Потепління скоротило продуктивність сільського господарства на 21%… Але тільки всередині вежі зі слонової кістки. А в реальному світі збільшило як мінімум на 10%

17

Як порахувати вплив потепління на сільське господарство

Відомо, що агроіндустрія — та область, де точні вимірювання впливу окремих факторів на підсумковий урожай вкрай складні. Неможливо точно відокремити вплив погоди від радивості (або недбайливості) хліборобів, впровадження нових сортів культурних рослин і так далі. До того ж нові сорти можуть бути більш стійкі до посухи або, навпаки, вологолюбні, ніж колишні. Як в таких умовах зрозуміти, що більше вплинуло на урожай: погода чи негода?

З впливом глобальної зміни клімату все ще жорсткіше. Його неможливо пов’язати з посухою або бурхливими дощами того чи іншого конкретного року. В першу чергу тому, що саме по собі воно не веде ні до посух, ні до повеней — і в міру його розвитку частота посух залишається незмінною, а рівень піків повені навіть падає (чому — ми писали тут).

Ускладнює завдання і те, що за останні 60 років у світі трапилася зелена революція: врожайність основних культур зросла в рази. В основному через впровадження нових сортів рослин, виведених селекціонерами, а також зростання внесення добрив в більшості країн. Як відокремити зростання через цих факторів від спаду через потепління, зрозуміти складно.

Однак перед науковим світом давно стоїть політичне за своєю суттю завдання: незважаючи ні на що, все-таки виміряти вплив потепління на сільське господарство. Адже якщо цього не зробити, то як обґрунтувати необхідність боротьби з потеплінням? голими словами?

Група американських вчених прийняла виклик. Щоб відокремити вплив потепління від інших факторів, вони взяли так звану загальну факторну продуктивність-те, скільки аграріям треба зробити витрат на одиницю віддачі (врожаю). У теорії це дозволяє відокремити вплив нових сортів і добрив від впливу змін клімату.

Далі автори зібрали ті дані, що змогли, за витратами хліборобів в різних країнах і заклали їх в модель, що описує зміну такої продуктивності сільського господарства в 1961-2015 роках. Вплив погоди на продуктивність сільського господарства в тій чи іншій країні враховували через два фактори: середню температуру п’яти найбільш сприятливих для вегетації місяців року і середнє число опадів тоді ж.

Паралельно вони змоделювали ті ж роки, але за вирахуванням глобального потепління (майже на градус за цей період). Вийшло дивовижне: через глобальне потепління загальна факторна продуктивність за цей час просіла на 21%. Причому найсильніше в африці, бразилії, індонезії, тобто найбільш теплих частинах світу. Більш того: у вихідній, базовій версії своєї роботи вони примудрилися показати, що така продуктивність впала навіть в росії.

Останнє досягнення неможливо переоцінити. Справа в тому, що в росії за цей період вкладення (особливо праці) в сільське господарство не те щоб виросли, а місцями і впали, а ось врожаї — помітно збільшилися. Виходить, в країні одночасно впала і продуктивність сільського господарства, і ряд видів вкладень в нього, але … Виросли врожаї. Ми не будемо намагатися коментувати таку складну ідею, оскільки поняття не маємо, як це пояснити. А самі автори роботи, на жаль, на таких дрібницях не зупинялися.

Але залишимо росію — країну, що виробляє вельми скромну частку світової сільгосппродукції. Звернемося до планети в цілому. Як висновки нової роботи узгоджуються з іншими даними про вплив глобального потепління на рослини? наприклад, тими, що саме африка сильно виграє від антропогенних викидів со2?

Nature проти nature: хто кого?

У 2020 році журнал scientific reports (теж частина видавничої компанії nature research) опублікував роботу, яка оцінила вплив викидів со2 і глобального потепління на біомасу на планеті землі. Її автори зробили висновок: наземні рослини перетворюють на свою біомасу 119 мільярдів тонн вуглецю на рік. З них 19,8 мільярда — за рахунок антропогенних викидів со2, що стимулюють ріст рослин. А за рахунок глобального потепління — ще 1,4 мільярда тонн. Виходить, 17,8% зеленої біомаси, що приростає щороку, зобов’язані своїм походженням саме факторам, що стоять за антропогенним глобальним потеплінням. Більше однієї шостої навколишньої нас молодої рослинності взялися саме з антропогенних викидів вуглекислого газу і без них просто не змогли б виникнути.

Виходить дивне: глобальне потепління примудряється знижувати продуктивність сільського господарства і одночасно… Підвищувати біомасу рослин. Як це?

Можливо, ті, хто писали нову роботу, виключили вплив со2 на рослини, залишивши тільки зміна температур? та ні, автори нової роботи прямо вказують:»наші оцінки не прибирають прямі ефекти зростаючої концентрації со2 на сільськогосподарське виробництво». І їх можна зрозуміти: прибрати ці ефекти надзвичайно складно, оскільки зростання концентрації со2 хоч і прискорює зростання майже всіх сільгоспкультур, але робить це по-різному, і достовірно сказати, де яке зростання забезпечив саме цей фактор, нереально. Все, що можна отримати, — нижню, консервативну оцінку.

Як ми вже писали, підвищення концентрації вуглекислого газу в повітрі в порівнянні з доіндустріальним періодом в середньому повинно піднімає врожайність не менше ніж на 10%. Підкреслимо ще раз: це консервативна оцінка, адже для світу антропогенні викиди со2 і потепління забезпечують 17,8% щорічного приросту біомаси. Сумнівно, що для культурних рослин приріст врожайності нижче хоча б однієї шостої, але, щоб вже точно не помилитися в бік завищення, можна взяти і 10%.

карта з препринту нової роботи. Показано, наскільки, за розрахунками її авторів, сільське господарство тієї чи іншої країни знизило свою продуктивність через глобальне потепління. Вражає неймовірне падіння в таких країнах, як фінляндія і швеція: мабуть, там вже до потепління було так жарко, що зростання температур просто обрушив місцеве сільське господарство вниз. Особливо інтригує це на тлі теплішої україни, де, чомусь, продуктивність сільського господарства від потепління злегка зросла / © ariel ortiz-bobea et al.

Є в тексті й інші неочевидні моменти. Наприклад, розбираються умови зростання культурних рослин протягом лише п’яти місяців в році — найбільш продуктивних з точки зору нарощування зеленої біомаси. Це рішення задовільно для помірного клімату, де живуть автори роботи: скажімо, картопля росте всього 130 діб, що укладається в п’ять місяців. Але в теплих країнах все принципово інакше: цикл зростання маніока (основної культури ряду тропічних держав) займає в середньому 272 дня. А це явно більше п’яти місяців.

Виходить, дослідження неминуче дає спотворену картину сільськогосподарської продуктивності для практично всіх країн поза помірним кліматом. Що характерно, це якраз ті держави, для яких автори роботи наполягають на найбільшому падінні продуктивності сільського господарства.

однак якщо порівняти карту вище зі змінами в площі поверхні листя на землі за 1982-2015 роки, то з’ясується, що рослинності, включаючи дикорослу, за цей час різко додалося. Виходить, глобальне потепління шкодить тільки культурним рослинам, а не диким? але за рахунок чого воно забезпечує таку вибірковість? на жаль, автори нової роботи на це питання не відповіли: у них взагалі немає згадки факту глобального озеленення, легко помітного на цій карті / © boston university / r. Myneni

Підсумуємо. Автори дослідження 2021 року за допомогою моделювання дійшли висновку, що потепління разом із зростанням концентрації со2 в атмосфері веде до падіння продуктивності сільського господарства. Дослідження 2020 року показало, що потепління разом із зростанням концентрації со2 призвело до різкого зростання біомаси наземних рослин. Такі ж висновки дав ряд більш ранніх досліджень. У тому числі ті, що порівнювали вміст карбонілсульфіду в повітрі з давнього льоду (за останні 50 тисяч років) з сучасним. Карбонілсульфід в доіндустріальний період виробляли тільки рослини, та й сьогодні його промислові викиди легко відрізнити від природних. З цих-емпіричних, а не модельованих — даних випливає, що зелена біомаса наземних рослин сьогодні на 31% вище, ніж у доіндустріальний період, до початку помітних антропогенних викидів со2.

Абсолютно ясно, що якщо модельовані розрахунки показують пригнічення рослин від чогось, а емпіричне дослідження природи демонструє їх прискорене зростання, то хтось тут крупно неправий.

Як робота пройшла рецензування

Кожен, хто працював анонімним рецензентом для статей, що подаються на публікацію в науковому журналі, розуміє: нормальний рецензент повинен задати авторам роботи ті ж питання, що і ми. І поки вони на них не дадуть відповіді, робота не повиннаПублікуватися, крім як на серверах препринтів. Іншими словами в теорії нове дослідження взагалі ніколи не повинні були публікувати. Неможливо довести, що модель реальності відображає цю реальність краще, ніж емпіричні спостереження за реальністю.

Якщо хтось на ваших очах зробив щось, чого не повинно було статися, слід поставити себе на його місце і почати мислити аналогічно. Читати те, що він читає, розмірковуючи над тим же, що і він, фактично на короткий час, пунктирно, стати тим, кого ви намагаєтеся зрозуміти. Проробимо це з авторами роботи — типовими вченими нашого часу.

ні, звичайно, ми не думаємо, що рецензенти nature зовсім не задавали авторам ніяких здивованих питань. Наприклад, глибоко абсурдна карта з препринта, де від потепління впала продуктивність сільського господарства у фінляндії, канаді та росії, в опублікованій журналом роботі стала трохи менш кричущою: з північних країн страждати від потепління залишилося тільки сільське господарство скандинавії, а росію і канаду злегка наблизили до реальності. Але, якщо чесно, звірення цієї карти з реальними супутниковими знімками вище все одно змушує розвести руками / © nature

Досліджувати вплив глобального потепління на сільське господарство потрібно. Моделі — найбільш простий і популярний спосіб це зробити. Емпіричні дослідження в такій області, навпаки, жахливо складні. Припустимо, порівняти карбонілсульфід в пробах стародавнього повітря (з бульбашок в стародавньому льоді) і сучасного цілком під силу, навіть їздити нікуди не треба (керни привозять з антарктичних експедицій інші люди). Але як достовірно зрозуміти, яка частина карбонілсульфіду від культурних рослин, а яка — від дикорослих? немає методу — немає дослідження.

Метод моделювання є, а точних емпіричних методів оцінити вплив викидів со2 на продуктивність сільського господарства просто немає. Тобто перед авторами нової роботи стояв вибір: або писати по моделі, або не писати взагалі. У сучасному світі вчений повинен регулярно писати роботи, інакше йому буде нічого їсти.

сучасні великі парники підтримують всередині стабільну температуру від +26,6 і вище / © wikimedia commons

Чи могли автори роботи піти іншим шляхом? так. Ніщо не заважало звірити модель-показує зниження врожайності при зростанні температур — з фактично спостерігається в сільському господарстві картиною. Наприклад, дізнатися, що при вирощуванні рослин у великих парниках там підтримують середню температуру в плюс 27-29 градусів, для порівняння: це вище середньорічної температури в кіншасі, столиці конго. Хоча там екваторіальний клімат, більш жаркий, ніж в переважній більшості місць на планеті.

Іншими словами, ідея «зростання температур сам по собі пригнічує рослини» для сучасного світу сумнівна. Знову ж таки, автори роботи могли б задуматися: а де в світі ростуть найурожайніші культури? з масово оброблюваних рослин найвищі врожаї — у батата, картоплі, бананів, маніока. Здавалося б, очевидно, що зростання температур може бути небезпечний: картопля при стабільних нічних температурах від плюс 25 градусів взагалі не дає бульб.

на цьому графіку легко бачити, що всі найбільш врожайні масові культурні рослини, крім картоплі, походять із зон теплого клімату і найкраще ростуть саме там / © wikimedia commons

Однак це не зовсім коректно. Задумаємося: в ста грамах картоплі всього 322 кілоджоуля енергії, а у батата — 360. Маніок на ту ж масу дає 670 кілоджоуле: тобто в реальності з одного гектара він продуктивніше, ніж картопля. Значить, за поживною цінністю з одного гектара основні культури жаркого клімату значно перевершують основні культури, що вимагають прохолоди.

Вже з одного цього факту зрозуміло: нинішнє потепління не може серйозно скоротити потенціал світового сільського господарства. Поки воно ніде не створило ситуації, коли маніок (дуже теплолюбна культура) почав би раптом гірше рости. На це ж вказує факт різкого зростання врожаїв в тих частинах світу, де, на думку авторів нової роботи, продуктивність праці через потепління знизилася найсильніше-тобто конкретно в африці.

Найпростіші емпіричні оцінки такого роду повинні були відвернути авторів нової роботи від тих висновків, які вони в ній зробили. Але цього не сталося.

Ймовірна причина проста: вчені — така ж частина суспільства, як всі інші. У пресі ми регулярно бачимо заголовки виду» потепління унеможливить проживання людей там-то «або»зміна клімату призведе до посух». У цілому ряді наукових робіт бачимо зворотне: люди явно жили в найспекотніших регіонах африки в періоди, які були набагато спекотніше нинішнього. Крім того, сьогоднішня зміна клімату жодним чином не веде до посух.

маніок на картині альберта екхаута, європейського художника xvii століття / © wikimedia commons

Але в пресі про це не пишуть. Вчені в тому, що не стосується їх спеціалізації, рано чи пізно інфільтруються ідеями з преси — в тому числі тому, що самі охопити всі роботи в наукових журналах не можуть. Швидше за все, автори нового дослідження справді вірять в те, що написали, — і саме через свою віру не вважали за потрібне звіритися з емпіричними фактами про реальний вплив потепління на навколишній світ.

З рецензентів теж нічого взяти: щоб задати авторам роботи описані вище питання, вони ж теж повинні мати думку, що відрізняється від озвучуваних в пресі. А це, як не крути, небезпечно: будь-який вчений, який посміє сказати «глобальне потепління допомагає, а не шкодить сільському господарству» неминуче зіткнеться з негативним ставленням з боку колег.

Можна заперечити: і що такого? науковий світ пережив чимало неправильних, але модних теорій — від «спершу кловіс». Помилки-нормальна частина еволюції науки, особливо якщо від них немає ніякого практичного збитку.

Проблема в тому, що такий збиток є. Якщо наукові роботи повідомляють політикам, що викиди со2 знижують продуктивність сільського господарства, ті повинні вживати конкретних заходів. Наприклад, посилено вкладатися в сільське господарство, знизивши вкладення в ряд інших секторів-наприклад, медицину, освіту і так далі.

Але в реальності антропогенні викиди різко підвищують продуктивність сільського господарства. Іншими словами, суспільства починають масово інвестувати туди, куди інвестувати сенсу немає. Ми лише на самому початку цього шляху, і поки складно передбачити, наскільки далеко такі помилкові роботи заведуть сучасний світ. Лише одне можна точно сказати вже зараз: рух це буде йти в неправильному напрямку.