыв и огненный шар атомных взрывов производят оксиды азота в стратосфере», — сказал он. «Присутствие как оксидов азота, так и поглощающей сажи может быстро разрушить озон, повышая уровень УФ-В излучения на поверхности Земли. Это повредит ткани растений и ещё больше ограничит мировое производство продуктов питания».
Адаптация к более холодным условиям
Хотя прогнозы указывают на потенциально катастрофические падения в производстве сортов кукурузы, выращиваемых в настоящее время, Ши сказал, что переход на сорта сельскохозяйственных культур, которые могут расти в более прохладных условиях в короткие вегетационные периоды, может увеличить мировое производство сельскохозяйственных культур на 10% по сравнению с отсутствием адаптации. Однако наличие семян для этих культур может стать серьёзной проблемой — «узким местом для адаптации», как говорят исследователи.
Их предлагаемое решение — подготовить «комплекты для обеспечения устойчивости сельского хозяйства» перед любой ядерной катастрофой, содержащие семена для сельскохозяйственных культур, адаптированных к конкретным регионам и климату, которые могут расти в более прохладных условиях с короткими вегетационными периодами, чтобы выжить при более низких температурах.
«Эти комплекты помогут поддерживать производство продуктов питания в нестабильные годы после ядерной войны, пока восстанавливаются цепочки поставок и инфраструктура», — сказал Кеманян. «Концепция комплектов для обеспечения устойчивости сельского хозяйства может быть распространена на другие бедствия — когда происходят катастрофы такого масштаба, устойчивость имеет решающее значение».
Ши отметил, что, хотя планирование таких комплектов на международном уровне является маловероятным, простое повышение осведомлённости может помочь повысить готовность. «Если мы хотим выжить, мы должны быть готовы даже к немыслимым последствиям», — сказал он.
Кеманян сказал, что видит ценность в исследованиях не только в случае антропогенных катастроф. «Вспомните, что катастрофы такого рода могут произойти не только из-за ядерной войны, но и из-за, например, сильных извержений вулканов», — сказал он. «Можно подумать, что исследования такого рода — это просто самокопание, но они заставляют нас осознать хрупкость биосферы — совокупности всех живых существ и того, как они взаимодействуют друг с другом и с окружающей средой».
Другие новости по теме
- Раскрытие роли внутренних и прибрежных вод в фиксации азота
- Некоторые семьи могут «подбрасывать неравномерно взвешенную монету», когда дело касается пола ребёнка.
- Прайм-редактирование исправляет пять генетических мутаций для лечения редкого заболевания мозга у мышей
- Стратегии предотвращения укусов акул: новые подходы и традиционные методы проходят проверку на пляжах Голд-Коста
- Муравьи опередили нас: медицина, земледелие и инженерия
- Прорыв в производстве овсяного масла открывает новые горизонты для отрасли
- Как клетки восстанавливают токсичные повреждения ДНК, связанные с раком и преждевременным старением
- Когда растения атакуют сами себя: сбои в белках вызывают аутоиммунные реакции
- Река Колорадо официально загрязнена инвазивными моллюсками-дрейссенами: сможет ли штат остановить их распространение?
- План отстрела 450 000 сов под угрозой