Modelos informáticos muestran una caída en la producción de alimentos a cauda del invierno nuclear

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Investigadores utilizaron el modelo de agroecosistema Cycles de Penn State para predecir cómo las consecuencias de una guerra nuclear afectarían a los cultivos; recomiendan preparar “kits de resiliencia agrícola”.

Imagen de Melk Hagelslag en Pixabay

Los investigadores de Penn State simularon la producción de maíz en 38.572 ubicaciones bajo seis escenarios de guerra nuclear de creciente gravedad. Debido a la importancia global del cultivo, los investigadores eligieron modelar el colapso del maíz en un invierno nuclear para representar el destino esperado de la agricultura en general.

Invierno nuclear
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El invierno nuclear es un concepto teórico, pero si el escenario climático esperado tras una guerra nuclear a gran escala, en el que el humo y el hollín de las tormentas de fuego bloquean la luz solar, se hiciera realidad, las temperaturas globales caerían drásticamente, extinguiendo la mayor parte de la agricultura. Un invierno nuclear podría extenderse por más de una década, lo que podría provocar una hambruna generalizada para quienes sobrevivan a la devastación de las explosiones.

Ahora, un equipo dirigido por investigadores de la Universidad Penn State ha modelado con precisión cómo varios escenarios de invierno nuclear podrían afectar la producción mundial de maíz, el cultivo de grano más implantado en el mundo.

También recomendaron preparar “kits de resiliencia agrícola” con semillas de variedades de crecimiento más rápido y mejor adaptadas a temperaturas más frías que podrían ayudar a compensar el impacto del invierno nuclear, así como desastres naturales como erupciones volcánicas.

En un artículo firmado por Jeff Mulhollem se indica que en hallazgos publicados recientemente en Environmental Research Letters, el equipo informó que el nivel de disminución de la cosecha de maíz variaría según la magnitud del conflicto. Una guerra nuclear regional, que enviaría alrededor de 5,5 millones de toneladas de hollín a la atmósfera, podría reducir la producción anual mundial de maíz en un 7 %. Una guerra global a gran escala, que inyectaría 165 millones de toneladas de hollín a la atmósfera, podría provocar una caída del 80 % en la producción anual de maíz. En total, el estudio simuló seis escenarios de guerra nuclear con diferentes impactos de hollín.

Debido a la importancia global del cultivo, los investigadores optaron por modelar el colapso del maíz en un invierno nuclear para representar el destino esperado de la agricultura en general, según el primer autor del estudio, Yuning Shi, profesor asociado de investigación en el Departamento de Ciencias Vegetales de Penn State. Señaló que una caída del 80% en la producción mundial de cultivos tendría consecuencias catastróficas, lo que llevaría a una crisis alimentaria mundial generalizada. Incluso una caída del 7% en la producción mundial de cultivos tendría un grave impacto en el sistema alimentario y la economía mundial, lo que probablemente resultaría en un aumento de la inseguridad alimentaria y el hambre.

Las simulaciones fueron posibles gracias al modelo de agroecosistema Cycles, creado hace unos años por científicos de la Facultad de Ciencias Agrícolas de la Universidad Estatal de Pensilvania, entre ellos Armen Kemanian, desarrollador principal y profesor de sistemas de producción y modelado, y autor correspondiente del estudio que aborda este artículo. Mediante computación de alto rendimiento y considerando las condiciones atmosféricas, Cycles permite realizar simulaciones multianuales a gran escala y alta resolución del crecimiento de cultivos mediante el seguimiento meticuloso de los ciclos del carbono y el nitrógeno en el sistema suelo-planta-atmósfera.

“Simulamos la producción de maíz en 38.572 ubicaciones bajo seis escenarios de guerra nuclear de gravedad creciente, con volúmenes de hollín de entre 5 y 165 millones de toneladas”, afirmó Shi. “Esta investigación amplía nuestra comprensión de la resiliencia y la adaptación de la agricultura global ante perturbaciones climáticas catastróficas”.

Además de considerar los efectos de las cantidades masivas de hollín en la atmósfera, los investigadores modelaron el aumento de la radiación UV-B (un tipo de radiación ultravioleta que puede provocar daños en el ADN, estrés oxidativo y reducción de la fotosíntesis en las plantas) que llegaría a la superficie de la Tierra en un invierno nuclear que podría limitar aún más la agricultura.

Esta ilustración comparativa de un mapa global muestra un posible escenario y cómo los cultivos de maíz se verían afectados negativamente por las bajas temperaturas y las temporadas de crecimiento más cortas resultantes de las inyecciones de hollín a la atmósfera por explosiones nucleares. Arriba: En las regiones de latitudes medias del hemisferio norte, la siembra está limitada por la temperatura, con fechas típicamente entre abril y mayo. En las regiones tropicales y de latitudes medias meridionales, la siembra es más variable debido a regímenes de precipitación limitados, con patrones espaciales que reflejan la época de las temporadas de lluvias. Abajo: Los tipos de maíz que tardarían más en madurar pueden crecer en los trópicos, mientras que aquellos que tardan menos en madurar se desarrollan mejor en el hemisferio norte. Crédito de la imagen: Penn State Creative Commons

Shi afirmó que cree que este fue el primer estudio en estimar el alcance del daño causado por la radiación UV-B a la agricultura tras las explosiones nucleares, que, según predijeron los investigadores, alcanzarían su punto máximo entre seis y ocho años después de una guerra mundial. Estimaron que esto podría reducir aún más la producción de maíz en un 7 %, lo que, en el peor de los casos, resultaría en una caída total del 87 % en la producción de maíz.

El ozono en la atmósfera de la Tierra absorbe eficazmente la mayor parte de la radiación ultravioleta que el planeta recibe del sol, pero una guerra nuclear desmantelaría esta capacidad, según explicó Shi.

“La explosión y la bola de fuego de las explosiones atómicas producen óxidos de nitrógeno en la estratosfera”, afirmó. “La presencia de óxidos de nitrógeno y el calentamiento del hollín podrían destruir rápidamente el ozono, aumentando los niveles de radiación UV-B en la superficie terrestre. Esto dañaría el tejido vegetal y limitaría aún más la producción mundial de alimentos”.

Si bien las predicciones apuntan a caídas potencialmente catastróficas en la producción de las variedades de maíz que se cultivan actualmente, Shi afirmó que el cambio a variedades de cultivos que puedan crecer en condiciones más frías durante temporadas de crecimiento más cortas podría aumentar la producción mundial de cultivos en un 10 % en comparación con la falta de adaptación. Sin embargo, la disponibilidad de semillas para estos cultivos podría convertirse en un problema grave, un obstáculo para la adaptación, según los investigadores.

¿Entonces qué?
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La solución que proponen es preparar “kits de resiliencia agrícola” antes de cualquier desastre nuclear, que contengan semillas específicas para cada región y clima para variedades de cultivos que puedan crecer en condiciones más frías con temporadas de crecimiento más cortas para sobrevivir a temperaturas más bajas.

“Estos kits ayudarían a sostener la producción de alimentos durante los años de inestabilidad posteriores a una guerra nuclear, mientras se recuperan las cadenas de suministro y la infraestructura”, afirmó Kemanian. “El concepto de kits de resiliencia agrícola puede aplicarse a otros desastres: cuando ocurren catástrofes de esta magnitud, la resiliencia es fundamental”.

Shi señaló que, si bien es improbable una planificación proactiva y coordinada a nivel internacional para estos kits, el simple hecho de aumentar la concienciación podría contribuir a una mejor preparación. «Si queremos sobrevivir, debemos estar preparados, incluso para consecuencias impensables», afirmó.

Kemanian, por su parte, dijo que ve valor en la investigación más allá de las calamidades causadas por los humanos.

“Recordemos que catástrofes de esta naturaleza pueden ocurrir no solo por una guerra nuclear, sino también, por ejemplo, por violentas erupciones volcánicas”, dijo. “Uno podría pensar que estudios de esta naturaleza son simplemente una introspección, pero nos obligan a comprender la fragilidad de la biosfera: la totalidad de todos los seres vivos y cómo interactúan entre sí y con el medio ambiente”.

Aportes
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Contribuyeron a la investigación en Penn State: Felipe Montes, profesor asociado de investigación de modelado de sistemas de cultivo; Francesco Di Gioia, profesor asociado de ciencia de cultivos vegetales; y Charles Anderson, _profesor de biología e investigador principal** del proyecto que financia este trabajo; así como Charles Bardeen, del Laboratorio de Observaciones y Modelado de Química Atmosférica, Centro Nacional de Investigación Atmosférica, Boulder, Colorado; y Yolanda Gil, Deborah Khider y Varun Ratnakar, todos del Instituto de Ciencias de la Información, Universidad del Sur de California.

Financiación
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La investigación abordada aquí fue apoyada por Open Philanthropy, la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada de Defensa (Defense Advanced Research Projects Agency), el Instituto Nacional de Alimentos y Agricultura del Departamento de Agricultura de los EE. UU. (U.S. Department of Agriculture National Institute of Food and Agriculture), la Fundación Nacional de Ciencias de los EE. UU. (U.S. National Science Foundation) y el Future of Life Institute.

Declaración sobre políticas del gobierno actual de Estados Unidos
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“En Penn State, los investigadores están resolviendo problemas reales que impactan la salud, la seguridad y la calidad de vida de las personas en todo el estado, la nación y alrededor del mundo”.
“Durante décadas, el apoyo federal a la investigación ha impulsado la innovación que hace que nuestro país sea más seguro, nuestras industrias más competitivas y nuestra economía más fuerte. Los recientes recortes a la financiación federal amenazan este progreso”.
Acceda a más información sobre las implicaciones de los recortes de fondos federales para nuestro futuro en Research or Regress
El artículo Simulating the unthinkable: Models show nuclear winter food production plunge fue publicado en la sección de noticias del sitio web de la Universidad Penn State