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TAPA

El futuro de la naturaleza y de la agricultura

Modelos matemáticos ayudan a prever los efectos del calentamiento global en Brasil

EDUARDO CESARAl cabo de un siglo, los cambios climáticos podrán causar alteraciones profundas en la naturaleza y en la agricultura brasileña. Es posible que el yaguareté, el mayor felino de América, no encuentre las áreas ideales para vivir en la Amazonia. El Cerrado, la sabana central del país, a su vez, puede desaparecer definitivamente oeste do estado de São Paulo. Y las pérdidas en el cultivo de soja en Brasil corren el riesgo de trepar un 40%, es decir, llegar a pérdidas anuales por valor 4.300 millones de reales. Éstas son algunas de las proyecciones que han hecho investigadores preocupados con las transformaciones del clima proyectadas por el Panel Intergubernamental sobre Cambios Climáticos (IPCC). Lo que les permite a los ecólogos y agrónomos desviar la mirada del presente y mirar hacia el futuro son modelos matemáticos que apuntan resumir en pocos parámetros las condiciones ambientales esenciales de cada especie y simular qué puede suceder con el clima en diferentes escenarios de concentración de gases en la atmosfera.

“Las unidades de conservación actuales pueden no servir para preservar a las especies”, advierte Paulo De Marco Júnior, de la Universidad Federal de Goiás (UFG). De Marco dirige, junto a José Alexandre Diniz-Filho, el Laboratorio de Ecología Teórica y Síntesis, uno de los principales grupos de investigación brasileños en el uso de modelos ecológicos. Para el ecólogo de la UFG, de nada sirve seleccionar un área de selva para su protección si la misma tiene pocas posibilidades futuras de albergar la diversidad biológica que se desea mantener. Tal es el caso de yaguareté (Panthera onca), tema del doctorado de Natália Tôrres, bajo la dirección de Diniz-Filho.

Con base en 1.053 registros de yaguaretés asentados en el banco de datos del Instituto Onça-pintada, Natália definió, basada en parámetros de precipitación y temperatura, las condiciones climáticas ideales para los yaguaretés. Pese a que pueden vivir en ambientes muy variados –desde los bosques espesos, húmedos y oscuros del corazón amazónico hasta la aridez de la región conocida como Caatinga–, estudios con trampas fotográficas y monitoreo de estos grandes felinos revelan que prefieren las selvas más cerradas y áreas aledañas a los cursos de agua, con temperaturas de entre 20 y 25 grados Celsius (°C) y lluvias durante la mayor parte del año. El modelo pasó en el primer test: fue producido con base en la distribución actual de los yaguaretés y luego aplicado a las condiciones climáticas del pasado. La distribución hallada en este ejercicio de pronóstico del pasado coincide con los datos históricos –de cuando los yaguaretés circulaban prácticamente por todo Brasil, en un área dos veces mayor que la actual, y poblaban el imaginario popular.

Los datos de Natália salieron publicados al final de 2008 en Cat News y prevén para los próximos 100 años una importante reducción en las áreas más adecuadas para los yaguaretés. En la Amazonia, por ejemplo, esas zonas ideales podrán restringirse al llamado arco de desmonte, que incluye el norte de Mato Grosso y el sur de Pará, donde se registra una mayor presión debido al cultivo de soja y caña de azúcar. El desafío ahora es encontrar por allí áreas capaces de sostener poblaciones de esos grandes predadores y que pueden preservarse.

“Es importante resaltar que el modelo indica el potencial de aparición de la especie, no necesariamente dónde estará”, recuerda Natália. Ella le añadirá al modelo climático informaciones más detalladas, tales como el tamaño de las manchas de vegetación. De este modo pretende indicar áreas prioritarias para la preservación del yaguareté. En el sur de la Amazonia, un área prometedora ubicada a lo largo del río Araguaia, que nace en el límite de Mato Grosso con Goiás y se extiende al norte hasta desembocar en Tocantins, en el punto de encuentro entre Maranhão, Pará y Tocantins. “Allá existen todavía áreas preservadas”, comenta Natália, “Y es un corredor importante para el yaguareté, porque conecta la Amazonia con el Cerrado”. Y coincide con parte del área que debe mantenerse ideal para ella en el futuro, Pronóstico que será mejorado mediante análisis más detallados. Al climatólogo Carlos Nobre, del Instituto Nacional de Investigaciones Espaciales (Inpe, por su sigla en portugués), le sorprende que el modelo no destaque la permanencia de yaguaretés en el oeste de la Amazonia. “Todos los modelos prevén que allí habrá selvas densas y húmedas”, afirma.

La investigadora no se olvida que el yaguareté es capaz de vivir en ambientes muy diferentes, y por lo tanto la reducción de áreas ideales no necesariamente significa el fin de esos felinos. “Los cambios climáticos no afectarán la distribución general”, reflexiona, “pero, si la calidad del ambiente tuviera efecto sobre la abundancia de los animales, puede ser preocupante para la persistencia de las poblaciones a largo plazo”. Ahora procura reunir las informaciones para sugerir áreas de preservación, que necesariamente deberán tener en cuenta el tamaño de las áreas remanentes –los grandes predadores necesitan mucho espacio para obtener recursos suficientes.

Más sensibles a las condiciones ambientales y menos móviles, los anfibios son buenos indicadores de lo que sucede con las selvas. “Ellos dependen de la temperatura y la humedad del medio, por eso se restringen a su ambiente”, dice João Giovanelli, de la Universidad Estadual Paulista (Unesp) de Río Claro, que empleó modelos ecológicos para investigar distribuciones futuras de anfibios del Bosque Atlántico –sapos restringidos a lo alto de montañas y una rana con preferencias más flexibles.

Considerando un escenario para 2100 con el doble de gas carbónico (CO2) del que había en la era preindustrial (una de las posibilidades previstas por otros investigadores), algunas especies de los pequeños sapos dorados del género Brachycephalus, del tamaño de la uña del dedo gordo de una persona, pueden desaparecer. Éstos solamente habitan áreas del Bosque Atlántico húmedo de altitud, donde el aumento de temperatura puede alterar el régimen de neblinas y eliminar gran parte de dichas selvas, que pasarían a crecer decenas o centenas de metros montaña arriba, siempre y cuando encuentren condiciones propicias. Aunque suceda, este proceso de migración de la selva tarda y los minúsculos sapos, que parecen gotas de oro sobre las hojas que forman un alfombra en el suelo de la selva, pueden no tener dónde esperar. Así, los Brachycephalus pueden perder más de la mitad de su distribución y diversas especies pueden extinguirse, de acuerdo con el capítulo del grupo de la Unesp, que incluye al zoólogo Célio Haddad, en el libro A biologia y as mudanças climáticas no Brasil, editado por Marcos Buckeridge, de la Universidad de São Paulo, y publicado el año pasado por editorial RiMa.

Giovanelli muestra también que no todas las especies saldrán perjudicadas. La rana Hypsiboas bischoffi, por ejemplo, puede sacar partido de períodos de frío menos intensos en algunas áreas de Río Grande do Sul y aumentar su distribución un 57%.

RAFAEL OLIVEIRAAmbientes móviles
El modelado ecológico puede ayudar a prever el destino de ecosistemas enteros. Es lo que hace el grupo de Carlos Nobre. “Definimos el bioma de acuerdo con un conjunto de parámetros climáticos, que incluyen humedad del suelo, temperaturas, evapotranspiración de las plantas y resistencia al fuego, entre otros”, explica el climatólogo. El grupo estima, por ejemplo, que al final de este siglo, Uruguay, que es actualmente muy frío, podrá tener Bosque Atlántico. Estos resultados, publicados en 2007 en Geophysical Research Letters, indican también que en ciertas regiones de la Amazonia solamente resistirán plantas adaptadas a condiciones de sabana. “Pero el modelo no permite hablar de migración de biomas, que es un proceso ecológico sumamente complejo y lento”, advierte.

La botánica Marinez Siqueira, del Jardín Botánico de Río de Janeiro, concentró su trabajo de doctorado, dirigido por Giselda Durigan, del Instituto Forestal del Estado de São Paulo, en el efecto de los cambios climáticos sobre los árboles del Cerrado, la vegetación típica del Brasil central. Un resultado de este trabajo fue el artículo publicado en 2003 en Biota Neotropica, en el cual Marinez modeló la distribución de 162 especies arbóreas y prevé en 50 años una reducción drástica del área ocupada por la mayor parte de éstas. Las mejores condiciones para el Cerrado se desplazarán hacia el sur de la región actualmente ocupada por dicho ecosistema, llegando cerca del límite de los estados de São Paulo y Mato Grosso do Sul.
Marinez ahora se aboca a detallar qué debe suceder en São Paulo, tal como lo planteó en un panel en el marco de la Conferencia Internacional sobre Informática de la Biodiversidad, que se llevó a cabo este año en Londres. En proyecciones para 2020 y 2080, ella muestra que las condiciones climáticas ideales para el Cerrado se desplazarán al este del estado, cerca de Serra do Mar –que actualmente es dominio del Bosque Atlántico. “Pero esto no quiere decir que el Cerrado vaya a invadir áreas de Bosque Atlántico.”

El hecho es que la distribución de las especies a nivel regional y local no se define únicamente por el clima. “La temperatura y las precipitaciones por sí solas no definen la existencia de especies de Cerrado”, afirma la investigadora del Jardín Botánico carioca. Las especies que logran mantenerse en una cierta región son en parte determinadas por la capacidad de retención de agua del suelo, una categoría de datos que no contempló en los modelos que usó. El próximo paso consistirá en cambiar eso.

Modelos más completos ayudarán a imaginar el destino de aves del Cerrado. El ecólogo Miguel Ângelo Marini, de la Universidad de Brasilia (UnB), condujo un estudio que hizo proyecciones acerca de dónde estarán 26 especies de aves en 2030, 2065 y 2099. De acuerdo con los resultados, publicados en junio en el sitio de Conservation Biology, la mayor parte de esas aves se desplazará, en promedio, 200 kilómetros al sudeste –precisamente la región más urbanizada del país. En el estado de São Paulo, por ejemplo, se estima que resta menos del 1% del Cerrado original. “De nada sirve que el clima sea benigno para las aves si la vegetación del Cerrado tarda mucho en llegar”, dice Marini, quien estima una disminución en las áreas ocupadas por todas las especies estudiadas, lo que podrá llevar a que se tornen aún más raras las aves que ya tienen una distribución restringida. Analizando las áreas conservadas, demostró en un artículo aceptado para su publicación en Biological Conservation que las aves del Cerrado se encuentran poco protegidas actualmente –y en el futuro lo estarán menos aún. “Estamos identificando posibles sitios de nuevas unidades de conservación en regiones de Minas Gerais en que existe una sobreposición entre el clima actual y el que habrá dentro de 50 años.”

Parece esencial planificar la preservación con la mirada puesta en el futuro parece – tal vez las áreas definidas como prioritarias en el estado de São Paulo durante un workshop de especialistas en 2007 no reúnan condiciones climáticas de albergar Cerrado en 2080, de acuerdo con las proyecciones de Marinez. “Las áreas de Cerrado que ya existen en el este del estado pasan a tener más importancia”, afirma. Ése es el caso de los enclaves de Cerrado de Vale do Paraíba, en la fracción norte del estado de São Paulo, entre Serra do Mar y Serra da Mantiqueira, una región sumamente alterada por la actividad humana y donde quedan pocos fragmentos de vegetación natural. De cualquier manera, Marinez cree que vale la pena establecer áreas de preservación por allí.

Riesgo calculado
Los mismos principios pueden ayudar a planficiar el plantío de los principales cultivos brasileños. Esto es lo que la Empresa Brasileña de Investigación Agropecuária (Embrapa) ha hecho, en asociación con la Universidad Estadual de Campinas (Unicamp) y el Inpe, y con apoyo de la Embajada del Reino Unido. De acuerdo con una publicación coordinada por el ingeniero agrónomo Hilton Silveira Pinto, de la Unicamp, y por el ingeniero agrónomo Eduardo Assad, de Embrapa, presentada el año pasado, de no hacerse nada, el calentamiento global puede ser responsable en 2020 por pérdidas del orden de los 7.400 millones de reales anuales en las cosechas de granos. En 2070 ese valor puede llegar a 14 mil millones de reales anuales. En el informe se analizaron dónde se ubicarán las condiciones ideales para los nueve cultivos más representativos de Brasil, que juntos corresponden al 86% del área plantada en el país: algodón, arroz, café, caña de azúcar, fríjol, girasol, mandioca, maíz y soja.

EDUARDO CESAREl grupo consideró dos escenarios. Uno pesimista estima un aumento de la temperatura de entre 2°C y 5,4°C hasta 2100, plausible en caso de que no se haga nada para reducir las emisiones. El escenario más optimista prevé un aumento de temperatura de entre 1,4°C y 3,8°C hasta 2100, en caso de que el crecimiento de la población humana se estabilice, los recursos naturales se preserven y se reduzcan las emisiones de gases causantes del efecto invernadero. “Si Brasil sigue estable en su inacción”, espeta Hilton Pinto, “los perjuicios serán ésos”. Las pérdidas en la producción de soja, el cultivo que más debe sufrir, pueden superar los 7 mil millones de reales anuales en 2070, con pérdidas de áreas cultivables sobre todo en la región sur y en el cerrado nordestino. A menos de 10°C las plantas casi no crecen, y a partir de 40°C no florecen normalmente y tienden a perder las bayas. Asimismo, durante la germinación y el período ubicado entre la floración y la producción de los granos, la soja requiere una gran cantidad de agua.

Los cambios ya están sucediendo. “El café del oeste de São Paulo migró al nordeste del estado, en la región de Mogi”, comenta Hilton Pinto. En conversaciones con caficultores, Pinto averiguó que de 1995 en adelante el florecimiento se ha visto cada vez más comprometido por olas de calor en meses normalmente poco cálidos, como septiembre, que causan abortos de flores. Pero los daños no serán generalizados. “La caña tiene afinidad con las temperaturas cálidas y de tenores más altos de CO2”, recuerda. De acuerdo con sus cálculos, aun cuando no se haga nada para adaptar ese cultivo a las nuevas condiciones, el área adecuada para su producción puede aumentar alrededor de un 150% en 2020.

El grupo ahora estima cuánto deberá invertir Brasil en la producción de plantas adaptadas a las nuevas condiciones. Según el ingeniero agrónomo de la Unicamp, cada nuevo cultivar cuesta un millón de reales anualmente. Estos datos se encuentran en una nueva publicación, centrada en la mitigación y la adaptación, que será presentada este mismo mes. Como se tarda al menos diez años para desarrollar una nueva variedad, la cuenta se eleva a 10 millones de reales por cada una de ellas.

Las proyecciones pueden tener aplicación directa en la práctica mediante el Zoneamiento de Riesgos Climáticos, que estima los riesgos de plantar cada cultivo en cada municipio del país –una probabilidad de éxito de al menos un 80% califica al labrador para obtener financiamiento. “Es un sistema que vale 19 mil millones de reales en financiamiento destinado a la agricultura familiar”, comenta el investigador.

Pese a tener una producción pequeña en Brasil, el girasol es una de las plantas con mayor área potencial para el plantío, alrededor de 4,4 millones de kilómetros cuadrados –área que se reduciría hasta un 18% en 2070 principalmente en la región agreste y en el Cerrado nordestinos. Más que los cambios climáticos, una amenaza a este cultivo la constituyen las orugas de la mariposa Chlosyne lacinia, que comen sus hojas y causan una reducción de un 80% en la productividad. Este insecto, conocido en Brasil como plaga del girasol, fue el tema de trabajo de la bióloga Juliana Fortes, de la Universidad Federal de Viçosa, en asociación con De Marco. En dicho trabajo, una tesina de maestría dirigida por Evaldo Vilela, la investigadora adoptó un escenario que prevé un aumento de 2,6°C durante los próximos 100 años. Juliana verificó que la producción del modelo teniendo en cuenta la especie como un todo puede inducir a errores en la distribución prevista, porque en el caso de esas mariposas, cada subespecie tiene exigencias ambientales diferentes –y solamente la C. lacinia saundersii, la más común en Brasil, es conocida como plaga del girasol.

De ser reales, los cambios climáticos pueden ser una buena noticia para el girasol: disminuiría la superposición entre las orugas y las áreas adecuadas al cultivo de las flores amarillas ricas en aceite. Pero la tesina, aprobada este año, también advierte: si la subespecie C. lacinia lacinia, típica de América Central, fuera introducida en Brasil, podrá sacar partido de los cambios del clima y adaptarse a buena parte del centro y del nordeste del país. “De suceder eso, en lugar de una disminución del área en el futuro, la posible hibridación de la subespecie lacinia con la saundersii puede significar el aumento del área de la especie en Brasil”, imagina Juliana, temiendo mayores daños al girasol.

CHARLES DUCA/CENTRO UNIVERSITÁRIO DE VILA VELHA Futuro en construcción
El uso de modelos se ha diseminado cada vez más y puede ser una herramienta esencial para hacer frente los cambios climáticos, pero están todavía siendo perfeccionados, a medida que el conocimiento crece. Existen decenas de modelos distintos y cada uno da un peso distinto a las diferentes variables climáticas. Lo que muchos investigadores hacen es aplicar varios de estos modelos y usar los consensos existentes entre ellos para producir mapas de distribución futura. “Nuestro trabajo consiste en suministrar proyecciones del clima futuro”, dice el climatólogo José Antonio Marengo, coordinador del grupo de cambios climáticos del Centro de Ciencia del Sistema Terrestre, del Inpe. Allí, un equipo interdisciplinario constantemente mejora los modelos, insertando más datos y mejorando la representación matemática de complejos procesos que ocurren en la naturaleza.  “Los modelos son herramientas matemáticas, y todos exhiben incertidumbres”. Para Marengo, es necesario tener en cuenta esas incertidumbres para saber dónde son más seguras las proyecciones –incluso para buscar maneras de mejorar el modelo en donde no funciona. Su equipo se vale de datos e informaciones –nacionales e internacionales– para desarrollar modelos regionales que aporten más detalles sobre el clima de Brasil y de América del Sur, pero aún no ha sido posible llegar al nivel de detalle deseado para el país entero. “La confiabilidad de las proyecciones tiende a ser relativamente menor en el centro-oeste y en el interior de la región sudeste, porque algunos procesos de zonas continentales aún no son bien representados en los modelos”, afirma. “Y el Pantanal tiene dificultades aún mayores, porque los modelos no lidian bien con las emisiones y la representación hidrológica de un pantano de aquellas dimensiones.”

Marengo afirma que el Inpe trabaja con modelos que conoce en detalle, pero es difícil obtener datos climatológicos de ciertas regiones en series de tiempo largas, de alta calidad y con registros diarios, necesarios para el estudio de extremos climáticos. “Si tuviéramos bases de datos más finas, podríamos hacer análisis más detallados –en la escala de una cuenca del estado de São Paulo, por ejemplo”, dice De Marco. Asimismo, es necesario conocer los distintos modelos a fondo. “De nada sirve únicamente apretar el botón y ver la respuesta”, comenta Giovanelli. “Hay que conocer el funcionamiento del modelo y el banco de datos disponible sobre la especie para saber si serán compatibles con la pregunta que hacemos.”

Otra dificultad que enfrentan los modelos es de índole ecológica: los lugares en que una especie habita no necesariamente son los únicos donde podría existir. Así como Marinez Siqueira no puede estar segura de que el Cerrado invadirá áreas de Bosque Atlántico, los yaguaretés pueden lograr vivir bien en áreas menos propicias y los sapos de las montañas a lo mejor no sufren tanto como se espera ante los cambios climáticos –según Haddad, existen registros de anfibios típicos del Cerrado que han sido hallados en pleno Bosque Atlántico. Para Paulo De Marco, esto no llega a ser un problema. “Hacemos proyecciones para el futuro usando especies para las cuales tenemos datos suficientes para representar su distribución y su ecología”, afirma. “Asimismo, los trabajos actuales muestran que el nicho ecológico actual de una especie es un buen previsor del nicho futuro”. Y esto es en situaciones normales. El ecólogo de Goiás explica que especies invasoras, que cambian súbitamente de hábitat, rápidamente se adaptan a las nuevas condiciones.

El conocimiento proveniente de estas proyecciones hace que las herramientas se vuelvan más confiables para hacer frente a los cambios ambientales causados por el hombre, que incluyen también los efectos amplificados del desmonte, tal como lo muestra el siguiente artículo.

Artículos científicos
MARINI, M.A. et al. Predicted climate-driven distribution changes and forecasted conservation conflicts in a neotropical savanna. Conservation Biology. 2009.
SALAZAR, L.F. et al. Climate change consequences on the biome distribution in tropical South America. Geophysical Research Letters. v. 34. 2007.
SIQUEIRA, M.F. de; PETERSON, A.T. Consequences of global climate change for geographic distributions of Cerrado tree species. Biota Neotropica. v. 3, n. 2. 2003.
TÔRRES, N.M. et al. Jaguar distribution in Brazil: past, present and future. Cat News. Autumn 2008.

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