El extraño negacionismo del dióxido de carbono

 

Nuestra responsabilidad en las presiones ambientales que sufre el planeta, como el cambio climático o la extinción potencial de muchas especies, aún es difícil de reconocer por muchas personas. Si bien, por ejemplo, el consenso científico en torno al origen antropogénico del cambio climático es prácticamente unánime, la desconfianza en torno a este hecho es más alta entre el público no especializado.

El negacionismo del cambio climático puede tomar muchas aristas: desde los que creen que es sólo parte de fluctuaciones históricas naturales en el régimen climático, hasta los que directamente rechazan que exista alguna alteración del clima. Pero uno de los más curiosos, frustrantes y desconcertantes que he visto es el caso de los que son negacionistas de uno de los gases más importantes en el caso del cambio climático: el dióxido de carbono, CO₂.

Siendo precisos, no es que nieguen la existencia del CO₂ como tal, pero sí que rechazan que pueda ser una sustancia nociva para la salud climática del planeta. A menudo, tienen una visión muy ingenua y sin contexto de los beneficios inmediatos del dióxido, en especial sobre las plantas y los ecosistemas. Según su concepto, dado que las plantas emplean mucho el CO₂ como parte de su metabolismo, el exceso de CO₂ en el ambiente sería entonces fantástico para que las plantas crezcan más, y los más arriesgados afirman que eso contribuiría a recuperar ecosistemas deteriorados por la deforestación.

Desempolvemos un poco las clases de ciencia en el colegio para explicar este supuesto. Las plantas obtienen su alimento a través de la fotosíntesis, tomando agua y nutrientes minerales del suelo, los cuales, a través del uso de la luz solar y dióxido de carbono, son transformados en materia orgánica. El papel del CO₂ en este proceso es importante, puesto que las moléculas sintetizadas por la energía lumínica -ATP y NADPH- trabajan reduciendo los átomos de CO₂ como parte de la síntesis de carbohidratos, y liberan moléculas de O₂ al aire. Esto hace que la fotosíntesis sea fundamental no sólo en la constante oxigenación de la atmósfera, sino también en la captura y reducción del CO₂ atmosférico como parte del ciclo del carbono -proceso llamado secuestro de carbono-, por lo que las plantas son uno de los sumideros de carbono -depósitos naturales o artificiales de este elemento- más importantes en el planeta.

Ciclo del carbono. Nótese que los océanos son también un importante sumidero de carbono. Aunque no hablo de ellos en esta entrada, el aumento de las temperaturas globales afecta su capacidad de absorción de CO₂.

Secuestro biológico del carbono.

Puedo comprender, hasta cierto punto, que con tal información a la mano, algunas personas crean que el exceso de CO₂ sería algo beneficioso para las plantas. Después de todo, la fotosíntesis es fundamental para su crecimiento, y las plantas son, como productores, el nivel base de la pirámide ecológica en los ecosistemas terrestres, cuyo volumen mantiene no sólo a los herbívoros, sino también a los organismos que se alimentan de estos, y aquellos descomponedores que degradan la materia vegetal muerta, de modo que retornan los nutrientes al suelo. Siendo así, una mayor abundancia de CO₂ debe significar una mayor abundancia y biomasa de plantas, ¿no es así?

Por supuesto, las cosas raras veces son tan fáciles como en nuestras expectativas, en especial cuando estamos poco informados. Y aunque un análisis superficial nos dice que este escenario es ideal para el medio ambiente, en realidad hay muchas desventajas y peligros que es necesario considerar.

En primer lugar, ocurre que los niveles de CO₂ atmosférico que estas personas consideran son en condiciones más bien ideales, donde su incremento ocurre de forma pausada o acorde con los valores históricos del gas en la atmósfera. Y esta lectura tiene dos problemas. El primero es que, tal como está evidenciado, los niveles de CO₂ atmosférico se han incrementado más allá de los niveles máximos que se han podido registrar en miles de años, por lo que no es exactamente un proceso cíclico. El segundo problema es que este aumento ha ocurrido en una ventana de tiempo sumamente estrecha, en el período industrial de la historia humana: de hecho, tan sólo en los últimos 50-70 años, dichos niveles de CO₂ prácticamente se han duplicado. Esto pone una presión importante en la capacidad de adaptación de las plantas, pues se trata de una saturación de su capacidad para secuestrar el gas.

Por otra parte, el carbono no es la única fuente de materia para la producción de alimento en la fotosíntesis. La disponibilidad de agua y nutrientes, sobre todo la primera, es esencial para ese efecto fertilizante del CO₂. Eso representa otra dificultad para la salud de los ecosistemas, puesto que los regímenes de lluvias y precipitaciones han estado cambiando por causa del cambio climático, sometiendo a muchas regiones a un estrés hídrico. Y cuando las plantas tienen menos agua disponible, se reduce mucho el efecto fertilizante, así que dejan de crecer. Por otra parte, la concentración de nitrógeno en el suelo también es muy importante, y en suelos deficientes con este también se reduce el secuestro de CO₂; podría intentar solventarse con el uso de fertilizantes, pero esto generaría otros problemas como la contaminación de fuentes hídricas.

Un efecto curioso y preocupante que se ha observado en investigaciones es el engrosamiento de las hojas en las plantas en los últimos años. No se ha podido detectar por qué ocurre esta adaptación, pero se ha observado en muchas plantas de cultivo que sus hojas se han engrosado progresivamente hasta un tercio. Esto altera el radio de área de superficie y masa, lo que altera entonces sus procesos de fotosíntesis, enfriamiento o intercambio de gases. El problema con esto es que dichas hojas parecen ser menos eficientes en el secuestro de carbono, pues los modelos de clima global muestran que el papel de las plantas como sumideros de carbono se ha vuelto menos productivo. Con el incremento gradual de la temperatura global y los niveles de CO₂ atmosférico, me temo que el deterioro de la capacidad de secuestro pueda continuar.

Otro factor importante a tener en cuenta son las diferencias fisiológicas entre las especies de plantas en lo que a fotosíntesis se refiere. No todas las plantas extraen carbono de igual forma, ni pueden adaptarse de igual forma a ambientes de altas temperaturas y concentraciones de CO₂ atmosférico y baja disponibilidad de agua y nutrientes. En particular, las plantas se diferencian por el número y tipo de moléculas de carbono que sintetizan y dónde se almacenan.

Existen, así, tres procesos fotosintéticos entre las plantas: C3, C4 y CAM. La vasta mayoría de especies de plantas usan fotosíntesis C3, donde usando la enzima Rubisco, el CO₂ se convierte en ácido 3-fosfoglicérico (PGA), con tres átomos de carbono; el carbono se fija en las células mesófilas de las hojas -es decir, en el tejido donde se realiza la fotosíntesis-. Por su parte, las plantas C4 -un 3% de las especies, con una abundancia dominante en pastizales de los trópicos y regiones templadas- convierten el CO₂ en un intermedio de cuatro átomos de carbono a través de la enzima carboxilasa PEP, y el carbono se acumula tanto en células mesófilas como en las células de los haces vasculares. Finalmente, las plantas CAM se encuentra en un 7% de especies de plantas, siendo descubiertas primero en la familia Crassulaceae, y es una adaptación propia de especies con baja disponibilidad de agua. En estas plantas, la absorción y fijación de CO₂ ocurre en horarios separados; mientras que en las plantas C3 y C4 ambos procesos se dan durante el día, en las plantas CAM la absorción de CO₂ ocurre durante la noche, almacenándolo como ácido málico en las vacuolas, y luego se reconvierte en CO₂ durante el día para usarlo en la fotosíntesis.

Esquema de los distintos procesos de fotosíntesis en las plantas.

¿Y cómo influyen todas esas características en su relación con el cambio climático? Bien, resulta que las plantas C3 se hacen mucho menos eficientes y productivas a grandes temperaturas, lo que es preocupante cuando hablamos de cerca del 90% de las especies existentes, y que comprenden gran parte de los cultivos humanos más importantes, como arroz, trigo, papas, tomates, y muchas frutas, entre otros. Experimentos con técnicas de enriquecimiento de dióxido de carbono aéreo (FACE, por sus siglas en inglés) han mostrado que, aunque las plantas C3 tienden en efecto a incrementar su tamaño para una mayor actividad fotosintética en altas concentraciones de CO₂ atmosférico, la composición química de sus hojas se ve alterada, pues hay una mayor presencia de carbohidratos no estructurales -almidones y azúcares- para compensar el aumento de área de la hoja, con una correspondiente reducción en proteínas y nitrógeno en los tejidos de la hoja; así mismo, la concentración de proteínas en las papas y en granos de arroz y trigo también disminuye.

En otras palabras, esto significa que, a medida que la concentración de CO₂ sea mayor en la atmósfera, gran parte de nuestra dieta vegetal verá reducida su calidad nutricional, así como su aporte de nutrientes a los suelos tras la descomposición, alterando así la estabilidad de los ecosistemas por la creciente pobreza de los suelos. A su vez, la menor calidad del suelo significa que las plantas tendrán menos disponibilidad de nutrientes para aprovechar el incremento de CO₂ en la fotosíntesis, y entonces su capacidad de crecimiento se desplomaría. Se salvarían unas pocas especies de consumo como el maíz, la caña de azúcar y las legumbres, que son plantas C4, y cuyo crecimiento no está tan limitado por la presencia de carbono. También se espera un mayor riesgo de plagas en los cultivos, pues los insectos y otros animales herbívoros aumentarían su tasa de consumo para compensar la falta de nutrientes en su dieta.

Y apenas me queda tiempo para hablar de las potenciales afecciones genéticas que puedan surgir con el crecimiento de la temperatura. Aunque aún falta mucha investigación al respecto, se ha sugerido que la alta concentración de CO₂ puede también desregular los genes involucrados en el transporte radicular del nitrógeno, y los genes de la propia fotosíntesis.

¿No podríamos plantar en masa para contrarrestar la concentración de dióxido? Es un bonito gesto, pero no es una solución infalible. Recuerden que no todas las plantas tienen la misma capacidad de absorción y fijación de CO₂, y además necesitaríamos un intenso enriquecimiento de los suelos para sus requerimientos nutricionales, por todo lo expresado anteriormente.

Se ha sugerido que la edición genética podría darnos una mano. En concreto, tratar de desarrollar variedades de plantas C3 con rasgos fisiológicos de plantas C4, con el fin de una mejor adaptación a las grandes concentraciones de CO₂, o modificar los genes asociados con la respuesta negativa a tales condiciones. Por supuesto, necesitaríamos identificar primero dichos genes. Y aunque no es una idea que desdeñe, hay que reconocer que por ahora estamos lejos de alcanzar un objetivo semejante. Lo primordial, algo que está dentro de nuestras capacidades, es reducir nuestras emisiones de CO₂ pronto. Es una medida que se plantea constantemente, sobre la cual se plantean acuerdos y compromisos internacionales, y aún así seguimos lejos de alcanzar unos mínimos recomendables.

Espero que, con esta detallada explicación, quede claro que el papel del dióxido de carbono en el deterioro ambiental no sólo está comprobado, sino que puede llegar a ser incluso más serio. Mi intención es no sólo darles la información necesaria para que comprendan esta problemática, sino también para que tengan en cuenta que no siempre aquellas cosas que nos suenan obvias en un primer vistazo son reales o simples.

 

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