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 en el suelo sufrirá una disminución dramática y pondrá en peligro los suministros alimentarios críticos.

Estos experimentos que exploran la producción de arroz en las condiciones climáticas futuras muestran que los rendimientos de arroz podrían caer alrededor de un 40 por ciento para el 2100, con consecuencias potencialmente devastadoras en partes del mundo que dependen del cultivo como fuente básica de alimento. Y lo que es más, Los cambios en los procesos del suelo debido al aumento de las temperaturas harán que el arroz contenga el doble de arsénico tóxico que el arroz que se consume en la actualidad. La investigación fue publicada el 1 de noviembre en Comunicaciones de la naturaleza .

"Para cuando lleguemos a las 2100, se estima que tenemos aproximadamente 10 mil millones de personas, eso significaría que tenemos 5 mil millones de personas que dependen del arroz, y 2000 millones que no tendrían acceso a las calorías que normalmente necesitarían, "dijo el coautor Scott Fendorf, el profesor Terry Huffington de ciencia del sistema terrestre en la Escuela de la Tierra de la Universidad de Stanford, Energía y Ciencias Ambientales (Stanford Earth). "Tenemos que ser conscientes de estos desafíos que se avecinan para poder estar preparados para adaptarnos".

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 hoy en día muchos cultivos alimentarios contienen pequeñas cantidades de arsénico, algunas regiones de cultivo son más susceptibles que otras. Los cambios futuros en el suelo debido a temperaturas más altas combinadas con condiciones de inundación hacen que las plantas de arroz absorban arsénico en niveles más altos, y el uso de agua de riego con alto contenido de arsénico natural agrava el problema. Si bien estos factores no afectarán a todos los productos básicos mundiales de la misma manera, se extienden a otros cultivos crecidos por inundaciones, como el taro y el loto.

"Simplemente no esperaba la magnitud del impacto que observamos en el rendimiento del arroz, "dijo Fendorf, quien también es investigador principal del Instituto Stanford Woods para el Medio Ambiente. "Lo que me perdí fue cuánto respondería la biogeoquímica del suelo al aumento de temperatura, cómo eso amplificaría el arsénico disponible en las plantas, y luego, junto con el estrés por temperatura, cómo eso afectaría realmente a la planta ".

Un que ocurre naturalmente, químico semimetálico, El arsénico se encuentra en la mayoría de suelos y sedimentos. pero generalmente está en una forma que no es absorbida por las plantas. La exposición crónica al arsénico provoca lesiones cutáneas, cánceres agravamiento de la enfermedad pulmonar y, por último, muerte. Es especialmente preocupante en el arroz no solo por su importancia global, pero también porque el alimento bajo en alérgenos a menudo se presenta temprano a los bebés.

"Creo que este problema también es crucial para las personas que tienen hijos pequeños en nuestra sociedad, "dijo el autor principal E. Marie Muehe, un ex becario postdoctoral en Stanford y ahora en la Universidad de Tübingen, Alemania. "Debido a que los bebés son mucho 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 basándose 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 investigaciones anteriores examinaron 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 en el clima.

Para los experimentos, el grupo cultivó una variedad de arroz de grano medio en 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 será mayor en el futuro debido a su acumulación en suelos por el riego de cultivos con agua contaminada con arsénico, un problema que se agrava por el exceso de bombeo de las aguas subterráneas.

"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 desestabilizaron más el arsénico inherente del suelo, conduciendo a mayores cantidades de la toxina en el agua del suelo que está disponible para ser absorbida por el arroz. Una vez asumido, El arsénico inhibe la absorción de nutrientes y disminuye el crecimiento y desarrollo de las plantas. factores que contribuyeron a la disminución del 40 por ciento en el rendimiento que observaron los científicos.

Advertencia temprana, planificación futura

Si bien la dramática pérdida de producción es un motivo importante de 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 del pasado en cuanto a la capacidad de la comunidad mundial para producir variedades que puedan adaptarse a las nuevas condiciones, junto con revisiones al manejo del suelo, Soy optimista de que podemos 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 Celsius, 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 arrozales contaminados con el fin de modelar los rendimientos futuros y la contaminación por arsénico.

"Es más probable que esto 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 doctorado candidato en ciencia del sistema terrestre. "Especialmente para personas como mi papá:consume arroz tres veces al día y simplemente no puede vivir sin él".