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TECNOLOGÍA
Cuando se prolonga la temporada de calor bajo presencia de altos niveles de CO2, los brotes de la canola se abren prematuramente e interfieren en el crecimiento natural de la planta, con lo cual también disminuye la calidad de la semilla y del aceite.
Efectos del aumento del CO2
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y el calentamiento global en el crecimiento de las plantas*
- Los altos niveles de temperatura ambiental y CO2 influyen en la productividad agrícola
- Instituciones de investigación y compañías de aceites comestibles estudian cómo el cambio climático afecta los cultivos, por ejemplo canola y soya.
- Se desconoce el grado de afectación real de estos fenómenos en la agricultura, pero los científicos buscan soluciones para el futuro de la seguridad alimentaria mundial.
De acuerdo con un análisis económico mundial que se llevó a cabo en 174 países, se afirma que si las emisiones de bióxido de carbono continúan aumentando a las tasas actuales, significa que dentro de unos 60-80 años la productividad agrícola del mundo disminuirá en forma significativa. En colaboración con economistas de la Universidad de Cambridge, UK; Universidad del Sur de California, USA; el Fondo Monetario Internacional; y otras instituciones, los resultados de la investigación ya fueron publicados con datos que fueron obtenidos en niveles de productividad comprendidos en un amplio rango de tiempo: de 1960 hasta el 2014.
Por ejemplo, se encontró que los Estados Unidos enfrenta una pérdida potencial de 10.52 por ciento al año, Grecia puede experimentar anualmente una pérdida del 12.21 por ciento y Canadá con una pérdida del 13.8 por ciento. En el libro Tiempos del Aceite de Oliva de Kamiar Mohaddes, economista de la Universidad de Cambridge, ha estudiado regiones en donde tradicionalmente se siembra olivo y ha registrado cambios en la distribución y desviaciones de los porcentajes que determinan la productividad. “Las desviaciones de las variables climáticas (temperatura y precipitación) vistos como una norma histórica afectan la producción agrícola”, señaló Mohaddes. Afirmó que los extremos registrados en el clima rompen las cadenas productivas y de suministro, y hay una disrupción de la actividad agrícola.
La temperatura climática registrada desde 1980 a 2008 en la mayoría de las cosechas de los países estudiados, y el aumento del período de las estaciones del año alrededor de todo el mundo se han desviado de su norma histórica por más de una desviación estándar, con la excepción de los Estados Unidos en donde es menor. El promedio de las temperaturas que se midieron durante las diferentes estaciones del año en todo el mundo en zonas de mayor productividad agrícola, se han incrementado en 0.3°C cada década. Los cambios en la precipitación de lluvias estadísticamente no son significativos, aunque las lluvias fuera de temporada, tormentas y huracanes se han incrementado en algunas regiones del mundo.
El cambio climático causa un rápido crecimiento de los cultivos pero con menor duración. El incremento en la saturación de la humedad en el aire provoca que las temperaturas también aumenten y dificulta que las plantas mantengan sus niveles habituales de humedad y realicen el intercambio adecuado entre los tejidos del cultivo acordes con la cantidad de CO2 presente en la atmósfera. El estrés por el calor durante los períodos reproductivos tiende a disminuir las cosechas. Y, junto con el alza en las temperaturas aunado al aumento de CO2 en el medio ambiente es propicio para la aparición de enfermedades y proliferación de plagas.
Los olivares de la región de Jaén, España son los más productivos del mundo; sin embargo, investigadores calculan que se verán afectados por el calentamiento global y presencia de altos niveles de CO2 y ozono.
La población mundial aumenta
En un futuro, para lograr alimentos para cada uno de los seres humanos con un clima-alterado, los cultivos deberán ser más productivos y más nutritivos. Hasta la fecha, no hay una estrategia eficaz para mitigar los efectos negativos del medio ambiente en la agricultura, sin embargo, los científicos empiezan a entender cómo los cultivos se adaptan y, con ello, pueden aplicar estrategias desde el punto de vista genético. Ya se ha identificado la correlación que existe entre temperatura y el CO2 y en qué condiciones los cultivos son más tolerantes a las temperaturas altas y a la presencia de altos niveles de CO2, así como también se han encontrado otros factores que ayudarán a encontrar nuevos ajustes que mejoren la productividad agrícola.
Considerando el carbono
Los niveles de CO2 atmosférico han aumentado desde principios de 1900, con un incremento mayor al 39% desde que empezó la Revolución Industrial. Lisa Ainsworth investigadora en el Departamento de Agricultura – Servicio de Investigación Agrícola (USDA-ARS), y en el laboratorio de la Universidad de Illinois, en Urbana Champaign, USA, en donde Lisa Ainsworth y un equipo de investigadores trabajan, han encontrado una metodología que les ayuda a medir el enriquecimiento en la concentración de aire libre (Free Air Concentration Enrichment FACE), y con estos parámetros realizan estudios del medio ambiente atmosférico y en las plantas y han observado la respuesta de los cultivos ante una mayor presencia de CO2. “En el laboratorio sembramos plantas bajo condiciones atmosféricas que podrán estar presentes en el mundo real del futuro”, señaló Ainsworth.
Siendo el CO2 el principal recurso para generar granos con proteínas y aceite de alta calidad, los granos de soya han sido objeto de algunos estudios durante los últimos 20 años. Los efectos del medio ambiente en la soya como es el crecimiento de la planta y composición de la semilla. Tomando como una variable independiente altos índices de CO2 tiende a ser benéfico. Para ciertas especies de plantas, el CO2 tiene efectos de un fertilizante, mientras, también mejora la eficiencia del uso del agua de la planta.
El CO2 es el substrato para la realización de la fotosíntesis de las plantas. Es una molécula que con mayor contenido de enzimas en el planeta. La enzima RuBisCO, la utiliza para aumentar el contenido de azúcar”, señala Ainsworth. “Si incrementamos este substrato en el proceso de la fotosíntesis, entonces los índices de fotosíntesis aumentan. En cuanto aumentan los índices de la fotosíntesis se generan mayores cantidades de azúcares y las plantas pueden crecer más grandes y, en algunos casos, con mayor rapidez.
Los experimentos FACE concluyeron cuando existe un ambiente rico en CO2, los cultivos pierden menos agua a través de los poros de las hojas (conocido como transpiración). En 2016 científicos chinos encontraron el efecto del CO2 en los granos de soya.
“Las respuestas al fenómeno del estrés interactivo son siempre complejas”, afirma Ainsworth. En experimentos bajo control conducidos por FACE, cuando se combina un exceso de CO2 con otros tipos de estrés, como altas temperaturas o sequía, el beneficio del bióxido de carbono se dispara y las plantas sufren las consecuencias. Ainsworth señaló que cuando todas las plantas en el campo adquieren ventaja de los altos niveles de bióxido de carbono, y las plantas son más grandes, se obtiene mayor biomasa sobre el terreno. Plantas más grandes requieren más agua, y, en temporadas de sequía, estas plantas dejarían de prosperar. “Esta es parte de la dinámica del fenómeno que no necesariamente puede predecirse porque las plantas bajan su transpiración”, señala Ainsworth. “Si se tienen más hojas en un terreno determinado, no necesariamente significa que hay menos transpiración y no siempre hay plantas más grandes”. Las plantas grandes requieren más agua, y en una sequía muy severa combinada con altos niveles de CO2, disminuyen las cosechas, señala la investigadora. Un factor determinante es la temperatura, pero que no sea una temperatura muy alta.
Estudios genéticos
Ainsworth y su equipo también están estudiando la genética de las plantas bajo el efecto del CO2 y el ozono aunado a los cambios en la temperatura atmosférica. “Estamos tratando de identificar marcadores que los cultivadores pueden utilizar para lograr una respuesta a la tolerancia del ozono y al CO2”. Algunos científicos están combinando estos dos factores genómicos esperando encontrar uno de los secretos del DNA que ayuden a las plantas a sobrevivir con éxito frente al cambio climático.
Cuando se prolonga la temporada de calor ambiental, los brotes o retoños de la canola se abren prematuramente, un
proceso natural que es parte del círculo reproductivo, pero investigaciones recientes muestran que altas temperaturas fuera de temporada aceleran y alteran el proceso.
Las oleaginosas sufren desde que se siembran y están bajo la tierra. Louis Ostergaard, biólogo investigador en del Centro John Innes, UK. Ostergaard forma parte del equipo que ha identificado el efecto de la temperatura en las semillas, y ha estudiado las causas de la expresión de un gene bajo diferentes condiciones.
Investigadores de la Universidad de California, San Diego han identificado la importancia del “gene Indehiscent (IND), principal componente en la regulación del crecimiento de las plantas”, utilizando el Arabidopsis, que se encuentra en la canola. Ostergaard además ha estudiado los mecanismos genéticos y ha localizado la ruta que siguen las señales y han constatado que se trata de la misma función. “IND se expresa específicamente en dos tipos de células que se encuentran en la planta. A temperaturas más altas, se puede observar un aumento en la estructura genética -mRNA y proteínas- presentes en células específicas”, señaló Ostergaard.
Si disminuyen las emisiones efecto invernadero
En tanto se esperan los resultados de los estudios genéticos en las plantas, las instituciones de investigación estudian el cambio climático como factor principal, pero también la probable reducción de gases invernadero conocido como (GHG).
El 2020 es el año límite de muchas iniciativas para reducir la emisión de gases invernadero a la atmósfera, y una vez que se han alcanzado las metas originales, las compañías están en búsqueda de una segunda etapa.
La división investigación de alimentos y agricultura de Archer Daniels (ADM) en Chicago, recientemente anunció que tiene planes de disminuir un 25% de las emisiones o GHG para el 2035, mientras que en su planta ha disminuido el consumo de energéticos al menos en un 15%. “Esta meta representa la reducción en promedio de un 1.67% durante los próximos 15 años”, señala Alison Taylor, jefe de sustentabilidad en esta compañía.
Los límites los han definido científicos que estudian el cambio climático, y significan que es necesario mantener un balance mundial en las emisiones de CO2 a la atmósfera. Este es el volumen total de GHG que se puede emitir mientras se mantenga el aumento de la temperatura menor a 2°C acordes a los valores pre-industriales. El Panel Intergubernamental para el Cambio Climático (IPCC) ha determinado que cualquier cambio con niveles más altos traerá efectos negativos sin precedentes en las condiciones de vida mundial.
Alison Taylor. ADM en Chicago
Recopilando evidencias
El olivo se ha desarrollado en la región del sudeste de España desde que formaba parte del Imperio Romano. En marzo de este año, investigadores de la Universidad de Córdoba en España y del Centro de Investigación de Ciencias Geo-Espaciales (CICGE) en Portugal publicaron un artículo en el que anunciaban que la producción de olivos había declinado desde que se detectaron los primeros efectos del cambio climático. Investigadores del USDA encontraron que el arroz que crece en un medio ambiente rico en CO2 cada grano pierde cantidades importantes de proteínas, zinc, hierro y vitaminas del complejo B.
En los últimos 60 años, las poblaciones de plankton en el noreste del Atlántico han declinado hasta en un 50%, afectando el valor nutricional y comercial de los peces y otras especies acuáticas. Investigaciones recientes muestran que en esta cadena alimenticia se han perdido cantidades importantes de Omega-3.
El efecto del cambio climático en la agricultura no es un problema reciente. Ya hay suficientes evidencias para llegar a la conclusión de que los niveles óptimos de temperaturas son críticos para mantener las cadenas de suministro en todo el planeta. Aunque, todavía los efectos en la agricultura son inciertos.
*Rebecca Guenard. Editor asociado de AOCS. Inform. Noviembe, 2020
Alianza Nacional por el Suelo:
Justificación, retos e importancia para la sociedad
La Dra. Christina Siebe Grabach, investigadora
del Instituto de Geología de la UNAM, dictó en forma virtual la Conferencia Magistral del Taller Día Internacional de los Suelos que año con año se lleva a cabo el 5 de diciembre. El taller estuvo organizado por la Secretaría de Agricultura (SADER), la Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM), la Organización de las Naciones Unidas para la Alimentación y la Agricultura (FAO), la Sociedad Mexicana de las Ciencias del Suelo (SMCSMX), la Sociedad Latinoamericana de la Ciencia del Suelo (SLCS) y la Unión Internacional de la Ciencia del Suelo (IUSS).
El Doctor Víctor Villalobos Arámbula, titular de SADER hizo una breve historia del Día Internacional del Suelo y mencionó la importancia de este recurso para la SADER.
Dra. Christina Siebe Grabach
La ponencia de la Dra. Siebe inició con la mención de los principales factores de crisis que aquejan en la actualidad a la civilización humana como son: pandemia, cambio climático, desastres asociados a fenómenos naturales y temas sociales como la desigualdad y la pobreza.
Todos los años, el 5 de diciembre la FAO celebra el Día del Suelo a fin de promover el estudio, preservación, cuidado prevención y restauración de este importante y vital recurso para la vida en la Tierra, señaló la Dra. Siebe.
Cada una de las especies que habitan en los suelos, señaló Siebe “es parte de los sistemas naturales, pero también de los agrícolas e inclusive de los urbanos y de otras tareas que lleva a cabo el ser humano”, incluyendo algunas acciones que parecerían triviales y de poca cosa como ocupar tierra fértil de buena calidad para llenar nuestras macetas, lo cual daña los suelos naturales y, por tanto, la vegetación, la vida de los animales y, en última instancia la del ser humano.
Servicios naturales y sociales
Con respecto a lo que son los suelos, debemos cambiar la percepción de este importante recurso; en especial, los encargados de tomar decisiones en relación con el uso del suelo y las diferentes actividades humanas.
Diversidad de los suelos
Los suelos que componen la superficie de la Tierra son diversos y cambiantes.
En algunas zonas encontramos suelos con propiedades diferentes. Y es una de las principales razones que tenemos para realizar mapas de las diversas regiones y saber cuáles son, cuáles son sus características, que tipo de fauna, flora y compuestos orgánicos e inorgánicos componen estos suelos. Aunque por fortuna hemos avanzado en el mapeo a escalas locales porque ya hay varias instituciones que realizan la investigación. Pero, todavía falta mucho que hacer, ya que hasta la fecha no tenemos cubierto un mapeo de toda la República. Necesitamos realizar el estudio en muchas zonas y que sean más detallados.
Los mapas de suelos proporcionan información sobre los servicios eosistémicos
Es importante saber que las culturas prehispánicas, realizaban observaciones de las características de los suelos para elegir las más apropiadas para sembrar; por ejemplo, el Códice Aubin, indica zonas apropiadas para el cultivo de la milpa y aumentar el rendimiento de este cultivo de vital importancia para los antiguos mexicanos. También sabemos que hay otro tipo de suelos que no son aptos para el cultivo del maíz ni de otro tipo de alimentos. A esta función se le conoce como Función ecológica porque hay suelos donde hay actividad agroecológica y en otros no tano.
Necesario intensificar el estudio de los suelos y su diversidad biológica, punto clave para lograr cosechas sanas y productivas.
Suelos para la urbanización
Para muchos urbanizadores, parecería que hay suelos muy apropiados para la edificación porque son planos, tienen vegetación, buen drenaje, buen clima y buen sistema de lluvias. Estos parecen ser los más codiciados por los constructores y, no debe ser así. Por eso necesitamos hacer un mapeo con todo detalle –al menos a nivel de municipio- de los servicios de los suelos para edificaciones y también elegir los lugares más apropiados para colocar los residuos que son de todo tipo: desde materiales de construcción que ya no se usan, pasando por toda la gama de basura y otros desechos que contaminan los suelos y los mantos freáticos.
Deforestación
Existe deforestación para la construcción de edificios y otro tipo de usos; además, se talan bosques para sustituir los terrenos para actividades agrícolas, ganaderas y otras, como el desvío de ríos, para riego de hortalizas, frutales y para otras actividades como cultivo de aguacate, cítricos, y berries de invernadero; un problema al que además se le agrega la contaminación por desechos urbanos e industriales.
Suelos en zonas urbanas. El proceso de urbanización afecta las zonas de recarga de los mantos acuícolas. Hace más grave la situación de muchas ciudades como el hundimiento que desde hace muchos años es evidente en la Ciudad de México. En el Valle de México en la época de secas y vientos fuertes se producen tolvaneras con gran cantidad de partículas suspendidas procedentes del Valle de Texcoco y tierras agrícolas, lo cual afecta en gran medida la calidad del aire, situación también propicia para dispersión de enfermedades.
Degradación de los suelos
El uso inapropiado de los suelos lleva a la degradación porque la frontera agrícola se va expandiendo; para producir alimentos que se siembran hasta en terrenos no aptos para agricultura; situación que propicia la migración y abandono de territorios en las laderas, provocando erosión y deterioro importante de suelos. La expansión del aguacate ha disminuido por deforestación ya que se cultivó aguacate en terrenos aptos, pero también en terrenos no aptos.
Suelos para el cultivo o para urbanización con maquinaria pesada
Estas prácticas llevan consigo compactación y degradación de los suelos.
El uso excesivo de agroquímicos a la larga, deteriora la calidad de los suelos y contamina los mantos acuíferos.
Mapeo
Hasta ahora el INEGI ha realizado una tarea importantísima en mapear los suelos del país con más detalle, incluyendo la flora y fauna que en ellos habitan.
Suelos y cambio climático
Se han realizado mapas edafológicos que presentan degradación hídrica y eólica. Erosión por pérdida de materia orgánica y la contaminación que producen las grandes aglomeraciones urbanas. Es necesario disminuir el uso de agroquímicos y maquinaria pesada; también eliminar prácticas que se promovieron durante la Revolución verde y que en la actualidad ya no resultan ser prácticos; todo lo contrario, pueden degradar los suelos con el excesivo uso de fertilizantes y maquinaria. Lo que tenemos que mantener e intensificar la actividad biológica, mantener todas su funciones y para ello, se requiere investigación para cada uno de los tipos de suelo que componen una región
La disminución de la productividad agrícola muchas veces se debe a la degradación de los suelos, lo cual aumenta los costos y los precios de los alimentos. La erosión daña los suelos y la calidad del agua. Hay problemas de azolve en las presas que arrastran corrientes de agua que desembocan en el mar con gran cantidad de sedimentos que afectan la vida silvestre de la región.
Metodología y sistemas de medición y comparación
Necesitamos métodos comparables –señaló la Dra. Siebe- que no utilicen metodologías distintas, sino que tengan objetivos y estén fechados para medir el impacto y ese seguimiento lo haga una misma institución transexenal con objeto de tener datos medibles y que se puedan comparar con los mismos parámetros. Es mejor invertir para prevenir que remediar.
Suelo y salud
La Organización Mundial de la Salud (OMS) habla de una sola salud. De las personas que dependen de la calidad del ambiente y determinan la salud de los seres vivos. Los suelos con gran cantidad de organismos malos son los que causan infecciones. Los buenos se van a reflejar en la salud del ser humano. El microbiota del suelo, de las plantas y del intestino de los animales y del ser humano son fundamentales para la vida en la Tierra, producción de los alimentos y agua limpia.
Conclusión
El buen manejo de los suelos contribuye a la solución de las grandes crisis de la humanidad. El estudio y mapeo de los suelos ayuda a entender el cambio climático.
El estudio de la conservación de los suelos debe ser interdisciplinario, transectorial, transexenal y coordinado. Es necesario enfatizar en ciertas áreas y aspectos para generar lineamientos generales involucrados en la conservación de los suelos. En la actualidad, cada dependencia se rige por sus métodos y normas. Políticas de cada región y evaluar el impacto de las políticas públicas, evaluación del impacto, producción agrícola; ver si están funcionando las estrategias, en dónde si y en que regiones no está funcionando. Reforzar la investigación para entender mejor el mecanismo y características de las funciones del suelo. Transferencia de paquetes de suelos involucrados a todos los sectores en esta actividad.
Trabajar unidos y coordinados todos los sectores de la sociedad debemos contribuir a la salud del suelo que finalmente es nuestra propia salud.
Colaboradores en este taller
Por su parte William Lee Arardin, Coordinador de la Investigación Científica, quien habló en representación del Rector de la UNAM Enrique Graue Wiechers se refirió al tema de la degradación de los suelos y las consecuencias económicas, humanas y ambientales.
Lina Pohl Alfaro, representante en México de la Organización de las Naciones Unidas para la Alimentación (FAO), mencionó la gran biodiversidad que existe en los suelos, que constituye el tema central de los festejos que se llevaron a cabo en 2020.
También participaron en el taller, Javier Castellanos Ramos presidente de la Sociedad Mexicana de Ciencias del Suelo; Laura Bertha Reyes, presidenta de la Unión Internacional de la Ciencia del Suelo y Sol Ortiz García, punto focal nacional ante la Alianza Mundial por el Suelo de la FAO.
