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Introducción
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.
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). 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).
Tabla 1
Algunos efectos conocidos de la radiación UV-B y su posible importancia
en la producción de uva
Efectos
UV-B
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Posible
importancia para la producción de uva
|
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• activación de genes de la ruta fitopropanoide
|
– acumulación de flavonoides y antocianinas (formación
de color, composición del vino)
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• inactivación (daño) del fotosistema II y de los
enzimas fotosintéticos
|
– disminución de la fotosíntesis
|
|
• menores concentraciones de
clorofila y carotenoide
|
– disminución de la fotosíntesis,
– ¿alteración de los compuestos aromaticos?
(vitispirano, 1, 1,
6-trimetil-1, 2-dihidronaftaleno, TDN,
ß-damascenona)
– ¿xantofilas, balance energético en hojas y bayas?
|
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• efectos sobre el metabolismo del nitrógeno (a través
del aporte de carbono o efectos directos sobre enzimas clave)
|
– menor concentración de aminoácidos (metabolismo de
levaduras, cinética de fermentación, formación de alcoholes superiores,
compuestos aromáticos secundarios)
|
|
• hojas más gruesas, composición de
las ceras
|
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•
fotooxidación de ácido indolacético (AIA, auxina), absorción de UV-B por
triptófano
|
– posible formación de o-aminoacetofenona (aroma no deseado en vinos)
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• aumento del contenido en ácido ascórbico y glutatión
por formación de radicales libres
|
–¿fotoprotección, metabolismo del azufre, inducción de
actividades enzimáticas (importantes para el metabolismo de levaduras)?
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• floración y fenología
|
– pueden verse afectadas en algunas variedades
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• alteraciones en la microflora y
fauna del suelo
|
– disponibilidad de nutrientes
|
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).
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