Las actividades humanas aumentan el dióxido de carbono atmosférico (CO2) los niveles aumentan, lo que eleva las temperaturas superficiales promedio globales y amenaza el crecimiento de los cultivos. La creciente preocupación por el impacto del cambio climático en la seguridad alimentaria mundial ha inspirado a investigadores de la Universidad Hindú Banaras de la India a desarrollar una forma de explorar cómo estos factores afectan el rendimiento de los cultivos.
En Chaos, de AIP Publishing, los investigadores comparten un modelo matemático desarrollado para capturar relaciones no lineales entre CO2Temperatura, población humana y crecimiento de cultivos. La creciente evidencia de dinámicas caóticas y complejas dentro de los ecosistemas los llevó a utilizar modelos autónomos y autónomos para obtener una comprensión más profunda de la variabilidad estacional y las posibles estrategias de mitigación, como el desarrollo de cultivos tolerantes a la temperatura.
La investigación del equipo integra conceptos clave en la dinámica del CO atmosférico2Aumento de las temperaturas, población humana y rendimiento de los cultivos.
“Consideramos cómo el aumento de CO2 Las ponedoras estimularán el crecimiento de los cultivos principalmente a través del ‘CO’2 efecto de la fertilización’, pero el estrés por calor reducirá el rendimiento una vez que la temperatura cruce un umbral crítico”, dice AK Misra. “Un sistema autónomo con variación estacional exhibe un comportamiento complejo, como oscilaciones periódicas y caos, y resalta la imprevisibilidad de las respuestas de los cultivos al aumento temperaturas. “
Los conceptos considerados por el equipo son fundamentales para comprender la complejidad de las interacciones entre el clima y los cultivos que pueden conducir a resultados extremos inesperados. Su trabajo muestra la importancia de gestionar eficazmente estas variables para mantener la productividad agrícola.
“Nuestros hallazgos revelan un umbral importante para el CO antropogénico2 emisiones, más allá de las cuales los rendimientos de los cultivos comienzan a disminuir significativamente”, dijo Misra. “Depende de las variedades de cultivos cultivadas: diferentes variedades exhiben diferentes respuestas, por lo que los resultados pueden no aplicarse por igual a todos los cultivos”.
El trabajo del equipo destaca la urgente necesidad de abordar el CO2 Emisiones para mantener la productividad agrícola. También abre una estrategia prometedora para reducir las pérdidas de cultivos debido al cambio climático: desarrollar variedades de cultivos con tolerancia a altas temperaturas.
Al mejorar o diseñar cultivos para que soporten temperaturas más altas, los agricultores pueden adaptarse mejor a las condiciones ambientales cambiantes para proteger el rendimiento de los cultivos. Esta adaptabilidad es particularmente importante frente al calentamiento global, lo que hace que la agricultura resiliente al clima sea un factor clave para garantizar la seguridad alimentaria. Una conclusión sorprendente del estudio es que aumentos relativamente pequeños de temperatura pueden afectar el rendimiento de los cultivos.
Este trabajo tiene aplicaciones para la agricultura frente al cambio climático.
“Al identificar los umbrales de temperatura críticos, obtenemos información sobre cuándo pueden comenzar a disminuir los rendimientos de los cultivos, lo que guiará a los responsables políticos en el desarrollo de estrategias más beneficiosas”, dijo Misra. “Nuestros hallazgos sugieren que el cultivo o el uso de cultivos con mayor tolerancia a la temperatura deben considerarse como estrategias para mantener la productividad en condiciones elevadas de CO.2 dimensión.”
Comprender el comportamiento caótico de los sistemas de cultivos ayuda a mejorar las predicciones de rendimiento e informar las prácticas agrícolas adaptativas para gestionar la variabilidad estacional y climática.
Los próximos pasos del equipo implican perfeccionar su modelo para incluir más variables como poblaciones de insectos, disponibilidad de agua, calidad del suelo y niveles de nutrientes, que también afectan el rendimiento de los cultivos bajo el cambio climático.
“Una mayor validación experimental con datos del mundo real ayudará a calibrar nuestro modelo con mayor precisión, mientras que el desarrollo de modelos regionales específicos permitirá predicciones y estrategias locales”, dijo Misra.