DOI:http://dx.doi.org/10.23850/24220582.117

¹Colombiano. Ph.D Profesor Asociado, Universidad Nacional de Colombia, sede Palmira. cicardozoc@unal.edu.co

Para citar este artículo

Cardozo, C. (2014). Cambio climático y agrobiodiversidad. Revista colombiana de investigaciones agroindustriales, 1(1), 72-79. DOI:http://dx.doi.org/10.23850/24220582.117

Uno de los principales retos de la humanidad es garantizar la seguridad alimentaria global. Desde los años 60's se han venido realizando esfuerzos por aumentar la producción de alimentos para una población creciente. Los programas de mejoramiento juegan un papel importante, al igual que las comunidades de medianos y pequeños agricultores quienes conservan un alto porcentaje de la variabilidad genética de los principales cultivos mediante sistemas locales de producción. Nuevas tecnologías se han incorporado, como la biotecnología, la agricultura eco-eficiente, la agricultura inteligente, con el fin de desarrollar sistemas productivos sostenibles. Si bien, el suministro de alimentos se ha incrementado, los fenómenos del Calentamiento Global -CG y el Cambio climático -CC aparecen como una amenaza, pues sus efectos sobre aspectos fenológicos y fisiológicos de los cultivos, estimados mediante modelación, pronostican una fuerte reducción en la biodiversidad y en los rendimientos de los cultivos a nivel mundial, con variaciones según las regiones. En este sentido, es necesario iniciar planes de adaptación oportunos y acordes con los niveles de vulnerabilidad según los diferentes países. Ante esta situación, una estrategia para adaptarse a los escenarios futuros que plantea el Calentamiento Global, es incorporar la mayor biodiversidad posible y disponible en programas de mejoramiento. En este contexto se requiere de gran creatividad, para no solo mantener sino aumentar los rendimientos de los cultivos y mitigar la pérdida de recursos naturales con el fin de garantizar la seguridad alimentaria mundial.

Palabras clave: Calentamiento global, cambio climático, seguridad alimentaria, biodiversidad

One of humanities major challenges is to ensure global food security. Since the 60's efforts have been made to increase food production for a growing population. Breeding programs have been playing an important role, as well as the communities of medium and small farmers who retain a high percentage of genetic variability of major crops through local production systems. New technologies have been incorporated such as biotechnology, eco-efficient agriculture, and intelligent agriculture to develop sustainable production systems. While the food supply has increased, the phenomena of global warming- GW and climate change -CC appear as a threat, because of its effects on phenological and physiological aspects of crops, estimated by modeling, forecasting a strong reduction in biodiversity and crop yields worldwide with regional variations. As far as these concerns, it's necessary to make well-timed adaptation plans consistent with the vulnerability levels in different countries. In this situation, a strategy to adapt to future scenarios posed by GW; is to incorporate the most biodiversity possible and available in breeding programs. This context requires great creativity to not only maintain but to increase crop yields and ease the loss of natural resources in order to ensure global food security.

Key words:Global warming, climate change, food security, biodiversity

Hasta hace relativamente pocos años, los retos de la agricultura fueron cómo lograr más alimentos y acceso para una población en continuo crecimiento. En la llamada Revolución Verde (años 60's) se dieron grandes adelantos desde el punto de vista de la fisiología de las especies, los sistemas intensivos de producción y el fitomejoramiento, lo que permitió lograr incrementos significativos en los rendimientos de las especies cultivadas. Posteriormente hacia los años 80's surge una preocupación sobre la necesidad de conservar el medio ambiente y se añade un nuevo reto: Cómo mejorar la producción, la disponibilidad y el acceso pero con sistemas de producción sostenibles, llegando a pensar inclusive en sistemas menos productivos pero ambientalmente sostenibles; esta premisa, por supuesto, no contribuye a la solución del problema, lo que nos exige ser más creativos para lograr mejorar los rendimientos de los cultivos con tecnologías que afecten mínimamente el medio ambiente e incorporando nuevas tecnologías como la biotecnología, la agricultura de precisión, la agricultura ecoeficiente, prácticas climáticamente inteligentes (FAO, 2010) entre otras. Hoy día, aún tenemos en el planeta cerca de 870 millones de personas con problemas de hambre (FAO, 2013), es decir el problema sigue sin resolver, pero adicionalmente, en los últimos 20 años un nuevo reto apareció: el Calentamiento Global (CG).

El IPCC fue creado en 1988, para abordar mediante investigación científica este fenómeno frente al escepticismo de algunos sectores de la comunidad científica. Si bien, los primeros informes del IPCC planteaban como una posibilidad que estuviese ocurriendo un calentamiento del planeta, los informes más recientes (2013) concluyen de manera inequívoca que es un fenómeno real, donde la contribución antrópica, en la emisión de gases efecto invernadero (GEI), ha sido determinante como causa y con efecto real en el cambio climático (CC). (IPCC, 2013).

Durante las últimas décadas, y con base en múltiples modelos climáticos de circulación (GMC's) y diferentes escenarios del desarrollo mundial se ha venido documentando el impacto del CG en los componentes del sistema climático, lo que ha causado cambios dramáticos en el clima terrestre, incrementando desastres causados por la distribución de la precipitación (sequías ­inundaciones) como también efectos en los rendimientos de las especies cultivadas que pueden afectar notablemente la seguridad alimentaria (Reddy and Pachepsky, 2000). El objeto de esta reflexión es contribuir a sensibilizar sobre la amenaza que el CG representa para la seguridad alimentaria, al igual que el papel de la agrobiodiverisdad para acciones de adaptación al fenómeno.

El Centro Internacional de Agricultura Tropical (CIAT) en Colombia, con la contribución de Programas como Decision and Policy Analysis (DAPA), Climate Change, Agriculture and Food Security (CCAFS) y organizaciones como Bioversity International, han venido desarrollando investigación científica que ha permitido documentar el impacto del CC en la producción de cultivos en el presente y el futuro. Estos estudios permiten además trazar estrategias de adaptación y/o mitigación con la debida anticipación, también contribuye con los gobiernos para la toma de decisiones y para definir una política pública que les permita enfrentar las grandes amenazas que el CG y el CC causarán en aspectos sociales, en infraestructura, en salubridad, en pérdida de biodiversidad, en desertificación de los suelos, en recursos hídricos, entre otros. Recientemente, CCAFS y colaboradores han venido documentando el impacto del CG y el CC en Centroamérica mediante la publicación de una serie llamada Estado del arte en cambio climático, agricultura y seguridad alimentaria, por países como República Dominicana, El Salvador y Guatemala.

Es importante distinguir algunos conceptos que pueden ser tomados en algunos casos como sinónimos. El CG se relaciona con la tendencia al incremento de la temperatura global de la tierra y se atribuye en los últimos 160 años al efecto del aumento de los gases efecto invernadero, especialmente del CO2 a partir de la industrialización, el transporte, la contaminación, el uso de combustibles fósiles y la tala de bosques entre otros. El Cambio Climático, incorpora al CG e incluye todas las variaciones del clima que han ocurrido durante millones de años de evolución de la tierra, por causas como la actividad del sol, circulación oceánica, actividad volcánica, entre otros. Por otro lado, el clima se define como el estado promedio del tiempo y por tanto, el cambio climático y el estado del tiempo se confunden. Si bien el clima y el estado del tiempo se relacionan estrechamente, existen diferencias importantes entre ambos. Una confusión común entre el clima y el estado del tiempo surge al preguntar a científicos cómo pueden predecir qué será el clima dentro de 100 años, si no pueden predecir cuál será el estado del tiempo dentro de unas semanas.

La naturaleza caótica del estado del tiempo hace impredecible cualquier pronóstico, más allá de unos pocos días. La proyección de cambios en el clima (es decir, el estado del tiempo promedio a largo plazo) debido a cambios en la composición atmosférica u otros factores, resulta una cuestión muy diferente y mucho más manejable. Impactos en la producción de los cultivos se han realizado para maíz, trigo y arroz (Howden and O'Leary, 1997; Challinor and Wheeler, 2008). La productividad de los cultivos y los balances de agua en el suelo se han estudiado con modelos de crecimiento de los cultivos con diferentes modelos climáticos globales tabla 1. Dichos modelos se aplican con diferentes escenarios, determinados por el IPCC.

Un escenario climático es una descripción razonable del clima futuro basada en un rango de asunciones climatológicas, pero también de cómo podría ser en el futuro la tasa de crecimiento poblacional, los factores sociales y económicos, el desarrollo de tecnologías limpias, la adopción de nuevas tecnologías. La variabilidad climática es uno de los factores más importantes que influencia año a año la producción de cultivos, incluso en áreas con especies de alto rendimiento y alta tecnología agrícola, lo que incrementa, junto con la disponibilidad de agua, la incertidumbre con respecto a la seguridad alimentaria (Reddy and Pachepsky, 2000). En este sentido es válido determinar los impactos del cambio climático en la producción de cultivos, con el fin de desarrollar estrategias de adaptación.

En muchos países del mundo se predicen aumentos en la temperatura de la superficie terrestre para los años 2030-2050. Se pronostica que habrá un aumento promedio en 2°C por lo que todas las regiones del planeta serán más cálidas. Obviamente, habrá efectos regionales diferentes, es así como las temperaturas medias de primavera en regiones de USA, presentarán un aumento entre 3.7 °C a 6.4 °C; algo parecido se prevé que va a ocurrir en China y en Rusia. Del mismo modo, durante el otoño en Harbin, la temperatura media del aire aumentará entre 4.8 °C y 8.8 °C (IPCC, 2007; (Jaggard et al., 2010; El-Sharkawy y Mejía, 2011).

Las tendencias de calentamiento en el hemisferio norte son lo suficientemente grandes como para que los ciclos de cultivos de soya, maíz, patata y remolacha se alarguen considerablemente, lo que debe generar aumento en el rendimiento, siempre y cuando se disponga de suficiente agua para los cultivos. Este aparente cambio en los patrones de calentamiento podría incidir en un efecto positivo de impacto en la productividad agrícola en estas regiones. Tal variación se debe a una distribución desigual del calor solar, a las respuestas individuales de la atmósfera, los océanos y la superficie terrestre, a las interacciones entre ellos, y a las características físicas de las regiones (IPCC, 2007); Jaggard et al., 2010; El-Sharkawy y Mejía, 2011).

Los efectos en los rendimientos y según el escenario y el modelo que se utilice estiman decrecimientos entre el 1% y el 7% de la producción mundial de cereales, con un efecto más negativo en los países en desarrollo (-9% hasta -11%), esto como ya se mencionó se debe a que en los países de latitudes altas las estaciones de crecimiento son más limitadas por las bajas temperaturas y por ende un aumento en temperatura aumentará las estaciones de crecimiento de los cultivos.

Otro efecto colateral del CG en la agricultura es la variación que puede causar en los sistemas económicos, por la alteración de los precios de los alimentos por una combinación de factores como reducción de la oferta, aumento de la demanda, aumento del consumo por la mejora económica de países como India y China, por ejemplo.

Se estima que existen aproximadamente 15 ( ± 1) mil millones de hectáreas libres de hielo en la superficie terrestre. De estas, aproximadamente el 10% se utilizan en cultivos; el 23% en pasturas; el 29% en bosques; estos tres juntos representan algo más que el 60% de la tierra disponible del planeta (Houghton, 1990; FAO, 2007) y son los recursos naturales disponibles para alimentar a 7 mil millones de personas que existimos actualmente y que podrían ser 10 mil millones en 2060 según proyecciones de (FAO, 2007). En la actualidad, cerca de mil millones de personas, especialmente en países en desarrollo, presentan algún tipo de deficiencia alimentaria (FAO, 2013) y esto podría empeorar como consecuencia del calentamiento global.

En este contexto se requiere de gran creatividad para no solo mantener sino aumentar los rendimientos de los cultivos y mitigar la pérdida de recursos naturales, con el fin de garantizar la seguridad alimentaria mundial. Evaluaciones de la FAO indican que los agro-ecosistemas están expuestos a las amenazas de la variabilidad climática estacional y en largo plazo al cambio climático, además de su degradación por las actividades humanas.

Por otro lado, el aumento de las concentraciones de CO₂ por efecto de las actividades humanas se ha estudiado en algunos cultivos encontrando que las especies C₃ como el arroz y el trigo podrían salir beneficiadas con incrementos en rendimiento, al igual que algunas leguminosas como la soya, el fríjol y el maní a diferencia de las C₄ como maíz y sorgo. El aumento de la concentración de CO₂ mejoró los rendimientos de maíz y soya en un 9% y 14% respectivamente (McGrath and Lobell, 2011).

No menos relevante debe ser considerado el impacto del CC en la disponibilidad del agua pues es crítico para el desarrollo de los cultivos. Los cambios en la distribución de lluvias son más importantes que los cambios en los promedios anuales (Gornall et al., 2010). En el pasado las inundaciones han llevado a grandes reducciones en la producción de los cultivos y en términos globales los eventos de inundaciones vienen aumentando y afectando grandes áreas de producción de los principales cultivos alimenticios.

Los cambios anormales en el sistema climático tienen implicaciones en el largo plazo para la viabilidad de los ecosistemas, ya que cuando cambian los patrones climáticos también cambian la distribución espacial de las zonas agroecológicas, la dinámica de los hábitats para las especies de animales y plantas, las estructuras y biomasa de los ecosistemas y la diversidad genética de variedades locales, los patrones de distribución y la incidencia e infestación de plagas y enfermedades de las plantas, que pueden tener impactos significativos en la producción de los cultivos (Parry et al., 2004); (Lobell y Bruke, 2010).

En el caso de estrés por aumento de la temperatura se ha documentado efectos en el crecimiento y desarrollo de las plantas por afectación de varios procesos fisiológicos y de rendimiento. Algunos efectos del estrés causan decrecimiento en procesos como la fotosíntesis, la conductancia estomática, uso eficiente del agua, altura de planta, ramificación, área foliar, crecimiento radicular, producción de materia seca, nodulación y fijación de N, floración, viabilidad del polen, número de frutos, entre otros. Por otro lado, se pueden incrementar algunos procesos como la senescencia, la demanda de agua, la transpiración (Egli et al., 2005; Djanaguiraman, et al. 2013).

Ante esta situación, una estrategia para adaptarse a los escenarios futuros que plantea el calentamiento global, es incorporar la mayor biodiversidad posible y disponible en programas de mejoramiento. Existen grandes cantidades de germoplasma de cultivos y especies cultivadas en los bancos de semillas (ex situ) alrededor del mundo, al igual que en manos de agricultores y comunidades (in situ). Aún falta mucho por caracterizar y evaluar, pero existe suficiente documentación tabla 2 para que los fitomejoradores puedan utilizarlas en la generación de nuevos materiales que se adapten a nuevas condiciones bióticas y abióticas generadas por efectos del CG y el CC (Zeigler, 2013).

Por otro lado, las especies parientes silvestres de los cultivos (EPSC) juegan un papel fundamental por su potencial para contribuir con caracteres benéficos para los cultivos tales como resistencia a plagas y enfermedades y estabilidad en los rendimientos tabla 3.

La diversidad de las EPSC es muy importante por su alta diversidad genética que puede aportar caracteres para factores bióticos y abióticos que pueden ser transferidos a los cultivos mediante técnicas convencionales o biotecnológicas. En este sentido, las EPSC ofrecen una oportunidad para la mitigación al CC como una estrategia para contribuir a la seguridad alimentaria futura (Maxted et al., 2012). Con base en lo anterior, es clara la necesidad de realizar esfuerzos por conservar y caracterizar las EPSC, pues su alta variabilidad genética es una fuente potencial que permitirá contribuir a la seguridad alimentaria global.

Una de las mayores preocupaciones es cómo se verán afectados los sistemas de semillas por el CG y el CC en cuanto a garantizar la seguridad alimentaria mundial. En México (Bellon et al., 2011) concluyeron que los mayores impactos serán sobre los pequeños agricultores, especialmente la capacidad de los sistemas tradicionales de semillas de maíz para proveer a los agricultores de materiales genéticos que les permitan afrontar los impactos del cambio climático en el futuro.

La mayoría de los países ya viene sufriendo por el rigor de eventos climáticos extremos como sequías, inundaciones, huracanes. En este sentido es necesario avanzar en estudios de vulnerabilidad para los diferentes sistemas productivos (pequeños, medianos, grandes) en cada país/región/localidad como también en la planificación de la adaptación al cambio climático. Los países necesitan conocimientos sólidos sobre la vulnerabilidad de sus sistemas alimentarios, ecosistemas, sociedades y economías nacionales al CC y al CG. La FAO ha desarrollado una amplia gama de sistemas de datos innovadores y fáciles de usar, además de herramientas para evaluar la repercusión del clima y las vulnerabilidades y planificar las prácticas de adaptación, como por ejemplo: una metodología de optimización de la adaptación dinámica de las explotaciones agrícolas (FAO, 2014).

La adaptación es un proceso integrado y flexible que depende del manejo sostenible de los recursos naturales. En la actualidad ya se cuenta con una gran cantidad de conocimientos sobre las tecnologías sostenibles y las prácticas innovadoras para fomentar un mejor manejo de los recursos naturales y una mayor resiliencia del ecosistema. El ajuste de estas prácticas al contexto de los impactos actuales y futuros del cambio climático es esencial. (FAO, 2013).

La seguridad alimentaria mundial se encuentra amenazada por efecto del CG y el CC. Ninguno de los sistemas de producción de alimentos, por si solo, garantiza un abastecimiento eficaz. En este sentido, en los diversos cultivos se deben incorporar recursos genéticos de la biodiversidad para la mitigación y/o adaptación a los problemas bióticos y abióticos. Esto requiere el fortalecimiento de los programas nacionales de fitomejoramiento y de las estrategias de conservación y uso de los parientes silvestres que son la fuente de soluciones a los problemas que nuestras especies de cultivo tienen hoy y los que tendrán en los próximos años por efectos del CC y el CG.

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