U junu prošle godine, Aron Flensberg osjetio je skok u temperaturi i znao je šta to znači za njegove usjeve uljane repice, piše portal BBC na srpskom.
Zemljoradnik pete generacije u saveznoj državi Vašington, na sjeverozapadu Sjedinjenih Američkih Država, Flensberg tempira sađenje uljane repice tako da procvjeta u hladnim nedjeljama ranog leta.
Ali prošle godine, njegova polja bila su pogođena vrućinama od 42 stepena Celzijusa tek što su se cvjetovi otvorili.
„Bukvalno je nečuveno da se u našim krajevima jave takve temperature u junu”, kaže on.
Žuti cvetovi su se skuvali, reprodukcija je zaustavljena, a mnoge sjemenke iz kojih bi se izvuklo ulje uljane repice nikad se nisu formirale.
Flensberg je imao prinose od oko 272-363 kilograma po jutru.
Prethodne godine, u idealnim vremenskim uslovima, dobio je i 1.225 kilograma po jutru.
Vjerovatno su mnogi faktori doprinijeli toj siromašnoj žetvi – vrelina i suša su potrajali tokom čitave sezone uzgoja.
Ali jedna tačka postaje zabrinjavajuće jasna naučnicima: vrelina je ubica polena.
Čak i u odgovarajućim vremenskim uslovima, vrelina može da ošteti polen i spriječi oplodnju uljane repice i mnogih drugih usjeva, uključujući kukuruz, kikiriki i pirinač.
Iz tog razloga, mnogi zemljoradnici pokušavaju da namjeste da njihovi usjevi procvjetaju prije porasta temperature.
Ali kako se uslijed klimatskih promjena povećava broj dana kada temperatura prelazi 32 stepena Celzijusa u regionima širom planete, a višednevni periodi ekstremne vreline postaju sve češći, potrefiti taj vremenski okvir umije da predstavlja problem, ako ne i da bude nemoguće.
Suočeni sa toplijom budućnošću, istraživači traže načine da pomognu polenu da se izbori sa vrelinom.
Oni su otkrili gene koji bi mogli da dovedu do sorti tolerantnijih na vrućinu i uzgajaju biljke koje mogu da prežive zimu i procvjetaju prije nego što nastupi vrelina.
Oni istražuju koje su tačne granice izdržljivosti polena i čak masovno ubiru polen da bi njime direktno poprskali usjeve kad se vremenski uslovi poprave.
Ugrožen je veliki dio naše ishrane.
Svako semenje, žitarice i voće koje jedemo direktni je proizvod oprašivanja, objašnjava biohemičarka Glorija Madej sa Univerziteta Vejk Forest iz Sjeverne Karoline.
-Kritični parametar je maksimalna temperatura tokom reprodukcije – kaže ona.
Stvaranje sjemena počinje kad zrno polena napusti prašnicu muškog reproduktivnog organa biljke (prašnik), sleti na lepljivi žig ženskog reproduktivnog organa (tučak) i počne da stvara cijev.
Ovu cijev formira jedna jedina ćelija koja raste niz stabljiku koja se zove stubić, sve dok na kraju ne stigne do plodnika, gdje isporučuje genetski materijal zrna polena.
Rast polenske cevi jedan je od najbržih primjera ćelijskog rasta u svijetu biljaka, kaže Majk Vestgejt, profesor emeritus agronomije sa Državnog univerziteta u Ajovi.
-On raste jedan centimetar na sat, što je njeverovatno brzo – kaže on.
Rast takvom brzinom zahtijeva odgovarajuću energiju.
Ali pri temperaturama od 32 stepena Celzijusa pa naviše u slučaju mnogih usjeva, proteini koji daju snagu metabolizmu zrna polena počinju da se razlažu, kaže Vestgejt.
Štaviše, toplota ne ometa samo rast cevi, već i druge stadijume razvoja polena.
Rezultat: zrno polena se možda nikad neće formirati ili bi moglo da se rasprsne, ne uspije da proizvede cijev, ili da proizvede cijev koja puca.
Nisu sve sorte biljaka jednako podložne vrelini.
I zaista, istraživači i dalje pokušavaju da razluče molekularne mehanizme koji omogućuju polenima nekih sorti da prežive dok poleni nekih drugih odumru.
Na primer, fertilizacija je ozloglašeno osjetljiva na toplotu kod mnogih sorti paradajza – biljke koja je 2021. godine prekrivala 274,000 jutara otvorenih polja samo u SAD.
Kad vreme postane pretoplo, kaže Randal Paterson, predsednik Udruženja uzgajivača paradajza Severne Karoline, „polen će izgorjeti”.
Paterson tempira da njegov zasađeni paradajz procvjeta tokom najdužeg perioda noći na ispod 21 stepena Celzijusa i dana na ispod 32 stepena Celzijusa.
On obično ima prozor od tri do pet nedelja u kom su vremenski uslovi povoljni za obe njegove godišnje sezone uzgoja.
-Ako postane toplije od 21 stepen, i ako budemo imali više toplijih noći u nizu, to će zatvoriti naš prozor – kaže on .
Madej proučava polen iz mutiranog paradajza koji bi mogao da sadrži nagovještaje kako ostaviti taj prozor što duže otvorenim.
Njen tim je 2018. godine izvestio da antioksidanti poznati kao flavonoli igraju važnu ulogu u suzbijanju visoko reaktivnih molekula koji sadrže kiseonik, po imenu reaktivne vrste kiseonika (ROS), koji bi inače narasli do destruktivnih nivoa pri visokim temperaturama.
Oni se nadaju da će uzgajivači potom moći da uvrste te gene u nove, otpornije sorte paradajza.
Madej je sada dio tima sa više univerziteta koji želi da otkrije molekularne mehanizme i urođene gene koji bi mogli da pomognu da polen paradajza izdrži toplotni talas.
Oni se nadaju da će uzgajivači potom moći da uvrste te gene u nove, otpornije sorte paradajza.
Uvidi iz njene prvobitne studije su pomogli Madej da razvije paradajz koji već proizvodi posebno visoke nivoe flavonola.
-Čini se da su oni posebno dobri u izlaženju na kraj sa udarom visokih temperature – kaže ona.
Konačno, Madej očekuje da će oni otkriti da put od vrućine do smrti polena uključuje mnogo igrača pored flavonola i ROS-a i tako potencijalno brojne mete za korekcije.
Ali ako temperature postanu previsoke, polen strada, kaže Tod Šolc, potpredsednik istraživanja za američki Savet za suvi grašak i sočivo.
Isti talas vreline koji je uništio Flensbergove usjeve prošle godine desetkovao je i usjeve mahunarki.
Na Državnom univerzitetu u Mičigenu, Džena Volters proučava kako temperatura utiče na polen – i oprašivače – kod voća.
Za vikend na Dan sećanja 2018. godine, temperatura u jugozapadnom Mičigenu kretala se oko 35 stepeni Celzijusa, dok su pčele zujale između grozdova nežnih belih pupoljaka na grmovima borovnice.
Kad je došlo vrijeme za branje, mnoga voća bila su manja od običnog ili uopšte nisu uspjela da se formiraju.
U državi u kojoj rodi u prosjeku oko 45.359 tona borovnice godišnje, uzgajivači su ubrali svega 29.937 tona.
Volters, doktorandkinja za dvostruko zvanje iz entomologije i ekologije, evolucije i ponašanja, istražuje šta je tačno pošlo po zlu.
Počela je tako što je odredila toplotnu granicu zrna polena kod borovnice. izloživši polen u petrijevoj posudi čitavom dijapazonu temperatura i vlage, i nadzirući polen 24 sata.
Njeni rezultati, još uvek neobjavljeni, sugerišu da pri temperaturama iznad 35 stepeni Celzijusa, polenske cijevi borovnice ne uspevaju da izrastu.
Volters je takođe simulirala akutni toplotni talas izloživši zrna polena temperaturama od 37,5 stepeni Celzijusa četiri sata, a potom smanjila temperaturu na 25 stepeni u narednih 20 sati.
-Praktično nema povratka – kaže Volters.
Ona sada potvrđuje ove rezultate na pravim grmovima u komorama za uzgoj nameštenim na različite temperature.
Ako njeni rezultati budu potvrđeni, kaže ona, 35 stepeni Celzijusa moglo bi da navede uzgajivače da povremeno uključe sisteme za održavanje vlažnosti vodenom maglom da bi malo ohladili polja.
Ali moraće da pristanu na gubitke nečeg drugog.
-Mnogi patogeni šire se putem vlage ili vode, naročito tokom tog perioda otvaranja pupoljaka – kaže ona.
A kad se uključe ove mašine, većina oprašivača najverovatnije neće doći.
Moguće je i da pregrijanij grmovi borovnice vremenom dovedu do manje oprašivača borovnice, kaže Volters.
Ona i njene kolege porede hranljive sastojke polena izloženog i neizloženog vrućini, tražeći razlike u proteinima, ugljenim hidratima i drugim faktorima koji bi mogli da budu kritični po zdravlje pčela.
Ove godine će ona napuniti osam kaveza veličine 1,8 puta 3,7 metara sa zidovima od žičane mreže sa više od dve desetine grmova borovnice u saksijama, kao i nekoliko ženki plavih voćnih pčela, jedne od mnogih vrsta pčela koje oprašuju cvjetove borovnice.
Četiri sata dnevno, tokom perioda od četiri do pet nedelja, ona će sjedeti u tim kavezima i posmatrati kako pčele polažu jaja i sakupljaju polen sa grmlja koje je, u polovini kaveza, bilo izloženo vrelini rano u cvatu.
Vlada zabrinutost, kaže Volters, da će, ako vrelina uništi polen, manjak hranljivih materija navesti ženke da prave više muških jaja, koja traže manje polena za proizvodnju.
Ali mužjaci plave voćne pčele su od manje koristi za uzgajivače borovnice, jer samo ženke oprašuju i ležu jaja kako bi zasnovali sledeću generaciju.
Da bi nadoknadili gubitak polena, kaže Volters, uzgajivači bi mogli da razmisle o sađenju redova divljeg cveća koje je otpornije na vrelinu i moglo bi da pruže oprašivačima dodatne hranljive materije.
Izvor: BBC na srpskom
