El arroz es el cultivo básico más grande del mundo, consumido por más de la mitad de la población mundial, pero nuevos experimentos de la Universidad de Stanford sugieren que con el cambio climático, la producción en las principales regiones productoras de arroz con arsénico endémico del suelo sufrirá una disminución dramática y pondrá en peligrosuministros críticos de alimentos.
Estos experimentos que exploran la producción de arroz en condiciones climáticas futuras muestran que los rendimientos del arroz podrían caer alrededor del 40 por ciento para 2100, con consecuencias potencialmente devastadoras en partes del mundo que dependen del cultivo como fuente básica de alimentos. Además, los cambios en los procesos del suelodebido al aumento de las temperaturas, el arroz contendrá el doble de arsénico tóxico que el arroz que se consume hoy. La investigación fue publicada el 1 de noviembre Comunicaciones de la naturaleza .
"Para cuando lleguemos a 2100, se estima que tenemos aproximadamente 10 mil millones de personas, lo que significa que tenemos 5 mil millones de personas que dependen del arroz y 2 mil millones que no tendrían acceso a las calorías que normalmente necesitarían", dijo el coautor Scott Fendorf, profesor de Terry Huffington en ciencias del sistema de la Tierra en la Facultad de Ciencias de la Tierra, Energía y Medio Ambiente de la Universidad de Stanford Stanford Earth." Tenemos que ser conscientes de los desafíos que se avecinan para estar preparados.adaptar."
Los investigadores observaron específicamente el arroz porque se cultiva en arrozales inundados que ayudan a aflojar el arsénico del suelo y lo hacen especialmente sensible a la absorción de arsénico. Si bien muchos cultivos alimentarios en la actualidad contienen pequeñas cantidades de arsénico, algunas regiones de cultivo son más susceptibles queotros. Los cambios futuros en el suelo debido a temperaturas más altas combinadas con condiciones de inundación hacen que las plantas de arroz absorban arsénico a niveles más altos, y el uso de agua de riego con arsénico alto natural agrava el problema. Si bien estos factores no afectarán a todos los productos globalesde la misma manera, se extienden a otros cultivos de inundación, como el taro y el loto.
"Simplemente no esperaba la magnitud del impacto en el rendimiento de arroz que observamos", dijo Fendorf, quien también es miembro del Instituto de Medio Ambiente de Stanford Woods. "Lo que extrañé fue cuánto respondería la biogeoquímica del suelo"al aumento de la temperatura, cómo eso amplificaría el arsénico disponible en la planta y luego, junto con el estrés de la temperatura, cómo eso realmente afectaría a la planta ".
Una sustancia química semimetálica que se produce naturalmente, el arsénico se encuentra en la mayoría de los suelos y sedimentos, pero generalmente está en una forma que las plantas no absorben. La exposición crónica al arsénico conduce a lesiones cutáneas, cánceres y agravamiento de los pulmones.enfermedad y, en última instancia, la muerte. Es especialmente preocupante en el arroz no solo por su importancia global, sino también porque el alimento bajo en alérgenos a menudo se introduce temprano en los bebés.
"Creo que este problema también es crucial para las personas que tienen niños pequeños en nuestra sociedad", dijo el autor principal E. Marie Muehe, ex erudito postdoctoral en Stanford y ahora en la Universidad de Tübingen, Alemania ". Porque los bebés son unmucho más pequeños que nosotros, si comen arroz, eso significa que absorben más arsénico en relación con su peso corporal ".
Simulaciones climáticas
Los investigadores crearon condiciones climáticas futuras en invernaderos con base en estimaciones de un posible aumento de temperatura de 5 grados Celsius y el doble de dióxido de carbono atmosférico para 2100, según lo proyectado por el Panel Intergubernamental sobre Cambio Climático.
Si bien una investigación previa examinó los impactos del aumento de la temperatura en el contexto de la crisis alimentaria mundial, este estudio fue el primero en tener en cuenta las condiciones del suelo en combinación con los cambios climáticos.
Para los experimentos, el grupo cultivó una variedad de arroz de grano medio en el suelo de la región arrocera de California. Los invernaderos fueron controlados por temperatura, concentraciones de dióxido de carbono y niveles de arsénico en el suelo, que serán más altos en el futuro debido asu acumulación en los suelos por el riego de cultivos con agua contaminada con arsénico, un problema que se agrava por el bombeo excesivo de agua subterránea.
"No solemos pensar en esto, pero el suelo está vivo: está lleno de bacterias y muchos microorganismos diferentes", dijo Fendorf. "Resulta que esos microorganismos determinan si el arsénico permanece dividido en los minerales y lejos"de las plantas o sale de los minerales a la fase acuosa "
Los investigadores encontraron que con el aumento de las temperaturas, los microorganismos desestabilizan más del arsénico inherente del suelo, lo que lleva a mayores cantidades de toxina en el agua del suelo que está disponible para su absorción por el arroz. Una vez absorbido, el arsénico inhibe la absorción de nutrientes y disminuye la plantacrecimiento y desarrollo, factores que contribuyeron a la disminución del 40 por ciento en el rendimiento que observaron los científicos.
Alerta temprana, planificación futura
Si bien la pérdida dramática en la producción es un motivo de gran preocupación, los científicos esperan que esta investigación ayude a los productores a encontrar posibles soluciones para alimentar al mundo.
"La buena noticia es que, dados los avances pasados en términos de la capacidad de la comunidad global para producir variedades que puedan adaptarse a nuevas condiciones, junto con las revisiones al manejo del suelo, estoy optimista de que podamos solucionar los problemas observados en nuestro estudio,"Dijo Fendorf." También soy optimista de que a medida que continuamos arrojando luz sobre las amenazas resultantes de un cambio de 5 grados centígrados, la sociedad adoptará prácticas para garantizar que nunca alcancemos ese grado de calentamiento ".
Como próximos pasos, Fendorf, el coautor Tianmei Wang y Muehe esperan evaluar los rendimientos de arroz a escala mundial mediante el uso de sensores remotos para identificar los arrozales contaminados a fin de modelar los rendimientos futuros y la contaminación por arsénico.
"Es muy probable que sea un problema donde se consume la mayor parte del arroz, por lo que pensamos en el sur y el este de Asia", dijo Wang, un candidato a doctorado en ciencias del sistema de la Tierra. "Especialmente para personas como mi papá, él consume arroztres veces al día y simplemente no puede vivir sin él "
Fendorf también es miembro del Instituto de Investigación de Salud Maternoinfantil MCHRI. Investigadores del Centro Bayreuth de Ecología e Investigación Ambiental de la Universidad de Bayreuth, Alemania, son coautores del estudio.
La investigación fue financiada por la Beca de Acción Marie Sklodowska Curie de la Comisión Europea, el Departamento de Energía de EE. UU., Los Institutos Nacionales de Salud, el Instituto Nacional de Ciencias Médicas Generales.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Escuela de Ciencias de la Tierra, Energía y Medio Ambiente de Stanford . Original escrito por Danielle T. Tucker. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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