Posredni vpliv podnebnih sprememb na živinorejo: kakovost krme, vode, sezonske spremembe in ekstremni podnebni dogodki

Različni scenariji podnebnih sprememb napovedujejo dvig temperature za 1,1 °C do 6,4 °C do konca tega stoletja [1]. Ob globalnem segrevanju potencialno nevarnost za preskrbo s hrano in vodo v reji domačih živali predstavljajo spremembe padavinskega režima in vse pogostejši ekstremni podnebni dogodki. Poleg neposrednih vplivov, obravnavanih v prejšnjem poglavju, je treba upoštevati tudi posredne vplive podnebnih sprememb na rodovitnost, degradacijo tal, razpoložljivost vode, pridelek, kakovost in razpoložljivost krme ter širjenje patogenov.

Kakovost krme

Ustrezna prehrana je bistvena za zdravje živali, želeno rast, proizvodnjo in razmnoževanje. Povišanje CO₂ in temperature v ozračju, kot del podnebnih sprememb, spreminjata količino in kakovost krme, intenzivnost teh sprememb pa je odvisna od sistema reje živali, lokacije in vrste [2]. Poleg naštetega so pomembni tudi vzorci padavin, ekstremni podnebni dogodki, nihanja v proizvodnji in oskrbi z vodo.

O neposrednem vplivu podnebnih sprememb na prehrano živine (vnos hrane in prebavne procese) je bilo že govora. Posredno lahko podnebne spremembe vplivajo na prehrano živine s spremembo fizikalnih in kemičnih lastnosti rastlin, ki so del krme za živino. Na ta način podnebne spremembe vplivajo tudi na kakovost krme za živino (žita in balastne krme). Rastline se fizikalno in kemično različno odzivajo na toplotni stres, odziv pa je odvisen od stopnje segrevanja in resnosti suše. Kisla in nevtralna detergentna vlakna, surove beljakovine, dušik, vodotopni ogljikovi hidrati in minerali (Ca, P, Mg, K) so značilni prehranski parametri, ki se upoštevajo pri razpravljanju o kakovosti krme [3].

Na razlike v koncentracijah dušika in vodotopnih ogljikovih hidratov vplivajo suhi pogoji in visoke temperature [4]. Ekstremne vremenske razmere povzročajo prezgodnje staranje tkiva, kar lahko močno zmanjša kakovost krme. Natančneje, rastline hitreje dozorevajo in vsebnost vode v njihovih tkivih se hitreje zmanjša tudi pri blagem toplotnem stresu. Lignifikacija in povečanje razmerja med steblom in listom negativno vplivata na prebavljivost in kakovost krme. Lee in sod. [5] opozarjajo, da zvišanje temperature zmanjša hranilno vrednost živalske krme, kar lahko povzroči večjo proizvodnjo metana. V določenih okoliščinah (višje vrednosti CO₂) se lahko učinek visokih temperatur obrne, prebavljivost se poveča, kar kaže na kompleksnost interakcije med podnebnimi dejavniki [6-7]. Slika 1 prikazuje povprečni vpliv povišanega CO₂ na glavne kazalnike kakovosti krme pri različnih skupinah rastlin [7].

Literature, ki raziskuje vpliv podnebnih sprememb na rastlinsko pridelavo, je zelo veliko. Poseben vidik predstavljajo učinki podnebnih sprememb, ki se odražajo izključno na oskrbi živine s krmo.

Krmo lahko opredelimo kot "užitne dele rastlin, ki lahko zagotovijo hrano za pašne živali ali kot rastline, ki jih je mogoče nabirati za hrano" [8]. Stročnice in trave sestavljajo dve glavni vrsti krmnih rastlin. Glede na anatomijo listov lahko rastline razdelimo v skupine hladne sezone (C3) in tople sezone (C4) [9]. Ugotovljeno je bilo, da CO₂ vpliva na rast pridelkov. Pridelek C4 poljščin (koruze in sirka) se ne odzove neposredno na povišan CO₂, medtem ko lahko ima suša posreden vpliv. Pridelek poljščin C3 (soje in pšenice) se izboljša pri povečanih koncentracijah CO2. Padavine, temperatura in ekstremne vremenske razmere, kot je suša, so druge podnebne spremenljivke, ki vplivajo na razpoložljivost krme. Za riž, sojo, sirek in koruzo je več dežja ugodno [10-11]. Povišanje temperature je bolj naklonjeno vrstam C4, vendar se te koristi razlikujejo glede na lokacijo, rastlinsko vrsto in proizvodno tehnologijo [12].

Suša povzroči znatno zmanjšanje pridelka, zlasti v toplih regijah. Nedavne raziskave v Evropi so pokazale, da je stres zaradi suše glavno gonilo izgub koruze in ozimne pšenice, zlasti v letih s slabim pridelkom [13]. Težko je ločiti učinke teh podnebnih razmer na rast vegetacije, ker so pogosto združeni. Višje temperature lahko na višjih zemljepisnih širinah povečajo prilagodljivost pridelka in podaljšajo rastno dobo, medtem ko lahko na nižjih zemljepisnih širinah povzročijo pomanjkanje vode.

Poleg dejstva, da višje temperature in bolj suhi pogoji dajejo prednost vrstam C4, lahko pri nekaterih rastlinah povzročijo tudi večjo toksičnost. Prav tako lahko povišana koncentracija CO₂ pri nekaterih rastlinah zmanjša koncentracijo beljakovin in mineralov, pri nekaterih pa povzroči večjo toksičnost. Nevarnost povišanih vrednosti CO₂ je tudi v favoriziranju rastlin C3 in širjenju dreves na račun trav [14].

Porazdelitev biomov ter sestava travišč in pašnikov se močno spremenijo zaradi dviga povprečne temperature. Krajši intervali rasti pašnikov so lahko posledica sprememb v vzorcih padavin in pogostejših suš. Raziskave kažejo, da nihanje temperature, koncentracije CO2 in usedanja dušika zmanjšujejo produktivnost pašnikov [15].

Poleg tega so pašni sistemi še posebej občutljivi na podnebne spremembe zaradi omejenih možnosti prilagajanja. Zlasti v sušnih in polsušnih pašnih sistemih se pričakuje, da bodo povišane temperature in manjše količine padavin zmanjšale donos pašnikov in poslabšale degradacijo tal [16, 17].

Voda

Vode primanjkuje povsod, resnost pomanjkanja vode pa se razlikuje glede na njeno razpoložljivost in povpraševanje. Kmetijstvo je z 69 % deležem največji porabnik vode na planetu [17]. Voda se uporablja v živinoreji za prehrano živali, proizvodnjo krme in predelavo izdelkov. Približno 22 % skupne svetovne evapotranspiracije s kmetijskih zemljišč in 41 % celotne porabe vode povzroči živinoreja [18]. Z naraščajočo populacijo in naraščajočim povpraševanjem po živinorejskih proizvodih bo pomanjkanje vode verjetno postalo čedalje pomembnejši omejevalni dejavnik za kmetijsko proizvodnjo.

Razpoložljivost vode in uporaba vode za živino naj bi se zaradi podnebnih sprememb spremenila [19]. Zvišanje temperature bo verjetno povečalo porabo vode na glavo na hektar ter porabo vode za namakanje [20].

Druga težava, ki jo povzroča naraščajoča gladina morja, je razsoljevanje vode [21]. V prihodnjih letih se bo tekmovanje za vodo med živino, pridelki in nekmetijskimi uporabami okrepilo, kar bo zahtevalo visoko učinkovite proizvodne tehnologije za obvladovanje pomanjkanja vode [19].

Poleg količine je zaskrbljujoča tudi kakovost surove vode, ki se lahko po napovedih tudi zmanjša [14]. To je lahko posledica naraščajočih temperatur in morske gladine ali večjih obremenitev usedlin, hranil in onesnaževal zaradi močnega deževja. Slaba kakovost vode lahko zmanjša porabo vode in krme pri živalih ter ogrozi njihovo zdravje.

Sezonska nihanja in ekstremni podnebni dogodki

Sezonski vzorec ter razpoložljivost virov in pridelkov se lahko spremenijo zaradi podnebnih sprememb, kar dodatno vpliva na živino. Pričakovati je, da bodo živali doživljale večji toplotni stres, ko se bo frekvenca in trajanje vročinskih valov povečala. Po mnenju Knee in sod, [22] obstajajo pomembne sezonske razlike v količini glikogena v govejih mišicah. Ugotovili so, da je boljša kakovost govejega mesa povezana z rejo na spomladanskih pašnikih, bogatih s hranili, v primerjavi z rejo na revnejših, poletnih pašnikih. Poleg tega se lahko paša in upravljanje živine soočita z novimi težavami zaradi sprememb v sezonskih vzorcih oskrbe s krmo. Proizvodnja živalske krme je ogrožena zaradi naraščajoče nevarnosti ekstremne suše, zato so potrebni prilagoditveni ukrepi za soočanje s takimi ekstremnimi dogodki. Poleg tega spremembe v času taljenja snega spremenijo vzorce razpoložljivosti vode skozi vse leto, kar vpliva tudi na oskrbo s krmo [23].

Najnovejše raziskave so pokazale, da imajo vročinski valovi in ​​suše v celinskem podnebju Panonske nižine, ki se razteza na Madžarsko, v Srbijo, Bolgarijo in Romunijo, še posebej resen vpliv na naravno travinje. Stričević in sod. [24] so opravili napovedno analizo podnebnih sprememb na petih lokacijah v Srbiji, za dva izbrana scenarija izpustov toplogrednih plinov - RCP4.5 in RCP8.5. Dobljeni rezultati so pokazali, da bo vegetacija naravnih travišč v prihodnjem obdobju izpostavljena spremembam podnebnih razmer, pogostim sušam in pogostim pojavom ekstremno visokih temperatur (tabela 1, slika 3).

Tabela : Simulirano število sušnih dni na izbranih lokacijah v Srbiji [24]

To lahko privede do ogrožanja preživetja travnih rastlinskih vrst, predvsem vrst severnega zmernega podnebja, ki so glavne sestavine in nosilke pridelka sejanih trat za proizvodnjo grobe krme na travnikih in njivah Srbije. Po drugi strani se bo toleranca na sušo razvila z naravno pestrostjo in širjenjem vrst, ki so odporne na visoke temperature in pomanjkanje vode. To sopleveli in manj kakovostne vrste.

Pomembno je omeniti učinek, ki ga lahko imajo sezonske spremembe in ekstremni podnebni dogodki na povečanje obolevnosti in pogina. Predvsem dolgotrajne suše povzročajo pomanjkanje vode in paše, kar povzroči tveganje za življenje proti nalezljivim boleznim. Iskanje virov sproži selitev pašnih živali na mesta, kjer je večja možnost okužb, tudi zaradi stika z divjimi živalmi. V tem primeru tesnejša interakcija med domačimi in divjimi živalmi poveča možnost prenosa bolezni [25]. Tudi živina je lahko izpostavljena tveganju novih patogenov zaradi povečanega stika z divjimi živalmi na pašnih območjih, ki so nastala zaradi krčenja gozdov in sprememb v rabi zemljišč [26].

Literatura

1. Nardone, A., Ronchi, B., Lacetera, N., Ranieri, M. S., & Bernabucci U. (2010). Effects of climate changes on animal production and sustainability of livestock systems. Livest. Sci. 130, 57–69.

2. Rust, J. M. (2019). The impact of climate change on extensive and intensive livestock production systems. Anim. Front. 9, 20-25.

3. Collins, M., Nelson, C. J., Moore, K. J., & Barnes, R. F. (2017). Forages Volume 1: An Introduction to Crass/and Agriculture. John Wiley & Sons: Hoboken, NJ, USA, 432.

4. Hopkins, A., & Prado, A. D. (2007). Implications of climate change for grassland in Europe: Impacts, adaptations and mitigation options: A review. Grass Forage Sci. 62, 118-126.

5. Lee, M. A., Davis, A. P., Chagunda, M. G. G., & Manning, P. (2017). Forage quality declines with rising temperatures, with implications for livestock production and methane emissions. Biogeosciences 14, 1403-1417.

6. Picon-Cochard, C., Teyssonneyre, F., Besle J. M., & Soussana J. F. (2004). Effects of elevated CO2 and cutting frequency on the productivity and herbage quality of a semi-natural grassland. European Journal of Agronomy 20, 363–377.

7. Dumont, B., Andueza, D., Niderkorn, V., Luscher, A., Porqueddu, C., & Picon-Cochard, C. (2015). A meta-analysis of climate change effects on forage quality in grasslands: Specificities of mountain and Mediterranean areas. Grass Forage Sci. 70, 239-254.

8. Allen, V. G., Batello, C., Berretta, E. J., Hodgson, J., Kothmann, M., Li, X., Mclvor, J., Milne, J., Morris, C., Peeters, A., & Sanderson, M. (2011). An international terminology for grazing lands and grazing animals. Grass Forage Sci. 66, 2-28.

9. Pearcy, R. W., & Ehleringer, J. (1984). Comparative ecophysiology of C3 and C4 plants. Plant Cell Environ. 7, 1-13.

10. Cho, S. J., & McCarl, B. A. (2017). Climate change influences on crop mix shifts in the United States. Sci. Rep. 7, 40845.

11. Kukal, M. S., & Irmak, S. (2018). Climate-Driven Crop Yield and Yield Variability and Climate Change Impacts on the U.S. Great Plains Agricultural Production. Sci. Rep. 8, 3450.

12. Thornton, P. K., Van de Steeg, J., Notenbaert, A., & Herrero, M. (2009). The impacts of climate change on livestock and livestock systems in developing countries: A review of what we know and what we need to know. Agric. Syst. 101, 113-127.

13. Webber, H., Ewert, F., Olesen, J. E., Muller, C., Fronzek, S., Ruane, A. C., Bourgault, M., Martre, P., Ababaei, B., Bindi, M., Ferrise, R., Finger, R., Fodor, N., Gabaldón-Leal, C., Gaiser, T., Jabloun, M., Kersebaum, K. C., Lizaso, J. I., Lorite, I.J., . . . Wallach, D. (2018). Diverging importance of drought stress for maize and winter wheat in Europe. Nat. Commun. 9, 4249.

14. Godde, C. M., Mason-D’Croz, D., Mayberry, D., Thornton, P. K., & Herrero, M. (2021). Impacts of climate change on the livestock food supply chain; a review of the evidence. Global Food Security 28, 100488. https://doi.org/10.1016/j.gfs.2020.100488.

15. Hopkins, A., & Prado, A. D. (2007). Implications of climate change for grassland in Europe: Impacts, adaptations and mitigation options: A review. Grass Forage Sci. 62, 118-126.

16. Hoffman, M., & Vogel, C. (2008). Climate change impacts on African rangelands. Rangelands 30, 12-17.

17. Jack, A. A., Adegbeye, M. J., Reddy, P. R. K., Elghandour, M. M. M. Y., Salem, A. Z. M., & Adewumi, M. K. (2022). Ruminant Productivity Among Smallholders in a Changing Climate: Adaptation Strategies. In: M. Lackner, B. Sajjadi, W.Y. Chen (Eds.) Handbook of Climate Change Mitigation and Adaptation (pp. 1-41). Springer. Cham. https://doi.org/10.1007/978-3-030-72579-2_148

18. Heinke, J., Lannerstad, M., Gerten, D., Havlik, P., Herrero, M., Notenbaertn, A. M. O., Hoff, H., & Muller, C. (2020). Water Use in Global Livestock Production-Opportunities and Constraints for Increasing Water Productivity. Water Resour. Res. 56, e2019WR026995.

19. Cheng, M., McCarl, B., & Fei, C. (2022). Climate Change and Livestock Production: A Literature Review. Atmosphere 13, 140. https://doi.org/10.3390/atmos13010140

20. Fader, M., Shi, S., von Bloh, W., Bondeau, A., & Cramer, W. (2016). Mediterranean irrigation under climate change: More efficient irrigation needed to compensate for increases in irrigation water requirements. Hydro. Earth Syst. Sci. 20, 953-973.

21. Tully, K., Gedan, K., Epanchin-Niell, R., Strong, A., Bernhardt, E. S., BenDor, T., Mitchell, M., Kominoski, J., Jordan, T. E., Neubauer, S. C., & Weston, N. E. (2019). The invisible flood: The chemistry, ecology, and social implications of coastal saltwater intrusion. BioScience 69, 368-378.

22. Knee, B. W., Cummins, L. J., Walker, P., & Warner, R. (2004). Seasonal variation in muscle glycogen in beef steers. Aust. J. Exp. Agric. 44, 729-734.

23. Hajek, L. L., & Knapp, A. K. (2021). Shifting seasonal patterns of water availability: Ecosystem responses to an unappreciated dimension of climate change. N. Phytol. 233, 119-125.

24. Stričević, R., Simić, A., Vujadinović-Mandić, M., & Sokolović, D. R. (2021). Uticaj klimatskih promena na potrebe prirodnih travnjaka za vodom u Srbiji. Journal of Agricultural Sciences 66, 3, 291-307.

25. Pinto, J., Bonacic, C., Hamilton-West, C., Romero, J., & Lubroth, J. (2008). Climate change and animal diseases in South America. Revue Scientifique Et Technique 27, 2, 599-613.

26. Lubroth, J. (2012). Climate change and animal health. In A. Meybeck, J. Lankoski, S. Redfern, N. Azzu& V. Gitz, (Eds.) Building resilience for adaptation to climate change in the agriculture sector in Proceedings of a Joint FAO/OECD Workshop (pp. 63-70), Rome, Italy.