К 2050 году численность населения Земли может достичь 9,8 млрд человек. В разных частях мира уже ощущается нехватка сельскохозяйственных угодий, а интенсивное земледелие наносит урон экологии. Как же можно будет накормить миллиарды людей, не нанеся при этом непоправимого урона окружающей среде?
По всему Вьетнаму фермеры пересаживают ростки риса с грядок на заливные поля. Куда ни глянь — всюду видны крестьяне, работающие чуть не по колено в грязи. Рисоводство — жизненно важная для Вьетнама отрасль, но столь бурно растущее сельское хозяйство причиняет урон окружающей среде.
Для повышения урожайности фермеры повсеместно применяют азотные удобрения. Но азот затем попадает в реки и в море, а также из-за испарения — и в атмосферу.
После двух часов езды на юг от Ханоя мы приезжаем в Тьен Хай.
Это небольшой сельскохозяйственный городок, но именно здесь международная команда ученых проводит исследование: могут ли бактерии, любящие азот, сократить количество удобрений, которые используют местные фермеры? Возглавляет исследование доктор Фам Тхи Тху Хуонг из Полеводческого исследовательского института Вьетнама.
«Рис, как и другие зерновые, получает необходимые ему питательные вещества из азотного удобрения, но более половины удобрений смывается в реки или испаряется в атмосферу», — говорит она. —В атмосфере создается двуокись азота, чей парниковый эффект в 300 более мощный, чем у углекислого газа».
Доктор Хуонг в первый раз пересаживает двухнедельные ростки риса из лаборатории в поле, для того, чтобы измерить разницу в весе и длине между лабораторным рисом и рисом традиционным.
В лаборатории семена риса покрывались слоем бактерий, любящих азот. Обычно подобные бактерии живут в сахарном тростнике. Они в состоянии извлекать азот из атмосферы и не нуждаются в специальных удобрениях. Это, в свою очередь, помогает росткам риса получать необходимый для них азот при помощи бактерий.
Мертвые зоны
«Зеленая революция» 1960-х годов привела к масштабному использованию азотных удобрений и пестицидов по всему миру. Это привело к скачку производительности сельского хозяйства, что спасло миллионы людей от голода. Однако из-за того, что лишь около половины азотных удобрений остаются на полях, все больше и больше азота попадает в реки и океаны.
Чрезмерная концентрация азота в воде приводит к «цветению» водорослей, которые затем умирают и гниют, поглощая при этом весь доступный кислород, в результате чего в таких местах вымирают все остальные представители флоры и фауны.
На сегодняшний день в мире более 500 таких «мертвых зон» в морях и океанах. Это в четыре раза больше чем 50 лет назад.
Фермеры
Три раза в год миллионы вьетнамских фермеров пересаживают ростки риса на заливные поля. Одна из таких фермеров — Буи Тхи Суот. Она зарабатывает 110 долларов в месяц и на эти деньги содержит свою семью. «Мы знаем о загрязнении окружающей среды, но нашему рису нужны удобрения. Мы фермеры, у нас нет иного выбора», — говорит она.
«Супербактерия» на помощь фермерам?
На сегодняшний день примерно половина фермеров всего мира полагается на искусственные удобрения. Как мы сможем прокормить растущее население планеты, не причиняя при этом вреда природе? Ученые по всему миру, в том числе и доктор Хуонг, надеются, что новые азотофиксирующие технологии помогут справиться с этой проблемой.
«Я думаю, что азотофиксирующие бактерии — один из лучших способов обеспечить продовольственную безопасность и защитить окружающую среду», — говорит доктор Фам Тхи Тху Хуонг.
Биолог Тед Кокинг из британского Центра азотофиксирования полевых культур первым обнаружил, на что способна эта «супербактерия» Gluconacetobacter diazotrophicus (Gd). Лабораторные эксперименты привели к хорошим результатам, и доктор Кокинг надеялся провести эксперимент на настоящем поле.
В 2011 году он вместе с бизнесменом Питером Блезардом создал компанию Azotic. Именно эта компания частично финансирует эксперимент доктора Хуонг во Вьетнаме.
«Это одно из наиболее важных открытий в сельском хозяйстве за последние 100 лет», — говорит Питер Блезард. Блезард надеется, что его компания уже в следующем году начнет продавать свои «супербактерии» в жидкой и порошкообразной форме. «Сейчас мы проводим эксперименты с кукурузой и соевыми бобами в США и Европе, а также с рисом во Вьетнаме, в Таиланде и на Филиппинах», — говорит он. «Во Вьетнаме мы добились сокращения употребления удобрений на 50%, и при этом урожайность повысилась на 15%».
Но у этого метода есть и критики.
Микробиолог Тим Моклин из британского института Rothamsted Research сомневается, что эта технология будет применима к любым зерновым по всему миру. «Мир большой, и в разных уголках разный климат, разная погода, разные зерновые и разная почва, — напоминает он. — Нет специальной волшебной палочки, которая разрешила бы все проблемы. Это было бы, конечно, замечательно, но я не думаю, что это возможно».
Доктор Хуонг обнаружила, что даже в оптимальных лабораторных условиях разные сорта риса по-разному реагируют на присутствие «супербактерий». Но она не сдавалась. «Первый эксперимент полностью провалился, но мы продолжили работу с бактериями в лаборатории, и, наконец, нам удалось найти правильную консистенцию», — говорит она.
«Я надеюсь, что моя работа поможет обеспечить продовольственную безопасность в общемировом масштабе, в то же время защищая и сберегая природные ресурсы», — добавляет она.
Эта статья была написана благодаря финансированию фонда Skoll Foundation.
Фотографии Деррик Эванс и Лай Труонг.
Читайте также, как картина Василия Кандинского вдохновила ученых на создание антибиотика.
