AGRICULTURA Y CAMBIO CLIMÁTICO: IMPACTO EN DOBLE VÍA

Las recientes inundaciones y sequías a nivel mundial, atribuidas por algunos expertos al fenómeno del cambio climático, han generado grandes pérdidas para el sector agrícola, tanto en producción como en infraestructura; sin embargo, esta es la actividad económica que más contribuye a la generación de gases de efecto invernadero.

En el marco de la celebración del Día del Agricultor, la Escuela de Ciencias Agrarias de la Universidad Nacional (ECA-UNA), organizó la mesa redonda: Cambio climático en la agricultura: responsabilidades e impacto, donde participaron Roberto Flores, funcionario de la Secretaría Ejecutiva de Planificación Sectorial Agropecuaria del Ministerio de Agricultura y Ganadería; Luis Felipe Arauz, decano de la Facultad de Ciencias Agroalimentarias de la Universidad de Costa Rica (UCR) y Patricia Ramírez, secretaria Ejecutiva del Comité Regional de Recursos Hidráulicos del sistema de Integración Centroamericano (CRRH-SICA).

Las investigaciones realizadas en el país, sobre el impacto y tipo de eventos con potencial para causar daños y pérdidas, muestran que predominan las inundaciones (35 por ciento), seguidas de incendios (24 por ciento), deslizamientos (11 por ciento), sismos (7 por ciento) y vendavales (4 por ciento). Un análisis revela que el 52 por ciento de todos los eventos hidrometeorológicos corresponden a inundaciones; asimismo, la fuente de los mayores daños y pérdidas se deben a este tipo de fenómenos.

 

Desde el año 2011, el sector agropecuario ha perdido miles de dólares por causa de fenómenos hidrometeorológicos en el país. “Alajuela perdió $3.138.000 en el cultivo de hortalizas; Guanacaste sufrió la pérdida de $6.924.000 en el cultivo de granos básicos y Limón $22.368.000 en la producción de frutas”, detalló Flores.

Las pérdidas en el sector, de acuerdo con los datos presentados por Flores, fueron el café con $24 millones, el plátano con $18 millones y la producción de hato bovino con $10 millones. “La provincia más afectada fue Limón, con un total de 26 por ciento de la pérdidas, la segunda fue Guanacaste con un 25,18 por ciento y luego Puntarenas (8,62), San José (7,33), Cartago (6,84), Alajuela (5,69), Heredia (2,54) y un 17,76 por ciento sin clasificar”.

De los datos también se desprende que en Limón el cantón más afectado en el daño de equipo, cultivo de frutas, granos básicos y hortalizas, insumos de producción e infraestructura fue Talamanca, y el distrito con mayores pérdidas fue Sixaola.

“Estamos en una primera etapa donde tenemos una sistematización de la información primaria, con datos como frecuencia, intensidad, recurrencia y tendencia, lo que hace falta es una evaluación de esos datos para poder implementar medidas de mitigación”, comentó Flores.

 

Efecto recíproco

Para Felipe Arauz, la agricultura y el cambio climático tienen efectos recíprocos. Por ejemplo, según el especialista, la huella de carbono de los procesos de producción agrícola generan la mayor cantidad de gases de efecto invernadero como el metano y el óxido de nitrógeno.

“Han calculado alguna vez ¿cuánto CO2 se genera al transportar 10.000 toneladas de frijol a China? La respuesta es 6.020 toneladas, eso equivale a 30.000 vehículos livianos que recorren 10 mil kilómetros cada uno”.

Arauz menciona que es necesario mejorar la transferencia de tecnología y desarrollar mayor investigación, pero que no es tan fácil, porque muchas de las prácticas que mejoran la productividad pueden tener efecto en la producción de gases invernadero.

Un ejemplo de lo anterior es la práctica del cultivo de arroz inundado, esta produce más grano, pero tiene mayor emisión de gas metano, el cual tiene un potencial de calentamiento global 21 veces mayor que el dióxido de carbono.

En la producción agrícola se produce dióxido de carbono a través de insumos, mecanización y liberación del suelo. El metano proviene de la descomposición anaeróbica de la materia orgánica y el óxido de nitrógeno de los procesos de desnitrificación en el suelo, principalmente a partir de fertilizantes nitrogenados. “El uso de fertilizantes nitrogenados tiene un potencial 300 veces más que el dióxido de carbono; es decir, 310 toneladas de CO2, equivale a una de este producto”.

Según Arauz, si se logra impulsar prácticas que mejoren la productividad, con un adecuado manejo de los suelos y de las aguas, la reducción del uso de plaguicidas, el mejoramiento genético y los sistemas de cultivos, será posible disminuir la afectación del medio ambiente. “La agricultura también debe adaptarse al cambio climático, se necesita una cuantificación más precisa para tomar decisiones, puede haber cambios en la zonificación de los cultivos, debemos procurar una economía del agua, un mejoramiento en las prácticas de siembra, trabajar en el mejoramiento genético para tener especies con mayor resistencia a las sequías y las altas temperaturas”.

FUENTE: UNA/DICYT 

MENOS DE DIEZ RASGOS BIOLÓGICOS BASTAN PARA PREDECIR SI DOS ESPECIES INTERACTUARÁN

Visto de cerca, un ecosistema puede parecer una auténtico campo de batalla. Presas, depredadores, plantas y animales, competidores y aliados todos luchando para comer y no ser comidos. Dos especies interactuarán dependiendo de sus características o rasgos biológicos. Por ejemplo, el tamaño corporal: un pez mediano se come un pez pequeño, pero no un pez grande. O el color, una mariposa visita una flor azul pero no una flor amarilla.

Un grupo de expertos en computación de la Universidad de Chicago, conjuntamente con ecólogos del CREAF y otros expertos de otros centros de investigación, han descubierto recientemente que las interacciones entre las especies no son tan difíciles de predecir como parece porque, al final, siguen unas normas comunes.

Hasta ahora, no se tenía una idea clara de cuántos rasgos eran necesarios para predecir todas las interacciones que se dan en una red

En su estudio, publicado recientemente en la revista Ecology Letters, se concluye que para saber si dos especies interactuarán basta con conocer unas pocas características de sus individuos. Pueden ser necesarias dos, tres o cuatro características, pero nunca más de diez. "Este descubrimiento es muy interesante porque hasta ahora, no se tenía una idea clara de cuántos rasgos eran necesarios para predecir todas las interacciones que se dan en una red", apunta Anselm Rodrigo, investigador del CREAF y profesor de la Universidad Autónoma de Barcelona.

El estudio ha analizado más de 200 redes ecológicas de todo el mundo, desde los arrecifes de coral del Caribe, hasta las praderas de Nueva Zelanda, con el objetivo de encontrar el mínimo número de características que expliquen con fidelidad las relaciones entre las especies de un ecosistema. En muchos casos, teniendo en cuenta solo uno o dos rasgos característicos ya se podía predecir una parte importante de la realidad.

Fruto y pico

Por ejemplo, teniendo en cuenta el tamaño del fruto y la apertura del pico de los pájaros se podría explicar muy bien la relación alimentaria entre estos dos grupos de organismos. En el caso de los polinizadores y las flores, el tiempo de floración explica gran parte de las interacciones que se establecen entre la flor y el insecto.

El estudio también pone de manifiesto que los rasgos biológicos relevantes son diferentes para cada tipo de red (planta-polinizador, depredador-presa, huésped-parásito). Por último, las características del productor (planta, presa, huésped) suelen ser más determinantes que las del consumidor.

Hasta ahora se pensaba que el total de características que se tenían que tener en cuenta era mucho mayor, por lo que los científicos tomaban unas cantidades ingentes de datos diferentes a la hora de estudiar las relaciones dentro de los ecosistemas.

"Este hallazgo ahorrará tiempo y esfuerzos a los ecólogos a la hora de describir la estructura de los ecosistemas. Asimismo, ayudará a los científicos a construir modelos matemáticos muy fiables con pocas variables bien escogidas. Se podrán predecir más fácilmente las respuestas de los ecosistemas frente a las perturbaciones, por ejemplo para determinar qué interacciones establecerá una especie invasora ", comenta Jordi Bosch, investigador del CREAF.

Referencia bibliográfica

Eklöf, A., Jacob, U., Kopp, J., Bosch, J., Castro-Urgal, R., Chacoff, N. P., Rodrigo, A.,. . . Allesina, S. (2013). The dimensionality of ecological networks. Ecology Letters, 16 (5), 577-583.

Fuente: CREAF

LAS SELVAS TROPICALES PUEDEN SOPORTAR EL CALOR

En el pasado, las selvas tropicales de América del Sur prosperaron durante tres eventos de calentamiento global extremos, según paleontólogos del Smithsonian en Panamá. Ningún bosque tropical de América del Sur experimenta actualmente temperaturas anuales promedio de más de 84 grados Fahrenheit (29°C). Pero es probable que hacia el final de este siglo las temperaturas medias globales aumenten otros 1-7 (0.6 a 4°C) grados, lo que lleva a algunos científicos a predecir la desaparición de las más diversos ecosistemas terrestres del mundo.

Carlos Jaramillo, Investigador del Smithsonian y Andrés Cárdenas, becario post-doctoral en el Smithsonian en Panamá revisaron casi 6,000 publicaciones sobre mediciones de temperaturas antiguas para proporcionar una perspectiva de épocas remotas en el debate.

"Para medir la temperatura del pasado nos basamos en pruebas indirectas, como las proporciones de isótopos de oxígeno en las conchas fósiles de organismos marinos o de biomarcadores en bacterias," comenta Jaramillo.

Hace 120 millones de años durante el período Cretácico medio, cuando la intensa actividad volcánica produjo enormes cantidades de dióxido de carbono, las temperaturas anuales en los trópicos de América del Sur aumentaron 12.9 grados (5-7°C). Durante el máximo térmico del Paleoceno-Eoceno, hace 55 millones de años, las temperaturas tropicales aumentaron entre 5 a 9 grados (3-5°C) en menos de 10,000 años. Hace cerca de 53 millones de años, las temperaturas se elevaron nuevamente.

Según el registro fósil, las selvas tropicales prosperaron bajo estas condiciones de invernadero. La diversidad aumentó. Debido a que generalmente las áreas más extensas de bosque mantienen un nivel de diversidad mayor que las áreas más pequeñas, el aumento en la diversidad durante los eventos de calentamiento podría ser explicado por la expansión de los bosques tropicales hacia zonas templadas. "Pero para nuestra sorpresa, las selvas tropicales nunca se extendieron mucho más allá de la franja tropical moderna, por ende, algo más que la temperatura tiene que haber determinado dónde estaban creciendo," comentó Jaramillo.

Su informe, publicado en el Annual Review of Earth and Planetary Science, también se refiere a los descubrimientos de Klaus Winter, fisiólogo de plantas del Smithsonian en Panamá, de que parte de algunos árboles tropicales toleran la exposición a corto plazo a temperaturas de hasta 122 a 127 grados (50-53°C). Cuando las concentraciones de dióxido de carbono se duplican, los árboles usan mucho menos agua: una prueba más de que los bosques tropicales pueden demostrar ser resistentes al cambio climático.

FUENTE: STRI/DICYT 

IDENTIFICAN UN FACTOR QUE ORGANIZA EL CRECIMIENTO DE LAS PLANTAS

Además de usar la luz como fuente de energía, las plantas la utilizan para informarse sobre el ambiente que las rodea. Ahora, científicos del Instituto Leloir descubrieron un gen clave para organizar la distribución del trabajo: su actividad detiene el crecimiento del tallo y favorece, al mismo tiempo, el alargamiento de las raíces y el despliegue de las hojas, dos pasos que propician la fotosíntesis.

“Si se determinan los mecanismos moleculares que participan en esos procesos es posible conocer mejor y optimizar genéticamente las respuestas de los cultivos al ambiente luminoso en que se desarrollan”, señaló a la Agencia CyTA el doctor Jorge Casal, jefe del laboratorio del Fisiología Molecular de Plantas.

El cambio de aspecto de la planta al exponerse a la luz se llama “desetiolación”. Gracias a la acción de receptores de luz –como los fitocromos y los criptocromos- distribuidos por sus órganos, éstos pueden detectar si se encuentran en la oscuridad propia del suelo o ya emergieron a la superficie. Los fitocromos perciben luz roja y roja lejana del espectro luminoso y los criptocromos, la luz azul.

El gen ahora identificado, ROC1, guarda la información para fabricar una proteína que actúa en una vía metabólica común a ambos receptores, como si fuera el mismo eslabón de dos cadenas.

“La proteína ROC1 actúa en la interfase entre las señales de luz, percibidas por fitocromos y criptocromos, y las señales internas, regulando la sensibilidad a los niveles de ciertas hormonas vegetales (brasinosteroides)”, destacó Casal, quien también trabaja en el Instituto de Investigaciones Fisiológicas y Ecológicas Vinculadas a la Agricultura (IFEVA) de la UBA. Como resultado de esa interacción, la planta privilegia la expansión de las hojas en desmedro del crecimiento del tallo.

Los experimentos se realizaron en la planta Arabidopsis thaliana, un modelo que sirve para estudiar otras especies vegetales de importancia agronómica. El trabajo fue publicado en la revista The Plant Journal y contó también con la participación de los doctores Santiago Trupkin, del IFEVA, y Santiago Mora-García, del Instituto Leloir.

FUENTE: AGENCIA CyTA-INSTITUTO LELOIR/DICYT

DESCUBREN LOS GENES QUE CONTROLAN LA IDENTIDAD DE PÉTALOS Y ESTAMBRES EN LAS LEGUMINOSAS

Una investigación del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) ha estudiado el proceso evolutivo de los genes responsables de controlar la identidad de los pétalos y los estambres (órganos sexuales masculinos) en las leguminosas. La investigación ha sido publicada en la revista The Plant Journal.

La comprensión de los mecanismos moleculares que controlan la regulación génica del desarrollo de las flores se debe, en gran medida, a los análisis genéticos realizados en plantas modelo como Arabidopsis thaliana y Antirrhinum majus. Estos estudios dieron lugar al modelo ABC, que explica desde la genética molecular el desarrollo biológico de los órganos de las flores en cuatro verticilos: sépalos, pétalos, estambres y carpelos.

Sin embargo, estudios recientes están aportando nueva información sobre los genes que controlan la identidad de los órganos florales en las plantas angiospermas, incluyendo a las leguminosas.

José Pío Beltrán, profesor de investigación del CSIC en el Instituto de Biología Molecular y Celular de Plantas (centro mixto del CSIC y la Universidad Politécnica de Valencia), explica: “Una flor como la de Arabidopsis thaliana posee sépalos, pétalos, estambres y carpelos, cuya identidad depende de una serie de genes reguladores. La expresión de genes del tipo A exclusivamente produce sépalos en el primer verticilo, una coexpresión de los genes A y B produce los pétalos en el segundo, una actuación conjunta de genes de función B y C establece la identidad de los estambres en el tercero, y para formar los carpelos únicamente se requiere de la actividad de genes de función C en el cuarto verticilo. Además, los genes de tipo A y C son antagonistas, donde se expresan los de tipo A no se pueden expresar los de tipo C y viceversa”.

El investigador del CSIC Luis Cañas, que también ha participado en el trabajo, aclara que “la evolución de los genes de clase B que pertenecen a la familia MADS‐box se había estudiado con anterioridad en varias especies de plantas, pero no en leguminosas. Análisis filogenéticos llevados a cabo en varias especies de angiospermas mostraban una alta frecuencia de duplicaciones en genes del tipo B (APETALA3 y PISTILLATA)”.

Cañas continúa: “Los genes duplicados generalmente adoptan una de tres posibilidades evolutivas distintas: no funcionalización, en la que una de las copias es silenciada; neofuncionalización, en la que una copia adquiere una función totalmente nueva mientras que el original mantiene su función; y subfuncionalización, en la que la copia adquiere parte de la función del original. Así que nos propusimos averiguar qué función tenían estos genes duplicados en las leguminosas”.

Para ello, otro de los miembros del equipo y también investigadora del CSIC, Edelín Roque, cuenta: “Lo que hicimos fue aislar y caracterizar genes del tipo AP3 en la leguminosa modelo Medicago truncatula, lo que nos permitió observar un patrón de expresión complementario de estos genes en pétalos y estambres. Posteriormente, análisis llevados a cabo mediante técnicas de genética reversa, nos llevaron a la conclusión de que estos genes han sido sometidos a un proceso de especialización funcional en el que la función del gen original descansa en ambos genes duplicados con reparto de las funciones de tal manera que uno interviene en mayor medida en la identidad de los estambres y el otro en la de los pétalos”.

Posibles aplicaciones agronómicas

Este trabajo liderado por el CSIC, en el que también ha participado la Fundación Samuel Roberts Noble de Ardmore, Oklahoma (EEUU), podría tener importantes aplicaciones en el sector agronómico ya que proporciona un mejor conocimiento del mecanismo de desarrollo floral en las leguminosas. Las leguminosas, junto con los cereales y con algunas frutas y raíces tropicales, han sido la base principal de la alimentación humana durante milenios.

En la alimentación humana y animal se utilizan hasta 150 especies de leguminosas, de las que las más relevantes para el consumo humano son judías, lentejas, guisantes, garbanzos y habas. En su composición interesa destacar los contenidos de proteínas, de hidratos de carbono de asimilación lenta, de minerales como el calcio, el hierro y el cinc, fibra soluble y algunos componentes bioactivos minoritarios.

Edelín Roque, Joanna Serwatowska, M. Cruz Rochina, Jiangqi Wen, Kirankumar S. Mysore, Lynne Yenush, José Pío Beltrán y Luis A. Cañas. Functional specialization of duplicated AP3‐like genes in Medicago truncatula. The Plant Journal. DOI: 10.1111/tpj.12068

INVESTIGADORES IDENTIFICAN COMPUESTOS BENEFICIOSOS EN LAS VARIEDADES DE ARROZ DE GRANO ENTERO

Científicos del Servicio de Investigación Agrícola (ARS) y sus colaboradores han provisto conocimientos sobre la composición química y la biodisponibilidad potencial de compuestos beneficiosos en un grupo representativo de cinco variedades vistosas de arroz. Estos hallazgos podrían ayudar a los criadores de nuevas variedades de arroz a seleccionar estos rasgos de las 18.000 muestras de arroz, llamadas accesiones, en la Colección Nacional de Granos Pequeños mantenida por el ARS en Aberdeen, Idaho.

Aunque los consumidores a menudo piensen en arroz como de color blanco o color marrón, en realidad se clasifica el arroz en siete clases de color, basado en el color del salvado, y se cree que las variedades de arroz de color más oscuro tienen niveles más altos de algunos compuestos fitoquímicos, comparados con las variedades de color más claro.

Los estudios fueron dirigidos por química Ming-Hsuan Chen con el Centro Nacional Dale Bumpers de Investigación de Arroz mantenido por el ARS en Stuttgart, Arkansas. ARS es la agencia principal de investigaciones científicas del Departamento de Agricultura de EE.UU. (USDA por sus siglas en inglés), y esta investigación apoya la prioridad del USDA de promover la seguridad alimentaria internacional.

El salvado, el cual es una capa externa del arroz de grano entero, es una rica fuente del fitoquímico llamado gamma-orizanol, y de dos formas de vitamina E–los tocoferoles y los tocotrienoles. Estos dos compuestos han sido asociados con la prevención de daños oxidativos en alimentos, y con una gama amplia de actividades biológicas que podrían ser beneficiosas a la salud humana.

El grupo usó algunos métodos analíticos para determinar los perfiles de los tocoferoles, los tocotrienoles y el gamma-orizanol en el salvado de color blanco, de color marrón claro, de color marrón, de color rojo, y de color púrpura. Los investigadores descubrieron mucha variación en las concentraciones de las dos formas de vitamina E y del gamma-orizanol.

El grupo también analizó otros fitoquímicos—específicamente los fenolicos y los flavonoides—en las mismas cinco clases del salvado. El estudio reveló que el salvado de color púrpura o de color rojo tuvo concentraciones más altas de los fenolicos y los flavonoides comparado con los salvados de color más claro. Los investigadores también identificaron una variedad de salvado de color púrpura que tuvo niveles altos de los compuestos fenolicos además de la vitamina E y los orizanoles.

Los hallazgos de estos estudios fueron publicados en 'Journal of Food Science' (Revista de Ciencia Alimentaria) y 'Food Chemistry' (Química Alimentaria).

Lea más sobre esta investigación en la revista 'Agricultural Research' de abril del 2013.

EL MAPA MUNDIAL DE PRODUCCIÓN DE VINO CAMBIARÁ POR EL CALENTAMIENTO GLOBAL

Un estudio del Laboratorio Internacional en Cambio Global (LINCGlobal), fundado por el Consejo Superior de Investigaciones Científicas español (CSIC) y la Pontificia Universidad Católica de Chile (PUC), sugiere que el cambio climático podría afectar de forma dramática a una gran variedad de los productores de vino más importantes del mundo, con consecuencias de largo alcance para la conservación de la naturaleza.

El trabajo refleja la posible apertura de nuevas áreas productivas de vino en lugares inusuales hasta el momento. El aumento de las temperaturas y la disminución de las precipitaciones están afectando el delicado equilibrio entre temperatura y humedad, elementos principales para el cultivo de uvas de vino de alta calidad. Como consecuencia, se prevé una contracción del área apta para la producción de vino en algunas zonas y su ampliación en otras.

El cambio climático podría afectar de forma dramática a una gran variedad de los productores de vino más importantes del mundo.

Este estudio, en colaboración con Conservation International (CI) y científicos de China y Chile, ha sido publicado hoy en la revista Proceedings of the National Academy of Science (PNAS) de la Academia Nacional de Ciencias de Estados Unidos. Es el primer análisis global de los impactos del cambio climático en la producción y conservación del vino.

Según el estudio, el impacto del cambio climático será dramático en algunas zonas y puede generar conflictos importantes entre esta actividad industrial,  la conservación de la biodiversidad y la provisión de agua dulce. Esto último es particularmente importante en el caso de Chile, donde ya existe un alto grado de estrés hídrico.

 

Presión sobre la fauna silvestre

Lee Hannah, autor principal del artículo y especialista mundial en cambio global de Conservation International, argumenta que "el cambio climático va a mover las regiones con potencial para producir vinos a distintos lugares. Estos cambios globales presionarán sobre la fauna silvestre en algunos lugares sorprendentes”.

En 2050 la zona apta para la viticultura habrá disminuido entre el 25% y el ​​73% en las regiones de clima mediterráneo

Según Hannah “la sensibilización de los consumidores, la industria viticultora y las acciones de conservación son necesarias para ayudar a mantener el vino de alta calidad y reducir las influencias externas negativas sobre los ecosistemas y los servicios que estos proveen para la humanidad”. El investigador señala que “esto es solo la punta del iceberg y el mismo consejo se debería tener en cuenta para muchos otros cultivos globales".

Para el año 2050 la zona apta para la viticultura disminuirá entre el 25% y el ​​73% en las regiones productoras de vino más importantes, que son las de clima mediterráneo. Al mismo tiempo, nuevas áreas donde tradicionalmente no existía aptitud para la viticultura por estar a altas latitudes, como es el caso de algunas zonas del oeste de Norteamérica y norte de Europa, serán cada vez más adecuadas y buscadas por los productores de vino.

El establecimiento de viñedos en las elevaciones más altas puede conducir a la eliminación y la degradación de la vegetación natural, que tienen efectos a largo plazo sobre la calidad del hábitat para las especies nativas. El oeste de Norteamérica, sobre todo en las Montañas Rocosas, cerca de la frontera entre Canadá y Estados Unidos y hogar de los osos pardos, el lobo gris y el antílope, fue identificado en el estudio como una de las áreas donde la aptitud vitivinícola podría aumentar y donde el impacto sobre la vida silvestre sería severo.

Referencia bibliográfica:

Lee Hannah, Patrick R. Roehrdanz, Makihiko Ikegami, Anderson V. Shepard, M. Rebecca Shaw, Gary Tabor, Lu Zhi, Pablo A. Marquet, and Robert J. Hijmans. Climate change, wine and conservation. PNAS. doi: 10.1073/pnas.1210127110

Fuente: LINCGlobal - Laboratorio Internacional en Cambio Global (CSIC-PUC)