Un nuevo estudio publicado en Nature ofrece un cambio de paradigma con respecto a los ciclos de vida en el mundo vegetal y utiliza big data para predecir el impacto futuro del cambio climático.
El estudio se basa en una nueva base de datos creada por los investigadores que combina, por primera vez, conjuntos de datos sobre distribución y conjuntos de datos sobre ciclos de vida, lo que permite establecer la prevalencia de diferentes ciclos de vida en todo el mundo. Utiliza herramientas empíricas y big data para examinar paradigmas teóricos sobre la forma en que la perturbación humana está afectando a las plantas anuales y su distribución global.
Entre otras cosas, se encontró que se espera que las anuales se beneficien más con el aumento de la densidad de población humana y debido al cambio climático, lo que podría resultar devastador para el ecosistema.
La publicación en la revista Nature examina, por primera vez, los ciclos de vida de las plantas a escala global, a través de la creación de una base de datos única que contiene enormes cantidades de datos. El estudio fue dirigido por el Dr. Niv DeMalach de la Facultad de Agricultura, Alimentación y Medio Ambiente de la Universidad Hebrea de Jerusalem; el profesor Itay Mayrose de la Facultad de Ciencias de la Vida de la Universidad de Tel Aviv; y el Dr. Tyler Poppenwimer, exestudiante postdoctoral en la Universidad Hebrea y la Universidad de Tel Aviv y ahora investigador en la FDA.
Antes del presente estudio, el uso de datos empíricos para evaluar la propagación de la vegetación se restringía a estudios localizados de sistemas regionales. La nueva base de datos reúne en un solo lugar, por primera vez, datos sobre los ciclos de vida de unas 235.000 especies (el 67% de las especies conocidas por la ciencia), que se recopilaron durante los últimos 80 años de diversas fuentes en todo el mundo, incluidas millones de observaciones de especies en todo el mundo.
Durante décadas, los científicos se han interesado por los factores que influyen en la distribución y los ciclos de vida de las plantas perennes y anuales, y la competencia entre ambas, en un esfuerzo por comprender las leyes de la naturaleza y la adaptación de las diferentes especies a las condiciones ambientales.
Se han desarrollado varios modelos matemáticos para describir las condiciones que afectan a las plantas perennes y anuales. Este nuevo estudio realizado por el Dr. DeMalach y el Prof. Mayrose, y la base de datos internacional que han creado, marca el primer intento de examinar la relación entre esos modelos y la situación del mundo real.
Las especies de plantas se pueden diferenciar en perennes (plantas que generalmente viven más de un año) y anuales (plantas que completan su ciclo de vida dentro de una sola temporada de crecimiento y mueren después de producir semillas).
La gran mayoría de las especies en la naturaleza son perennes, ya que esta categoría incluye pastos, así como árboles y arbustos, y son muy importantes para el ecosistema en su conjunto debido a su papel central en la moderación de los cambios climáticos en todo ese sistema y en la prevención de la erosión del suelo y las inundaciones.
Entre los cultivos agrícolas, las cifras se invierten, ya que las anuales ocupan alrededor del 70% de las tierras agrícolas y constituyen alrededor del 80% de los alimentos consumidos por los seres humanos. Esto se debe a que las plantas anuales son más eficientes en la producción de semillas, que son una fuente de carbohidratos y proteínas y forman la columna vertebral de la dieta humana.
Los investigadores encontraron que las anuales son comunes en regiones en las que los veranos están marcados por temperaturas particularmente altas y bajas precipitaciones. Esto contrasta con la visión aceptada anteriormente, que no consideraba las estaciones del año como un parámetro relevante y, en cambio, se centraba únicamente en los promedios anuales de temperatura y precipitación.
Por ejemplo, la proporción de plantas anuales es mayor en California en comparación con el desierto de Chihuahua, a pesar de que este último es más árido en promedio. Esto se debe a que los veranos en California son mucho más secos (casi no llueve en verano).
Además, el estudio encontró una distribución mucho más baja de las anuales en todo el mundo de lo que se pensaba anteriormente. Si bien la estimación aceptada en la comunidad científica era que constituyen alrededor del 12% de toda la vegetación, los hallazgos del nuevo estudio muestran una cifra inferior a la mitad, no más del 6%.
Como parte del estudio, los investigadores crearon una nueva y única base de datos global, que permite predecir el impacto futuro del cambio climático en el mundo vegetal. Entre otras cosas, los investigadores confirmaron la hipótesis de que se espera que las anuales se vuelvan más comunes a medida que la huella humana en el medio ambiente se hace más grande. Además, desarrollaron un modelo sugiriendo que, dentro de tres décadas, la proporción de anuales aumentará en alrededor del 70% de las regiones de todo el mundo. Es probable que esto dañe el medio ambiente, ya que (por ejemplo) las anuales son menos eficientes que las perennes para reducir el dióxido de carbono en la atmósfera.
El Dr. DeMalach, de la Facultad de Agricultura, Alimentación y Medio Ambiente de la Universidad Hebrea de Jerusalem, explicó la importancia de los hallazgos: “El estudio ayuda a explicar la historia humana y es relevante para el futuro de la humanidad. Nos ayuda a entender por qué la agricultura, que es la base de la civilización humana, apareció por primera vez en Oriente Medio. Nuestra región es inusual por su alta proporción de plantas anuales, y ahora sabemos por qué: tiene las condiciones climáticas adecuadas. La producción de alimentos se basa principalmente en especies anuales. Esto es cierto hoy en día, y lo fue hace miles de años. Estas condiciones facilitaron la transición de una sociedad de cazadores-recolectores a una sociedad agrícola. De cara al futuro, nuestro modelo sugiere que la especie humana se ha convertido en el factor más influyente del planeta, y no solo su impacto tendrá consecuencias para la vida vegetal silvestre, sino que los cambios provocados también afectarán a su vez a la vida humana”.
Con respecto a la importancia de los factores que afectan la propagación de las plantas anuales, el Dr. DeMalach señaló: “Uno de los grandes desafíos que enfrenta la humanidad en el siglo XXI es proporcionar alimentos a miles de millones de personas con un daño mínimo al medio ambiente. Por lo tanto, se están haciendo grandes esfuerzos para cambiar los cultivos anuales a los cultivos perennes, que son más respetuosos con el medio ambiente”. El Dr. DeMalach continuó: “El problema actual es que los cultivos perennes siguen siendo menos productivos, y existe un gran debate sobre si se pueden hacer más productivos en el futuro”.
El artículo de investigación titulado “Revising the global biogeography of annual and perennial plants” ya está disponible en Nature.
