El aumento de la temperatura global derivada del cambio climático afecta a todos los seres vivos, incluidas las plantas. De acuerdo con la FAO, la temperatura es un factor que influye en procesos biológicos como la fotosíntesis y la absorción de agua y nutrientes. A medida que el entorno cambia, las especies vegetales se adaptan a las nuevas condiciones y se convierten en plantas resilientes.
Sin embargo, como seres humanos, no podemos esperar a que las adaptaciones ocurran naturalmente si queremos salvar a las especies, incluyéndonos. Por ello, es necesario implementar estrategias basadas en la bioeconomía que permitan que la agricultura sea sostenible. De esta manera, protegeremos la biodiversidad y aseguraremos que todas las personas tengan acceso a alimentos seguros.
¿Por qué se tienen que adaptar las plantas resilientes?
Las plantas, como todo ser vivo, tienen un rango de temperatura viable para la vida. En su caso, las temperaturas por debajo de 0 °C o por encima de 50 °C, impiden que se desarrollen sus procesos bioquímicos fundamentales. Aunque la temperatura óptima de desarrollo varía según la especie, generalmente se encuentra en un rango entre 10 °C y 25 °C.
Por ello, al igual que el estrés hídrico, las altas temperaturas causan cambios anatómicos, morfológicos y funcionales en las plantas. Lo cual resulta en pobre crecimiento y baja productividad de frutos y semillas. Puesto que el calor acelera el desarrollo de las plantas, pero no lo mantiene durante todo el ciclo vital.
El estrés por calor no solo proviene de la temperatura que se percibe en el aire y que afecta las copas de las plantas, sino también de la temperatura del suelo que incide en las raíces. Por ejemplo, en el tomate, las temperaturas diurnas por encima de 35 °C provocan disminución en la germinación de las semillas en 54%, y por encima de 40 °C es inviable.
De manera similar, si la temperatura excede los 32 °C durante las etapas iniciales del desarrollo de la cebolla, puede ocurrir que el bulbo se forme de manera prematura, por lo que no alcanza su crecimiento máximo. Por ello es indispensable que las especies vegetales se adapten para que sean plantas resilientes que sobrevivan al cambio climático.
¿Cómo se adaptan las plantas?
Ya sabemos por qué se tienen que adaptar las plantas, pero ¿cómo lo pueden hacer? En primer lugar, hay que saber qué es la adaptación. Se trata de «un mecanismo biológico a través del cual los organismos se ajustan a cambios en su entorno mediante modificaciones morfológicas, fisiológicas, conductuales y moleculares, que les hacen más aptos para su existencia».
Al igual que los demás seres vivos, las plantas ajustan sus estructuras físicas y su metabolismo de acuerdo con las características del suelo, el agua, la temperatura, la luz y otros factores. A lo largo de la historia de la evolución, las especies vegetales han desarrollado características adaptativas como hojas carnosas que permiten la retención de agua, y movimientos rotatorios para asegurar la cantidad de luz solar que necesitan.
La variación en la temperatura global ha producido plantas euritermas que sobreviven en un amplio rango de temperaturas, como el musgo. Sin embargo, también hay plantas estenotermas que requieren un rango específico de temperaturas, como las plantas tropicales.
Aunque las adaptaciones ocurren a lo largo de un tiempo geológico muy grande, las plantas pueden adquirir tolerancia a ciertas condiciones. Por ejemplo, la termotolerancia, es decir, la habilidad de sobrevivir a temperaturas que normalmente serían letales. Para lograr esto se necesita una exposición previa a temperaturas 5 o 10 °C por encima de la temperatura óptima de desarrollo. De esta manera, el organismo se prepara para soportar periodos de estrés posteriores, es decir, son plantas resilientes.
Optimización de los cultivos
El estrés por las altas temperaturas no solo afecta la subsistencia de las plantas, sino también la de la humanidad, porque los productos de origen vegetal son la base de la alimentación. Por ello es necesario desarrollar estrategias agronómicas basadas en conocimientos científicos, que permitan mitigar los efectos del calentamiento global en los cultivos.
Para lograrlo, se debe promover la nutrición mineral balanceada a través del enriquecimiento del suelo e implementar técnicas agrícolas que consideren las cadenas tróficas. Asimismo, se deben proporcionar condiciones controladas para que las plantas desarrollen termotolerancia y se conviertan en plantas resilientes.
Además, hay alternativas químicas como la aplicación de bioestimulantes, termoprotectores y sustancias que regulan los fluidos de las plantas, como los osmolitos. De igual forma, desarrollar terapias moleculares permitiría mejorar la bioquímica defensiva, diagnosticar el estrés, prevenir enfermedades en las plantas y aumentar la producción de frutos.
Por lo tanto, la optimización de los cultivos es posible, pero es necesario enfrentar retos como desequilibrio de nutrientes, plagas, mala calidad del agua y restricciones económicas. Por ello, es necesario enriquecer la rizosfera, aumentando la biodiversidad del suelo alrededor de las raíces, a través de acciones como la fitoestimulación para la fijación de nitrógeno en las plantas, y la solubilización de minerales para mejorar su asimilación.
Un experimento demostró que necesitamos plantas resilientes
Argelia Lorence, investigadora de Wheat and Rice Centre of Resilience, junto con su equipo, señala que las plantas tienen menos mecanismos de defensa durante la noche. Lo cual, ante el aumento de la temperatura global, es un peligro para el sistema alimentario, ya que podría causar una caída de 6% en el rendimiento de los cultivos de trigo y de 10% en los cultivos de arroz, que son la base alimentaria de muchos países en el mundo.
«Debido a cómo funciona la fotosíntesis, las plantas necesitan temperaturas más frescas durante la noche. Y hay procesos que ahora se están perturbando».
Argelia Lorence, investigadora de Wheat and Rice Centre of Resilience.
En 2019, el equipo de Lorence inició un experimento, que duraría dos años, en el que buscaron formas para mejorar los cultivos de arroz en condiciones de estrés. Por lo que las plantas se introdujeron en seis invernaderos que les permitieron generar temperaturas más altas en la noche.
Durante un periodo de dos semanas en la etapa de floración, la temperatura se elevó en tres invernaderos para alterar el comportamiento de las plantas. Posteriormente, cada mañana abrían el techo de los invernaderos, y por la noche los cerraban para mantener alta la temperatura. Lo cual es importante porque en los periodos nocturnos el calor no se disipa al igual que en el día, ya que no hay sitios de luz y sombra.
Finalmente, en la época de cosecha recolectaron 30 mil plantas de 400 variedades de arroz. Al analizarlas, pudieron identificar que las plantas con un gen que produce granos más anchos pueden resistir mejor las altas temperaturas. De esta manera, se busca aislar todos los genes que tengan relación con la termotolerancia para mejorar la producción y crear nuevas variedades de cultivo. Asimismo, se espera que en el futuro se puedan generar plantas resilientes, aislando los genes resistentes a factores de estrés como la sequía y la salinidad.
