El aumento de la concentración de dióxido de carbono en la atmósfera también perjudica a las plantas. Un nuevo estudio científico ha venido a echar por tierra la creencia de que, a más CO2, más fotosíntesis y plantas más productivas. No es así: las concentraciones elevadas de ese gas dificultan que las plantas obtengan los minerales necesarios para crecer y proporcionar alimentos nutritivos, lo que representa una gran amenaza para la calidad de los cultivos, los ciclos de nutrientes y los sumideros de carbono en los agroecosistemas terrestres.
Hasta ahora, los científicos creían que el incremento de los niveles de CO2 provocaba un efecto positivo: el aumento de la fotosíntesis, por la que las plantas capturan ese gas y expulsan oxígeno durante el día. Pero en un estudio que acaba de publicarse en ‘Trends in Plant Science’, científicos del Instituto de Ciencias de las Plantas de Montpellier en Francia concluyen que ese efecto es menor de lo esperado porque los niveles elevados de CO2 reducen las concentraciones de la mayoría de los nutrientes minerales en los tejidos vegetales.
"Hay muchos informes en la literatura que muestran que los niveles de CO2 esperados para fines del siglo XXI conducirán a una menor concentración de nitrógeno en la mayoría de las plantas, lo que afectará principalmente el contenido de proteínas en los productos vegetales", señala el primer autor del estudio, Alain Gojon, director de investigación del Instituto Nacional de Investigación para la Agricultura, la Alimentación y el Medio Ambiente de Francia.
"Es muy importante comprender por qué el cultivo de plantas con niveles elevados de CO2 tiene un efecto tan negativo en el contenido de proteínas de la mayoría de los cultivos básicos y en el futuro de los alimentos", añade.
Fuerte impacto en los alimentos
Las plantas utilizan la fotosíntesis para incorporar CO2 a los azúcares de los que obtienen su energía. Sin embargo, la fotosíntesis no proporciona a las plantas los minerales clave que necesitan para crecer. La mayoría de las plantas extraen del suelo a través de sus sistemas de raíces estos minerales, entre los que se cuentan el nitrógeno, el fósforo y el hierro.
El nitrógeno es particularmente importante ya que es un componente clave para los aminoácidos que las plantas usan para producir proteínas. Una deficiencia de nitrógeno no solo significa que una planta tendrá dificultades para desarrollar sus tejidos, sino que también proporcionará menos nutrición a los humanos y, en general, a todos los seres vivos. Eso es justo lo que ocurre cuando hay concentraciones elevadas de CO2 en la atmósfera.
"Está claro que la composición de nutrientes de los principales cultivos utilizados en todo el mundo, como el arroz y el trigo, se ve afectada negativamente por la elevación de CO2. Esto tiene un fuerte impacto en la calidad de los alimentos y la seguridad alimentaria mundial", resalta Antoine Martin, coautor del estudio e investigador del Centro Nacional de Investigaciones Científicas de Francia.
"Dos nutrientes principales que son esenciales para la alimentación humana pueden verse afectados por este fenómeno", alerta Gojon.
"El primero son las proteínas construidas a partir de nitrógeno. En los países en desarrollo, esto puede ser un gran problema, porque muchas dietas en estos países no son ricas en proteínas y las plantas cultivadas con niveles elevados de CO2 pueden tener entre un 20 y un 30% menos de proteínas. El segundo es el hierro, cuya deficiencia ya afecta a unos 2.000 millones de personas en todo el mundo", agrega el investigador.
Relación con el cambio climático
Los científicos han lanzado la alerta: más allá de los sistemas alimentarios mundiales, Las deficiencias de minerales en las plantas por niveles elevados de CO2 atmosférico puede conducir, además de todo lo indicado anteriormente, a un ciclo de retroalimentación negativa para mitigar el cambio climático.
"El sumidero de carbono terrestre asociado con la fotosíntesis mejorada puede verse limitado si la mayor parte de la vegetación es deficiente en nitrógeno y otros minerales, lo que puede evitar cualquier aumento adicional de la captura de CO2 de la atmósfera", explica Gojon.
El equipo de investigadores autor del estudio quiere ahora saber en detalle los mecanismos responsables de los efectos negativos del CO2 elevado en la composición mineral de las plantas. En busca de respuestas, exploran en la actualidad la variación genética natural detrás de los efectos negativos, y aportan estrategias prometedoras, "que podrían usarse posteriormente para mejorar el valor nutricional de los cultivos en una atmósfera futura con alto contenido en CO2", señala Martin.
En el estudio se proporciona ya una actualización de las principales hipótesis y se revisa la creciente evidencia de que, para el nitrógeno, el efecto perjudicial del CO2 está asociado con la inhibición directa de los mecanismos clave de su absorción y asimilación.
Lo que ya ha quedado claro es que, aunque es cierto que las plantas crecen más rápido ante el aumento de dióxido de carbono siempre que no les falte el agua, los déficits minerales que provoca implican más perjuicios que beneficios.
Informe de referencia: https://www.cell.com/trends/plant-science/fulltext/S1360-1385(22)00247-3
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