Некоторые фермеры в Соединенных Штатах и Канаде заметили, что количество и качество их кленового сиропа меняется в зависимости от изменчивости климата, сказала Селена Ахмед из Департамента здравоохранения и человеческого развития МГУ в Колледже образования, здравоохранения и человеческого развития. Ахмед является одним из руководителей группы исследователей, которые исследуют эти наблюдения.
По словам Ахмеда, некоторые производители говорят, что в теплые годы они видят меньше сиропов светлого цвета, которые исторически классифицировались как «фантазийные», и больше темных и янтарных сиропов. В то же время производители начинают обрабатывать свои клены раньше в этом году из-за сокодвижения, вызванного зимним таянием, но также испытывают более раннее завершение сезона сбора клена с наступлением теплой весны.
Холодные ночи и теплые дни вызывают сокодвижение, а слишком много тепла завершает сезон с распускающимися кленами, которые делают кленовый сироп еще более неприятным. В результате, по словам Ахмеда, некоторые производители опасаются, что в конечном итоге они потеряют деньги, потому что более легкие сиропы, которые когда-то считались высшими сортами, раньше пользовались наибольшим спросом по лучшим ценам.
С изменениями в составе количество сока, необходимого для производства кленового сиропа, также меняется. Ахмед отметил, что производство кленового сиропа оценивается в миллионы долларов.
По словам Ахмеда, содержание сахара в соке определяет количество сиропа, которое может быть произведено из данного количества сока, в то время как соединения, защищающие от вторичных метаболитов, влияют на вкус, профиль питания и полезные свойства сиропа. Известно, что вторичные метаболиты играют защитную роль в растениях и увеличиваются при стрессе окружающей среды, включая рост числа вредителей и более экстремальные погодные условия.
Однако она сказала, что связь этих факторов с изменчивостью окружающей среды плохо известна.
Чтобы узнать больше о взаимосвязи между качеством сока и факторами окружающей среды, Ахмед является соруководителем междисциплинарного многолетнего исследования в рамках международного консорциума ACERNet, в ходе которого она и ее сотрудники прошли через целый ряд кленовых лесов и сахарных кустов Севера.
Америка от почти южного ареала клена в Вирджинии до его северного ареала в Квебеке и от восточного ареала клена в Новой Англии до почти его западного ареала в Индиане. В число сотрудников ACERNet входят Райан Хьюиш из колледжа Университета Вирджинии в Wise; Дэвид Латс из Дартмутского колледжа; Джошуа Рапп и Кристина Стинсон из Массачусетского университета в Амхерсте; Тони Линн Морелли из Департамента внутренних дел Северо-восточного климатического научного центра; и Борис Дюфур из Квебекского университета в Шикутими.
Команда ACERNet тесно сотрудничает со студентами бакалавриата над коллекциями образцов клена с начала сокодвижения до его конца, как правило, с февраля по апрель.
«Начало и конец сезона клена от года к году сильно различаются», – сказал Лутц, лесной эколог. «Некоторые производители используют пылесосы, чтобы уменьшить повседневную изменчивость, но они всегда полагаются на бригады, которые будут вырубать деревья в начале сезона. Ранние сезоны являются сложными для производителей, которым приходится внезапно адаптироваться к меняющимся условиям выпуска.
Наша исследовательская группа из студентов бакалавриата готова заблаговременно собирать, но коммерческие производители не всегда могут позволить себе такую роскошь."
Команда измеряет сокодвижение и содержание сахара в течение всего сезона сбора урожая и по всему кленовому диапазону. Затем они отправляют образцы сока в совместную лабораторию Ахмеда по пищевым продуктам и здоровью при МГУ для анализа химического состава, который определяет качество кленового сока вместе с содержанием сахара.
Ахмед уделяет особое внимание фенольному классу соединений, защищающих от вторичных метаболитов, которые влияют на вкус сока и его свойства для здоровья. Сиропы более светлого цвета имеют более низкую концентрацию фенолов, чем сиропы более темного цвета. По словам Ахмеда, более высокие температуры связаны с кленовым сиропом с более высоким содержанием фенолов.
Ахмед и ее сотрудники также взаимодействуют с производителями клена посредством интервью и семинаров, чтобы узнать, что производители сиропа наблюдали в своих сахарных кустах в течение своей жизни. По словам Ахмеда, на сегодняшний день в исследовании приняли участие более 100 производителей, в том числе представители коренных американцев.
Ахмед сказала, что она и ее сотрудники заинтересованы в том, чтобы узнать, что производители клена испытывают и замечают. Затем они сравнят эти наблюдения со своими полевыми и лабораторными результатами относительно воздействия изменчивости климата на сокодвижение и качество, сказал Ахмед. Исследователи также хотят узнать, как производители клена рассчитывают справиться с социальными, экономическими и экологическими изменениями, влияющими на их деятельность.
«Постоянное употребление кленового сиропа и передача связанных с ним традиционных экологических знаний важны для продовольственного суверенитета коренных американцев», – сказала Отэм Брюнель, научный сотрудник проекта по исследованию коренных американцев.
По словам Раппа, эколога растений, исследователи также собирают информацию о погодных условиях и других социально-экологических условиях, влияющих на деревья клена. Команда объединит свои социальные, экологические и фитохимические данные с климатическими данными, чтобы разработать модели, которые предсказывают будущее производства кленового сиропа.
«Важно знать, что произойдет в будущем, чтобы производители могли управлять ситуацией и управлять рисками», – сказал Морелли.
«Существует множество потенциальных последствий изменения климата и рыночной конъюнктуры для производства кленового сиропа», – сказал Дюфур, эколог из Квебека. "К ним относятся наличие и здоровье кленов, время и продолжительность сезона сбора урожая, сокодвижение и качество, динамика потребителей и средства к существованию производителей."
По предварительным оценкам, сок начинает вытекать на две недели раньше, чем столетие назад, сказал Стинсон. Команда ACERNet ожидает, что северные штаты, такие как Вермонт и Нью-Гэмпшир, будут продолжать производить сироп в далеком будущем, и что южный диапазон является наиболее уязвимым, где сокодвижение наиболее изменчиво из года в год.
"Мы обнаружили, что лесники и производители обеспокоены здоровьем кленов, в частности последствиями кислотных дождей и нашествий вредителей. Такие абиотические и биотические стрессоры, взаимодействующие с изменчивостью климата, могут повлиять на производство клена в зависимости от того, где вы находитесь и как вы управляете своим сахарным кустом."
По словам Хуиша, производство кленового сиропа в южных Аппалачах продолжится еще долгое время.
«Десятилетия наверняка, может быть, даже столетия», – сказал он.
Ареал кленов может переместиться на север с повышением температуры, но это чрезвычайно медленный процесс, который, вероятно, займет много веков, чтобы почувствовать его, добавил он.
Между тем, команда ACERNet прогнозирует, что, вероятно, будет много деревьев, которые можно будет задействовать, если только такие инвазивные вредители, как азиатский длиннорогий жук, не убьют деревья.
«Тем не менее, для южного населения могут существовать некоторые угрозы, которые могут поставить под угрозу успешное прослушивание в очень долгосрочной перспективе», – сказал Хьюиш. "Есть некоторые модели прогнозов климата, которые предполагают, что сахарный клен в будущем может не так сильно отдавать предпочтение климату в нашем лесу. А некоторые инвазивные виды и болезни могут иметь более сильное негативное влияние на южные сахарные клены, чем на наши северные популяции, что усугубляется изменением климата.
«Члены сообщества здесь также испытывают разочарование из-за растущей непредсказуемости погоды, а обработка клена очень зависит от погоды для хорошего потока», – продолжил Хьюиш. "Похоже, что клены стали собирать раньше и раньше в сезоне на протяжении многих лет. Многие сейчас начинают прослушивание в декабре или январе. Для некоторых производителей это может стать авантюрой.
Одна из стратегий адаптации – использовать другие виды клена, которые могут оказаться более устойчивыми."
Ахмед сказала, что исследование кленового сиропа, как и несколько других ее исследовательских проектов, было инициировано беседой с производителями о проблемах, которые их больше всего беспокоят.
В 2012 году она встречалась с двумя фермерами в возрасте 90 лет – Альбертом и Джин Конклин из Вермонта – об их опыте работы в сельском хозяйстве.
Ахмед поделилась информацией о своем исследовании влияния изменчивости климата на чай в Китае. Узнав о работе Ахмеда с чайными фермерами, Конклины поделились, что испытывали нечто подобное с кленом. По ее словам, за свою жизнь они видели меньше светлого сиропа из своего сахарного куста, что им больше всего нравилось.
«Кленовый сироп – знаковый продукт недревесного леса, связанный с региональной идентичностью», – сказал Ахмед. "Я был чрезвычайно заинтересован в изучении воздействия факторов окружающей среды на кленовый сироп после моей встречи с Альбертом и Джин Конклин."
Это интервью привело к переговорам с другими производителями и первым из множества предложений попробовать их кленовый сироп.
Вскоре после этого Ахмед объединился с другими учеными, которые интересовались теми же вопросами с кленом.
Исследование кленового сиропа проводится уже третий год. Программа INBRE штата Монтана и Департамент здравоохранения и человеческого развития МГУ предоставили финансирование на первые два года.
Северо-восточный климатический научный центр Министерства внутренних дел финансирует следующие два года исследования.
В будущем Ахмед и ее сотрудники планируют развивать в своем исследовании компонент гражданской науки.
Они надеются привлечь учащихся средних и старших классов к сбору данных SAP и, в процессе, мотивировать следующее поколение ученых вопросами из реального мира.
Ахмед провел исследования по широкому кругу тем, касающихся экологических, культурных и медицинских аспектов пищевых систем по всему миру.
Помимо исследования кленового сиропа, она проводит другие исследования, связанные с сельским хозяйством, питанием и здоровьем в Монтане, на национальном и глобальном уровнях.