El cambio climático podría duplicar el arsénico tóxico en el arroz

El cambio climático puede causar una caída dramática en la producción de arroz en las principales regiones productoras, una disminución que podría poner en peligro los suministros críticos de alimentos, informan los investigadores.

Nuevos experimentos que exploran la producción de arroz en condiciones climáticas futuras muestran que los rendimientos de arroz podrían caer alrededor de 40% en 2100, con consecuencias potencialmente devastadoras en partes del mundo que dependen del cultivo como fuente básica de alimentos.

Además, 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 hoy, según el estudio, publicado en Naturaleza de Comunicaciones.

“Para cuando lleguemos a 2100, se estima que tenemos aproximadamente 10 mil millones de personas, por lo que eso significaría que tenemos 5 mil millones de personas dependiente del arrozy 2 mil millones que no tendrían acceso a las calorías que normalmente necesitarían ", dice el coautor Scott Fendorf, profesor de ciencias del sistema terrestre en la Facultad de Ciencias de la Tierra, Energía y Medio Ambiente de la Universidad de Stanford. "Tenemos que ser conscientes de estos desafíos que se avecinan para poder estar preparados para adaptarnos".

El arroz como comida para bebés

Los investigadores observaron específicamente el arroz porque crece en arrozales inundados que ayudan a aflojar el arsénico del suelo y lo hacen especialmente sensible a la absorción de arsénico. Si bien muchos cultivos alimentarios de hoy contienen pequeñas cantidades de arsénico, algunas regiones en crecimiento 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 a niveles más altos, y el uso de agua de riego con alto arsénico natural agrava el problema.

Si bien estos factores no afectarán a todos los productos globales de la misma manera, se extienden a otros cultivos de inundación, como el taro y el loto.


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

El arsénico, un químico semimetálico natural, existe en la mayoría de los suelos y sedimentos, pero generalmente en una forma que las plantas no absorben. La exposición crónica al arsénico conduce a lesiones cutáneas, cánceres, agravamiento de la enfermedad pulmonar y, en última instancia, la muerte.

Es especialmente preocupante en el arroz no solo por su importancia global, sino también porque el alimento bajo en alérgenos a menudo se introduce temprano en los bebés.

"Creo que este problema también es crucial para las personas que tienen niños pequeños en nuestra sociedad", dice el autor principal E. Marie Muehe, un ex becario postdoctoral en Stanford que ahora está 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".

'El suelo está vivo'

Los investigadores crearon condiciones climáticas futuras en invernaderos con base en estimaciones de un posible aumento de temperatura de 5 grados Celsius (9 grados Fahrenheit) y el doble de dióxido de carbono atmosférico de 2100, según lo proyectado por el Panel Intergubernamental sobre Cambio Climático.

Si bien la investigación previa examinó los efectos 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 climáticos.

Para los experimentos, el grupo cultivó una variedad de arroz de grano medio en el suelo de la región arrocera de California. Controlaron los invernaderos para determinar la temperatura, las concentraciones de dióxido de carbono y los niveles de arsénico en el suelo, que serán más altos en el futuro debido a la acumulación en los suelos de los cultivos de riego con agua contaminada con arsénico, un problema que al sobrecargar el agua subterránea empeora.

"No solemos pensar en esto, pero el suelo está vivo, está lleno de bacterias y muchos microorganismos diferentes ", dice Fendorf. "Resulta que esos microorganismos determinan si el arsénico permanece dividido en los minerales y lejos de las plantas o si sale de los minerales a la fase acuosa".

Los investigadores descubrieron que con el aumento de las temperaturas, los microorganismos desestabilizan más el arsénico inherente del suelo, lo que lleva a mayores cantidades de toxina en el agua del suelo disponible para que el arroz absorba. Una vez absorbido, el arsénico inhibe la absorción de nutrientes y disminuye el crecimiento y desarrollo de las plantas, factores que contribuyeron a la disminución del rendimiento del% 40 que observaron los científicos.

Alerta temprana, planificación futura

Si bien la dramática pérdida de producción es un motivo de gran preocupación, los científicos siguen confiando en que esta investigación ayudará a los productores a encontrar posibles soluciones para alimentar al mundo.

"La buena noticia es que, dados los avances pasados ​​en términos de la capacidad de la comunidad global para producir variedades que puedan adaptarse a las nuevas condiciones, junto con las revisiones al manejo del suelo, estoy optimista de que podamos solucionar los problemas observados en nuestro estudio", dijo Fendorf dice.

"También soy optimista de que a medida que continuamos arrojando luz sobre las amenazas resultantes de un cambio de grado Celsius de 5, la sociedad adoptará prácticas para garantizar que nunca alcancemos ese grado de calentamiento".

Como próximos pasos, Fendorf, el coautor Tianmei Wang y Muehe esperan utilizar la teledetección para identificar los arrozales contaminados para modelar los rendimientos futuros y la contaminación por arsénico.

"Es muy probable que sea un problema donde se consume la mayor parte del arroz, por lo que pensamos en el sur y el este de Asia", dice Wang, un candidato a doctorado en ciencias del sistema terrestre. "Especialmente para personas como mi papá: consume arroz tres veces al día y simplemente no puede vivir sin él".

Estudio original

Acerca de los autores

Autor principal E. Marie Muehe, ex becario postdoctoral en Stanford que ahora está en la Universidad de Tübingen, Alemania. El coautor Scott Fendorf, profesor de ciencias del sistema terrestre en la Facultad de Ciencias de la Tierra, Energía y Medio Ambiente de la Universidad de Stanford. Coautor adicional, Tianmei Wang, candidato a doctorado en ciencias de sistemas terrestres.

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