El impacto del cambio climático en el sector agrícola

Revisión de algunos conceptos sobre cambio climático y agricultura para pensar acciones que permitan mitigarlo.

Por: Permingeat, H.

El cambio climático es un tema de actualidad y preocupación global, dado que impacta de diferentes maneras sobre el planeta y con repercusiones particulares en distintos ámbitos de la sociedad. El sector de la producción agrícola, clave en la seguridad alimentaria mundial, es considerado por algunos como parcialmente responsable de ese cambio climático y al mismo tiempo susceptible de sus consecuencias.

Pareek y col. (2020) observan que la agricultura global depende de un número relativamente pequeño de cultivos, que se mejoraron para optimizar la productividad dentro de un rango relativamente estrecho de variaciones ambientales. A su vez, la seguridad alimentaria actual está basada en una agricultura industrial intensiva de los mismos cultivos que se manejan anualmente, mediante la utilización de grandes cantidades de insumos ((productos fitosanitarios y fertilizantes) que contribuyen a comprometer la salud de los suelos, contaminar el agua, causar pérdida de nutrientes, disminuir la biodiversidad y, conjuntamente, promueven el cambio del clima.

Leisner (2020) destaca que los aumentos antropogénicos en la concentración de dióxido de carbono y otros gases de efecto invernadero ya aumentaron la temperatura de la superficie terrestre en aproximadamente 1 °C desde 1990 y se proyecta que las temperaturas medias globales de la superficie probablemente aumenten en 2.6/4.8 °C para fines de siglo. Además, las alternancias previstas en los patrones de precipitación junto con el aumento de la temperatura de la superficie, también pueden generar condiciones climáticas más cálidas y secas. Esto lleva a prever que a fines del siglo XXI habrá un aumento en la intensidad y/o duración de la sequía a escala global.

También se prevé un aumento en el contraste en las precipitaciones tanto en las regiones como en las estaciones húmedas y secas. Los cambios en la temporalidad y la espacialidad de las variables climáticas, junto con una mayor incidencia de eventos climáticos extremos, presentan riesgos significativos para la producción de alimentos en el futuro. Como consecuencia, las variaciones en la temperatura y las precipitaciones por el cambio climático pueden alterar fuertemente los climas regionales y causar posibles cambios en la producción de cultivos. De esta manera, aumenta el riesgo y la incertidumbre de la agricultura, induciendo a cambios en los períodos de siembra y cosecha de los cultivos, a menudo acortando las temporadas o estaciones de los mismos. Mientras que en la producción ganadera, el cambio climático afecta la disponibilidad de agua y alimento, así como también la salud animal.

Por otra parte, las condiciones ambientales cambiantes también están produciendo rápidos cambios evolutivos en muchas especies animales (incluidos los insectos) y vegetales. Como consecuencia, las plagas de insectos agrícolas y los vectores de enfermedades experimentan modificaciones en sus distribuciones geográficas y en sus tasas metabólicas que pueden dar lugar a mayor número de generaciones por año. Así, se predice que los cambios en el clima conducirán a una disminución en el rendimiento de los cultivos debido al aumento en el daño causado por las plagas de insectos así como en la aparición de enfermedades transmitidas por vectores. Como consecuencia, esto provocará nuevos desafíos en el manejo de estas plagas.

El uso convencional de insecticidas sintéticos para controlar las plagas insectiles y los vectores de enfermedades comenzó hace varias décadas y ha tenido un gran éxito. Sin embargo, a medida que cambian las variables climáticas, las estrategias en el uso de estos químicos pueden volverse menos efectivas. Una hipótesis es que las alteraciones en las condiciones ambientales como resultado del cambio climático pueden conducir a una reducción de la eficacia de los insecticidas. Se ha demostrado que la temperatura puede afectar la toxicidad de muchos insecticidas utilizados en el manejo de plagas, lo que lleva a una reducción de la eficacia.

Otra hipótesis es que las respuestas evolutivas al cambio climático pueden dar lugar a cambios rápidos en las frecuencias alélicas de los genes implicados en la resistencia a los insecticidas. Esto es porque los genes de resistencia a los insecticidas tienen efectos pleiotrópicos en otros caracteres, como la resistencia a la desecación o la termotolerancia. Por lo tanto, la resistencia a los insecticidas y la adaptación al clima evolucionarían conjuntamente (Pu y col., 2020).

En el caso de la evolución de especies de malezas resistentes a herbicidas, Perotti y col. (2020) discuten que ante el cambio climático global, aumentaron las tasas de invasión de plantas y cambiaron los patrones geográficos de malezas altamente competitivas. En este sentido, se deben estudiar las interacciones genético-ambientales para evaluar la contribución indirecta del cambio climático en la evolución de la resistencia de las malezas a los herbicidas. Además, las condiciones ambientales pueden influir directamente en la expresión de los genes de resistencia. De hecho, se ha informado que el cambio climático reduce la eficacia de los herbicidas en las malezas de una manera basada en el metabolismo y, en consecuencia, aumenta el riesgo de evolución de algunos mecanismos específicos de resistencia.

Los cambios epigenéticos en las plantas resistentes a herbicidas son vistos como una nueva perspectiva para comprender cómo el estrés ambiental puede afectar la evolución de la resistencia. Dado que los mecanismos ajenos al blanco de acción de herbicidas es parte de la respuesta de la maleza al estrés abiótico, es válido suponer que las plantas que lo exhiben podrían tener más probabilidades de sobrevivir bajo condiciones de estrés particulares, como altas temperaturas o patrones de precipitación alterados derivados del cambio climático. Si existe una presión de selección tan inadvertida, parece ser aún más difícil de superar que un manejo irresponsable de malezas.

Además de la incertidumbre sobre el futuro impacto ambiental de la agricultura, surge la amenaza inminente para lograr la sustentabilidad causada por esas fluctuaciones inducidas por el cambio climático en los patrones climáticos. Las predicciones sugieren que, a escala mundial, se requiere un aumento en el uso de la tierra de aproximadamente 100 M/ha con una triplicación del comercio internacional para 2050 para satisfacer las futuras demandas de cultivos de 9.8 mil millones de personas, sin causar ningún cambio significativo en el área existente de tierra cultivada. Esto significa que se requieren estrategias de mitigación para combatir los efectos de los eventos extremos, que están destinados a ser mucho más frecuentes, junto con los impulsores globales de la producción agrícola. Este concepto de mitigación del cambio climático está previsto en los Objetivos de Desarrollo Sostenible de las Naciones Unidas (Pareek y col., 2020).

Una de las acciones para mitigar la huella climática y las consecuencias ecológicas de la producción de alimentos se concentra en cambiar el espíritu de la investigación en las ciencias de plantas y la dirección del fitomejoramiento, más enfocado en los mecanismos y procesos que permiten que las plantas sean saludables y crezcan bien bajo recursos limitantes. Así, las plantas de cultivo de próximas generaciones deben ser más eficientes en el uso de agua y nutrientes, y deben mostrar rendimientos sostenibles en una gama más amplia de condiciones ambientales (Pareek y col., 2020).

Afortunadamente, hoy disponemos de una gama de estrategias para mejorar la producción sostenible de cultivos y la resistencia al cambio climático, entre las que se incluyen el genotipado de alto rendimiento, la selección genómica y el mapeo de caracteres. Estas herramientas son esenciales no sólo para una comprensión profunda de las variaciones de caracteres en los cultivos, sino también para la ingeniería transformadora requerida para acelerar los esfuerzos de mejoramiento de plantas. El enfoque de "pirámide" para introducir combinaciones de alelos y genes favorables resume la arquitectura fisiológica y molecular que determinan los rasgos de rendimiento de cultivos bajo diversos estreses ambientales (sequía, salinidad, etc.). A esto se suman otras herramientas, como la edición de genes, que presentan la opinión de que el sistema CRISPR/ Cas9 proporciona una solución eficiente y práctica para la producción de variedades de cultivos mejoradas con una mayor sostenibilidad del rendimiento y, por lo tanto, una mejor resistencia al cambio climático.

Las tecnologías vinculadas a la protección de cultivos, más específicamente a los estreses bióticos (malezas y plagas insectiles y causantes de enfermedades) forman parte de otro capítulo con herramientas innovadoras, algunas de ellas basadas en conceptos de la biología sintética. Sin embargo, mucho depende de la adopción del productor, de las condiciones económicas y políticas así como de marcos favorables para desarrollar cualquiera de las vías y sus beneficios para la producción de cultivos (Pareek y col., 2020).

Existen otros enfoques que plantean que el aumento previsto en la concentración de dióxido de carbono atmosférico a 550 ppm para el año 2050 puede tener un efecto de "fertilización lumínica" para los cultivos de fotosíntesis C3, como la soja, el trigo y el arroz, al aumentar la eficiencia de fotosíntesis de las hojas, en ausencia de sequía o de temperaturas elevadas. Sin embargo, este efecto de "fertilización lumínica" vendría con otras consecuencias negativas, ya que el trabajo previo demostró que el dióxido de carbono elevado tam- bién tiene el potencial de reducir el valor nutricional de los cultivos a través de una disminución en la concentración mineral dentro de las semillas (Leisner, 2020).

La sociedad está enfrentando un gran desafío que pone en riesgo la seguridad alimentaria global. Las prácticas agronómicas racionales y de conservación, sumadas a tecnologías inteligentes de producción y a la aplicación del conocimiento derivado de las ciencias de plantas ofrecen las herramientas para mitigar responsablemente el cambio climático que impacta en la agricultura.

REFERENCIAS

• Leisner CP. (2020). Climate change impacts on food security- focus on perennial cropping systems and nutritional value. Plant Science 293:110412

• Pareek A, Dhankher OP, and Foyer CH. (2020). Mitigating the impact of climate change on plant productivity and ecosystem sustainability. Journal of Experimental Botany, 71: 451–456

• Perotti VE, Larran AS, Palmieri VE, Martinatto AK, Permingeat HR (2020). Herbicide resistant weeds: A call to integrate conventional agricultural practices, molecular biology knowledge and new technologies. Plant Science 290: 110255

• Pu J, Wang Z and Chung H. (2020). Climate change and the genetics of insecticide resistance. Pest Manag Sci, 76: 846–852.

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