Бразильские исследователи из Университета Сан-Паулу изучили тройное влияние климатических изменений на соевые бобы: рост концентрации CO₂, аномальная жара и засуха. С помощью ИИ-моделирования, подкреплённого экспериментальными данными, учёные пришли к выводу, что совокупность этих факторов способна увеличить урожайность сои на 50%, однако ценность зерна при этом заметно снизится.
Исследование опубликовано в журнале Food Research International. В ходе работы учёные из лаборатории LAFIECO при Институте биологических наук зафиксировали: содержание крахмала в бобах упало на 20%, белка — на 6%. Зато концентрация аминокислот подскочила на 175% — эффект, который удивил самих авторов.
«Мы даже не представляем, как это скажется на животных, потребляющих соевый корм, — комментирует руководитель лаборатории Маркос Баккеридж. — Белок убывает, крахмал уходит, а значит, энергетическая ценность зерна падает».
При этом CO₂ оказывает на растения парадоксальный защитный эффект: повышенная концентрация заставляет устьица приоткрываться, позволяя поглощать углекислый газ с меньшими потерями влаги, что смягчает последствия засухи. Температура и CO₂ совместно также нивелируют взаимный негативный эффект.
Логика проста: когда CO₂ поступает в растение быстрее, чем метаболизм успевает его переработать, избыток углерода откладывается в листьях в виде крахмала. Однако в сочетании с засухой и жарой система даёт сбой — растение перераспределяет ресурсы в пользу клеточных стенок (целлюлоза, гемицеллюлоза), а не в семена.
По отдельности факторы дали предсказуемые результаты: CO₂ повышал урожайность на 142%, жара снижала на 91%, засуха — на 60%. А вот тройное сочетание оказалось нелинейным — эффекты не компенсируют друг друга, а складываются иначе.
Для моделирования использовались алгоритмы машинного обучения (XGBoost и CatBoost) — они предсказали результат тройного воздействия на основе двойных экспериментов. Учёные признают, что эксперимент с одновременным сочетанием всех трёх факторов пока не проведён, но ожидают подтверждения модельных данных.
Следующий шаг команды — поиск генов, отвечающих за адаптацию к стрессовым условиям, с перспективой «перепроектировать» сою так, чтобы она сохраняла питательные свойства в изменившемся климате. Аналогичные опыты уже стартуют с сахарным тростником.
