Publicação: Respostas das plantas às mudanças climáticas em uma região Andina do Perú
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CNPQ::CIENCIAS BIOLOGICAS::ECOLOGIA
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Resumo
El cambio climático representa una grave amenaza para la biodiversidad y la seguridad
alimentaria. En este estudio se realizó una serie de experimentos y mediciones en campo
para evaluar las respuestas de las plantas al cambio climático en los Andes de Perú. En
el primer experimento, se cultivaron varias variedades de papa y maíz en diferentes
elevaciones (y por tanto temperaturas) utilizando suelo del lugar o suelo trasladado
desde elevaciones más altas. La idea fue simular un escenario de "migración" (en el cual
los agricultores tendrían que cambiar el lugar donde cultivan para mantener clima
adecuado y similar al actual) y un escenario de "tolerancia" (en el cual las plantas
cultivadas tendrían que tolerar temperaturas más cálidas y, posiblemente, ataque de
nuevos enemigos naturales). El segundo experimento tuvo similar diseño, excepto que
se usó una especie de planta silvestre (Weinmannia bangii) en vez de plantas cultivadas,
y que los trasplantes se realizaron desde el centro y desde los límites de la distribución
altitudinal de esta especie. Por último, se evaluó el nivel de variación de los rasgos
fisiológicos de once especies de plantas silvestres a lo largo de su rango altitudinal. Los
resultados del primer experimento muestran que la producción de maíz disminuyó en
21-29% en respuesta a nuevas condiciones del suelo. La producción de maíz y papa
disminuyó en > 87% cuando las plantas se cultivaron bajo temperaturas más cálidas,
principalmente como resultado de mayor incidencia de nuevas plagas. La calidad y el
valor de los cultivos también disminuyeron bajo escenarios simulados de migración y
tolerancia. Se estimó que los agricultores locales pueden experimentar pérdidas
económicas severas de hasta 2300 ha-1 año-1. Los resultados del segundo experimento
indican que el cambio de las condiciones del suelo (escenario de migración) no afecta la
supervivencia y el crecimiento de las plántulas de W. bangii. Sin embargo, el aumento
de temperatura (escenario de tolerancia) causó efecto negativo significativo sobre la
supervivencia de las plántulas trasplantadas del límite inferior de su rango altitudinal.
Los resultados de la tercera y última evaluación, que incluyeron medidas del
rendimiento cuántico máximo del fotosistema II (Fv/Fm) y contenido de clorofila foliar
en diferentes especies de plantas, mostraron una variación interespecífica en los rasgos
fisiológicos de las plantas a lo largo de la elevación. Sin embargo, para cerca de la mitad
de las especies estudiadas, hubo evidencia de mayor estrés fisiológico (es decir,
disminución de Fv/Fm) en el límite inferior y superior del rango altitudinal de estas
especies. En conjunto, estos resultados revelan que el cambio climático es una amenaza
real e inminente para las especies de plantas cultivadas y silvestres, y que la
vulnerabilidad es especialmente fuerte para las plantas que crecen en el límite inferior
de su rango altitudinal.
Abstract
Climate change represents a major threat to biodiversity and food security. In this study
we performed a series of experiments and field measurements to evaluate plant
responses to climate change in the Peruvian Andes. In the first experiment, several
varieties of potato and maize were planted at different elevations (and thus
temperatures) using either the local soil or soil translocated from higher elevations. The
rationale was to simulate a “migration” scenario (in which farmers would have to
change the location where crops are cultivated to track suitable climates) and a
“tolerance” scenario (in which cultivated plants would have to tolerate warmer
temperatures and possibly face novel enemies). The second experiment had a similar
design, except that it involved a wild plant species (Weinmannia bangii) rather than
cultivated plants, and that transplants were performed both at the center and at the limits
of the altitudinal distribution of this species. Finally, we evaluated the extent to which
the physiological traits of wild plant species (n = 11 species) vary along their altitudinal
range. Results from the first experiment show that maize production declined by 21-
29% in response to new soil conditions. The production of maize and potatoes declined
by >87% when plants were grown under warmer temperatures, mainly as result of the
greater incidence of novel pests. Crop quality and value also declined under simulated
migration and warming scenarios. Our estimates indicate that local farmers may
experience severe economic losses of up to 2300 US$ ha-1 yr-1. Results from the second
experiment indicate that changed soil conditions (migration scenario) did not affect the
survival and growth of W. bangii seedlings. However, increased temperatures (tolerance
scenario) had a significant negative effect on the survival of seedlings transplanted from
the lower limit of their altitudinal range. Results from the third and final measurement,
which involved measurements of the maximum quantum yield of photosystem II
(Fv/Fm) and leaf chlorophyll content in different plant species, showed substantial
interspecific variation in plant physiological traits along elevation. For about half of the
species studied, however, there was evidence of greater physiological stress at the lower
and upper limit of the altitudinal range of these species. Together, these findings reveal
that climate change is a real and imminent threat for both cultivated and wild plants
species, and that plant vulnerability is especially great for plants growing at the lower
limit of their altitudinal range.
Palavras-chave
Ecologia, Agricultura - aspectos ambientais, Mudanças climáticas, Produtividade agrícola, Andes, Cambio climático, Escenarios climáticos futuros, Maíz, Migración de especies, Nuevas interacciones, Papa, Producción agrícola, Tolerancia de especies, Agricultural production, Andes, Climate change, Future climatic scenarios, Novel interactions, Maize, Potato, Species migration, Species tolerance
Citação
LEON, Richard Tito. Respostas das plantas às mudanças climáticas em uma região Andina do Peru. 2017. 93 f. Tese (Doutorado em Ecologia e Conservação de Recursos naturais) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia. 2018. DOI http://dx.doi.org/10.14393/ufu.te.2017.78.