EXAMINANDO LOS ENLACES ENTRE LOS FERTILIZANTES Y LAS EMISIONES DE GASES DE EFECTO INVERNADERO.

Por: Ann Perry
28 de abril de 2014.

Científicos con el Servicio de Investigación Agrícola (SIA) están aprendiendo más sobre cómo los fertilizantes que contienen nitrógeno contribuyen al desarrollo de los gases del efecto invernadero.

Los estudios fueron realizados por el científico del suelo Rodney Venterea.

El óxido nitroso puede absorber 300 veces más radiación que el dióxido de carbono. Después de la aplicación de los fertilizantes que contienen nitrógeno, los microbios en el suelo pueden convertir nitrógeno en nitrato y luego en óxido nitroso. Sin embargo, Venterea sospechó que las emisiones de óxido nitroso estan aún más relacionadas con niveles de nitrito, el cual es otra forma de nitrógeno que no es comúnmente medida.

Emisiones del óxido nitroso, el cual es un gas del efecto invernado, pueden ser afectadas por diferentes formas de nitrógeno en los fertilizantes, según los resultados de estudios realizados por científico del suelo Rodney Venterea con el SIA.

Venterea realizó un estudio en maíz durante dos temporadas de cultivo y observó cambios en los niveles de emisiones del óxido nitroso como resultado de diferentes fuentes de fertilizante nitrogenado y métodos de aplicación. Los fertilizantes fueron la urea convencional; la urea con una capa de polimeros; la urea que contiene inhibidores microbianos; y una mezcla del 50 por ciento de la urea convencional y el 50 por ciento de la urea que contiene los inhibidores.

Los resultados de los estudios por Venterea indicaron que las emisiones del óxido nitroso fueron altamente relacionadas con niveles de nitrito en el suelo, los cuales fueron responsables del 44 por ciento al 73 por ciento de la variación en las emisiones del óxido nitroso.

Los resultados también demostraron que los niveles más bajos de nitrito y óxido nitroso ocurrieron con el fertilizante que contuvo la urea con los inhibidores microbianos. La mezcla 50/50 también redujo ambos el nitrito y el óxido nitroso.

Venterea cree que el nitrito puede producir óxido nitroso rápidamente bajo una gama más amplia de condiciones, especialmente con el suelo oxigenado, el cual es la condición común excepto después de muchas precipitaciones.

Una cámara de flujo de gas cubierta en un estudio realizado en un campo de maíz durante dos temporadas de crecimiento. El estudio examinó los efectos de las diferentes fuentes de fertilizantes de nitrógeno y los métodos de aplicación a las emisiones de óxido nitroso.

Venterea y Bijesh Maharjan, publicaron sus resultados en el 2013 en la revista 'Soil Biology and Biochemistry' (Biología and Bioquímica del Suelo).

Esta investigación fue realizada como parte de GRACENET (Red de Aumento del Carbono Agrícola para la Reducción de Gases del Efecto Invernadero), la cual es una red nacional de investigaciones por científicos del SIA para determinar los efectos de prácticas de manejo en el secuestro del carbono en el suelo, las emisiones de oligogases, y la calidad ambiental.

Fuente: Servicio de Investigación Agrícola. (SIA-USDA)

AGENCIA CLIMÁTICA DE LA ONU ADVIERTE POR “EL NIÑO” DE ESTE AÑO.

La agencia meteorológica de la ONU advirtió hoy (15/04/2014) que había una buena probabilidad de "El Niño", fenómeno climático en el Océano Pacífico este año, traerá sequías y fuertes lluvias en el resto del mundo.

La Organización Meteorológica Mundial (OMM) dijo que su modelo sugirió un "potencial bastante grande del fenómeno de El Niño, muy probablemente a finales del segundo trimestre de 2014." 

La agencia meteorológica de la ONU advirtió que había una buena probabilidad de  "El Niño", fenómeno climático en el Océano Pacífico este año, trayendo sequías y  fuertes lluvias en el resto del mundo

 "Si un evento de El Niño se desarrolla ... influirá en las temperaturas y las precipitaciones y contribuirá a las sequías o lluvias intensas en diferentes regiones del mundo", dijo el jefe de la OMM, Michel Jarraud, en un comunicado.

El fenómeno de El Niño se produce cada dos a siete años, cuando los vientos alisios que circulan las aguas superficiales en el Pacífico tropical comienzan a debilitarse.

La OMM señaló el martes que desde febrero, los vientos alisios se habían debilitado y ha habido un calentamiento significativo de las aguas debajo de la superficie en el Pacífico central.

"Si bien no hay garantías de que esta situación conducirá a un evento de El Niño, cuanto más tiempo los vientos alisios sigan debilitándose, y las temperaturas sub-superficiales permanezcan mucho más caliente de lo normal, mayor será la probabilidad", dijo.

Dos terceras partes de los modelos climáticos predicen que el fenómeno comenzaría en algún momento entre junio y agosto, con algunos sugiriendo que podría comenzar ya en mayo, y el resto no predicen El Niño en este año, dijo.

El último El Niño ocurrió entre junio de 2009 y mayo de 2010.

A menudo es seguido por una oscilación de retorno del péndulo con La Niña, que se caracteriza por temperaturas superficiales oceánicas inusualmente frías en el Pacífico tropical central y oriental.

 

Los científicos, que vigilan de cerca los dos patrones del clima, dicen que si bien no son causados ​​por el cambio climático, el aumento de las temperaturas del océano provocadas por el calentamiento global puede afectar a su intensidad y frecuencia.

"El Niño tiene un efecto de calentamiento importante en las temperaturas medias mundiales", Jarraud advirtió, haciendo hincapié en que, combinado con el calentamiento inducido por el hombre a partir de gases de efecto invernadero tales eventos tenían "el potencial de causar un dramático aumento de la temperatura media global."

Fuente: AFP, Physorg.

LA DEFORESTACIÓN DE LOS SUELOS ARENOSO ES UNA DE LAS MAYORES AMENAZAS PARA EL CAMBIO CLIMÁTICO.

1 de Abril de 2014.

Por: Kevin Dennehy.

Traducción: Llarpo.

La deforestación puede tener consecuencias mucho mayores para el cambio climático en algunos suelos que en otros, según un nuevo estudio dirigido por científicos de la Universidad de Yale - un hallazgo que podría proporcionar una perspectiva crítica en la que los ecosistemas deben ser manejados con mucho cuidado, ya que son vulnerables a la pérdida de biodiversidad y en la que los ecosistemas son más resistentes a la remoción de árboles generalizada.

En un amplio análisis de suelo recogido de 11 distintas regiones de Estados Unidos, desde Hawai hasta el norte de Alaska, los investigadores encontraron que el grado en que la deforestación perturba las comunidades microbianas subterráneas que regulan la pérdida de carbono a la atmósfera depende casi exclusivamente de la textura del suelo. Los resultados fueron publicados en la revista Global Change Biology.

Este mapa de calor muestra las áreas de los Estados Unidos, donde la biomasa microbiana del suelo es susceptible a los cambios en la cubierta vegetal.

"Nos quedamos asombrados de que los cambios de biodiversidad fueron tan fuertemente afectados por la textura del suelo y que fuera un factor tan primordial", dijo Thomas Crowther, autor principal del estudio. "La textura anuló los efectos de todas las demás variables que pensamos que podrían ser importantes, incluyendo la temperatura, la humedad, la concentración de nutrientes y el pH del suelo.

Una consecuencia grave de la deforestación es una gran pérdida de carbono del suelo, un proceso regulado por la diversidad microbiana subterránea. Se espera que cambios drásticos en la comunidad microbiana para permitir que más CO2 se escape a la atmósfera, con el potencial para aumentar el calentamiento global.

Específicamente, los investigadores encontraron que la deforestación altera drásticamente las comunidades microbianas en suelos arenosos, pero tiene efectos mínimos en suelos limo arcillosos, incluso después de la eliminación de un gran árbol.

Según los investigadores, las partículas finas, en suelo arcilloso parecen tener una mayor superficie para unir los nutrientes y el agua. Esta capacidad podría ser amortiguada por los microorganismos del suelo contra la perturbación de la tala de bosques, dijeron. Por el contrario, los suelos arenosos tienen partículas más grandes con menos superficie, reteniendo menos nutrientes y menos materia orgánica.

"Si se interrumpe la comunidad en un suelo arenoso, todos los nutrientes de los que los microorganismos dependen para su alimentación son lixiviados: se pierden en la atmósfera, se pierden en los ríos, se pierden a través de la lluvia", dijo Crowther. "Pero en un suelo arcilloso, se puede talar el bosque y los nutrientes permanecen atrapados firmemente en la arcilla limosa."

Los investigadores también examinaron cómo los efectos de la deforestación sobre el cambio de la biodiversidad microbiana en el tiempo. Contrariamente a sus expectativas, no encontraron ninguna correlación, incluso a lo largo de 200 años.

"Los efectos son consistentes, no importa cuánto tiempo hace que ocurrió la deforestación", dijo Crowther. "En un suelo arcilloso, se tala el bosque y los nutrientes se retienen durante largos períodos de tiempo y la comunidad no cambia. Mientras que en un suelo arenoso, se tala un bosque y la comunidad cambia drásticamente en tan sólo un par de años ".

El uso de la información previamente documentada acerca de la distribución del suelo, los investigadores fueron capaces de cartografiar áreas potenciales en los ecosistemas bajo tierra que son más propensos a ser vulnerables a la deforestación. Esto tiene el potencial de informar sobre las prácticas de manejo de la tierra que se ocupan de la conservación de la biodiversidad y el secuestro de carbono en el suelo.

Fuente: Yale News.

EL RENDIMIENTO DE LAS COSECHAS DESCENDERÁ UN 2% CADA 10 AÑOS A PARTIR DE 2030.

2 de Abril de 2014.

Por: Kevin Bullis.

Traducción: Lia Moya.

El cambio climático reducirá la producción agrícola más rápido de lo esperado, según las últimas conclusiones del IPCC

Hace unos años los científicos creían que el cambio climático no perjudicaría la producción de alimentos en una región hasta que las temperaturas aumentaran de tres a cuatro grados Celsius en comparación con los niveles actuales. Pero en el último informe de la Organización de Naciones Unidas sobre el cambio climático, presentado esta semana, los científicos han revisado esos cálculos, para señalar que ya se producen pérdidas significativas con un aumento de la temperatura de apenas dos grados Celsius.

La Organización de Naciones Unidas afirma que es probable que el cambio climático perjudique a las cosechas.

El informe forma parte del Quinto Informe de Evaluación del Panel Intergubernamental sobre Cambio Climático (IPCC, por sus siglas en inglés), un grupo de 837 investigadores de todo el mundo que evalúa y resume la literatura científica existente sobre el cambio climático. El cuarto informe de evaluación apareció en 2007 y desde entonces los científicos han acumulado muchísimos más datos, revisado sus modelos de computación y han hecho más para estudiar cómo interactúan factores como el cambio en las precipitaciones y el clima extremo.

Los cambios en el rendimiento de las cosechas (la cantidad producida por hectárea de terreno) sólo son una pequeña parte del informe actual, que tiene más de 30 capítulos. Pero esta variación en el cálculo hecho por los investigadores respecto a cómo afectara el cambio climático a la agricultura, es de lo más destacado del informe. Analizando las principales cosechas mundiales de maíz, trigo y arroz, el texto afirma que el rendimiento probablemente empiece a decaer en 2030 hasta un 2% cada década (parece que el cambio climático ya afecta a las cosechas, pero hasta ahora esto se ha visto compensado por mejoras en la producción). Una reducción de las cosechas de esta magnitud es especialmente preocupante porque se espera que en los próximos años la demanda de alimentos aumente a una tasa de un 2% anual.

Evaluar el impacto del cambio climático en las cosechas es complicado. Las concentraciones cada vez mayores de dióxido de carbono, los cambios en la temperatura y las precipitaciones, una mayor frecuencia de días extremadamente calurosos y los cambios en los patrones de las enfermedades de las cosechas tienen cada uno un papel. En algunas zonas el cambio climático podría mejorar la producción, las temporadas de cultivo podrían mejorar en las zonas frías, por ejemplo. Pero los científicos están descubriendo que incluso con los niveles actuales de calentamiento, la previsión es que los impactos negativos empeoren.

Una de las mayores incertidumbres respecto a la producción de alimentos es cómo se adaptará el hombre. Mejorando las prácticas agrícolas, cultivando nuevas variedades e incluso modificando genéticamente las plantas se podría mejorar las cosechas (ver "Por qué necesitaremos alimentos modificados genéticamente"). Sin embargo, cualquier efecto negativo sobre la producción agrícola tendría consecuencias negativas sobre el precio de los alimentos y podría ser especialmente grave para las poblaciones pobres. El nuevo informe señala que los precios ya han aumentado mucho como consecuencia de las sequías y otros sucesos potencialmente relacionados con el clima.

Las conclusiones presentadas provienen del grupo dos de trabajo del IPCC, que se centra en analizar el impacto del cambio climático y las opciones para adaptarse a un clima cambiante. El informe del grupo uno de trabajo, que examina la base científica del cambio climático se publicó en septiembre. El mes que viene se publicará un informe sobre cómo limitar el cambio climático.

Fuente: MIT Technology Review.

LOS NUTRIENTES DEL SUELO EN RIESGO POR EL CAMBIO CLIMÁTICO.

16 de Diciembre de 2013.

En los ecosistemas terrestres, la interrelación entre diferentes procesos es clave para que no se degraden y la producción se mantenga. Investigadores del INTA y del Conicet participaron de un estudio publicado en la revista Nature que demuestra que las variaciones en las temperaturas del planeta afectan el acoplamiento de los ciclos de tres nutrientes –carbono, fósforo y nitrógeno–, fundamentales para las plantas y los organismos que los habitan. Para Mario Gabriel Gatica, becario doctoral del Conicet en la Universidad Nacional de San Juan y uno de los autores del artículo, hacia el final del siglo XXI se incrementarán las zonas áridas y semiáridas, que ocupan un 40% de la superficie terrestre y proveen alimentos, madera, biocombustibles y almacenamiento de carbono, entre otros productos y servicios, al 38% de la población mundial. Ese aumento provocaría un desbalance de los ciclos de carbono, nitrógeno y fósforo, con un “efecto alarmante” en los servicios ecosistémicos a mayor escala.

“Al incrementar la aridez, se reduce la cobertura vegetal y la riqueza de especies como consecuencia de que el sistema no soporta mayores organismos en ese sitio. Los procesos biológicos merman y por lo tanto aumentan los físicos, que lleva a un aumento de los niveles de fósforo, mientras que se reducen los de carbono y nitrógeno en el sistema. Y ese fósforo extra se pierde al no ser capturado por las plantas”, explicó Gatica. Durante el estudio se analizaron 224 ecosistemas naturales áridos y semiáridos en todo el mundo, donde se midieron diferentes variables del suelo relacionadas con los ciclos de nutrientes, encargados de aportar fertilidad a la tierra.

Según los autores, los resultados preocupan puesto que entre los cambios que se prevén se encuentra la degradación del suelo y la desertificación lo cual representa una amenaza para los medios de vida de más de 250 millones de personas que viven en las tierras áridas. Para David Wardle, profesor de Suelos y Ecología de Plantas en la Universidad de Umeå, en Suecia, “con el aumento el desacoplamiento de los ciclos de estos nutrientes, disminuyen los niveles de materia orgánica del suelo y la disponibilidad de nitrógeno, que llevan a su vez a una menor fertilidad del suelo y la capacidad del suelo de proveer nutrientes para las plantas”.

Wardle, quien no participó del estudio, agrega además que esta situación es particularmente importante para las poblaciones que habitan tierras áridas y dependen de los cultivos y ganados de la zona para subsistir. El fenómeno en la Argentina En nuestro país el 51% del territorio corresponde a regiones áridas y semiáridas y un 27% a regiones subhúmedas secas en el NOA, Cuyo, la región chaqueña y la Patagonia.
Donaldo Bran y Juan Gaitán, investigadores del INTA Bariloche y coautores del estudio, advierten sobre los efectos que puede generar el desbalance de nutrientes. “En ese tipo de ambientes de nuestro país la actividad humana más extendida es la ganadería extensiva sobre pastizales naturales. El aumento de las condiciones de aridez y el desbalance de nutrientes llevaría a una disminución de la fertilidad de los suelos, provocaría una menor productividad de los pastizales y, en consecuencia, una menor producción ganadera.”
Los científicos resaltan que según los resultados del trabajo publicado en la revista Nature, el desbalance se produce de manera abrupta al pasar de ambientes semiáridos a áridos. Por lo tanto las regiones más afectadas serían las semiáridas en las que el cambio climático aumente las condiciones de aridez. Sin embargo aclaran que los estudios sobre cambio climático muestran que el aumento de la aridez no sería uniforme para todas las regiones sino que habría áreas más afectadas, otras menos, e incluso algunas se podrían volver más húmedas. Por ejemplo, para Patagonia Norte algunos modelos muestran escenarios donde podría darse un ligero aumento de las precipitaciones, especialmente en las lluvias de verano y otoño.
De todas maneras esos modelos señalan una aumento de las temperaturas, con mayores incrementos en el NOA, Cuyo y, en menor medida, en Patagonia, y esas mayores temperaturas implican mayores tasas de evaporación potencial y por lo tanto mayor aridez. Proyecciones a futuro
Wardle analiza la importancia de los resultados del estudio publicado en Nature. “Las consecuencias pueden ser a corto plazo, pero se agravarán con el tiempo, y darán lugar a una reducción de la fertilidad del suelo y la productividad de los ecosistemas, afectando la capacidad del suelo para soportar muchos de los 2 mil millones de personas que viven en estos lugares. A largo plazo, si estos efectos continúan sin cesar, podrían ser efectivamente irreversibles”.
Si bien el estudio revela la importancia de atender los efectos del cambio climático dado que estos afectan directamente a los servicios ecosistémicos, para Bran y Gaitán se pueden adoptar diferentes medidas para disminuir el impacto sobre los recursos.
“Hay dos elementos claves en estos procesos, que son la cobertura vegetal y la generación de mantillo, que actuarían como mediadoras en los ciclos y balances de carbono, nitrógeno y fósforo. Por lo tanto en las regiones más amenazadas habría que evitar el sobrepastoreo, incendios y desmontes, que reducen la cobertura vegetal”.
Asimismo destacan la importancia de contar con un sistema de monitoreo que permita formular alertas tempranas y recomendaciones para la adaptación y mitigación frente a amenazas globales como son la desertificación y el cambio climático, como el Observatorio Nacional de la Degradación de Tierras y Desertificación, una iniciativa del CONICET junto a la Secretaría de Ambiente y Desarrollo Sustentable de la Nación, el INTA y la Facultad de Agronomía de la Universidad de Buenos Aires; o el sistema Monitoreo Ambiental para Regiones Áridas y Semiáridas (MARAS), desarrollado por INTA.

Fuente: Ecoportal.net, INTA

CÓMO LA SAL DETIENE EL CRECIMIENTO DE LAS PLANTAS.

23 de Enero de 2013.

Hasta ahora no ha quedado claro cómo la sal, una plaga para la agricultura, detiene el crecimiento del sistema radicular de las plantas. Un equipo de investigadores, dirigido por José Dinneny y Lina Duan de la Institución Carnegie, encontró que no todos los tipos de raíces son igualmente inhibidas. Ellos descubrieron que una capa interior de tejido en las raíces ramificadas que ancla la planta es sensible a la sal y se activa una hormona del estrés, que detiene el crecimiento de raíces. El estudio, publicado en la última edición de The Plant Cell, es una gran ayuda para la comprensión de la respuesta al estrés y para el desarrollo de cultivos resistentes a la sal.

La sal se acumula en los suelos de regadío debido a la evaporación del agua, lo que deja detrás la sal. Las Naciones Unidas estiman que la salinidad afecta a los cultivos en cerca de 200 millones de acres (80 millones de hectáreas) de tierras de cultivo y no sólo en los países en desarrollo, pero también en áreas como California.
Como Dinneny explicó: "Una pieza importante faltante del rompecabezas para comprender cómo las plantas hacen frente a entornos estresantes es saber cuándo y dónde actuar a los factores de estrés que afectan el crecimiento."
Las raíces están íntimamente relacionados con su entorno y desarrollan redes ramificadas muy complejas que les permitan explorar el suelo. Las raíces ramificadas crecen horizontalmente fuera de la raíz principal y son importantes para la absorción de agua y nutrientes.
 

Los científicos cultivaron plántulas de una planta de laboratorio (Arabidopsis), que es un pariente de la mostaza con un sistema de imagen acostumbrado, que les permitió medir el proceso dinámico de crecimiento de las raíces a través de la respuesta a la sal. Esta capacidad para seguir el crecimiento de la raíz en tiempo real llevó a los científicos observar que las raíces ramificadas entran en una fase latente de crecimiento cuando la sal se introdujo. Para determinar cómo la latencia puede ser regulada, Lina Duan examinó la función de las diferentes hormonas vegetales en este proceso y se ha encontrado que el ácido abscísico era la molécula de señalización clave.

"Estamos al corriente de cómo los animales utilizan una estrategia de lucha o de vuelo para hacer frente a los desafíos externos. Mientras que las plantas no pueden correr por la seguridad, ellas pueden controlar cuándo crecen en territorio peligroso ", comentó Dinneny. Resulta que el ácido abscísico, una hormona del estrés producida en la planta cuando se expone a la sequía o ambientes salinos, es importante en el control de la planta equivalente de lucha o huida ".

Para entender cómo el ácido abscísico controla el crecimiento, los investigadores diseñaron una estrategia para inhibir la respuesta a esta hormona en diferentes capas de tejido de la raíz. Ellos desarrollaron varios mutantes en los que se suprimió la respuesta a la hormona en capas diferentes de la raíz. Se encontró que una parte significativa de la respuesta a la sal era dependiente de cómo una sola capa de células detectaba la hormona. Las imágenes en vivo les permitió ver lo que sucediá en el crecimiento de la raíz en estas plantas mutantes.

"Curiosamente, el" interior de la piel" de la raíz, llamada la endodermis, fue más crítico para este proceso. Esta capa de tejido es particularmente importante, ya que actúa como una barrera semipermeable que limita qué sustancias pueden entrar en el sistema de la raíz del ambiente del suelo. ", Comentó Duan autor principal.
"Nuestros resultados significan que, además de actuar como un filtro para las sustancias en el suelo, la endodermis también actúa como un protector, con el ácido abscísico, para prevenir el crecimiento de una planta en entornos peligrosos," dijo Dinneny.

"El riego de las tierras agrícolas es un importante contribuyente a la salinidad del suelo. Y a medida que los niveles del mar se elevan con el cambio climático, la comprensión de cómo las plantas, en particular los cultivos, reaccionan a la sal podría permitir a nosotros para desarrollar variedades de plantas que pueden crecer en los suelos más salados que probablemente se producirán en las zonas costeras ".

Fuente: Carnegie Institution for Science.

CONDICIONES DE AMBIENTES SECOS ESTIMULAN ALCANCES EN LA FOTOSÍNTESIS.

3 de Febrero de 2012.

Por: Tom Marshall.

La necesidad de conservar el agua jugó un papel vital en llevar a las plantas a desarrollar una forma especializada de fotosíntesis, los científicos lo han demostrado.

La mayoría de las plantas siguen utilizando "la fotosíntesis C3" para producir energía de la luz solar y el dióxido de carbono (CO2). En el proceso se pierde una gran cantidad de agua a través de los poros en sus hojas, y en condiciones secas, esto puede matarlas.
La llamada "fotosíntesis C4", a menudo utilizada por los miembros de la familia de las gramíneas, añade elementos adicionales a el diseño básico. La reacción química que potencializa la fotosíntesis C3 sucede en compartimentos profundamente cerrados dentro de las hojas de una planta en lugar de de estar cerca de la superficie. Esto le permite alimentar a la planta de la reacción con el CO2 concentrado, lo que es más eficiente y significa que pierden menos agua.

Una sección transversal de la hoja de una planta que utiliza fotosíntesis C4.

Hasta hace poco los científicos hicieron hincapié en la necesidad de utilizar el CO2 de manera más eficiente para explicar el desarrollo de la fotosíntesis C4, pero esta investigación sugiere limitar la pérdida de agua también como un aspecto fundamental.
"Un problema básico de las plantas terrestres es que para permitir la fotosíntesis para producir alimento a partir del dióxido de carbono, los agujeros tienen que estar abiertos en la piel resistente al agua", explica el Dr. Colin Osborne, de la Universidad de Sheffield, autor principal del artículo. Eso no era un gran problema en el bosque húmedo del sotobosque tropical, pero a medida que los niveles de CO2 se redujeron y la cubierta forestal tiene más irregularidades debido al cambio ambiental global, muchas especies tuvieron que adaptarse a la vida en lugares secos y abiertos que en última instancia se convierten en pastizales y desiertos. 

La visión clásica ha sido que la fotosíntesis C4 se desarrolló a partir de la tipo C3 en muchos grupos de plantas separadas en gran medida debido a los cambios ambientales a partir de hace alrededor de 30 millones de años cuando las plantas expuestas a niveles mucho más bajos de CO2, y a que la fotosíntesis tuvo que ser más eficientes para hacerle frente.
La nueva investigación, publicada en Philosophical Transactions de la Royal Society B, se basa en los modelos de cómo las plantas extraen agua del suelo lo que sugiere que, si bien estos factores son importantes, la sequía puede haber sido tan vital para estimular el desarrollo de la fotosíntesis C4. "La visión clásica ha hecho hincapié en el carbono, pero estamos diciendo que el problema de la pérdida de agua de las hojas podría haber tenido mucho que ver con eso", dice Osborne.

"Es una paradoja - sabemos que las plantas tipo C4 usan el agua más eficientemente, pero si nos fijamos en los pastos a nivel mundial, no estan por lo general en las zonas más secas", añade. "Pero al observar el árbol evolutivo de la vida, podemos ver que la fotosíntesis C4 tienden a evolucionar cuando los pastos estaban migrando hacia entornos más abiertos, ya que sus hábitats forestales existentes se redujeron y se abrieron". 

Bacterias Esclavizadas.
Una planta necesita columnas continuas de agua a lo largo de las vías que conducen desde sus raíces hasta sus hojas, como el agua se evapora de las hojas, las fuerzas hidráulicas atraen más en la parte superior de la tierra al igual que el agua se extrae de un tubo de sifón. Si estas cadenas de agua se rompen, la planta ya no puede subir el agua de sus raíces, y tiene que gastar energía para la reparación de las conexiones hidráulicas para evitar la deshidratación. Si esto sucede con demasiada frecuencia, la planta muere. 

La fotosíntesis C3 se ha desarrollado sólo una vez. Los primeros organismos unicelulares llamados cianobacterias desarrollaron el truco de convertir la luz solar en energía, y finalmente fue capturada o de alguna forma domesticada por los organismos más complejos y puesta a funcionar dentro de sus células, como las estructuras microscópicas llamadas cloroplastos, que llevan el peso de la fotosíntesis. Como Osborne dice, "hojas de las plantas están llenas de Bacterias esclavizadas". Por el contrario, los científicos ahora piensan que la más especializada la variante C4 , que es una especie de complemento a la técnica clásica, ha surgido de forma independiente más de 60 veces. 

La fotosíntesis C4 no es la única solución a las condiciones secas, y no es la más eficaz en los extremos , verdaderos ambientes áridos como los desiertos por lo general, no está dominados por las gramíneas y otras plantas C4, sino por las suculentas como los cactus. Estos utilizan una técnica diferente, lo que implica un montón de absorción de CO2 durante la noche y almacenarlo para su uso durante el día. Esto significa que la planta no tiene que abrir sus poros en el calor de la luz del día, minimizando la evaporación.
Osborne está llevando a cabo experimentos con S. Lawren co-autor de la UCLA, con el objetivo de probar estas conclusiones mediante la comparación de cómo las plantas C4 y especies C3 estrechamente relacionadas con sequías manejables.

Fuente:  PlanetEarth Online