COLUMBUS, Ohio – Podría parecer que el aumento de los niveles de dióxido de carbono en la atmósfera tiene un lado positivo. Las plantas están creciendo más rápido.
Sin embargo, en muchas especies de plantas, la cantidad no es la calidad. La mayoría de las plantas crecen más deprisa, pero tienen de media más almidón, menos proteínas y menos vitaminas clave, dijo James Metzger, profesor y presidente del Departamento de Horticultura y Ciencias de los Cultivos de la Facultad de Ciencias Alimentarias, Agrícolas y Medioambientales (CFAES) de la Universidad Estatal de Ohio.
Este cambio se debe a que el nivel actual de dióxido de carbono en la atmósfera es de 400 partes por millón, casi el doble de lo que era a mediados del siglo XVIII, el inicio de la revolución industrial. Y sigue aumentando, estimulada por la quema de combustibles.
Al tomar el dióxido de carbono y la luz, una planta forma primero azúcares y almidones, y luego otros nutrientes, como proteínas, grasas y antioxidantes. Aunque el dióxido de carbono es necesario para que las plantas vivan, demasiado dióxido de carbono puede reducir la cantidad de nutrientes valiosos que la planta produce, como el hierro, el zinc y la vitamina C.
«La pérdida de nutrientes, sobre todo de proteínas, es grave», dijo Metzger. «Eso no ayuda en el esfuerzo para que la gente coma dietas más equilibradas y aumente su nutrición».
La carne de animales y los productos lácteos son una fuente importante de proteínas para los humanos. Por lo tanto, si los animales no están obteniendo suficiente proteína de las plantas, eso afectará a lo que pueden producir como alimento.
Lo que ocurre es que un mayor nivel de dióxido de carbono en la atmósfera reduce la cantidad de fotorrespiración que se produce en las plantas. Durante la fotorrespiración, las plantas toman oxígeno del entorno, liberan dióxido de carbono y producen productos de desecho, entre ellos el ácido glicólico, que la planta no puede utilizar. Para que la planta convierta el ácido glicólico en un producto que pueda utilizar, la planta tiene que hacer más fotosíntesis, el proceso a través del cual las plantas utilizan la luz solar, el agua y el dióxido de carbono para crear glucosa, una forma de azúcar que las plantas necesitan para sobrevivir.
Las bajas tasas de fotorrespiración, causadas por las mayores cantidades de dióxido de carbono, se asocian con bajos niveles de estrés en las plantas, lo que irónicamente no es algo bueno. Esto se debe a que las plantas estresadas responden produciendo antioxidantes como las vitaminas C y E, así como mayores niveles de proteínas. Así, al aumentar los niveles de dióxido de carbono en la atmósfera, hay menos fotorrespiración y, por tanto, menos estrés en las plantas. Y la reducción del estrés significa un mayor crecimiento, pero a un coste, una disminución de la calidad nutricional de las plantas.
«Esto se ha observado en muchas especies diferentes de plantas», dijo Metzger.
Si la planta no está produciendo suficientes antioxidantes, eso no sólo es menos saludable para las personas que luego comen la planta, sino también para la capacidad de la planta de defenderse de las enfermedades, dijo Metzger. Las plantas pueden ser más vulnerables a las enfermedades y a los insectos. Con menos nutrientes en las plantas, los insectos tienen que devorar más para obtener el mismo valor nutricional.
No todas las plantas reaccionan al aumento de los niveles de dióxido de carbono de la misma manera. Algunos cultivos, como el maíz y la caña de azúcar, no disminuyen su valor nutricional en medio de niveles más altos de dióxido de carbono. Esto se debe a que su proceso de fotosíntesis difiere del de la mayoría de las demás plantas.
La temperatura también es un factor. Dependiendo de la temperatura, las plantas pueden reaccionar de diferentes maneras a los altos niveles de dióxido de carbono. El aumento de los niveles de dióxido de carbono que desencadenan una mayor fotosíntesis puede obstaculizar el crecimiento de algunas plantas cultivadas a temperaturas inferiores a 59 grados Fahrenheit, como el trigo de invierno, dijo Katrina Cornish, becaria de investigación de Ohio y titular de la cátedra de materiales emergentes de base biológica del CFAES.
Las plantas cultivadas en condiciones de calor también pueden verse obstaculizadas por el elevado dióxido de carbono. En temperaturas cálidas, muchas plantas se mantienen frescas abriendo bien los poros del envés de sus hojas. Pero en una atmósfera con alto nivel de dióxido de carbono, los poros no se abren tanto, por lo que las plantas no son capaces de mantenerse frescas, dijo Cornish. Esto podría hacer que «las plantas se conviertan en bichos crujientes y mueran, cuando estaban bien con niveles más bajos de dióxido de carbono», dijo.
«Las plantas necesitan tiempo para adaptarse al aumento de los niveles de dióxido de carbono. Y el aumento se está produciendo con tanta rapidez que las plantas no van a tener la oportunidad de adaptarse».
A corto plazo, la fotosíntesis adicional estimulada por los niveles más altos de dióxido de carbono puede suponer pequeños aumentos en la cantidad de hojas, tallos y brotes que produce un cultivo, pero no necesariamente en la parte de la cosecha que se puede recoger. Y a largo plazo, va a hacer más daño a las plantas que bien, dijo Cornish.
«Va a haber un punto de inflexión, y ese punto de inflexión es diferente para cada cultivo», dijo Cornish.
Ya se ha demostrado que las plantas de arroz cultivadas con dióxido de carbono elevado producen más macollos, que incluyen los tallos y las hojas de la planta, pero menos granos y más pequeños.
Una forma de evitar que los niveles más altos de dióxido de carbono afecten al crecimiento y el rendimiento de las plantas es mediante el cruce de plantas y la manipulación de genes, señaló Metzger. Ambas cosas podrían conducir a la creación de variedades de plantas cuyo crecimiento y niveles de nutrientes se vean menos afectados por las mayores cantidades de dióxido de carbono en el ambiente.
Se necesita más investigación para averiguar cómo una planta produce antioxidantes, dijo Metzger.
«Creo que es importante que pongamos algún esfuerzo en comprender realmente cómo se controlan esas vías bioquímicas y cómo podemos manipularlas sin que haya efectos perjudiciales para la planta».