El cambio climático global ha sido un tema de discusión público durante varios años. Es difícil predecir los cambios en el clima y el nivel del mar que tendrán lugar debido al aumento del conocido efecto invernadero (incluyendo aumento de temperatura, incrementos de CO2, y deposición de nitrógeno), pero la concentración de CO2 está creciendo moderadamente y se espera doblar los niveles actuales durante el próximo siglo, con consecuencias destacables en las actuales condiciones agroclimáticas. En efecto, en el curso de unos pocos centenares de años el ser humano ha aumentado unos 10 millones de veces la respiración global, debido a la combustión del material vegetal y otras fuentes de carbono inorgánico acumulado durante miles de millones de años. Además del calentamiento global, los cambios en las tasas y la distribución de las precipitaciones y el aumento de radiación ultravioleta (UV)-B en la superficie causados por la reducción en la capa de ozono estratosférico son algunas de las alteraciones más estudiadas. Dado que las acciones e interacciones entre los factores climáticos y los cambios provocados por el ser humano en la vegetación, por citar un ejemplo, son muy complejas, y dado que los océanos pueden actuar como grandes amortiguadores en los cambios más radicales, que tienen lugar a corto plazo (años), hay una gran incertidumbre sobre qué cabe esperar para el próximo siglo. Y, a diferencia de lo que se ha investigado sobre ecosistemas naturales terrestres y algunos cultivos agrícolas, los posibles efectos del cambio climático en las vides se han ignorado mucho.
Posibles consecuencias sobre la viticultura europea del aumento de temperatura y las variaciones en los patrones de precipitación
Usando varios modelos de simulación, generalmente se cree que la temperatura media mundial en la superficie podría aumentar entre 1 y 4,5 °C, dependiendo del desarrollo futuro de las emisiones industriales, siendo la estimación más optimista un calentamiento de aproximadamente 1,8 – 2,5 °C hacia mediados del próximo siglo (Carter et al. 1991, Grupos Intergubernamentales sobre Cambio Climático (IPCC) de 1992, 1994, 1998, 2001). Un aumento de la temperatura de esta magnitud en Europa tendría profundos efectos en la viticultura.
De hecho la evolución actual de la temperatura en el hemisferio norte muestra claramente una tendencia de calentamiento global en todas las estaciones (figura 1), especialmente durante los últimos 20 años (Jones et al., 2001). Este calentamiento ha sido menos destacado que el que ha tenido lugar en el hemisferio sur durante el mismo periodo de tiempo. Sin embargo, el Modelo de Circulación General (GCM) predice un calentamiento más rápido en el hemisferio norte durante los próximos 50 años (Evans, 1996). Esto cambiaría considerablemente los márgenes de adecuación para el crecimiento de la uva, desplazando los límites septentrionales del cultivo de la vid unos 10 a 30 km por década hasta el año 2020, y duplicándose esta tasa entre 2020 y 2050 (Kenny y Harrison, 1993). Esto también cambiaría profundamente en Europa la distribución de las variedades más adaptadas. Los cálculos basados en la clasificación climática de Huglin (Huglin, 1986) para la adecuación de variedades en Geisenheim, Alemania (50 ° latitud norte) muestran que riesling, pinot gris y pinot noir son adecuadas para este lugar (figura 2) según las condiciones climáticas medias en los últimos 30 años. Si la elección se basara en la evolución de la temperatura media prevista para los próximos 50 años, cultivos como merlot o cabernet franc se convertirían en una posible alternativa (figura 2).
La tendencia al calentamiento también se hace evidente a través de la disminución en la frecuencia de heladas en otoño (octubre) en los últimos 100 años (Hoppmann y Hüster, 1988). Las estimaciones indirectas del crecimiento de vegetación terrestre, basadas en los datos obtenidos por satélites que miden el índice de vegetación normalizado (NDVI) han confirmado recientemente que el crecimiento de la vegetación y la duración de la estación de crecimiento están aumentando de forma significativa, especialmente en las latitudes más septentrionales (> 45°N) (Myneni et al., 1997). Las predicciones sobre la alteración (anual, estacional) en los patrones de precipitación coinciden con los datos de calentamiento global. Algunos de los efectos esperables en Europa Central son una mayor incidencia de fuertes precipitaciones en invierno y un aumento en la frecuencia de temperaturas extremas en verano, con una disminución de las precipitaciones en este periodo (Schönwiese y Rapp, 1997). Ya se han producido cambios significativos en todos los continentes y se espera que continúen sucediendo, de acuerdo con los datos de GCM en condiciones de duplicación de la concentración de CO2 (Hulme et al., 1992). Incluso aunque los valores actuales de precipitación y/o su distribución no se vieran afectados, la tasa de evaporación del agua aumentaría debido al aumento de temperaturas en la superficie de océanos y de las masas terrestres. En estas últimas, los cambios en la tasa de evaporación pueden a largo plazo reducir la humedad del terreno. Algunas predicciones iniciales habían estimado reducciones en el grado de humedad del terreno del 20-30% en el norte de Europa, del 30 al 50% en Europa occidental, del 20 al 40% en Europa Central y del 20 al 30% en la mayor parte de la región mediterránea e incluso más en la Península Ibérica (Stigliani y Salomons, 1992), pero estas estimaciones se han puesto en duda recientemente en base a las tendencias climáticas de pasadas y actuales (Schönwiese y Rapp, 1997). Sin embargo, el impacto en la viticultura y sus consecuencias socioeconómicas serían muy importantes, especialmente en el sur de Europa, donde el agua es un recurso escaso y el riego no siempre es posible. Las predicciones basadas en las tendencias climáticas del pasado, entre 1960 y 1990 (no en modelos), demuestran que las regiones de la costa y de Europa occidental en general recibirán más precipitaciones en invierno (figura 3) pero menos en verano (figura 4), aunque estos escenarios no son uniformes para toda Europa.
Es posible que los cambios en los patrones de precipitación hagan precisa la introducción de cultivos de protección en invierno para minimizar la erosión del suelo y maximizar el almacenamiento de agua y nutrientes. Favis-Mortlock demostró en 1994 que un incremento del 8 al 15% en las lluvias invernales aumentará la erosión de un 27 a un 35%. Por otro lado, la mayor frecuencia de temperaturas extremas en verano automáticamente dará lugar a una mayor evapotranspiración que, junto a la disminución en las precipitaciones de verano, puede imposibilitar el uso completo o parcial de los cultivos de protección en países como Alemania, Suiza o el norte de Italia, donde actualmente es una práctica común. En los últimos años, algunas alteraciones aromáticas en vinos blancos se han relacionado con la competencia por el agua y el nitrógeno, en años secos, entre los cultivos de protección y las vides (Rapp et al., 1993). Sin embargo, la erosión del suelo y la lixiviación del nitrógeno, junto con una peor calidad del agua para consumo humano pueden impedir volver a un cultivo limpio. En otras zonas vitícolas que no registran precipitaciones en verano, como la zona de La Mancha, al sur de Madrid, es posible que los sistemas de conservación del suelo también tengan que cambiar completamente. La práctica común en este tipo de regiones o en otras comparables en Europa es una alta frecuencia de cultivo para evitar el que el agua ascienda por capilaridad desde capas más profundas del terreno y se pierda debido a una posterior evaporación improductiva, aunque en terrenos con un contenido hídrico muy bajo tender hacia el no cultivo puede facilitar la conservación del agua. Los cambios en contenido hídrico del suelo no son el único parámetro edafológico afectado por los cambios en las temperaturas y las precipitaciones. La respiración del terreno se relaciona claramente con un incremento de estas variables y el contenido en la materia orgánica del suelo se verá a largo plazo alterado, por lo que es posible que precise distintos tipos de prácticas de gestión del suelo. Un aumento de temperaturas en invierno, junto con un incremento de precipitación relativa en invierno frente a los valores del verano harán crecer las tasas de disminución de materia orgánica. Debemos también tener en cuenta que, además del incremento de temperatura ambiental y de CO2, algunas fuentes predicen una gran deposición adicional de nitrógeno, en particular en el hemisferio norte.
Influencia del aumento de concentración de dióxido de carbono
Aunque la concentración de CO2 puede haber alcanzado un valor 20 veces superior al actual en determinados momentos de la historia de la tierra, se ha mantenido relativamente estable, alrededor de 270 ppm, durante los últimos cinco siglos (Ehleringer y Cerling, 1995), y tan sólo empieza a aumentar después de la revolución industrial, momento en que la emisión humana de CO2 alcanzó una cierta importancia. Los registros continuos más antiguos sobre mediciones directas de CO2 proceden de la cima del volcán Mauna Loa, en Hawai, cuyo inicio data de 1957 (figura 5A). El nivel actual de cerca de 370 ppm es un 30% superior al de la revolución industrial de hace 200 años, y casi un 20% más elevado del que se registró al inicio de las mediciones directas (fig. 5A).
Los datos de A proceden de Keeling y Whorf (1999), Instituto Scripps de Oceanografía, Universidad de California, La Jolla, CA 92093-0244.
Los datos de B proceden de Wuebbles y Jain (1999) y asumen: 1) población mundial de 11 300 millones para el 2100; 2) crecimiento económico del 2,9% para el período 1990-2025 y 2,3% para 1990-2100; 3) provisiones de energía de 12 000 EJ* de petróleo, 13 000 EJ de gas natural, reducción del coste de la energía solar a 0,075 dólares/kWh, 191 EJ de biocombustible disponibles a 70 dólares/barril; 4) acuerdos internacionales de control sobre los óxidos de azufre y nitrógeno (SOx, NOx) y emisiones de compuestos volátiles orgánicos distintos al -CH4 (metano); 5) cumplimento parcial del protocolo de Montreal, con una reducción gradual de CFC (clorofluorocarbonos) para el 2075 en países no firmantes
NOTA: un exajulio es igual a 45 millones de toneladas de carbón o 170 millones de barriles de petróleo; kWh: kilovatio-hora
El consumo de combustible fósil aumentará con los incrementos de población mundial, de utilización del suelo, y de consumo de energía per cápita. En la actualidad, un habitante de Estados utiliza de media 22 toneladas anuales de carbón, mientras que en la India, por ejemplo, se usan tan sólo 0,7 toneladas de carbón por habitante y año (Bazzaz, 1998). Aun así, son los países en desarrollo quienes contribuirán extraordinariamente a las futuras emisiones de CO2 (consultar lista completa en el Centro de Análisis de Datos sobre Dióxido de Carbono, Laboratorio Nacional Oak Ridge, Tennessee, Estados Unidos). Parece ser que el incremento global de CO2 se produce a una velocidad demasiado elevada para que las plantas puedan adaptarse genéticamente a los cambios, de modo que la fotosíntesis se verá inevitablemente afectada. Las predicciones acerca del crecimiento de la concentración atmosférica de CO2 en el próximo siglo difieren entre modelos, aunque la mayoría está de acuerdo en que aproximadamente se duplicará hacia finales de este siglo (figura 5B), e incluso algunos científicos opinan que la concentración atmosférica de CO2 superará las 1000 ppm (Bazzaz, 1998). La respuesta directa de las vides ante un aumento de la concentración de CO2 parece comparable a los resultados obtenidos en la mayoría de estudios con plantas anuales y perennes, en las que se observan incrementos en la fotosíntesis neta, la biomasa y el rendimiento de los cultivos, así como en la eficiencia de la utilización de luz, nutrientes y agua (Bindi et al., 1996a). A corto plazo, una mayor concentración de CO2 estimula la fotosíntesis y la eficiencia en la utilización del agua (relación entre la fotosíntesis y el consumo de agua) (Schultz, 2000). Las vides que crecen en regiones áridas como España pueden por tanto beneficiarse de una mayor concentración de CO2 y puede que, al menos en parte, superen algunas de las condiciones adversas creadas por la frecuencia y la gravedad de los períodos de sequía. Sin embargo, en general la exposición elevada al CO2 puede tener a largo plazo efectos muy distintos. El incremento inicial de la fotosíntesis puede sufrir una regulación negativa parcial o total si no existen suficientes sumideros para la materia fotosintetizada, de modo que en un período de días, semanas o meses de crecimiento bajo una concentración de CO2 elevada, se de una respuesta de aclimatación suficientemente sustanciosa como para que la tasa de fotosíntesis de las plantas que han crecido con estos niveles elevados de CO2 sea igual a la de plantas bajo las concentraciones ambientales actuales (Bazzaz, 1998).
Existe una regulación de la fotosíntesis a nivel bioquímico, fisiológico y molecular y, a juzgar por la gran diferencia de desarrollo vegetativo y reproductivo entre cultivos de uva (Champagnol, 1984), es probable que el tamaño y la actividad de los sumideros afecten en gran medida las respuestas de las distintas variedades frente al aumento de CO2. Bindi et al. (1996a) llevaron a cabo un estudio en el que, durante varios meses, utilizaron en el campo un sistema FACE (enriquecimiento del dióxido de carbono en atmósfera libre) con la variedad sangiovese. Los autores descubrieron un incremento mayor de la superficie foliar (+ 35%) y del peso seco vegetativo (+ 49%), que del peso seco reproductivo (+21%) al aumentar la concentración de CO2 a 700 ppm. El incremento de la materia seca vegetativa al considerarse también los cambios simultáneos de temperatura y de radiación solar en distintos escenarios de cambio climático y GCM, pero la respuesta del rendimiento resultó negativa para la mayoría de casos y, en concreto, más para la cabernet sauvignon que para la sangiovese (Bindi et al., 1996b). El desarrollo rápido de una mayor superficie foliar puede a su vez tener consecuencias importantes sobre el consumo de agua y la gestión del follaje, lo cual indica la dificultad de predecir la acción combinada de varios factores ambientales cambiantes.
¿Puede una mayor radiación ultravioleta afectar a la fisiología de las vides y a la composición de la uva?
El aumento de la radiación UV-B puede resultar perjudicial para los organismos terrestres. La banda de la longitud de onda UV-B oscila entre 280 y 320 nm, aunque sólo las longitudes de onda superiores a 290 nm pueden alcanzar la superficie terrestre. En la luz solar, la proporción entre UV-B y la radiación fotosintéticamente activa (400-700 nm) fluctúa, principalmente a causa de los cambios en el ángulo solar y el espesor de la capa de ozono. La reducción de la capa de ozono procede de emisiones de productos químicos halogenados, como los clorofluorocarbonos (también llamados halocarbonos) y disminuye la eficacia de la pantalla UV-B (Tevini, 1996). Los niveles de ozono estratosférico se hallan en su nivel más bajo desde que se iniciaron las mediciones. Es difícil cuantificar los cambios que han tenido lugar en las últimas décadas son difíciles de cuantificar a causa de la falta de datos históricos fiables. Las estimaciones oscilan desde un incremento medio de aproximadamente el 8% por década (Blumthaler y Ambach, 1990) a altitudes elevadas a un 4-7% desde 1970 en el hemisferio norte y un 130% en la Antártida en primavera (Madronich et al., 1998). Sin embargo, las variaciones temporal y espacial debidas a la capa de nubes, contaminantes atmosféricos y albedo de la superficie son muy importantes. Según observaciones por satélite las desviaciones mensuales de estos valores medios pueden alcanzar aproximadamente +40%, en cielos claros para latitudes entre 30º y 50º de latitud norte (McPeters et al., 1996), que coincide con la zona de Europa donde se cultivan la mayoría de viñedos. Además, las fluctuaciones estacionales pueden exceder de mucho el incremento medio en la radiación UV y es probable que causen un importante daño biológico.
Un aumento de radiación UV-B puede dañar a organismos terrestres incluyendo plantas y microorganismos, aunque posean mecanismos protectores y reparadores. El impacto del UV-B en las características morfológicas, fisiológicas y bioquímicas de las plantas superiores se ha estudiado en profundidad y ya se han registrado principalmente disminuciones en la superficie foliar (Tevini y Teramura, 1989), los pesos fresco y seco, en la biomasa total y en la capacidad fotosintética (Krupa y Jäger, 1996). Es posible que las respuestas a esta radiación no aparezcan de forma instantánea, sino que sus efectos se acumulen a lo largo de los años, especialmente en plantas perennes con una larga vida como los árboles (Madronich et al., 1998); existe, por tanto, una posibilidad de que esto suceda también en el caso de la vid.
Una reacción general frente al aumento de la radiación UV-B es una mayor producción de compuestos absorbentes de ultravioletas (Tevini, 1996; Jansen et al., 1998), cuya estimulación se permite reducir la penetración de la radiación UV en plantas y otros organismos. Se ha demostrado, por ejemplo, que la formación de pigmentos amarillos y rojos reduce significativamente la penetración de la luz UV en las nectarinas (Blanke, 1996). Se ha visto que la radiación ultravioleta regula positivamente algunos enzimas clave implicados en la biosíntesis de flavonoides (chalcona sintasa) y en la ruta del fenil propanol (la fenilalanina amonio liasa), así como los niveles de algunos antioxidantes clave, el ascorbato y el glutatión (Jansen et al., 1998), a le vez que se pueden ver inhibidas la formación de pigmento carotenoide y la incorporación de nitrógeno en los aminoácidos (Döhler et al., 1995; Jansen et al., 1998). Dado que componentes como los flavonoides, los aminoácidos y los carotenoides son constituyentes importantes de la uva con un marcado efecto sobre el desarrollo de su aroma, es de esperar que la radiación UV-B influya en mayor o menor medida en la composición de la uva (Schultz et al., 1998) (tabla 1). Además, a nivel molecular, la radiación UV-B puede destruir péptidos y lípidos y degradar la hormona vegetal auxina, que absorbe en el rango UV-B y puede asimismo desempeñar un papel significativo en la formación de determinados aromas no deseados en vinos blancos, cuya presencia en Europa Central ha aumentado a lo largo de la última década (Geßner et al., 1999) (tabla 1).
En un ensayo de campo llevado a cabo con diferentes niveles de radiación UV descubrimos que, bajo niveles comparables a la actual radiación UV-B ambiental, la concentración de aminoácidos y carotenoides en la piel de uvas white riesling en el momento de la vendimia se reducía sustancialmente (Schultz et al. 1998). Además, la radiación UV-B afectaba la composición de aminoácidos, siendo los niveles de arginina y glutamina más bajos (principales fuentes de aminoácidos para el metabolismo de las levaduras). Varios autores sugirieron que la diferencia entre el nivel de carotenoides al principio de la maduración y en el mometo de la vendimia indica la formación de norisoprenoides (Razungles et al., 1993, Bureau et al., 1998). Estos componentes se han relacionado con aroma de envejecimiento de los vinos (vitispirano, 1,1,6-trimetil-1,2-dihidronaftaleno, TDN) y el carácter afrutado del mosto y el vino (damascenona). Por tanto la respuesta a la luz UV puede que no sea exclusivamente negativa, sin embargo nuestro conocimiento actual sobre este tema todavía es muy limitado. El gran reto futuro será predecir las respuestas de la vid a las variaciones simultáneas en los parámetros climáticos y desarrollar estrategias adecuadas para superar los posibles problemas que de ello se deriven.
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Nota editorial
Este artículo es una revisión breve de un artículo sobre el mismo tema publicado anteriormente (Schultz, 2000).
