Βιοτεχνολογικές εφαρμογές στην γεωργία για τον μετριασμό και την προσαρμογή στην κλιματική αλλαγή.

Abstract

Η γεωργία χαρακτηρίζεται από την συνεισφορά της στην αύξηση της έντασης του φαινομένου της κλιματικής αλλαγής, εξαιτίας των υψηλών εκπομπών ΑΘ που σχετίζονται με διάφορες γεωργικές δραστηριότητες και πρακτικές ή με αλλαγές στη χρήση της γης. Ταυτόχρονα, η γεωργία είναι άμεσα εξαρτώμενη από τις κλιματολογικές συνθήκες και ως άμεσος αποδέκτης των επιπτώσεων της κλιματικής αλλαγής, είναι εκτεθειμένη στην αυξημένη θερμοκρασία, στην εκδήλωση ακραίων κλιματολογικών φαινομένων, στην διαφοροποίηση των προτύπων βροχόπτωσης και στην μεταβολή της εποχικότητας. Καθώς απαιτείται η εφαρμογή των κατάλληλων πολιτικών μετριασμού της κλιματικής αλλαγής και των μέτρων προσαρμογής στις επιπτώσεις της, η γεωργία βρίσκεται αντιμέτωπη με την πρόκληση της κάλυψης των αυξανόμενων παγκόσμιων διατροφικών αναγκών. Ταυτοχρόνως, οι συμβατικές μέθοδοι γενετικής βελτίωσης και οι τεχνολογίες και καλλιεργητικές πρακτικές που οδήγησαν στην Πράσινη Επανάσταση, δεν μπορούν να ανταποκριθούν στις απαιτήσεις του προσεχούς μέλλοντος. Υπό αυτές τις συνθήκες, απαιτείται ο σχεδιασμός και η εφαρμογή καινοτόμων τεχνολογιών στην γεωργία, με στόχο την μεγιστοποίηση της αγροτικής παραγωγής, την μείωση των εισροών και την προσαρμογή στις νέες κλιματολογικές συνθήκες.

Η παρούσα διπλωματική εργασία αποτελεί μία βιβλιογραφική ανασκόπηση ενός πλήθους βιοτεχνολογικών εφαρμογών και πεδίων έρευνας στην γεωργία, που σχετίζονται έμμεσα ή άμεσα με τον μετριασμό και την αντιμετώπιση των επιπτώσεων της κλιματικής αλλαγής. Συγκεκριμένα, εκτιμάται η συμβολή των υφιστάμενων εμπορικών εφαρμογών στην μείωση των εκπομπών ΑΘ, ως έμμεσο όφελος από τον περιορισμό της χρήσης των φυτοπροστατευτικών προϊόντων. Επιπλέον, αξιολογείται η δυνατότητα μείωσης των εισροών συνθετικών λιπασμάτων, η χρήση των οποίων οδηγεί στην μεγάλη αύξηση του ενεργειακού αποτυπώματος και του αποτυπώματος άνθρακα των καλλιεργειών. Ακόμα, διερευνάται η αξιοποίηση της αύξησης της ατμοσφαιρικής συγκέντρωσης του CO2 στην άνοδο της καλλιεργητικής απόδοσης, μέσω της τροποποίησης των δομικών στοιχείων του φωτοσυνθετικού μηχανισμού. Τέλος, εξετάζεται η εκμετάλλευση των ενδογενών μηχανισμών αντοχής στην αβιοτική καταπόνηση, με στόχο την προσαρμογή των καλλιεργειών στις δυσμενείς κλιματολογικές μεταβολές και την αποδοτικότερη χρήση των υδατικών αποθεμάτων.

Agriculture contributes a significant share of the GHG emissions through various activities and practices or changes in land use. On the other hand, agriculture is highly dependent on climatic conditions and is exposed in rising temperatures, extreme weather events and changes in rainfall patterns and seasonality, as a result of climate change. While the appropriate mitigation policies and adaptation measures must be implemented, agriculture has to deal with the food demands of the continuously rising global population. At the same time, the conventional breeding methods and the technologies and practices that led to the Green Evolution, have largely reached their potential. Under these circumstances, there is a need for innovative technologies that can maximize the agricultural production, reduce the resource inflows and provide the appropriate adaptations to the new climatic conditions.

The present study is a bibliographic research on biotechnology applications in agriculture, which are directly or indirectly related to mitigation and adaptation to the impacts of climate change. Specifically, the contribution of the major commercial biotechnological applications, on the decrease of GHG emissions as an indirect benefit due to the limited use of plant protection products, is being evaluated. Furthermore, we examine the reduction in the synthetic fertilizers inflows that increase the carbon and energy footprints of the agricultural products, as well as the capitalization of the increased CO2 atmospheric concentrations through various modifications of the key structural elements and mechanisms of photosynthesis. Moreover, we look into the exploitation of the endogenous mechanisms of abiotic stress tolerance, in order to adapt to the adverse climatic conditions and increase water use efficiency (WUE).