Un estudio de ocho años de la soja cultivada al aire libre en una atmósfera rica en dióxido de carbono como la esperada para 2050 ha arrojado un nuevo y preocupante hallazgo: mayor CO atmosférico 2 las concentraciones impulsarán el crecimiento de las plantas en condiciones ideales de crecimiento, pero la sequía, que se espera empeore a medida que el clima se calienta y cambian los patrones de lluvia, superará esos beneficios y causará pérdidas de rendimiento mucho antes de lo previsto.
El nuevo descubrimiento, reportado en la revista Plantas naturales contradice una hipótesis ampliamente aceptada sobre cómo el cambio climático afectará la producción de alimentos, dijo el profesor de biología de plantas de la Universidad de Illinois, Andrew Leakey, quien dirigió la nueva investigación.
"Si lee los informes más recientes del Grupo Intergubernamental de Expertos sobre el Cambio Climático y si lee la literatura científica sobre el tema durante los últimos 30 años, la declaración final es casi siempre que el dióxido de carbono elevado mejorará el estrés por sequía en los cultivos", Leakeydijo.
Numerosos estudios de laboratorio y de campo han respaldado esta evaluación: en muchos escenarios, el dióxido de carbono elevado actúa como fertilizante, impulsando el crecimiento de las plantas. Plantas expuestas a altos niveles de CO 2 también reduce el tamaño de los poros en sus hojas, disminuyendo el intercambio de gases con la atmósfera. Esto ayuda a las plantas a usar menos agua del suelo.
Tales hallazgos sugirieron fuertemente que CO elevado 2 ayudaría a las plantas a resistir mejor la sequía, dijo Leakey.
"Esto fue consistente con lo que vimos con nuestros propios experimentos en los primeros cuatro años, los años relativamente húmedos", dijo Leakey. "Pero cuando las estaciones de crecimiento fueron calurosas y secas, ese patrón se rompió".
Para hacer este descubrimiento, Leakey y sus colegas se basaron en una tecnología inusual que les permite simular las condiciones climáticas futuras en campos agrícolas reales. La instalación de enriquecimiento de concentración de aire libre de soja utiliza sensores de alta tecnología para determinar la velocidad y dirección del viento, y uncomputadora para regular la liberación de gases para exponer las plantas de cultivo a un conjunto dado de condiciones climáticas.
En condiciones cálidas y secas con CO elevado 2 los investigadores encontraron que las plantas en los experimentos de SoyFACE usaron más, no menos, agua que las cultivadas en las condiciones atmosféricas actuales.
"Lo que creemos que está sucediendo es que al principio de la temporada de crecimiento, cuando la planta tiene suficiente agua, es capaz de fotosintetizar más como resultado del mayor contenido de CO 2 niveles. Tiene más azúcares para jugar, crece más, crea toda esta área extra de hojas ", dijo Leakey." Pero cuando se seca, la planta se ha extendido demasiado, por lo que más adelante en la temporada ahora está usando másagua."
Los investigadores encontraron que otras dos respuestas de plantas también contribuyen al problema.
"Con CO elevado 2 dijo Leakey. "Hay cambios en ciertas hormonas que la planta usa para señalar entre las raíces y los brotes". La planta se vuelve más sensible a esa señal a niveles elevados de CO 2 , y eso hace que la fotosíntesis disminuya más en respuesta a la sequía de lo que lo haría en el ambiente CO 2 niveles "
CO elevado 2 y la sequía juntas también influyen en la capacidad de la soya para fijar nitrógeno a través de los nódulos formados en sus raíces. Estos nódulos albergan bacterias que ayudan a la planta a capturar y convertir el nitrógeno atmosférico en una forma que las plantas pueden metabolizar.
Bajo CO elevado 2 y la sequía, la cantidad de nódulos beneficiosos en las raíces de la soya aumenta, dijo Leakey. "Pero lo que encontramos es que ponen todos estos nódulos adicionales en capas de suelo relativamente poco profundas. Y los nódulos no funcionan bien cuando"re en tierra seca "
Los nuevos hallazgos, provenientes de la soja cultivada en una de las regiones más productivas del planeta, sugieren que las disminuciones relacionadas con el clima en los rendimientos de la soja ocurrirán antes de lo que se pensaba anteriormente, dijo Leakey.
"Todas las predicciones del modelo hasta este punto suponían que en 2050, CO elevado 2 dijo que nos daría un aumento del 15 por ciento en el rendimiento sobre lo que teníamos a principios de este siglo ", dijo." Y lo que estamos viendo es que a medida que se calienta y se seca, ese número disminuye a cero.Sin ganancias."
Leakey está afiliada al Instituto Carl R. Woese de Biología Genómica de Illinois.
El Instituto Nacional de Alimentos y Agricultura del Departamento de Agricultura de los EE. UU., El Departamento de Energía de los EE. UU. Y el Servicio de Investigación Agrícola del USDA financiaron esta investigación, junto con un obsequio de David Sigman a la U. de I. en Urbana-Champaign.
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Materiales proporcionados por Universidad de Illinois en Urbana-Champaign . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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