Введение

Сельскохозяйственное понятие. Сельскохозяйственное биоразнообразие, или агробиоразнообразие, – это часть общего биоразнообразия, относящаяся к сельскому хозяйству. Его можно определить как «разнообразие и изменчивость животных, растений и микроорганизмов на генетическом, видовом и экосистемном уровнях, поддерживающих структуру, функции и процессы экосистем внутри и вокруг производственных систем, а также обеспечивающих производство продовольствия и непродовольственной сельскохозяйственной продукции». Агробиоразнообразие управляется фермерами, животноводами, рыболовами и лесными жителями, оно обеспечивает стабильность, адаптивность и устойчивость и является ключевым элементом стратегий жизнеобеспечения сельских общин по всему миру. Агробиоразнообразие имеет центральное значение для устойчивых продовольственных систем и сбалансированного питания. Использование сельскохозяйственного биоразнообразия способствует продовольственной безопасности, питательной ценности продуктов питания и обеспечению средств к существованию, а также играет решающую роль в адаптации к изменению климата и смягчении его последствий.

Этимология

Неизвестно, когда именно и кем был придуман термин "агробиологическое разнообразие". Один из самых ранних упоминаний биоразнообразия в контексте сельского хозяйства содержится в годовом отчете Международного совета по генетическим ресурсам растений (IBPGR, ныне Bioversity International) за 1990 год. Большинство ссылок на сельскохозяйственное биоразнообразие датируется концом 1990-х годов и последующим периодом. Различные организации используют разные определения биоразнообразия в связи с производством продуктов питания. CGIAR обычно использует термины "сельскохозяйственное биоразнообразие" или "агробиологическое разнообразие", в то время как Продовольственная и сельскохозяйственная организация ООН (ФАО) использует термин "биоразнообразие для продовольствия и сельского хозяйства", а Конвенция о биологическом разнообразии (КБР) – термин "сельскохозяйственное разнообразие". КБР в значительной степени (но не полностью) исключает морские водные организмы и лесное хозяйство из своей сферы применения, поскольку для них существуют отдельные группы и международные рамки для обсуждения международной политики и действий. Рамковое описание представлено в Решении V/5 КБР.

Генетическое разнообразие

Генетическое разнообразие относится к разнообразию и изменчивости внутри и между видами. Оно может относиться к естественной генетической изменчивости внутри и между популяциями вида, например, к диким родственникам сельскохозяйственных культур, или к изменчивости, созданной человеком, например, к традиционным сортам, разработанным фермерами и называемым ландрасами, или к коммерческим сортам сельскохозяйственных культур (например, различные сорта яблок: Фудзи, Голден Делишес, Голден Пиппин и т.д.). Значительное генетическое разнообразие существует среди всех видов продовольственных культур, особенно в центрах происхождения – географических районах, где виды первоначально развивались. Например, в Андах Перу является центром происхождения определенных видов клубнеплодов, где можно найти более 1483 разновидностей этих видов. Генетическое разнообразие важно, поскольку различные гены определяют важные признаки, такие как питательный состав, устойчивость к различным условиям окружающей среды, устойчивость к вредителям или обильный урожай. Генетическое разнообразие сокращается из-за модернизации сельского хозяйства, изменения землепользования и изменения климата, среди прочих факторов. (Существует даже вероятность того, что селекция, направленная на повышение устойчивости к вредителям и болезням, необходимая для адаптации к изменению климата, сама по себе приведет к сокращению агробиологического разнообразия.) Генетическое разнообразие не является статичным, а постоянно эволюционирует в ответ на изменения в окружающей среде и под воздействием деятельности человека, будь то фермеры или селекционеры.

Разнообразие видов

Разнообразие видов относится к количеству и численности различных видов, используемых в производстве продуктов питания и сельского хозяйства. Количество видов, которые считаются используемыми в пищу, варьируется от 5538 до 75000 в зависимости от определений. Осторожная оценка показывает, что около 6000 видов обычно используются для производства продуктов питания. Разнообразие видов включает в себя "одомашненные растения и животных, являющиеся частью систем выращивания сельскохозяйственных культур, животноводства, лесного хозяйства или аквакультуры, собираемые лесные и водные виды, дикие родственники одомашненных видов и другие дикие виды, собираемые для пищи и других продуктов. Оно также охватывает так называемое «ассоциированное биоразнообразие» – широкий спектр организмов, обитающих в и вокруг систем производства продуктов питания и сельскохозяйственной продукции, поддерживающих их и способствующих их продуктивности". Сельское хозяйство понимается как растениеводство и животноводство, лесное хозяйство, рыболовство и аквакультура. Водное разнообразие является важной составляющей сельскохозяйственного биоразнообразия. Сохранение и устойчивое использование местных водных экосистем, прудов, рек и прибрежных зон местными рыбаками и мелкими фермерами имеет важное значение для выживания как человека, так и окружающей среды. Поскольку водные организмы, включая рыбу, обеспечивают значительную часть нашего продовольствия, а также являются основой дохода прибрежных сообществ, крайне важно, чтобы у рыбаков и мелких фермеров были генетические ресурсы и устойчивые экосистемы, которые они могли бы использовать по мере развития аквакультуры и управления морским рыболовством.

Разнообразие экосистем

Разнообразие экосистем относится к разнообразию и изменчивости различных компонентов в определенной географической области (например, ландшафт, страна). В контексте агробиоразнообразия, разнообразие экосистем относится к разнообразию внутри и между агроэкосистемами: например, пастбища, пруды и реки, посевные поля, живые изгороди, деревья и так далее. Биологическое разнообразие на уровне ландшафта получило меньше исследовательского внимания, чем другие уровни биологического разнообразия.

Введение

Вклад агробиологического разнообразия в производство продовольствия 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. Они обычно группируются в четыре более широкие категории: обеспечение (прямое предоставление таких благ, как продукты питания и вода), поддержка (услуги, необходимые для здорового сельского хозяйства, такие как почва), регулирование (регулирование естественных процессов, необходимых в сельском хозяйстве, таких как опыление, секвестрация углерода или контроль вредителей) или культурные (рекреационные, эстетические и духовные выгоды). Исторически по крайней мере 6000 видов растений и многочисленные виды животных использовались в качестве пищи для человека. Считается, что в настоящее время это число сокращается, что вызывает опасения по поводу долгосрочного разнообразия рациона. Биологическое разнообразие пищевых продуктов также включает подвиды или сорта культур, например, многочисленные формы вида Brassica oleracea (цветная капуста, различные виды брокколи, капуста, брюссельская капуста и т.д.). Многие виды, которые были упущены из виду основными исследованиями («сиротские» или «недооцененные и недостаточно используемые» виды), богаты микроэлементами и другими полезными компонентами. Также среди различных сортов одного вида может наблюдаться значительное разнообразие в питательном составе; например, некоторые сорта сладкого картофеля содержат незначительное количество бета-каротина, в то время как другие могут содержать до 23 100 мкг на 100 г сырого, очищенного сладкого картофеля. Другие обеспечивающие услуги, предоставляемые агробиологическим разнообразием, включают предоставление древесины, волокна, топлива, воды и лекарственных ресурсов. Устойчивая продовольственная безопасность связана с улучшением сохранения, устойчивого использования и расширения разнообразия всех генетических ресурсов для продовольствия и сельского хозяйства, особенно растительных и животных генетических ресурсов, во всех типах производственных систем.

Поддержка

Вклад агробиологического разнообразия в обеспечение поддерживающих услуг заключается в предоставлении биологической основы для производства, с акцентом на сохранение, устойчивое использование и улучшение биологических ресурсов, поддерживающих устойчивые производственные системы. Основной из этих сервисов – поддержание генетического разнообразия сельскохозяйственных культур и видов, чтобы обеспечить их адаптацию к новым и меняющимся климатическим и погодным условиям. Генетическое разнообразие является основой программ улучшения сельскохозяйственных культур и пород животных, направленных на создание новых сортов и пород, отвечающих потребностям потребителей и фермеров. Важным источником генетического разнообразия являются дикие сородичи культурных растений – дикорастущие виды, генетически связанные с возделываемыми культурами. Другой поддерживающий сервис – сохранение среды обитания дикого биоразнообразия, в особенности биоразнообразия, связанного с сельскохозяйственными угодьями, например, опылителей и хищников. Агробиологическое разнообразие может поддерживать дикое биоразнообразие посредством использования полевых опушек, прибрежных защитных полос, живых изгородей и небольших лесных массивов, которые обеспечивают и соединяют места обитания. Дополнительный поддерживающий сервис – поддержание здоровой почвенной биоты.

Регулирование

Агробиологическое разнообразие вносит вклад в обеспечение регулирующих экосистемных услуг, которые контролируют естественные процессы, необходимые для здоровой агроэкосистемы. Опыление, контроль над вредителями и поглощение углерода – примеры таких услуг.

Опылитель

75% из 115 основных видов сельскохозяйственных культур, выращиваемых во всем мире, зависят от опылителей. Агробиологическое разнообразие способствует здоровью опылителей, обеспечивая: (a) среду обитания для жизни и размножения; (b) нехимические биологические методы борьбы с вредителями (см. ниже), позволяющие сократить использование инсектицидов и избежать нанесения вреда насекомым-опылителям; (c) симбиотические отношения, основанные на непрерывном цветении различных культур в разное время, что обеспечивает опылителям постоянный доступ к нектароносным цветам.

Борьба с вредителями

Агробиологическое разнообразие способствует контролю над вредителями за счет: (а) предоставления среды обитания для естественных врагов вредителей для жизни и размножения; (б) обеспечения широкого генетического разнообразия, что повышает вероятность наличия генов устойчивости к любому конкретному патогену или вредителю, а также способности растения эволюционировать вместе с вредителями и болезнями. Генетическое разнообразие также означает, что некоторые культуры созревают раньше или позже, или в более влажных или сухих условиях, что позволяет им избегать атак вредителей или патогенов.

Улов углерода

Агробиологическое разнообразие способствует поглощению углерода при использовании в комплексе с агроэкологическими практиками, например, за счет применения сидератов, которые запахиваются в почву как зеленое удобрение; сохранения лесополос и живых изгородей; и защиты структуры почвы для поддержания в ней местных микроорганизмов. Фермеры и селекционеры могут использовать генетическое разнообразие для выведения сортов, более устойчивых к меняющимся климатическим условиям, которые, в сочетании с практиками, такими как почвозащитное земледелие, способны увеличить секвестрацию углерода в почве и биомассе, а также снизить выбросы за счет предотвращения деградации сельскохозяйственных земель. Применение агролесоводства, то есть интеграция деревьев и кустарников в сельскохозяйственную систему, также эффективно способствует секвестрации углерода.

Культурные

Агробиологическое разнообразие имеет ключевое значение для культурных экосистемных услуг, проявляющихся в виде продовольственного биоразнообразия, которое, в свою очередь, является основой местной кухни во всем мире. Агробиологическое разнообразие обеспечивает наличие местных культурных растений и видов, а также уникальных сортов, имеющих культурную значимость. Например, этнические традиции влияют на сохранение широкого разнообразия сортов риса в Китае (таких как красный рис и сладкий клейкий рис), которые были выведены фермерами на протяжении тысячелетий и используются в традиционных культурах, ритуалах и обычаях. Другой пример – местные гастрономические ярмарки, наиболее ярко представленные движением Slow Food, которые прославляют местные продовольственные сорта, чтобы повысить их ценность, привлечь внимание к ним и, в конечном итоге, сохранить и использовать их. Кроме того, некоторые традиционные культуры используют агробиологическое разнообразие в культурных ритуалах: например, многие популяции фруктовых видов (помело и манго) поддерживаются в сельских общинах специально для использования во время фестиваля Чхатх Пуджа, который отмечается в некоторых регионах Индии, Непала и Маврикия. Приусадебные участки важны как культурно сформированные пространства, где агробиологическое разнообразие сохраняется по множеству социальных, эстетических и культурных причин. Генетическое разнообразие поддерживается малообеспеченными фермерами благодаря множеству неэкономических ценностей, включая культуру и продовольствие.

Потеря агробиологического разнообразия

Агробиологическому разнообразию угрожают изменения в моделях землепользования (урбанизация, обезлесение), модернизация сельского хозяйства (монокультуры и отказ от традиционных, основанных на биоразнообразии практик), вестернизация диет и их цепочек поставок. По оценкам, биоразнообразие в целом теряется со скоростью в 100–1000 раз превышающей естественный фоновый уровень. Это относится и к сельскохозяйственному биоразнообразию и потере генетического разнообразия на полях фермеров и в дикой природе. Примером последствий генетической уязвимости стал эпизод 1970 года, когда кукурузная гниль поразила кукурузный пояс США, уничтожив 15% урожая. Определённая характеристика растительных клеток, известная как техасская мужская стерильная цитоплазма, делала растения уязвимыми к этой гнили. Последующее исследование Национальной академии наук показало, что 90% американских растений кукурузы несли этот признак. Снижение агробиологического разнообразия влияет на изменения в рационе питания человека и, в свою очередь, испытывает на себе это влияние. С середины 1900-х годов рацион питания людей во всем мире стал более разнообразным в потреблении основных товарных культур, что повлекло за собой снижение потребления местных или регионально важных культур и, таким образом, привело к большей глобальной однородности. Различия в продуктах питания, потребляемых в разных странах, уменьшились на 68% в период с 1961 по 2009 год. Современная "глобальная стандартная" диета содержит все большую долю относительно небольшого числа основных товарных культур, которые значительно увеличили свою долю в общем количестве пищевой энергии (калорий), белка, жира и веса пищи, обеспечиваемых населению мира, включая пшеницу, рис, сахар, кукурузу, сою (на +284%) и пальмовое масло (на +173%).

Сохранение

Попытки сохранения или защиты агробиологического разнообразия обычно сосредоточены на видовом или генетическом уровне агробиологического разнообразия. Сохранение генетического разнообразия и разнообразия видов может осуществляться ex situ, то есть путем изъятия материалов с места их произрастания и ухода за ними в другом месте, или in situ, то есть сохранением на их естественной или культивируемой территории. Хотя эти два подхода иногда рассматриваются как взаимоисключающие, оба имеют свои достоинства. Специалисты в области сохранения рекомендуют интегрировать оба метода, в зависимости от целей сохранения, угроз, уникальности разнообразия и других факторов.

Сохранение ex situ

Консервация ex situ определяется как сохранение компонентов биологического разнообразия вне их естественных сред обитания. Консервация ex situ – это сохранение генетических ресурсов (видов, сортов, культуров, подвидов, местных сортов и т.д.) для продовольствия и сельского хозяйства за пределами их естественной среды обитания, в контролируемой среде, включая: ботанические сады, банки семян, банки пыльцы, полевые банки генов, криобанки или гербарии. Консервация ex situ считается относительно надежным способом поддержания генетического разнообразия, поскольку оно обычно сохраняется в долгосрочной перспективе и менее подвержено изменениям. Разнообразие многих основных сельскохозяйственных культур мира было широко собрано и сохранено в банках генов. Более 7 миллионов образцов хранятся в 1750 генных банках по всему миру. Коллекции дублируются в целях безопасности, как страховка от повреждения одного из банков генов. Кроме того, большинство важных мировых коллекций однолетних или семеносных культур имеют резервную копию в глобальном хранилище семян на Шпицбергене. Консервация ex situ предоставляет ряд преимуществ для семеносных культур: 1) семена требуют небольшого пространства; 2) консервация ex situ может осуществляться в любом месте; 3) сохраненные материалы легко доступны для распространения, дальнейшего использования, исследований и селекции; 4) затраты на поддержание генетического разнообразия, не имеющего немедленной производственной или рыночной ценности, минимальны. К недостаткам консервации ex situ относятся: 1) поддержание семян и зародышевой плазмы в здоровом состоянии в длительном хранении или в полевых коллекциях является дорогостоящим; 2) охват разнообразия пренебрегаемых и недостаточно используемых культур или диких сородичей культур в настоящее время весьма ограничен. Банки генов в основном сосредоточены на сохранении основных продовольственных культур, в то время как не основные культуры и дикие сородичи культур представлены недостаточно; 3) существуют виды с «рекальцитрантными» семенами, которые нельзя хранить в течение длительного времени; 4) требуется специализированная инфраструктура и персонал.

Сохранение на месте

Сохранение in situ означает "сохранение экосистем и естественных сред 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 характерные свойства". В развивающихся странах значительное разнообразие сельскохозяйственных культур сохраняется мелкими фермерами, особенно для многих культур в их центрах одомашнивания и разнообразия. Там фермеры продолжают выращивать местные сорта и поддерживать традиционные знания и методы управления семенами в процессе, известном как фактическое сохранение. Традиционные местные сорта содержат широкое генетическое разнообразие. Для лесных деревьев сохранение in situ считается наиболее подходящим методом, поскольку большинство семян деревьев невозможно сохранить ex situ, и потому что существует 60 000 видов деревьев, каждый из которых имеет множество популяций, что делает их слишком многочисленными для идентификации и сбора. Поля фермеров с ограниченным доступом к синтетическим ресурсам часто являются органическими по умолчанию. Мета-анализ исследований, сравнивающих биоразнообразие, показал, что по сравнению с органическими системами земледелия, в традиционных системах наблюдалось значительно меньшее богатство и численность видов (в среднем на 30% большее богатство и на 50% большая численность в органических системах), хотя в 16% исследований был обнаружен более высокий уровень богатства видов в традиционных системах. Сохранение in situ относительно недорого для поддержания высокого уровня биоразнообразия, особенно диких родственников сельскохозяйственных культур, пренебрегаемых и недостаточно используемых видов, местных сортов, деревьев, рыб и домашнего скота. Однако виды и сорта, сохраняемые in situ, могут быть уязвимы к изменениям климата, изменениям в землепользовании и рыночному спросу.