CLIAVEİklim Odaklı Tarımsal Mesleki Eğitim

Modül 5 · Bölüm 2

İklim değişikliğinin hayvansal üretimdeki dolaylı etkisi: yem kalitesi, su, mevsimsellik ve aşırı iklim olayları

Dušica Ostojić Andrić, Ljiljana Samolovac, Dragan Nikšić · 11 dk

ENTRCSROSRSL

Çeşitli iklim değişikliği senaryoları, bu yüzyılın sonuna kadar 1,1°C ila 6,4°C'lik bir sıcaklık artışı öngörüyor [1]. Küresel ısınma ile birlikte yağış rejimindeki değişiklikler ve giderek sıklaşan aşırı iklim olayları, hayvansal üretimde gıda ve su temini için potansiyel bir tehlike oluşturmaktadır. Önceki bölümde tartışılan doğrudan etkilere ek olarak, iklim değişikliğinin toprak verimliliği ve bozulması, suyun mevcudiyeti, yem verimi, kalite ve mevcudiyeti ve patojenlerin yayılması üzerindeki dolaylı etkileri de dikkate alınmalıdır.

Yem Kalitesi

Hayvan sağlığı, arzu edilen büyüme, üretim ve üreme için yeterli beslenme şarttır. İklim değişikliğinin bir parçası olarak atmosferik CO2 ve sıcaklıktaki artışlar, hayvancılık sistemi, yerleşim yeri ve türlere bağlı olarak bu değişikliklerin yoğunluğu ile kaba yem miktarını ve kalitesini değiştirmektedir [2]. Yukarıdakilere ek olarak, diğer önemli faktörler yağış modelleri, aşırı iklim olayları, üretim ve su kaynağındaki değişikliklerdir.

İklim değişikliğinin çiftlik hayvanlarının beslenmesi (gıda alımı ve sindirim süreçleri) üzerindeki doğrudan etkisi daha önce tartışılmıştı. Dolaylı olarak, iklim değişikliği, hayvan yeminin bir parçası olan bitkilerin fiziksel ve kimyasal özelliklerindeki değişiklikler yoluyla hayvan beslenmesini etkileyebilir. Bu şekilde, iklim değişiklikleri aynı zamanda besi hayvanı yemlerinin (tahıllar ve kaba yem) kalitesini de etkiler. Isınma derecesine ve kuraklığın şiddetine bağlı olarak bitkiler sıcaklık stresine fiziksel ve kimyasal olarak farklı şekillerde tepki verirler. Asidik ve nötr deterjan lifleri, ham protein, azot, suda çözünen karbonhidratlar ve mineraller (Ca, P, Mg, K), yem kalitesi tartışılırken dikkate alınan tipik besin parametreleridir [3].

Azot ve suda çözünür karbonhidrat konsantrasyonlarındaki değişimler, kuru koşullardan ve yüksek sıcaklıklardan etkilenir [4]. Aşırı hava koşulları, dokunun erken yaşlanmasına neden olarak yem kalitesini önemli ölçüde düşürebilir. Spesifik olarak, bitkiler daha hızlı olgunlaşır ve dokularındaki su içeriği, hafif ısı stresi altında bile daha hızlı azalır. Lignifikasyon ve gövde-yaprak oranındaki artış kaba yemlerin sindirilebilirliğini ve kalitesini olumsuz etkiler. Lee ve ark. [5], sıcaklıktaki bir artışın hayvan yeminin besin değerini düşürdüğü ve bunun da daha yüksek metan üretimine neden olabileceği konusunda uyarıda bulunuyor. Bununla birlikte, bazı durumlarda (daha yüksek CO2 değerleri), yüksek sıcaklıkların etkisi tersine çevrilebilir, yani sindirilebilirlik artabilir, bu da iklimsel faktörler arasındaki etkileşimin karmaşıklığını gösterir [6-7]. Şekil 1, farklı bitki gruplarında yüksek CO2'nin kaba yem kalitesinin ana göstergeleri üzerindeki ortalama etkisini göstermektedir [7].

İklim değişikliğinin bitkisel üretim üzerindeki etkisini araştıran literatür çok geniştir, ancak özel bir yönü, iklim değişikliğinin özellikle çiftlik hayvanları tarafından tüketilen yemlerin sağlanmasına yansıyan etkileridir.

Yem, "otlayan hayvanlar için yiyecek sağlayabilen veya yiyecek için hasat edilebilen bitkilerin yenilebilir kısımları" olarak tanımlanabilir [8]. Baklagiller ve otlar, iki ana yem bitkisi türünü oluşturur. Yaprak anatomisine göre, bitkiler soğuk mevsim (C3) ve sıcak mevsim (C4) gruplarına ayrılabilir [9]. CO2'nin ürün gelişimini etkilediği bulunmuştur. C4 ürünlerinin (mısır ve sorgum) verimleri doğrudan artan CO2'ye yanıt vermeyebilir ancak kuraklıktan dolaylı olarak faydalanabilirken, C3 ürünlerinin (soya fasulyesi ve buğday) verimleri artan CO2 konsantrasyonları altında iyileşir. Yağış, sıcaklık ve kuraklık gibi aşırı hava koşulları, yem bulunabilirliğini etkileyen diğer iklimsel değişkenlerdir. Pirinç, soya fasulyesi, sorgum ve mısır için daha fazla yağmur avantajlıdır [10-11]. Sıcaklık artışları C4 türlerini daha fazla destekler, ancak bu faydalar konuma, bitki türlerine ve üretim teknolojilerine göre değişir [12].

Şekil 1. Artan CO2'nin temel yem kalite göstergeleri üzerindeki ortalama etkisi [7].

Kuraklık, özellikle sıcak bölgelerde verimde önemli bir azalmaya neden olur. Avrupa'daki son araştırmalar, kuraklık stresinin özellikle verim düşüklüğü yıllarında mısır ve kışlık buğday kayıplarının başlıca nedeni olduğunu göstermiştir [13]. Bu iklim koşullarının bitki örtüsü büyümesi üzerindeki etkilerini ayırmak zordur çünkü sıklıkla bir araya gelirler. Örneğin, daha yüksek enlemlerde daha yüksek sıcaklıklar ürünün uyum sağlama yeteneğini artırabilir ve büyüme mevsimini uzatabilirken, daha düşük enlemlerde daha yüksek sıcaklıklar su stresiyle ilişkilendirilebilir.

Daha yüksek sıcaklıklar ve daha kuru koşullar C4 türlerini desteklemesinin yanı sıra, bazı bitkilerde artan toksisiteye de neden olabilir. Ayrıca, bazı bitkilerde artan CO2 konsantrasyonu protein ve mineral konsantrasyonunu azaltabilirken, bazılarında daha fazla toksiteye neden olabilir. Yüksek CO2 değerlerinin tehlikesi ayrıca C3 bitkilerinin lehine olması ve ağaçların otlar pahasına yayılmasıdır [14].

Biyomların dağılımı ve çayırların ve meraların bileşimi, ortalama sıcaklıktaki artışla önemli ölçüde değişir. Daha kısa mera büyüme aralıkları, yağış düzenlerindeki değişikliklerden ve daha sık kuraklıklardan kaynaklanabilir. Çeşitli araştırmalara göre, sıcaklık, CO2 konsantrasyonu ve azot birikimindeki dalgalanmalar mera verimliliğini düşürmektedir [15].

Buna ilaveten, mera sistemleri sınırlı adaptasyon olanakları nedeniyle iklim değişikliğine karşı savunmasızdır. Özellikle kurak ve yarı kurak otlatma sistemlerinde, artan sıcaklıkların yanı sıra daha az yağışın mera verimini düşürmesi ve toprak bozulmasını daha da kötüleştirmesi beklenen bir durumdur [16, 17].

Şekil 2. İklim değişikliğinin hayvancılık üzerindeki olumsuz etkileri [17].

Su

Su her yerde kıttır ve su kıtlığının şiddeti, bulunabilirliğine ve talebine göre değişir. Gezegendeki en büyük su tüketicisi % 69'luk oranıyla tarımdır [17]. Su, hayvancılık endüstrisinde hayvan tüketimi, yem üretimi ve ürün işleme için kullanılır. Tarım arazilerinden gelen toplam buharlaşmanın yaklaşık % 22'si ve toplam su kullanımının % 41'i hayvancılıktan kaynaklanmaktadır [18]. Artan insan nüfusu ve hayvancılık ürünlerine olan talebin artmasıyla birlikte, su kıtlığının tarımsal üretim için giderek daha önemli bir sınırlayıcı faktör haline gelmesi muhtemeldir.

Su bulunabilirliği ve hayvancılık su kullanımının iklim değişikliğinin bir sonucu olarak değişmesi öngörülmektedir [19]. Sıcaklıktaki bir artış muhtemelen kişi başına ve hektar başına su tüketimini ve sulama suyu tüketimini artıracaktır [20].

Artan deniz seviyelerinin getirdiği bir diğer sorun da suyun tuzdan arındırılmasıdır [21]. Önümüzdeki yıllarda, hayvancılık, bitkisel ürünler ve tarım dışı kullanımlar arasındaki su rekabeti yoğunlaşacak ve su kıtlıklarını ele almak için oldukça etkili üretim teknolojilerinin gerekliliği ortaya çıkacaktır [19].

Miktarın yanı sıra, tahminlere göre azalabilecek ham suyun kalitesi konusunda da endişeler bulunmaktadır [14]. Bu, artan sıcaklıklar ve deniz seviyeleri veya yoğun yağıştan kaynaklanan daha yüksek tortu, besin ve kirletici yüklerinden kaynaklanabilir. Kötü su kalitesi, hayvanlarda su ve yem tüketimini azaltabilir ve sağlıklarını tehlikeye atabilir.

Mevsimsel Değişimler ve Aşırı İklim Olayları

Kaynakların ve mahsullerin mevsimsel yapısı ve mevcudiyeti, iklim değişikliği nedeniyle değişebilir ve bu da çiftlik hayvanları üzerinde ek etkilere neden olabilir. Isı dalgası frekansı ve süresi arttıkça hayvanların daha fazla ısı stresi yaşaması beklenebilir. Knee ve arkadaşlarına göre. [22], sığır kaslarındaki glikojen miktarında önemli mevsimsel farklılıklar vardır. Besin açısından zengin ilkbahar meralarında yetiştirmenin, daha fakir yaz meralarında yetiştirmeye kıyasla daha iyi sığır eti kalitesiyle ilişkili olduğunu bulmuşlardır. Ayrıca, otlatma ve besi hayvanı yönetimi, yem tedarikinin mevsimsel modellerindeki değişiklikler nedeniyle yeni zorluklarla karşılaşabilir. Hayvan yemi üretimi, artan aşırı kuraklık nedeniyle tehdit altındadır, bu nedenle bu tür aşırı olaylarla başa çıkmak için uyarlanabilir önlemler gerekmektedir. Ek olarak, kar erimesi zamanlamasındaki değişiklikler, yıl boyunca su mevcudiyeti modellerini değiştirir ve bu da yem arzını etkiler [23].

Son araştırmalar, Panoniyen Ovası'nın Macaristan, Sırbistan, Bulgaristan ve Romanya'ya kadar uzanan karasal iklim bölgesindeki sıcak hava dalgalarının ve kuraklıkların özellikle doğal otlaklar üzerinde ciddi bir etkiye sahip olduğunu göstermiştir. Stričević ve ark. [24]. seçilen iki sera gazı emisyonu senaryosu - RCP4.5 ve RCP8.5 için Sırbistan'daki beş bölgede iklim değişikliğinin tahmine dayalı bir analizini gerçekleştirdi. Elde edilen sonuçlar, önümüzdeki dönemde doğal otlakların bitki örtüsünün iklim koşullarındaki değişikliklere, sık sık kuraklıklara ve sık sık aşırı yüksek sıcaklıklara maruz kalacağını göstermiştir (Çizelge 1, Şekil 3).

Tablo 1. Sırbistan'da seçilen bölgelerde simüle edilmiş kurak gün sayısı [24]

Bu, özellikle Sırbistan'ın çayırlarında ve ekilebilir alanlarında kaba yem üretimi için ekilen çimlerin veriminin ana bileşenleri ve taşıyıcıları olan kuzey ılıman iklim türleri olmak üzere çim bitkisi türlerinin hayatta kalmasını tehlikeye atabilir. Öte yandan, kuraklığa dayanıklılık, yabani otlar ve düşük kaliteli türler gibi yüksek sıcaklıklara ve su yoksunluğuna dayanıklı türlerin yayılması ve doğal çeşitlilik yoluyla gelişecektir.

Şekil 3. Oluşma olasılığı (%) maks. 30 günden fazla günlük sıcaklık (> 30°C) [24].

Burada mevsimsel değişikliklerin ve aşırı iklim olaylarının besi hayvanlarının hastalık ve ölüm oranlarını artırma üzerindeki etkisinden bahsetmek önemlidir. Özellikle uzun süreli kuraklıklar su ve mera kıtlığına neden olmakta, bu da çiftlik hayvanlarının bulaşıcı hastalıklara karşı bağışıklığını azaltmaktadır. Ek olarak, kaynak arayışı, otlayan hayvanların vahşi yaşam rezervleri gibi bulaşıcı hastalık tehlikesinin daha yüksek olduğu yerlere hareketini tetikler. Bu durumda, evcil ve vahşi hayvanlar arasında daha yakın etkileşim, hastalık bulaşma şansını arttırır [25]. Ayrıca, ormansızlaştırma ve arazi kullanımındaki değişiklikler ile kurulan otlatma alanlarında vahşi hayvanlarla artan temas nedeniyle çiftlik hayvanları yeni patojen riskine maruz kalabilir [26].

Kaynaklar

  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.