La influencia directa de la temperatura en la eficiencia de la fotosíntesis

Los científicos que estudian las consecuencias del cambio climático global para la agricultura suelen centrarse en cómo el aumento de los niveles de dióxido de carbono en la atmósfera afectará al rendimiento de los cultivos. Sin embargo, es probable que el aumento de las temperaturas altere esos pronósticos mucho más de lo que se ha venido creyendo. A ello apuntan las conclusiones de una nueva revisión de resultados de investigaciones sobre el tema.

El trabajo es obra de un equipo que incluye a Carl Bernacchi y Caitlin Moore, ambos de la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign, Estados Unidos, así como a Amanda Cavanagh, ahora en la Universidad de Essex en el Reino Unido.

La revisión de resultados explora cómo las temperaturas más altas de lo normal influyen en el crecimiento y la viabilidad de las plantas. A pesar de la mayor disponibilidad de dióxido de carbono atmosférico (un componente clave de la fotosíntesis) unas temperaturas más altas de lo normal pueden perjudicar a los vegetales a través de la fotosíntesis.

El calor excesivo puede reducir la eficiencia de las enzimas que impulsan la fotosíntesis, así como mermar gravemente la capacidad de las plantas para regular la captación de dióxido de carbono y la pérdida de agua, entre otros efectos nocivos.

Un ejemplo es el de la rubisco, la enzima clave que fija el dióxido de carbono en azúcares, haciendo posible la vida en la Tierra. La rubisco acelera su actividad al aumentar la temperatura, pero también se vuelve más propensa a cometer errores. En vez de fijar el dióxido de carbono uniéndolo a azúcares, un paso clave en la fotosíntesis, la Rubisco a veces fija el oxígeno, iniciando una vía diferente que desperdicia los recursos de la planta. Las temperaturas más altas hacen que esto sea más probable. A temperaturas aún más elevadas, la enzima comenzará a perder su integridad estructural, hasta quedar inservible.

El aumento de las temperaturas asociado al cambio climático global afecta a la capacidad de las plantas para mantener su integridad estructural, absorber dióxido de carbono, retener agua y crecer y reproducirse. (Imagen: Julie McMahon)

El calor excesivo también puede socavar el rendimiento reproductivo de una planta. Otras enzimas sensibles al calor son esenciales para la maquinaria de recolección de luz de las plantas o intervienen en el traslado de azúcares a los diferentes tejidos de la planta, lo que permite que esta crezca y produzca granos o frutos. Si estas pequeñas máquinas moleculares son empujadas fuera del rango de temperaturas que es óptimo para ellas, entonces ya no pueden hacer su trabajo, tal como advierte Cavanagh.

Cuando las temperaturas suben demasiado, las hojas de las plantas abren los poros de su superficie, llamados estomas, para enfriarse. Los estomas también permiten a las plantas absorber el dióxido de carbono de la atmósfera, pero cuando están completamente abiertos, la hoja puede perder demasiada humedad.

La temperatura afecta a la atmósfera justo por encima de la planta, tal como advierte Moore. A medida que la atmósfera se calienta, puede retener más agua, lo que va en detrimento del agua que las plantas pueden recolectar.

La revisión de resultados, titulada "The effect of increasing temperature on crop photosynthesis: From enzymes to ecosystems", ha sido publicada en la revista académica Journal of Experimental Botany. (Fuente: NCYT de Amazings)