Rozwój rolnictwa miał zasadnicze znaczenie dla rozwoju cywilizacji. Jednak w XXI wieku stale rosnące zapotrzebowanie rosnącej populacji Ziemi na żywność jest jednym z czynników, które zagroziły środowisku naszej planety. Rolnictwo odpowiada za prawie jedną czwartą ludzkich emisji, które ogrzewają atmosferę, a aż połowa pochodzi z orania gleby pod uprawy, takie jak pszenica, kukurydza i soja, które uwalniają dwutlenek węgla i silniejsze gazy cieplarniane, metan i podtlenek azotu, ten ostatni jest produktem ubocznym stosowania nawozów.
Dlatego naukowcy pracują nad sposobami ograniczenia szkodliwego wpływu rolnictwa na środowisko. Jedną z obiecujących innowacji jest ziarno o zastrzeżonej nazwie Kernza , które ma słodki, orzechowy smak i może być przetwarzane na mąkę do użytku w chlebie, płatkach śniadaniowych i innych produktach spożywczych, a także jako składnik produktów od piwa po lody. W przeciwieństwie do niektórych bardziej znanych ziaren, Kernza jest ziarnem wieloletnim, produkowanym z roślin, których nie trzeba przesadzać co roku, więc nie wymagają corocznej uprawy.
Ponadto Kernza ma głęboki system korzeniowy, który sięga ponad 10 stóp (ponad 3 metry) w głąb gleby i może pomóc w sekwestrowaniu lub wychwytywaniu węgla atmosferycznego. Ten system korzeniowy może również uczynić go bardziej odpornym na skutki suszy związanej ze zmianami klimatu na niektórych obszarach. Po zebraniu zboża pola obsiane Kernza mogą być również wykorzystywane do żerowania zwierząt gospodarskich.
Rola Instytutu Ziemi
Kernza została opracowana przez The Land Institute, organizację z siedzibą w Salinie w stanie Kansas, założoną w 1976 roku. Współzałożyciel Wes Jackson „przeżył to objawienie” - wyjaśnia Rachel Stroer , dyrektor ds. Strategii instytutu. Jackson zdał sobie sprawę, że dużym problemem współczesnego rolnictwa jest to, że niszczy ono glebę, koncentrując się na monokulturze - uprawie pojedynczej rośliny na określonym obszarze - i poleganiu na uprawach rocznych.
„Używamy rocznych upraw od początku rolnictwa, 10 000 lat temu, więc nie jest to nowość” - mówi Stroer. Jednak w miarę nasilania się tej praktyki w nowoczesnych gospodarstwach, jej destrukcyjne wady stawały się coraz bardziej widoczne w postaci erozji, wysłużonej gleby wymagającej coraz większych ilości nawozów i zanieczyszczonych wód gruntowych.
Według Stroera, dla Jacksona rozwój wieloletnich ziaren, które zastępują rośliny jednoroczne, jest istotną częścią rozwiązania tych problemów.
„Biorąc pod uwagę, że zboża stanowią ponad 70% naszego globalnego zużycia kalorii i ponad 70% naszych ziem uprawnych na świecie, przejście z modelu rocznego wydobywczego na model wieloletni to najlepsza szansa na stworzenie prawdziwie regenerującej się przyszłości żywności” . Strona internetowa Land Institute wyjaśnia .
Wyzwanie związane z uprawą nowych roślin spożywczych
Rozwój nowych upraw spożywczych jest trudnym i czasochłonnym wyzwaniem. W 1983 roku naukowcy z Rodale Institute , innej organizacji badawczej, zidentyfikowali roślinę zwaną pośrednią trawą pszeniczną (nazwa naukowa Thinopyrum intermedium ), gatunek spokrewniony z pszenicą, jako obiecującego kandydata, który można przekształcić w wieloletnie ziarno. Współpracowali z naukowcami z Departamentu Rolnictwa Stanów Zjednoczonych, aby wyhodować tę roślinę i poprawić jej płodność i wielkość nasion.
W 2003 roku The Land Institute rozpoczął również prace nad uprawą pośredniej trawy pszenicznej. Dzięki wysiłkom kierowanym przez wiodącego naukowca Lee DeHaana , instytut spędził lata na hodowli tej rośliny, aby stworzyć Kernza, zarejestrowaną nazwę handlową ich odmiany. (Tutaj jest więcej informacji na temat historii powstania Kernzy ze strony internetowej instytutu).
Pod pewnymi względami proces tworzenia nowej uprawy nie zmienił się zbytnio od czasów prehistorycznych. Zasadniczo polega na rozmnażaniu rośliny z pokolenia na pokolenie w celu promowania pożądanych cech, których szukasz. „Krzyżujesz dwoje rodziców, sadzisz dzieci i widzisz, jak wyglądają” - mówi Stroer. - Zatrzymujesz te z największymi nasionami. I robisz to rok po roku.
Jednak hodowcy roślin mają pewne narzędzia, których brakowało starożytnym. Zastosowali proces zwany hodowlą molekularną , w którym wykorzystują analizę genetyczną do określenia cech, które roślina posiada, jeszcze zanim osiągnie ona pełny rozmiar, w celu wykrycia roślin o największym potencjale rozmnażania.
„Zajęło nam 10 000 lat i 200 lat zintensyfikowanej nowoczesnej hodowli, aby uzyskać dzisiejsze plony” - mówi Stroer. Dla porównania: „Potrzeba 20, aby Kernza dotarła tam, gdzie jest. Może zająć kolejne 20, aby zmusić go do konkurowania na dużą skalę z rocznikami”.
Jednak wysiłki mające na celu przekształcenie Kernzy w uprawę komercyjnie opłacalną, czeka wiele pracy. Stroer mówi, że naukowcy pracują obecnie nad zwiększeniem rozmiaru i liczby nasion produkowanych przez każdą roślinę Kernza oraz nad zwiększeniem wysokości roślin.
Wyzwanie żniwne
Jedną z wad Kernza jest to, że w przeciwieństwie do zwykłej pszenicy nie nadaje się jeszcze do swobodnego omłotu , w którym jadalne ziarno jest łatwo oddzielane od rośliny, a zamiast tego wymaga kolejnego etapu zwanego łuszczeniem, aby usunąć skórkę nasion, zanim będzie to możliwe. zostać zamienione na mąkę, według Stroera.
„Zbiór zboża z Kernza może być również trudniejszy niż ziarna jednoroczne, takie jak pszenica, ponieważ łodygi Kernza pozostają zielone po dojrzewaniu ziarna, podczas gdy łodygi pszenicy w pełni starzeją się [lub starzeją się i więdną] i łatwiej przechodzą przez kombajny” - mówi Matt Ryan, analityk profesor nadzwyczajny nauk o glebie i uprawach na Cornell University i współautor artykułu Bioscience 2018 na temat metod uprawy Kernza , za pośrednictwem poczty elektronicznej.
Oprócz hodowli Kernza, aby nadawała się do swobodnego omłotu w przyszłości, naukowcy pracują nad tym, aby plony uzyskiwane na farmach Kernza odpowiadały tym, co udało im się osiągnąć na swoich poletkach badawczych. W tym celu zbierają dane od rolników, aby pomóc ustalić, jak zaplanować zbiory Kernza, jakie ustawienia byłyby optymalne dla kombajnów i inne czynniki, które mogą zwiększyć produktywność pól. Już teraz Kernza jest uprawiana na 2025 akrach (819 hektarach) w 15 stanach, a ponad 100 rolników i 53 różnych partnerów badawczych z różnych instytucji pracuje nad tym.
Naukowcy współpracują również z piekarzami, szefami kuchni, piwowarami i gorzelnikami, aby opracować produkty wykorzystujące Kernza, aby pomóc w stworzeniu dla niej przyszłego rynku. Jednym z produktów, który jest już na rynku, jest Long Root Pale Ale , którego producent, Patagonia Provisions, w swoich działaniach marketingowych powołuje się na pozytywne aspekty środowiskowe Kernza.
„Pracuję z Kernzą od 10 lat i była to fajna przygoda” - mówi w e-mailu Steve Culman , adiunkt w szkole środowiska i zasobów naturalnych na Ohio State University i jeden ze współautorów Ryana. „Myślę, że jedną z rzeczy, które naprawdę doceniam, jest to, że udane udomowienie i rozwój nowej uprawy wymaga więcej pracy, niż ktokolwiek może naprawdę docenić. To duży wspólny wysiłek, który naprawdę wymaga współpracy wielu ludzi - wielu naukowców dyscyplin, aktorów łańcucha żywnościowego i rynku konsumenckiego, który jest gotowy i chce tego. To dość trudne zadanie, ale także to, co sprawia, że bycie jego częścią jest tak zabawne ”.
Program Kernza instytutu jest tylko częścią większego wysiłku mającego na celu opracowanie roślin wieloletnich, które kiedyś mogłyby zastąpić konwencjonalne uprawy jednoroczne. W pracach jest również wieloletnia pszenica, sorgo, rośliny strączkowe i oleiste. Instytut pomógł uruchomić i sfinansować program w chińskiej prowincji Junnan, mający na celu opracowanie wieloletniej wersji ryżu.
„Ostatecznym celem jest z pewnością zuchwałość, ale jest nim globalne zastąpienie roślin jednorocznych bylinami” - mówi Stroer.
Teraz to jest fajne
W zeszłym roku marka General Mills Cascadian Farms wyprodukowała limitowaną edycję płatków Honey Toasted Kernza , które sprzedała, aby zebrać fundusze dla naukowców. „Mamy nadzieję, że tegoroczne zbiory przyniosą większy wolumen, dzięki czemu będziemy mogli stworzyć płatki, które będą szerzej dostępne” - mówi rzecznik General Mills w e-mailu.
