¿El aumento de los niveles de Dióxido de Carbono realmente impulsará el crecimiento de las plantas?

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ero algunos grupos que se oponen a limitar nuestras emisiones afirman que niveles más altos de dióxido de carbono (CO?) aumentarán la fotosíntesis de las plantas y aumentarán la producción de alimentos.

Una nueva investigación publicada en Science sugiere que predecir los efectos del aumento de los niveles de CO? en el crecimiento de las plantas en realidad puede ser más complicado de lo que nadie había esperado.

Para comprender lo que los investigadores han descubierto se requiere un poco de información básica sobre la fotosíntesis. Este es el proceso que utiliza la energía de la luz para impulsar la conversión de CO? en azúcares que impulsan el crecimiento de las plantas y, en última instancia, proporcionan los alimentos de los que dependemos. Desafortunadamente, la fotosíntesis es defectuosa.

Las moléculas de CO? y oxígeno son formas similares y el mecanismo clave que cosecha CO?, una enzima con el nombre pegadizo de RuBisCO, a veces confunde una molécula de oxígeno con una de CO? . Esto no fue un problema cuando RuBisCO evolucionó por primera vez . Pero hace unos 30 millones de años, los niveles de CO? en la atmósfera cayeron a menos de un tercio de lo que habían sido . Con menos CO? alrededor, las plantas comenzaron por error a tratar de recolectar moléculas de oxígeno con mayor frecuencia. Hoy, esto es a menudo una pérdida sustancial de energía y recursos de una planta.

A medida que se calienta, RuBisCO se vuelve aún más propenso a errores. El agua también se evapora más rápido, obligando a las plantas a tomar medidas para evitar que se sequen.

Desafortunadamente, detener el agua que sale de sus hojas también detiene la entrada de CO? y, a medida que RuBisCO se queda sin hambre de CO?, desperdicia más y más recursos de la planta al usar oxígeno. A 25 ° C, esto puede consumir una cuarta parte de lo que produce la planta, y el problema se vuelve más extremo a medida que las temperaturas aumentan aún más .

Sin embargo, algunas plantas desarrollaron una forma de evitar el problema bombeando CO? a las celdas donde se encuentra el RuBisCO para aumentar la fotosíntesis. Estas se conocen como plantas C4, a diferencia de las plantas C3 normales que no pueden hacer esto. Las plantas C4 pueden ser mucho más productivas, especialmente en condiciones cálidas y secas. Llegaron a dominar las praderas tropicales de la Tierra hace 5 a 10 millones de años , probablemente porque el mundo se volvió más seco en este momento y su uso del agua es más eficiente .

El maíz (maíz) y la caña de azúcar son plantas C4, pero la mayoría de los cultivos no lo son, aunque un proyecto inicialmente financiado por la Fundación Bill y Melinda Gates ha estado buscando mejorar los rendimientos del arroz al agregarle maquinaria C4 .

La mayoría de los modelos de cómo el crecimiento de las plantas y los rendimientos de los cultivos se verán afectados por el CO? liberado al quemar combustibles fósiles han asumido que las plantas C3 regulares pueden tener un mejor rendimiento. Mientras tanto, el RuBisCO en las plantas C4 ya obtiene suficiente CO? y, por lo tanto, los aumentos deberían tener poco efecto sobre ellas. Esto ha sido respaldado por estudios previos a corto plazo .

El nuevo artículo de Science informa datos de un proyecto que ha estado comparando plantas C3 y C4 durante los últimos 20 años . Sus hallazgos son sorprendentes.

Como era de esperar, durante los primeros diez años, las gramíneas C3 cultivadas con CO extra adicional obtuvieron mejores resultados, pero sus equivalentes C4 no lo hicieron. Sin embargo, en la segunda década del experimento la situación se invirtió, con las plantas C3 produciendo menos biomasa bajo niveles más altos de CO? y las plantas C4 produciendo más.

Parece que este resultado desconcertante puede deberse a que a medida que pasó el tiempo, había menos nitrógeno disponible para fertilizar el crecimiento de las plantas en las parcelas C3 y más en las parcelas C4. Por lo tanto, el efecto no se debió solo a las plantas en sí, sino también a sus interacciones con la química del suelo y sus microbios.

Estos resultados sugieren que la forma en que los cambios en el CO? afectan los ecosistemas establecidos es probable que sea compleja y difícil de predecir. Pueden sugerir que, a medida que aumenta el CO? en la atmósfera, los pastizales tropicales C4 tal vez podrían absorber más carbono de lo esperado, y los bosques, que son predominantemente C3, podrían absorber menos . Pero es probable que la imagen exacta dependa de las condiciones locales.

Impacto en la comida

Lo que esto significa para la producción de alimentos puede ser más sencillo y menos reconfortante que a primera vista. Estos resultados son de pastos que sobreviven y continúan creciendo año tras año. Pero los cultivos de cereales actuales son «plantas anuales» que mueren después de una temporada y deben ser replantadas.

Como resultado, no tienen la oportunidad de desarrollar las interacciones del suelo que parecen haber impulsado el crecimiento de las plantas C4 en el experimento. No podemos esperar que nuestros problemas de seguridad alimentaria se resuelvan aumentando el rendimiento de los cultivos C4 en respuesta al CO? como lo hicieron en el experimento. Del mismo modo, la eventual caída de la biomasa observada en las parcelas C3 no debería ocurrir en los cultivos anuales C3.

Pero, como sabemos, las plantas C3 desperdician muchos más recursos a temperaturas más altas, por lo que cualquier aumento en la fotosíntesis debido al aumento de los niveles de CO? parece que al menos se cancelará por los efectos del calentamiento global que causará. Y eso sin tener en cuenta los cambios en los patrones de lluvia, como las sequías más frecuentes .

Las soluciones que parecen ser demasiado buenas para ser verdad en general lo son, y, por el momento, todavía parece ser el caso de la idea de que el rendimiento mejorado de los cultivos de CO? alimentará al mundo.

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