El 10% de la superficie vegetal de la Tierra demuestra una alta sensibilidad a la variabilidad climática

¿Cómo está afectando el cambio climático a las especies, poblaciones y comunidades de plantas a nivel mundial? ¿Cuáles son algunos de los cultivos climáticamente inteligentes del futuro? https://stateoftheworldsplants.com/climate-change

EN LAS ÚLTIMAS TRES DÉCADAS, SE HAN APARECIDO CAMBIOS EN EL CLIMA A UNA ESCALA Y NIVEL DE VARIABILIDAD NO VISTO EN LOS ÚLTIMOS 850.000 AÑOS

La concentración de dióxido de carbono atmosférico global ha aumentado desde niveles preindustriales de alrededor de 280 ppmv hasta los 400 ppmv actuales. Mientras tanto, las temperaturas globales en la superficie de la Tierra se están calentando cada año a un ritmo promedio que es más rápido que cualquier tendencia observada en los últimos 1.400 años. En muchas regiones, las precipitaciones cambiantes o el derretimiento de la nieve y el hielo están alterando los sistemas hidrológicos y afectando los recursos hídricos, y se prevé que algunos eventos extremos (por ejemplo, períodos de calor extremo) aumenten a medida que aumentan las temperaturas [72]. Con este telón de fondo de climas cambiantes, existe una necesidad urgente de comprender las respuestas de las plantas del mundo a su entorno cambiante en varios niveles diferentes, que van desde los genes y las especies hasta las comunidades y los ecosistemas. En términos generales, los impactos previstos del cambio climático en las plantas del mundo pueden clasificarse en tres posibles resultados: extinción, migración (en forma de cambio de rango permanente) o adaptación in situ [72-75].

No es fácil determinar que la extinción de una planta se ha producido únicamente como resultado del cambio climático, y actualmente hay poca evidencia publicada que demuestre que tales extinciones hayan ocurrido en la última década [76]. Sin embargo, basándose en lo que se sabe sobre las tolerancias ambientales de las plantas y el cambio climático previsto para 2050, los modelos de envoltura de especies predicen que muchas especies de plantas pueden estar en «tiempo prestado». Estos modelos predicen que el espacio climático adecuado se volverá tan severamente restringido para muchas especies que se esperan extinciones generalizadas relacionadas con el clima [77, 78]. Para muchas plantas (árboles en particular), la baja velocidad a la que pueden responder y las limitaciones en el potencial de adaptación local y la diversidad genética, también significan que los verdaderos impactos del cambio climático podrían no verse por algún tiempo [79, 80]. Se prevé que muchas plantas ya se encuentren en la llamada «deuda de extinción» [81, 82]. Además, el cambio climático tendrá impactos indirectos como resultado de las interacciones cambiantes de las especies, incluidos, por ejemplo, cambios en la distribución y el número de polinizadores y patógenos vegetales. Cada vez hay más pruebas que sugieren que estas interacciones cambiantes son una causa importante de la disminución documentada de la población y las posibles extinciones relacionadas con el cambio climático [76]. Las ramificaciones de la pérdida de espacio climático adecuado, especialmente para cultivos importantes, tendrán graves consecuencias económicas. En muchos casos, ahora se necesitan acciones específicas (ver Cuadro 3: Construir una economía cafetera resiliente al clima para Etiopía, y Cuadro 4: Comprender los cultivos del futuro para África subsahariana).

FIGURA 9: ÍNDICE DE SENSIBILIDAD VEGETAL PARA EL INTERVALO 2000-2013

El mapa muestra áreas que han mostrado sensibilidad a la variabilidad climática durante los últimos 14 años (en rojo) identificadas mediante un índice de sensibilidad de la vegetación. Este índice se calcula utilizando datos de series de tiempo derivados de imágenes de satélite para examinar la sensibilidad de la productividad de la vegetación a intervalos mensuales frente a tres variables climáticas que impulsan la productividad de la vegetación (temperatura del aire, disponibilidad de agua y cobertura de nubes). Las áreas que han demostrado una gran respuesta a la variabilidad climática durante los últimos 14 años están marcadas en rojo. En otras regiones (marcadas en verde), por el contrario, hay pocos cambios en la productividad de la vegetación, a pesar de las perturbaciones climáticas. Estas regiones son potencialmente más resistentes al cambio climático actual y futuro.

La evidencia de la migración latitudinal y altitudinal de las plantas en respuesta a los cambios climáticos durante las últimas décadas es evidente en varios estudios de observación a largo plazo. En las regiones montañosas europeas, por ejemplo, un estudio que comparó muestras de vegetación por encima de la línea de árboles en 2008 con las encontradas en 2001 indicó una abundancia significativamente mayor de especies termofílicas (es decir, aquellas que requieren temperaturas más cálidas para crecer) en 2008 [83]. Por lo tanto, al menos durante este período de tiempo, parecería que las especies adaptadas al calor están migrando hacia las montañas a medida que las temperaturas se vuelven más cálidas, lo que resulta en la pérdida de especies adaptadas al frío. Asimismo, en un estudio en el Pirineo occidental realizado durante los últimos 40 años, se están evidenciando cambios significativos en las poblaciones más australes de pino silvestre (Pinus sylvestris) y haya europea (Fagus sylvatica) con una mayor presencia de ambos en la región. Además, la distribución del pino silvestre se ha desplazado unos 1,5 km hacia el norte y el haya europeo ha desplazado su distribución hacia el sur en unos 2 km. Ambas especies también han ampliado su rango altitudinal hacia arriba en alrededor de 200 m [84, 85]. De manera similar, en el Reino Unido, un estudio de especies de plantas vasculares que comparó la distribución de las poblaciones de plantas de 1978-1994 con las de 1995-2011 mostró un pequeño pero significativo cambio hacia el norte [86]. Los estudios de observación realizados en los EE. UU. Durante las últimas tres décadas también han revelado cambios en la migración. Los resultados de 28 años de imágenes satelitales de la distribución de los bosques de manglares en la costa este de Florida, por ejemplo, han revelado que estos bosques se han duplicado en área en el extremo norte de su rango histórico; un cambio asociado con una reducción en la frecuencia de eventos invernales extremadamente fríos [87]. También hay una serie de conjuntos de datos de los bosques de la costa este y de California que indican cambios en el rango, rotación de la población, disminución del número de árboles grandes y aumento de la densidad de árboles tolerantes a la sequía en algunas regiones [88, 89]. También son evidentes una serie de mega-perturbaciones relacionadas con el cambio climático, por ejemplo, en el oeste de América del Norte ha habido grandes incendios, brotes de patógenos y mortalidad de plantas relacionada con la sequía [90] sin precedentes. En general, existen grandes lagunas de conocimiento en nuestra comprensión actual de los cambios de rango de las plantas terrestres en respuesta al cambio climático. Una síntesis multidimensional global reciente, por ejemplo, reveló que se sabe muy poco sobre los cambios de rango en los trópicos o las tierras bajas [91]. La adaptación in situ al cambio climático depende en gran medida de la capacidad de la planta para adaptarse a las condiciones cambiantes. A veces, la respuesta se observa como un cambio en la fenología de la planta (incluido el momento de la brotación, la aparición de la primera hoja y la floración). Alternativamente, la capacidad de una planta para resistir el cambio podría deberse a la adaptación local, resultante de la plasticidad genética y / o rasgos morfológicos. Una revisión reciente de la evidencia de la adaptación local en las plantas mostró evidencia de las respuestas plásticas al cambio climático, lo que indica una adaptación local, en los 29 estudios examinados (con más de 50 especies de plantas diferentes) [92]. También se están produciendo cambios en la fenología de las especies herbáceas en muchas regiones del mundo. Por ejemplo, un estudio observacional de 1558 especies de plantas silvestres de cuatro continentes.

RECUADRO 3: CONSTRUYENDO UNA ECONOMÍA CAFÉ RESILIENTE AL CLIMA PARA ETIOPÍA El sector cafetero mundial ha estado alerta al probable impacto del cambio climático durante al menos una década. En los últimos tres años, estas preocupaciones se han convertido en una cruda realidad, y la sequía se ha convertido en un problema importante en casi todos los principales países productores de café, incluido Brasil, el principal productor mundial. A pesar del inmenso valor de la industria del café, solo unos pocos estudios han analizado el impacto a largo plazo del cambio climático de una manera científica rigurosa. En 2013, Kew y sus socios etíopes se embarcaron en el proyecto Construyendo una economía cafetera resiliente al clima para Etiopía (en el marco del Programa de instituciones climáticas estratégicas), con el objetivo de proporcionar una estrategia basada en una evaluación detallada de la influencia del cambio climático en la producción de café. áreas y bosques de café silvestre. Se adoptó un enfoque multidisciplinario, que incluyó la elaboración de perfiles y el seguimiento del clima, modelos informáticos, mapeo satelital de alta resolución, verificación rigurosa del terreno y estudios de la comunidad cafetalera. Los resultados del estudio muestran que es probable que el cultivo de café en Etiopía se vea drásticamente afectado por el cambio climático, y que el impacto será específico de la ubicación. No obstante, si se realizan las intervenciones adecuadas, en particular el establecimiento de nuevas áreas cafeteras en elevaciones más altas, podría haber ganancias generales sustanciales para el cultivo de café en Etiopía que proporcionarían resiliencia a su sector cafetero al menos hasta finales de este siglo.
RECUADRO 4: ENTENDIENDO LOS CULTIVOS DEL FUTURO PARA EL ÁFRICA SUBSAHARIANA Un reciente estudio de modelos que analiza diferentes escenarios climáticos para nueve cultivos clave en el África subsahariana ha arrojado resultados interesantes en relación con los posibles cultivos del futuro [99]. Los cultivos examinados fueron banano, mandioca, frijol común, mijo dedo, cacahuete, mijo perla, sorgo, ñame y maíz, que entre ellos representan el 50% de la producción alimentaria en África subsahariana. Esta investigación es la primera de su tipo en asignar plazos para los cambios en las políticas y prácticas necesarios para mantener la producción y la seguridad alimentaria. Los resultados de este estudio indican que seis de los nueve cultivos estudiados parecen permanecer estables en escenarios de cambio climático de moderado a extremo. Sin embargo, se prevé que hasta el 30% de las áreas que cultivan maíz y banano, y hasta el 60% de las que producen frijoles, se volverán inviables para fines de siglo. Por tanto, se necesita una transformación rápida. En algunos casos, debe suceder a partir de 2025, menos de una década a partir de ahora. A partir del resultado del modelo, parecería que los cultivos de reemplazo deberían incluir tubérculos (yuca y ñame) y cereales resistentes a la sequía (mijo y sorgo).

indicaron que las hojas y la floración primaverales avanzaban a un ritmo de 5-6 días por cada 1 ° C de aumento de temperatura [93]. Los impactos del cambio climático sobre la fenología también se están detectando en los bosques de todo el mundo. En un estudio de 59 parcelas forestales de seguimiento a largo plazo ubicadas en 24 países, algunas con registros que se remontan a 1981, por ejemplo, los cambios en la producción de flores y la biomasa total de los árboles pueden atribuirse a patrones climáticos alterados [94]. En particular, ha habido un aumento en la producción de flores, especialmente de flores de liana en las selvas tropicales. También es evidente un aumento en el tamaño de los árboles tropicales, y muchos árboles han demostrado tasas de crecimiento más rápidas y mayor secuestro de carbono durante las últimas décadas [95]. Un tamaño más grande no es necesariamente algo bueno porque el tamaño del árbol parece afectar su capacidad para resistir la sequía. Un estudio mundial de árboles forestales después de 40 eventos de sequía demostró que los árboles más grandes sufren la mayor mortalidad durante la sequía [96]. Otro hallazgo interesante de estas parcelas forestales globales es que la variabilidad ambiental es el factor más importante que impulsa la dinámica de la población de árboles en escalas de tiempo decenales [97]. Comprender la sensibilidad de los ecosistemas globales a la variabilidad ambiental es crucial, ya que esto afecta todos los aspectos de los servicios ecosistémicos que proporciona la vegetación.para el bienestar humano, desde la regulación atmosférica hasta la seguridad alimentaria. Por lo tanto, la sensibilidad relativa de los ecosistemas mundiales a la variabilidad climática (temperatura, precipitación y nubosidad) se ha evaluado recientemente utilizando imágenes de satélite mensuales que abarcan el período de febrero de 2000 a diciembre de 2013 [98]. Surgieron algunas tendencias interesantes. En primer lugar, existen diferencias significativas en los principales impulsores climáticos de la productividad de la vegetación en todo el mundo. En los trópicos, la precipitación y la nubosidad son los impulsores climáticos más importantes de la productividad de la vegetación. En comparación, la temperatura es el principal impulsor de la productividad de la vegetación desde las regiones de latitudes medias hasta los polos. En segundo lugar, un algoritmo para comparar la sensibilidad de la productividad de la vegetación a la variabilidad de los factores climáticos revela que algunas regiones son más sensibles que otras. Las regiones ecológicamente sensibles con respuestas amplificadas a la variabilidad climática incluyen la tundra ártica, partes del cinturón de bosques boreales, partes de la selva tropical, regiones alpinas en todo el mundo, regiones de estepas y praderas de Asia central y América del Norte y del Sur, el bosque caducifolio de Caatinga en el este América del Sur y áreas del este de Australia (Figura 9).

LOS CULTIVOS DE RAÍCES (YUCA Y ÑAME) Y LOS CEREALES RESISTENTES A LA SEQUÍA (MIZOS Y SORGO) SON LOS CULTIVOS CLIMÁTICOS DEL FUTURO PARA EL ÁFRICA SUBSAHARIANA, MIENTRAS QUE EL PLÁTANO, EL MAÍZ Y LAS HABAS DISMINUIRÁN [47]

El personal y los fideicomisarios del Royal Botanic Gardens, Kew y la Fundación Kew desean agradecer a la Fundación Sfumato por financiar generosamente el proyecto El estado mundial de las plantas

Sigue en el capítulo siguiente.-CAMBIO DE COBERTURA TERRESTRE GLOBAL

REFERENCIAS EN EL ULTIMO CAPITULO