Сельскохозяйственное биоразнообразие или агробиоразнообразие является подмножеством общего биоразнообразия , относящегося к сельскому хозяйству . Его можно определить как «разнообразие и изменчивость животных, растений и микроорганизмов на генетическом, видовом и экосистемном уровнях, которые поддерживают экосистемные структуры, функции и процессы внутри и вокруг производственных систем, а также обеспечивают продовольственные и непродовольственные сельскохозяйственные продукты». [1] Им управляют фермеры, скотоводы, рыбаки и лесные жители, агробиоразнообразие обеспечивает стабильность, адаптивность и устойчивость и представляет собой ключевой элемент стратегий жизнеобеспечения сельских общин по всему миру. [2] Агробиоразнообразие играет центральную роль в устойчивых продовольственных системах и устойчивых диетах. Использование сельскохозяйственного биоразнообразия может способствовать продовольственной безопасности , безопасности питания и безопасности средств к существованию, и оно имеет решающее значение для адаптации к изменению климата и смягчения его последствий . [3] [4] [5]
Неясно, когда именно был придуман термин «агробиоразнообразие» и кем. Ежегодный отчет Международного совета по генетическим ресурсам растений (IBPGR, теперь Bioversity International ) за 1990 год [6] является одним из самых ранних упоминаний биоразнообразия в контексте сельского хозяйства. Большинство упоминаний сельскохозяйственного биоразнообразия датируются концом 1990-х годов.
Хотя определения схожи, разные органы используют разные определения для описания биоразнообразия в связи с производством продовольствия. CGIAR склонна использовать сельскохозяйственное биоразнообразие или агробиоразнообразие, в то время как Продовольственная и сельскохозяйственная организация ООН (ФАО) использует «биоразнообразие для продовольствия и сельского хозяйства», а Конвенция о биологическом разнообразии (КБР) использует термин «сельскохозяйственное разнообразие». КБР более или менее (но не полностью) исключает морские водные организмы и лесное хозяйство из своего использования, поскольку у них есть свои собственные группы и международные рамки для обсуждения международной политики и действий. Решение V/5 КБР [7] дает описание рамок.
Разнообразие культур или биоразнообразие культур — это разнообразие и изменчивость культур , растений, используемых в сельском хозяйстве , включая их генетические и фенотипические характеристики. Это подмножество определенного элемента сельскохозяйственного биоразнообразия. За последние 50 лет произошло значительное снижение двух компонентов разнообразия культур: генетического разнообразия в пределах каждой культуры и количества обычно выращиваемых видов.
Потеря разнообразия культур угрожает глобальной продовольственной безопасности , поскольку население мира зависит от уменьшающегося числа сортов уменьшающегося числа видов культур. Растения все чаще выращиваются в монокультуре , что означает, что если, как во время исторического Великого голода в Ирландии, одна болезнь преодолеет устойчивость сорта, она может уничтожить весь урожай или, как в случае с бананом « Gros Michel », может вызвать коммерческое исчезновение целого сорта. С помощью банков семян международные организации работают над сохранением разнообразия культур.Генетические ресурсы животных для продовольствия и сельского хозяйства (AnGR), также известные как генетические ресурсы сельскохозяйственных животных или биоразнообразие домашнего скота, представляют собой генетические ресурсы (т. е. генетический материал фактической или потенциальной ценности) видов птиц и млекопитающих , которые используются для производства продовольствия и ведения сельского хозяйства. AnGR является подмножеством и особым элементом сельскохозяйственного биоразнообразия.
AnGR могут быть воплощены в живых популяциях или в законсервированных генетических материалах, таких как криоконсервированная сперма или эмбрионы . Разнообразие генетических ресурсов животных включает разнообразие на уровне видов , пород и внутри пород. В настоящее время известно 8800 различных пород птиц и млекопитающих в пределах 38 видов, используемых для производства продуктов питания и ведения сельского хозяйства. [8] Основными видами животных, используемыми для производства продуктов питания и ведения сельского хозяйства, являются крупный рогатый скот , овцы , козы , куры и свиньи . В мире животноводства эти виды часто называют «большой пятеркой». Некоторые менее используемые виды включают дромадера , осла , двугорбого верблюда , буйвола , морскую свинку , лошадь , кролика , яка , гуся , утку , страуса , куропатку , фазана , голубя и индейку .Генетическое разнообразие относится к разнообразию и изменчивости внутри и между видами. Оно может относиться к естественной генетической изменчивости внутри и между популяциями вида, например, дикие родственники продовольственных культур , или к изменчивости, созданной людьми, например, выведенные фермерами традиционные сорта сельскохозяйственных культур, называемые ландрасами , или коммерчески выведенные сорта сельскохозяйственных культур (например, различные сорта яблок: Fuji, Golden Delicious, Golden Pippin и т. д.). Существует значительное генетическое разнообразие внутри всех видов продовольственных культур, особенно в центрах происхождения , которые являются географическими районами, где виды изначально были выведены. Например, Андский регион Перу является центром происхождения определенных видов клубней, и там можно найти более 1483 разновидностей этих видов. Генетическое разнообразие важно, поскольку различные гены обуславливают важные признаки, такие как состав питательных веществ, выносливость к различным средам, устойчивость к вредителям или обильные урожаи. [9] Генетическое разнообразие уменьшается из-за модернизации сельского хозяйства, изменения землепользования и изменения климата, среди прочих факторов. (Возможно даже, что узкая селекция на устойчивость к вредителям и болезням, необходимая для борьбы с изменением климата, сама по себе приведет к сокращению агробиоразнообразия.) [10] Генетическое разнообразие не статично, а постоянно развивается в ответ на изменения окружающей среды и в соответствии с вмешательством человека, будь то фермеры или селекционеры.
Разнообразие видов относится к числу и распространенности различных видов, используемых для производства продовольствия и ведения сельского хозяйства. Число видов, которые считаются способствующими производству продовольствия, варьируется от 5538 до 75000 в зависимости от определений. [11] По консервативной оценке, около 6000 видов обычно используются в пищу. Разнообразие видов включает «одомашненные растения и животных, которые являются частью систем земледелия, животноводства, лесоводства или аквакультуры, заготавливаемые лесные и водные виды, диких сородичей одомашненных видов и другие дикие виды, заготавливаемые для производства продовольствия и других продуктов. Оно также охватывает то, что известно как «ассоциированное биоразнообразие», широкий спектр организмов, которые живут в системах производства продовольствия и сельскохозяйственной продукции и вокруг них, поддерживая их и внося вклад в их производство». Под сельским хозяйством понимают производство сельскохозяйственных культур и животноводства, лесное хозяйство, рыболовство и аквакультуру. [12]
Водное разнообразие является важным компонентом сельскохозяйственного биоразнообразия. Сохранение и устойчивое использование местных водных экосистем, прудов, рек и прибрежных общинных земель кустарными рыбаками и мелкими фермерами важно для выживания как людей, так и окружающей среды. Поскольку водные организмы, включая рыбу, обеспечивают большую часть нашего продовольствия, а также являются основой дохода прибрежных народов, крайне важно, чтобы рыбаки и мелкие фермеры имели генетические резервы и устойчивые экосистемы, на которые можно было бы опираться по мере дальнейшего развития аквакультуры и управления морским рыболовством.
Межвидовое разнообразие культур частично отвечает за разнообразие того, что мы едим. Внутривидовое разнообразие, разнообразие аллелей в пределах одного вида, также дает нам выбор в нашем рационе. Если урожай не дает урожая в монокультуре, мы полагаемся на сельскохозяйственное разнообразие, чтобы заново засеять землю чем-то новым. Если урожай пшеницы уничтожен вредителем, мы можем посадить более выносливый сорт пшеницы на следующий год, полагаясь на внутривидовое разнообразие. Мы можем отказаться от выращивания пшеницы в этой области и посадить другой вид вообще, полагаясь на межвидовое разнообразие.
Разнообразие экосистем относится к разнообразию и изменчивости различных компонентов в данной географической области (например, ландшафт, страна). В контексте агробиоразнообразия разнообразие экосистем относится к разнообразию внутри и между агроэкосистемами : например, пастбища, пруды и реки, засаженные поля, живые изгороди, деревья и т. д. Биоразнообразие на уровне ландшафта получило меньше внимания исследователей, чем другие уровни биоразнообразия. [13]
Вклад агробиоразнообразия в продовольствие и сельское хозяйство обычно классифицируется по его вкладу в экосистемные услуги. Экосистемные услуги — это услуги, предоставляемые хорошо функционирующими экосистемами (агроэкосистемами, а также дикими экосистемами, такими как леса или луга) для благополучия человека. [14] Обычно их объединяют в четыре более широкие категории: обеспечение (прямое обеспечение товарами, такими как продовольствие и вода), поддержка (услуги, необходимые для того, чтобы сельское хозяйство было здоровым, например, почва), регулирование (регулирование естественных процессов, необходимых в сельском хозяйстве, таких как опыление, улавливание углерода или борьба с вредителями) или культурные (рекреационные, эстетические и духовные выгоды). [14]
Вклад агробиоразнообразия в предоставление услуг в основном заключается в предоставлении продовольствия и питания. Продовольственное биоразнообразие — это «разнообразие растений, животных и других организмов, используемых в пищу, охватывающее генетические ресурсы внутри вида, между видами и предоставляемые экосистемами». [15] Исторически не менее 6000 видов растений и многочисленные виды животных использовались в качестве пищи человеком. Сейчас считается, что это число уменьшается, что приводит к обеспокоенности по поводу долгосрочного разнообразия рациона . Продовольственное биоразнообразие также охватывает подвиды или разновидности сельскохозяйственных культур, например, многие формы видов Brassica oleracea (цветная капуста, различные виды брокколи, кочанная капуста, брюссельская капуста и т. д.). Многие виды, которые были упущены из виду основными исследованиями («сиротские» или « забытые и недостаточно используемые » виды), богаты микроэлементами и другими полезными компонентами. [16] [17] [18] Кроме того, среди различных разновидностей вида может быть большое разнообразие состава питательных веществ; например, некоторые сорта сладкого картофеля содержат незначительные уровни бета-каротина, тогда как другие могут содержать до 23 100 мкг на 100 г сырого очищенного сладкого картофеля. [19] Другие услуги по обеспечению от агробиоразнообразия включают предоставление древесины, волокна, топлива, воды и лекарственных ресурсов. Устойчивая продовольственная безопасность связана с улучшением сохранения, устойчивого использования и повышения разнообразия всех генетических ресурсов для продовольствия и сельского хозяйства, особенно генетических ресурсов растений и животных, во всех типах производственных систем. [20]
Вклад агробиоразнообразия в поддерживающие услуги заключается в предоставлении биологической или жизненной поддержки производству, подчеркивая сохранение, устойчивое использование и улучшение биологических ресурсов, которые поддерживают устойчивые производственные системы. Основная услуга заключается в поддержании генетического разнообразия сельскохозяйственных культур и видов, чтобы оно было доступно для поддержания адаптивности к новым и изменяющимся климатическим и погодным условиям. Генетическое разнообразие является основой программ улучшения сельскохозяйственных культур и скота, которые выводят новые сорта сельскохозяйственных культур и скота в ответ на потребительский спрос и потребности фермеров. Важным источником генетического разнообразия являются дикие родственники сельскохозяйственных культур , виды диких растений, которые генетически связаны с возделываемыми культурами. Вторая поддерживающая услуга заключается в поддержании среды обитания дикого биоразнообразия, в частности, связанного биоразнообразия, например, опылителей и хищников. Агробиоразнообразие может поддерживать дикое биоразнообразие посредством использования границ полей, прибрежных коридоров, живых изгородей и групп деревьев, которые обеспечивают и соединяют среды обитания. Еще одной поддерживающей услугой является поддержание здоровой почвенной биоты . [21]
Агробиоразнообразие вносит несколько вкладов в регулирующие услуги, которые контролируют естественные процессы, необходимые для здоровой агроэкосистемы. Опыление, борьба с вредителями и улавливание углерода являются примерами.
75% из 115 основных видов сельскохозяйственных культур, выращиваемых в мире, зависят от опылителей. [22] [23] Агробиоразнообразие способствует здоровью опылителей за счет: (a) предоставления среды обитания для их жизни и размножения; (b) предоставления нехимических биологических вариантов борьбы с вредителями (см. ниже), чтобы можно было сократить использование инсектицидов и не наносить вреда насекомым-опылителям; (c) обеспечения симбиотических отношений постоянного производства цветов, когда культуры цветут в разное время, так что опылители имеют постоянный доступ к цветам, производящим нектар.
Агробиоразнообразие способствует борьбе с вредителями, поскольку: (a) обеспечивает среду обитания для естественных врагов вредителей, в которой они могут жить и размножаться; (b) обеспечивает широкое генетическое разнообразие, что означает большую вероятность того, что гены содержат устойчивость к любому данному патогену или вредителю, а также то, что растение может развиваться по мере развития вредителей и болезней. [24] Генетическое разнообразие также означает, что некоторые культуры вырастают раньше или позже, или в более влажных или более сухих условиях, поэтому культура может избежать атак со стороны вредителя или патогена. [25]
Агробиоразнообразие способствует улавливанию углерода, если используется как часть пакета агроэкологических практик, например, путем предоставления покровных культур, которые могут быть закопаны в землю в качестве зеленого удобрения; поддержания древостоев и живых изгородей; и защиты целостности почв, чтобы они продолжали быть домом для местных микробов. Фермеры и селекционеры могут использовать генетическое разнообразие для выведения сортов, которые более устойчивы к изменяющимся климатическим условиям, и которые, в сочетании с такими практиками, как природоохранное сельское хозяйство, могут увеличить секвестрацию в почвах и биомассе, а также сократить выбросы, избегая деградации сельскохозяйственных угодий. [26] Использование агролесоводства , включение деревьев и кустарников в качестве неотъемлемой части системы земледелия, также может успешно секвестрировать углерод . [27]
Агробиоразнообразие играет центральную роль в культурных экосистемных услугах в форме продовольственного биоразнообразия, которое играет центральную роль в местных кухнях по всему миру. Агробиоразнообразие обеспечивает местные культуры и виды, а также уникальные сорта, имеющие культурное значение. Например, этнические традиционные культуры влияют на сохранение широкого разнообразия сортов риса в Китае (например, красный рис, сладкий клейкий рис), выведенных фермерами на протяжении тысяч лет и используемых в традиционных культурах, ритуалах и обычаях. [28] Другим примером являются местные продовольственные ярмарки, олицетворяемые движением Slow Food , которое прославляет местные сорта продуктов питания, чтобы добавить им ценности, повысить осведомленность о них и в конечном итоге сохранить и использовать их. Кроме того, некоторые традиционные культуры используют агробиоразнообразие в культурных ритуалах, например, многие популяции видов фруктов (помело и манго) поддерживаются в сельских общинах специально для использования на фестивале « Чхат Пуджа », который отмечается в некоторых частях Индии, Непала и Маврикия. [29] Домашние сады важны как культурно созданные пространства, где агробиоразнообразие сохраняется по целому ряду социальных, эстетических и культурных причин. [30] Генетическое разнообразие поддерживается фермерами, не имеющими достаточных ресурсов, из-за многих неденежных ценностей, включая культуру и еду. [31]
Агробиоразнообразию угрожают изменяющиеся модели землепользования (урбанизация, вырубка лесов), модернизация сельского хозяйства (монокультуры и отказ от традиционных методов, основанных на биоразнообразии); вестернизация рациона питания и его цепочек поставок. [32] [33] Было подсчитано, что биоразнообразие в целом теряется со скоростью, в 100–1000 раз превышающей естественный фон. [34] [35] [36] Это также распространяется на сельскохозяйственное биоразнообразие и потерю генетического разнообразия на фермерских полях и в дикой природе. [33]
Потеря агробиоразнообразия приводит к генетической эрозии , потере генетического разнообразия, включая потерю отдельных генов и потерю определенных комбинаций генов (или комплексов генов), таких как те, которые проявляются в адаптированных к местным условиям местных сортах или породах. Генетическая уязвимость возникает, когда в популяции растений мало генетического разнообразия. Это отсутствие разнообразия делает популяцию в целом особенно уязвимой для болезней, вредителей или других факторов. Проблема генетической уязвимости часто возникает с современными сортами сельскохозяйственных культур, которые по своей сути однородны. [37] [38] Пример последствий генетической уязвимости произошел в 1970 году, когда кукурузная гниль поразила кукурузный пояс США, уничтожив 15% урожая. Особая характеристика растительной клетки, известная как техасская мужская стерильная цитоплазма, сделала ее уязвимой к гнили - последующее исследование Национальной академии наук показало, что 90% американских растений кукурузы несли эту черту. [39]
Сокращение агробиоразнообразия влияет на изменения в рационе человека и находится под их влиянием. С середины 1900-х годов рацион человека во всем мире стал более разнообразным в потреблении основных товарных культур, что привело к снижению потребления местных или региональных культур, и, таким образом, стал более однородным в глобальном масштабе. Различия между продуктами питания, потребляемыми в разных странах, сократились на 68% в период с 1961 по 2009 год. [40] Современный «мировой стандарт» рациона содержит все большую долю относительно небольшого числа основных товарных культур, которые существенно увеличились в доле общей пищевой энергии (калорий), белка, жира и веса пищи, которую они обеспечивают населению мира, включая пшеницу , рис , сахар , кукурузу , сою (на +284% [41] ), пальмовое масло (на +173% [41] ) и подсолнечник (на +246% [41] ). В то время как страны потребляли большую долю локально или регионально важного пищевого биоразнообразия , пшеница стала основным продуктом в более чем 97% стран, а другие глобальные основные продукты демонстрируют аналогичное доминирование во всем мире. Другие культуры резко сократились за тот же период, включая рожь , ямс , батат (на -45% [41] ), маниоку (на -38% [41] ), кокос , сорго (на -52% [41] ) и просо (на -45% [41] ). [41] [42]
Контроль за повреждением сопутствующего биоразнообразия является одной из самых больших сельскохозяйственных проблем, с которыми сталкиваются фермеры. На монокультурных фермах подход, как правило, заключается в подавлении повреждения сопутствующего разнообразия с помощью набора биологически разрушительных пестицидов , механизированных инструментов и методов трансгенной инженерии , а затем в ротации культур . Хотя некоторые фермеры, выращивающие поликультуру , используют те же методы, они также применяют комплексные стратегии борьбы с вредителями , а также более трудоемкие стратегии, но, как правило, менее зависящие от капитала, биотехнологий и энергии.
Попытки сохранить или защитить агробиоразнообразие обычно сосредоточены на видах или генетическом уровне агробиоразнообразия. Сохранение генетического и видового разнообразия может осуществляться ex situ, что означает удаление материалов с места их произрастания и заботу о них в другом месте, или in situ, что означает, что они сохраняются на своем естественном или культивируемом участке. [47] Хотя эти два подхода иногда противопоставляются друг другу как либо/либо, оба имеют свои достоинства. Специалисты по сохранению рекомендуют интегрировать оба метода в соответствии с целью сохранения, угрозами, уникальностью разнообразия и т. д. [48] [49]
Сохранение ex situ определяется как «сохранение компонентов биологического разнообразия за пределами их естественной среды обитания». [50] Сохранение ex situ — это сохранение генетических ресурсов (видов, разновидностей, сортов, подвидов, местных сортов и т. д.) для производства продовольствия и ведения сельского хозяйства за пределами их естественной среды обитания, в управляемой среде, включая: ботанические сады, семенные банки, пыльцевые банки, полевые генные банки, криобанки или гербарии. Сохранение ex situ считается относительно надежным способом поддержания генетического разнообразия, поскольку оно обычно сохраняется в течение длительного времени и менее подвержено изменениям. Разнообразие большинства основных мировых сельскохозяйственных культур было широко собрано и сохранено в генных банках. Более 7 миллионов образцов хранятся в 1750 генных банках по всему миру. [51] Коллекции дублируются в целях безопасности в качестве страховки на случай повреждения одного генного банка. Кроме того, большинство глобально важных коллекций однолетних или семенных культур имеют резервную копию в глобальном хранилище семян на Шпицбергене .
Сохранение ex situ дает некоторые преимущества семенным культурам: 1) Для семян требуется мало места; 2) Сохранение ex situ может осуществляться в любом месте; 3) Существует легкий доступ к тому, что сохраняется для распространения, дальнейшего использования, исследования и селекции; 4) Затраты на поддержание генетического разнообразия, не имеющего немедленной производственной или рыночной стоимости, минимальны.
Слабые стороны сохранения ex situ включают: 1) сохранение семян и зародышевой плазмы в здоровом состоянии в постоянном хранилище или в полевых коллекциях является дорогостоящим; 2) Охват разнообразия забытых и недоиспользуемых культур или диких сородичей культурных растений в настоящее время очень ограничен. Генные банки в основном сосредоточены на сохранении основных основных культур, в то время как неосновные культуры и дикие сородичи культурных растений представлены слабо; 3) Существуют виды с «упорными» семенами, что означает, что их нельзя хранить в течение длительного времени; 4) Необходимы специализированная инфраструктура и персонал.
Сохранение in situ означает «сохранение экосистем и естественных мест обитания, а также поддержание и восстановление жизнеспособных популяций видов в их естественной среде обитания и, в случае одомашненных или культивируемых видов, в среде, где они развили свои отличительные свойства». [50] Сохранение in situ включает как сохранение деревьев и диких сородичей сельскохозяйственных культур in situ в дикой природе, так и сохранение местных сортов и забытых и недоиспользуемых видов на фермах на полях фермеров. Сохранение агробиоразнообразия in situ имеет то преимущество, что виды могут продолжать развиваться в ответ на естественное и антропогенное давление. [52] В случае сельскохозяйственных культур большое количество разнообразия сохраняется в развивающихся странах мелкими фермерами, [53] особенно для многих культур в их центрах одомашнивания и разнообразия . Там фермеры продолжают выращивать местные сорта и поддерживать традиционные знания и методы управления семенами [54] [55] в процессе, известном как фактическое сохранение. [54] Домашние сады также являются хранилищами высокого уровня видового разнообразия, [56] а традиционные местные сорта содержат широкое генетическое разнообразие. Для лесных деревьев сохранение in situ считается наиболее подходящим методом, поскольку большинство семян деревьев не могут быть сохранены ex situ , и поскольку существует 60 000 видов деревьев, [57] каждый из которых имеет несколько популяций, поэтому их слишком много для идентификации и сбора.
Имея ограниченный доступ к синтетическим ресурсам, поля фермеров с ограниченными ресурсами часто являются органическими по умолчанию. Метаанализ исследований, сравнивающих биоразнообразие, отметил, что по сравнению с органическими системами земледелия, традиционные системы имели значительно более низкое видовое богатство и изобилие (в среднем на 30% большее богатство и на 50% большее изобилие в органических системах), хотя 16% исследований обнаружили более высокий уровень видового богатства в традиционных системах. [58]
Сохранение in situ требует относительно небольших затрат для высокого уровня биоразнообразия, особенно диких сородичей сельскохозяйственных культур, забытых и недоиспользуемых видов, местных сортов, деревьев, рыб и домашнего скота. Однако виды и сорта, сохраняемые in situ, могут быть уязвимы к изменению климата, изменениям в землепользовании и рыночному спросу.
Сохранение экосистемного уровня рассматривается на уровне ландшафта, при этом ландшафты управляются группой заинтересованных сторон, работающих вместе для достижения целей в области биоразнообразия, производства и средств к существованию. Мозаики землепользования объединяют
GIAHS 登錄之日本「能登的里山里海」(輪島市梯田)
Существуют ограниченные инициативы, которые фокусируются на сохранении целых ландшафтов или агроэкосистем. Одна из них — «Глобально важные системы сельскохозяйственного наследия» (GIAHS) , которые сохраняются и поддерживаются как уникальные системы сельского хозяйства, чтобы устойчиво предоставлять множество товаров и услуг, продовольствия и средств к существованию для миллионов мелких фермеров.
{{cite book}}
: CS1 maint: отсутствует местоположение издателя ( ссылка ){{cite book}}
: |work=
проигнорировано ( помощь ){{cite book}}
: CS1 maint: другие ( ссылка ){{cite book}}
: |work=
проигнорировано ( помощь ){{cite book}}
: CS1 maint: местоположение отсутствует издатель ( ссылка ) CS1 maint: другие ( ссылка ){{cite book}}
: CS1 maint: другие ( ссылка ){{cite journal}}
: CS1 maint: DOI неактивен по состоянию на ноябрь 2024 г. ( ссылка ){{cite web}}
: CS1 maint: числовые имена: список авторов ( ссылка ){{cite book}}
: CS1 maint: другие ( ссылка )