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Introducción
La producción agrícola es una de las actividades importantes para la alimentación humana y de las otras especies vivientes. Sin embargo, sus efectos sobre la biodiversidad está siendo afectando en parte por la expansión de la agricultura y ganadería intensiva que conllevaría a que se produzca al menos un 25% de pérdida de biodiversidad en los próximos 50 años (Lanz et al., 2018).
La actividad agrícola intensiva viene induciendo además, al mayor uso de agroquímicos, a la mayor parcelación, al igual que más tala bosques primarios para obtener nuevas áreas de cultivos o para actividades pastoriles provocando la degradación del suelo y la expansión de nuevas tierras y pérdida de hábitats agrícolas tradicionales; en suma, incremento de las especies invasoras, contaminación por nitrógeno reactivo y el cambio climático (Porter et al., 2013; Sartorello et al., 2020).
El efecto de la agricultura intensiva a la biodiversidad es al menos responsable del 80% de la deforestación mundial a pesar de la intencionalidad de conservación establecida en el Convenio sobre la Diversidad Biológica (CDB) y la Convención de las Naciones Unidas de Lucha contra la Desertificación (CNULD, UNCCD) donde no se vienen cumplido los propósitos de contener la pérdida de biodiversidad en el mundo y al igual que la prevención de efectos ambientales negativos (Wilson et al., 2020; Stringer, 2008)
Consecuentemente, la existencia de investigaciones sobre la biotecnología que se está usando como parte de un esfuerzo para mejorar la productividad agrícola (Glick et al., 1991), no han contribuido los propósitos establecidos con el CDB ni la de CNULD. Ya que las rotaciones intensificadas y la mayor dependencia de insumos agroquímicos generan preocupación para la salud del suelo, la biodiversidad y las funciones de los ecosistemas que son esenciales para mantener la productividad agrícola y el bienestar de las comunidades agrícolas (Visscher et al., 2020) .
La gran mayoría de agricultores en América Latina todavía cultivan aun en sus parcelas de tierra, generalmente en ambientes lejanos, empleando métodos tradicionales de siembra y cosecha. A consecuencia de esto, algunos agricultores de escasos ingresos ven como opción el uso de los agroquímicos sin tener la plena información de sus efectos y consecuencias (Altieri, 2000).
Los agroquímicos que son parte de la agricultura intensiva, el 63% de los plaguicidas usados tienen toxicidad, considerados plaguicidas altamente peligrosos (HHP por sus siglas en inglés) para el medio ambiente (Valbuena et al., 2021). A nivel mundial, la expansión e intensificación de la agricultura ha llevado a un rápido cambio en la estructura del paisaje, en ellas, el considerable uso de agroquímicos provocó una pérdida directa de hábitat y degradación de la calidad ambiental (Lanz et al., 2018). En suma, la coexistencia de cambios en el paisaje y contaminación por agroquímicos amenaza la biodiversidad (Campos et al., 2015).
Por otro lado, las actividades humanas sobre el ambiente natural han sido el principal motor del cambio climático, debido a la quema de combustibles fósiles que producen gases de efecto invernadero que atrapan el calor en el orbi con efectos directos a la diversidad biológica y cultural. Toda vez, que la salud planetaria y la salud humana como una función interacción entre la población local y el medio ambiente es un debate de relevancia de pérdida de biodiversidad inducida por el cambio climático son poco conocidos que requieren respuestas.
No obstante, la tecnología que promueve opciones transgénicas tendría implicaciones a futuro para los agricultores de los países en desarrollo debido al uso de organismos genéticamente modificados (OGM) no compatibles con el ambiente natural. Asimismo, la agricultura extensiva de comunidades locales pueden ser destruidas por tecnologías transgénicas multinacionales predominantemente extranjeras, aumentando la exclusión social de los agricultores (Hall et al., 2008).
Teniendo en consideración las experiencias de los agricultores que persisten en agricultura extensiva y su preocupación sobre el impacto ambiental y los ecosistemas se ve amenazadas por las nuevas opciones tecnológicas transgénicas, dado que pueden volverse poco competitivos, particularmente en los mercados de exportación basados en productos naturales (Hall et al., 2008).
Por tanto, existe la necesidad de revisar literaria científica que aborda diversas tendencias de efectos sobre la biodiversidad que tienen como causas en la agricultura intensiva y el cambio climático junto a la posible la adopción de nuevas tecnologías y sus contrariedades. De ellas, la percepción de riesgo para la diversidad biológica y cultural continúan vigentes y su interacción integral en duda, no solo la continuidad histórica de la agricultura local sino sobre todo la integridad de sostenibilidad ambiental.
Por lo mencionado, el objetivo del estudio fue compilar literatura científica producida sobre la pérdida de biodiversidad causada por la agricultura intensiva y el cambio climático, y dentro de ellas los posibles efectos en la interrelación entre el ser humano y el medio ambiente.
Materiales y métodos
El estudio de revisión sistemática se llevó a cabo en marzo del año 2021 bajo las directrices de la declaración PRISMA para una correcta revisión sistemática (Figura 1).
Búsqueda inicial
La búsqueda de literatura científica producida consistió en combinar los términos “biodiversity”, “climate change” y “agriculture” en las bases de datos Scopus, Web of Science y Scielo. Posteriormente, se amplió con una combinación usando los operadores booleanos AND, OR y NOT según conviniera, de los términos “climate change in agriculture”, “impact of technology on agrcultural” y “technology used in agruculture”. Estas búsquedas muestran que existe una cantidad considerable de publicaciones, algunos de ellos repetitivos o no relevantes para la revisión.
La combinación de términos que mostros mejores resultados fue (climate change in agriculture OR biodivesity) OR mountains) AND (agrochemicals in agriculture OR techonolgy in agriculture). Y dentro de ellas se obtuvo 99 resultados en Web of Science, 155 en Scopus y 36 en Scielo. Antes de proceder a la selección de artículos se definieron los criterios de inclusión y exclusión.
Criterios de inclusión
Tratarse de investigaciones originales o de revisión.
Que hablen del impacto del cambio climático en la biodiversidad.
Que se estudie el efecto de los agroquímicos en la agricultura.
Que se hable sobre los andes en la biodiversidad.
Que tengan una relación entre biodiversidad y agricultura intensiva.
Que hable sobre la tecnología usada en la agricultura.
Criterios de exclusión
Los que no tienen relación con agricultura.
Artículos de más de 10 de antigüedad.
Los que no hablan sobre biodiversidad y agricultura.
Según estos criterios, y solo con la lectura del título, se consideraron adecuados 130 artículos. Se procedió a leer el resumen y a partir de esta lectura se descartaron 60. Por centrarse en tecnología y agroquímicos más que en efectos de la agricultura intensiva en la biodiversidad (n = 25), por salirse de contexto entre la tecnología usada en la agricultura y agroquímicos (n = 7), por su difícil interpretación y síntesis de resultados (n = 18) y por no tratar de temas relacionados entre la agricultura intensiva y el cambio climático (n = 10).
Finalmente 70 artículos cumplieron los criterios de inclusión y se seleccionaron para llevar a cabo la revisión sistemática conforme a los criterios establecidos por la declaración PRISMA.
Resultados y discusión
Artículos publicados
En América del Norte se obtuvo 43 artículos de investigación, en América del Sur 22 artículos y en América Central 5 artículos. Siendo mayormente investigaciones que abordan el cambio climático, biodiversidad y la agricultura que tiene mayor incidencia del tema de la investigación en curso.
Artículos según su año de publicación
Al comparar el año de publicación y el número de artículos publicados evidencian la antigüedad de los artículos estudiados desde el año 1991 al 2021, y también la evolución de la investigación del tema “Pérdida de Biodiversidad causada por la Agricultura Intensiva y el Cambio Climático” a lo largo de estos últimos años. En ellas, se observa crecimiento de investigaciones en tema de biodiversidad a partir del año 2019 referidos a la pérdida de Biodiversidad del que se connota como causa el cambio climático y expansión de la agricultura en los últimos años.
En Figura 2, se evidencia que la gran mayoría de artículos de investigación estudiados y publicados en la presente revisión pertenecen a los años 2019, 2020 y 2021. Del que se resalta que esas investigaciones no tienen más de 30 años de antigüedad a la fecha actual revisión, siendo de notoriedad el tema del cambio climático en el mundo.
Cantidad de artículos según el país de publicación
Es importante dar a conocer la cantidad de países que contribuyen más a las investigaciones realizadas en el tema de pérdida de biodiversidad causada por el cambio climático y la agricultura. En la Figura 3 se observa las publicaciones por país, así como los porcentajes que representa cada uno de ellos según el grado de publicación total en América. El país con mayor cantidad de publicaciones es EE. UU, con un 53% de participación; le sigue México con un 40%, Canadá con un 5% y por último Brasil y Argentina con un 1% de participación cada uno.
Impacto del cambio climático en los diferentes campos
La pérdida de biodiversidad tiene diversos factores, en los que sobresalen el impacto del cambio climático y la agricultura intensiva. Por ello, se detallan a continuación investigaciones que evidencian impactos negativos sobre la biodiversidad (Tabla 1).
Biodiversidad de América
El crecimiento agrícola conduce a la pérdida de hábitats naturales y tiene un impacto en la biodiversidad (Bionda et al., 2012), como la agricultura intensiva del cultivo de la Soya (Glycine max) en Argentina, que provoco que Ecosistemas boscosos naturales desaparezcan. Asimismo, afecta a países como Bolivia y Uruguay a través de la compra y arrendamiento de campos para sembrar Soya (Biodiversidad LA., 2005), aunque sus impactos son variables y dependen de la capacidad de sobrevivencia de especies y los ecosistemas para hacer frente a la magnitud y velocidad del cambio (Esperon-Rodriguez et al., 2019)
Además, el cambio climático tendrá un efecto en la productividad agrícola (Rashford et al., 2016). Aunque se desconoce este efecto, las investigaciones predicen una disminución general en los beneficios de la producción agrícola para los años 2050 (Hernandez-Ochoa et al., 2018).
Los ecosistemas terrestres están y siguieran siendo perjudicados por el cambio climático y las actividades humanas sobre los ecosistemas (Malanson, 2020), al tiempo que algunos sistemas acuáticos sufren inundaciones extremas afectando gravemente la biodiversidad de los animales terrestres: aves, mamíferos, reptiles, anfibios e insectos (Zhang et al., 2021)
Algunos efectos producidos por el cambio climático pueden mitigarse mediante el control de especies invasoras (Galatowitsch et al., 2009), al estar vinculadas a la capacidad de reversión del ecosistema para responder al cambio ambiental (Thom et al., 2021). Sin embargo, las mayores amenazas para la biodiversidad mundial están asociadas con la conversión de ecosistemas naturales en antropogénicos y la sobreexplotación de los recursos biológicos. Ya que los cambios antropogénicos son factores de estrés atmosférico potencialmente dañinos para la biodiversidad y hábitats en escalas de mediano y largo plazo (Freedman y Beauchamp, 1998).
Los cambios periódicos en la abundancia relativa de unidades de paleo-vegetación sugieren movimientos altitudinales que responden al cambio climático global (Prader et al., 2020). Entre los hábitats tenemos los ecosistemas de montaña de América del Norte que albergan una diversidad de especies excepcionales y han sido fundamentales para la comprensión de los procesos que generan la biodiversidad en los ecosistemas terrestres. También cuentan con un amplio conjunto de funciones del ecosistema que benefician a las comunidades humanas adyacentes (Schoville y Rovito, 2020).
Dentro de los ecosistemas, se tiene también a las regiones desérticas del centro y sur de Baja California en México con muchas características especiales que la hacen única en los desiertos del mundo. Sin embargo esta zona podría ser inestable ante el cambio climático futuro, particularmente por la incidencia de niebla de verano en las áreas desérticas (Webb y Turner, 2020).
Del mismo modo se tiene a los bosques de América del Sur que concentran una gran fracción de la biodiversidad del mundo. Pero si las predisposiciones actuales de deforestación continúan sin cambios durante las próximas décadas los bosques nativos se reducirán drásticamente (Luque et al., 2011), ya que las investigaciones muestran que el 83% de la deforestación ha tenido lugar en bosques secos tropicales, matorrales, bosques templados y bosques tropicales siempre verdes (Mendoza-Ponce et al., 2018).
Por último tenemos el litoral oeste de América del Norte con una rica variedad de entornos climáticos, geológicos e históricos en los que se ha desarrollado una flora y fauna relativamente rica (Alaback, 1996). A diferencia de América del Sur, la costa occidental de América del Norte es parte de una gran zona templada por lo cual, comparte varias especies con la biota continental. Muchas especies se limitan a la región costera, lo que sugiere una adaptación al clima marino, el cual tiene una temperatura suave, especialmente el de la región de bosque lluvioso templado (Alaback, 1996).
La pérdida de biodiversidad, inundaciones y olas de calor, características del cambio climático en América se han mantenido poco visibles por la falta de registros satelitales continuos y detallados (Allstädt et al., 2021). Se prevé que el cambio climático afectará el funcionamiento de los ecosistemas en tierras que albergan amplias extensiones de vegetación (Underwood et al., 2019) de acuerdo al modelado de nichos climáticos que modela las distribuciones de especies y los nichos ecológicos (Pender et al., 2019).
Aun cuando las especies están respondiendo al cambio climático a través de alteraciones en la morfología, el comportamiento fenológico y cambios de rango geográfico. Estos cambios están mediados por respuestas plásticas y evolutivas, dando como resultado cambios generalizados en la productividad, interacción entre las especies, la vulnerabilidad a las invasiones biológicas y otras propiedades emergentes (Weiskopf et al., 2020).
Tabla 1 Impactos provocados a la biodiversidad causada por distintos factores.
| IMPACTO | FACTORES | REFERENCIAS | PALABRAS CLAVE |
| Biodiversidad y Ecosistemas Áridos. | Patrones cambiantes de precipitaciones. | Abramovitz J (1996). | - Cambio Climático - Nitrógeno Reactivo - Biodiversidad |
| Ecosistemas (Humedales) | Efecto del cambio climático en la eficiencia de los humedales. | Adams RM, Allen LH Jr (1990). | -Cambio Climático. -Hydroperiodo. -Variación de uso de la tierra. |
| Biodiversidad Global. | Estrategia global de conservación. | Podjed D, Vandzinskaite D (2011). | -Biodiversidad. -Conservación de tierras privadas. |
| Biodiversidad y ecosistemas | Sobreexplotación de los recursos biológicos. | The State of Canada’s Environment. (1991). | -Biodiversidad. -Cambio Atmosférico |
| Ecosistemas Forestales a la Variabilidad Glacial | Intensificación de la glaciación del hemisferio norte. | Wenzel, T., & Pross, J. (2020). | -Glaciación del Hemisferio norte. -Ciclos Glaciales/ interglaciares -Reconstrucción climática. |
| Paisajes, especies y cambio en los recursos. | Cambios en los ambientes costeros, forestales y montanos que vinculan el Ártico. | Abate, R.S. (2016). | -Adaptación -Biodiversidad -Cambio climático |
| Biodiversidad (agrícola, especies naturales) | Uso de la tierra y la vegetación modificada por el impacto del sitio y el deterioro de la distancia. | Slosser, N.C. (2001). | -Condición ecológica -Integridad ecológica -Modificación humana -Huella humana |
| Ciclo hidrológico y a la Salud humana | Crecimiento de las emisiones de gases de efecto invernadero. | Aerts R, De Caluwe H (1999). | -Recursos hídricos -Lagos Embalses -Agua subterránea - Cambio climático |
| Vegetación en los bosques lluviosos | Temperatura y precipitación | Adams, W.T. (1992). | -Patrón de biodiversidad -Condición climática actual |
| Biodiversidad (flora y fauna) | Impactos del cambio climático en tierras altas de norte américa. | Schoville, S. D., & Rovito, S. M. (2019). | -Biodiversidad -Clima -Destrucción del hábitat Orogenia |
| Ecosistemas terrestres y acuáticos | La deposición de nitrógeno y las especies invasoras. | Malanson, G. P. (2020). | -Ecosistemas acuáticos -Cambio climático -Especies invasoras -Flujo de nitrógeno |
| Selvas tropicales costeras | Cambio climático y vulnerabilidad de las 8 especies focales de árboles. | DellaSala, D. A. (2018). | -Cambio climático. -Conjuntos de bosques lluviosos -Bosques templados lluviosos |
| Ecosistemas | Fluctuaciones y perturbaciones a los bosques boreales y templados. | Thom, D., Taylor, A. R. (2020). | -Bosques boreales -Bosques templados -Seguro de diversidad de rasgos |
| Ecosistema en el Sur de California | El cambio en el déficit hídrico climático. | Underwood, E. C. (2019). | -Biodiversidad -Almacenamiento de carbono -Gestión de recursos -Exportación de sedimentos |
| Poblaciones Vulnerables | Incendios forestales. | Wong-Parodi, G. (2020). | Adaptación climática, Poblaciones vulnerables, Salud |
| Regiones paisajísticas | Impactos probables en las regiones paisajísticas dado al aumento de la temperatura. | Anderson, W.L (1996). Bischoff, A. (2002). | -Diseño de reserva -Planificación de escenarios -Modelos climáticos -Minnesota |
| Biodiversidad y Ecosistemas | Impacto del cambio climático y sus implicaciones para la gesta de recursos naturales. | Kolden, C.A. (2013). | -Cambio global -La biodiversidad -Ecosistemas |
| Ecosistemas y biodiversidad | Impacto en el ecosistema y biodiversidad por el cambio de la cobertura del uso de la tierra. | Herrera-Silveira, J. (2013). | -Emisiones de carbono -Deforestación -Impulsores del cambio |
| Áreas naturales protegidas | Impacto del cambio climático en la red de reservas de Biosfera. | Hogg, E.T. (2010). Loa, E. (2000). | -Reservas de la biosfera -Espacio climático -Nicho climático -Áreas naturales protegidas |
| Ecosistema | Impacto del cambio climático en la producción de trigo. | Hoogenboom, G. (2000). | -Cambio climático -Trigo -Emisiones de carbono -Ecosistema |
| Biodiversidad | Incidencia de niebla de verano en las zonas desérticas. | Bullock, S.H. (2003) | -Cambio climático -Baja California -Espacio climático |
| Biodiversidad | Diversidad de especies en varios biomas distintos. | Jocelyn E.Pender, Andrew L.Hipp (2019). | -Biodiversidad -Biogeografía -Bioma -Clima |
| Biodiversidad | Cambios en el clima, deposición de nitrógeno, especies invasoras y actividad humana local. | Katherine B. Lininger and Ellen Wohl (2019). | -Cambio climático -Destrucción del hábitat -Especies invasoras -Flujo de nitrógeno -Ecosistemas terrestres |
| Ecosistema | Amenazas para selvas tropicales y costeras del Pacífico. | Martin J. Lechowicz (2013). | -Cambio climático -Conjuntos de bosques lluviosos -Bosques templados lluviosos |
| Ecosistema | Diversidad funcional vinculada a la capacidad de un ecosistema. | Sabine Prader, Ulrich Kotthoff (2020). | -Bosques boreales -Bosques templados -Seguro de diversidad de rasgos |
| Ecosistema | Cambio climático en los ecosistemas y efecto en la prestación de servicios de los ecosistemas. | Claude Monnet (2009). | -Biodiversidad -Almacenamiento de carbono -Recarga -Gestión de recursos -Exportación de sedimentos |
| Comunidad mundial | Cambio climático y externalidades asociadas. | John C. Hak and Patrick J. Comer (2017) | -Adaptación climática -Poblaciones vulnerables -Salud |
| Ecosistema | Adaptación al clima marino suave. | Adams, W.T. (1992) | -Patrón de biodiversidad -Condición climática actual -Zona templada cálida |
| Biodiversidad tropical. | Cambio Climático y precipitaciones. | Allen AP, Brown JH, Gillooly JF (2002) | -Andes Ecuador -Biodiversidad -Cambio climático -Eventos climáticos |
| Biodiversidad | Deforestación. | Armenteras D, Gast F, Villareal H (2003) | -Cambio climático -Conservación de la biodiversidad |
Fuente: Elaboración Propia
Biodiversidad en las montañas
Actualmente, la definición de montaña establece una altitud mínima de 300 m sobre el nivel del mar. Sin embargo en zonas entre 300 m y 2500 m de altitud se necesita además un rango de elevación local de al menos 300 m o una cierta inclinación de la pendiente (≥ 5° hasta una altitud de 1500 m o ≥ 2° por encima) dentro de un radio de 7 km (Kapos et al., 2000). Aunque las montañas son ricas en biodiversidad y brindan servicios ecosistémicos a sus habitantes, están actualmente amenazadas por los cambios en el uso de la tierra y la cobertura de la tierra (LUCC) (Tovar et al., 2013).
Las zonas montañosas son esenciales para la vida en la Tierra, ya que alberga casi a 1 billón de personas con una enorme variedad de idiomas, grupos étnicos, religiones e ideologías (Urban, 2020). Ocupando casi el 22 % de la superficie terrestre, las cuales proporcionan entre el 60 % y el 80 % de los recursos de agua dulce del mundo, y albergan el 25 % de la biodiversidad del planeta y el 28 % de los bosques del mundo (Escobar-Mamani et al., 2020).
Durante milenios, los seres humanos han alterado la geomorfología de las montañas del mundo para obtener recursos, crear rutas de transporte y desarrollar infraestructura para actividades económicas, agrícolas, recreativas y espirituales. Dichos impactos pueden persistir durante milenios, alterar los sistemas fluviales regionales y catalizar el cambio aguas abajo (Harden and Byers, 2021)
Por ello las montañas son altamente sensibles al cambio climático, ya que los impactos de un clima más cálido tienen consecuencias negativas sobre el suministro de agua, la biodiversidad y la protección contra los peligros naturales a través de aludes, deslizamiento de rocas, inundaciones por desbordamiento de lagos glaciares. (Schneiderbauer et al., 2021). La biodiversidad en las montañas es influenciada por la topografía y la elevación, sin embargo la distribución de las especies disminuye a medida que se intensifica el calentamiento global (Scrivanti y Anton, 2021).
El cambio del clima induce a la recesión de los glaciares que resulta en un aumento en el tamaño y la cantidad de lagos glaciares alterando los recursos hídricos, el balance de masa de los glaciares y causando inundaciones catastróficas por estallidos de lagos. (Wood et al., 2021). Todo ello afecta la hidrología de los ecosistemas de ladera con consecuencias en el agua potable, la agricultura y la producción de energía hidroeléctrica (Polk et al., 2017).
Por tanto en las regiones de montaña se enfrentan con retos diferentes y decisivos, ya que la presión a la que se encuentra afecta el desplazamiento del hábitat de especies hacia mayores altitudes (Lenoir et al., 2008). Estando relacionado con el impacto cada vez más serio del cambio climático y ambiental (Haller y Branca, 2020). Los sistemas socio ecológicos de las montañas también son afectados por el cambio climático al influir en la percepción de riesgo de las comunidades y en las respuestas a las condiciones climáticas cambiantes (Schneiderbauer et al., 2021).
Agricultura en América
La agricultura en todo el mundo ocupa aproximadamente el 40% de la superficie terrestre, particularmente en partes de Europa, esta cifra es de 46%, por lo cual la mayoría de las tierras agrícolas están sometidas a prácticas intensivas destinadas a maximizar la producción de alimentos (Park, 2015).
En América del Sur una gran parte de la economía se basa en la agricultura, más de dos tercios de la población depende de esta actividad (Imbach et al., 2017). Sin embargo, esta base agrícola a menudo está íntimamente ligada a los ecosistemas, el cual está siendo amenazado por la variación de temperatura y están induciendo cambios en áreas aptas para cultivos, conduciendo así a una alta variabilidad del rendimiento en la producción. También se han presentado tormentas, inundaciones y sequías los cuales han tenido impactos en la agricultura en Centroamérica durante el último siglo (Imbach et al., 2017), dentro de los cultivos, la agricultura intensiva de la Soya (Glycine max) ha provocado efectos negativos en la biodiversidad del suelo, desplazando otros productos como el arroz, maíz, girasol y el trigo, causando una disminución de las unidades de producción en un 24.5% (véase la figura 4) (Biodiversidad LA., 2005).
En América del Norte las áreas de cultivo varía generalmente según la latitud, siendo las áreas en Canadá las más afectadas por al incremento de las temperaturas y la reducción de la disponibilidad de agua (Motha y Baier, 2005). En tanto que, según informes de las Naciones Unidas, a través de la Organización Meteorológica Mundial, América Latina sería una de las regiones más afectadas donde los efectos del cambio climático batirían récord de huracanes (como está ocurriendo), junto a las sequías severas provocando mayor aumento del nivel del mar entre otros sucesos que podrían empeorar si no se logra detener la emisión de gases de efecto invernadero en la humanidad.
Por tal razón los ecosistemas de agua dulce son los más amenazados del mundo, ya que los factores que contribuyen a su degradación pueden estar asociados con la expansión e intensificación de la agricultura (Acero Triana et al., 2021), debido a los tipos de cultivos y el grado en que la tierra agrícola contrasta con el ecosistema natural (Wilson et al., 2020). Ya que las rotaciones intensificadas y la mayor dependencia de insumos agroquímicos en muchas partes de las tierras altoandinas generan preocupación por la salud del suelo, la biodiversidad y las funciones clave de los ecosistemas que son esenciales para mantener la productividad agrícola y el bienestar de las comunidades de pequeños agricultores en toda la región (Visscher et al., 2020).
Por ello es necesario el uso de información espacial de los patrones climáticos, para permitir la detección espacial de las áreas de riesgo en los procesos de pérdida de suelo y escorrentía superficial (Martínez Sifuentes et al., 2020). Usando tecnologías avanzadas como los sensores, la inteligencia artificial y la robótica que se promueven cada vez más como un medio para mejorar la productividad en la producción de alimentos al tiempo que se minimiza el uso de recursos (Rotz et al., 2019) puede combinar los insumos RED (reducidos) y la diversidad DAG (granos anuales diversificados) para reducir el impacto del cambio climático evitando pérdidas de NO3-N y P del suelo, proporcionando así una solución adaptativa y sostenible para la agricultura con respecto a las próximas variaciones estacionales de temperatura y precipitación (Lychuk et al., 2019) para reducir los impactos ambientales de la agricultura (Sylvester et al., 2016). También se puede usar microalgas como una alternativa prometedora para la producción futura de biocombustibles ya que no dependen necesariamente de suelos fértiles o agua dulce (Correa et al., 2021).
Tecnología y cambio climático en la agricultura
Varias instituciones de investigación (Monsanto, Mycogene) y agencias tanto locales como internacionales en América Latina y EUA están utilizando la biotecnología como parte de un esfuerzo por mejorar la productividad agrícola (Glick et al., 1991). Sin embargo, es una cuestión muy abierta en cuanto a proporcionar los mejores medios de cultivo para lograr este objetivo (Glick et al., 1991).
En América Latina, la mayor parte de agricultores son campesinos que todavía cultivan en parcelas de tierra pequeñas, generalmente en ambientes alejados realizando métodos tradicionales de subsistencia. No obstante, la participación de los 16 millones de unidades campesinas a la seguridad alimentaria regional es sustancial (Altieri, 2000). Las investigaciones han dado a conocer que los sistemas campesinos que dependen principalmente de recursos locales y patrones de cultivo complejos son productivos, a pesar de su dotación de tierras y el bajo uso de insumos externos fitosanitarios (Altieri, 2000).
La agricultura 4.0 recopila y analiza datos sobre el campo con el objetivo de mejorar la calidad de los cultivos y reducir las consecuencias en el medioambiente (Lezoche et al., 2020) respaldando así un mejor proceso de toma de decisiones en la cadena de suministro para ayudar a los agricultores a ahorrar tiempo al realizar decisiones efectivas basadas en datos objetivos (Lezoche et al., 2020). También incrementa la efectividad en la producción de alimentos al tiempo que minimiza el uso de recursos (Rotz et al., 2019).
El enfoque cuantitativo y específico de restricciones para evaluar el impacto potencial de la Agricultura 4.0. Describiendo y aplicando tecnología cultural a cultivares de papa en el Altiplano de Perú y Bolivia para resistir a las heladas. La resistencia a las heladas aumenta de 1°C (nivel actual) a 2 o 3°C, el rendimiento promedio de papa aumenta en un 26 y 40%, respectivamente (Hijmans et al., 2003). Para describir este proceso se utilizaron dos tipos de biosensores: los de transducción óptica y los de transducción química (McLamore et al., 2021). Estos biosensores pueden verse afectados por la frecuencia de la cobertura de nubes (CCF), especialmente en la temporada de lluvias (Prudente et al., 2020).
La aplicación de la tecnología de Big data a los productos agrícolas es tendencia en el desarrollo del servicio de información para mejorar los ingresos de los agricultores y lograr un alivio de la pobreza mediante la publicidad. (Xiao-Yuan, 2021). En general, se considera que la digitalización tiene el potencial de proporcionar ganancias de productividad y sostenibilidad para el sector agricultor al ser un medio por el cual se puede ofertar sus productos (Fielke et al., 2020). Sin embargo, es probable que haya implicaciones más amplias derivadas de la digitalización (implementación, mantenimiento) de sistemas de innovación agrícola. Las redes de conocimientos y asesoramiento agrícola son elementos importantes de sistemas de innovación que tienen el potencial de ser alterados digitalmente (Fielke et al., 2020).
Muchas proyecciones sobre los impactos del cambio climático sobre los rendimientos mundiales de los cultivos, indican que la agricultura se verá afectada debido a cambios en los patrones climáticos, lo que prevé que las pérdidas aumenten con el tiempo hasta un 50% para la década de 2080 (Aggarwal et al., 2019). Siendo las principales causas las emanaciones de gases de efecto invernadero que están relacionadas con los problemas del cambio climático (da Silveira et al., 2021). Parte de estas emanaciones tienen su origen en la quema de combustibles fósiles como carbón, gas natural y petróleo empleados como fuente de energía para el desempeño de los motores de combustión interna de la maquinaria agrícola (da Silveira et al., 2021).
Por cual la tecnología de vermicompostaje prevé una gestión más ecológica de los residuos biológicos garantizando la biooxidación, degradación y estabilización de la materia orgánica para la sostenibilidad en la agricultura y el medio ambiente (Yuvaraj et al., 2021). Así como el sistema de algas mixotróficas recupera agua microbianamente segura para su reutilización agrícola, también elimina 11 de 13 géneros de virus patógenos en el efluente primario y reduce la abundancia del reino bacteriano al 16.8%. (Delanka-Pedige et al., 2020).
Todas estas tecnologías mencionadas requieren una nueva Revolución Verde, donde la ingeniería biotecnológica de características sustanciales desde el punto de vista económico y nutricional debe considerarse crítica y cuidadosamente siempre que no liquide la cuestión socio cultural (Wani et al., 2015). Aplicando los conocimientos emergentes para combatir las condiciones ambientales cambiantes futuras (Mthembu and Hlophe, 2021). Promoviendo mejoras continuas en las prácticas de gestión en las interacciones del ecosistema agrícola con el medio ambiente y el bienestar humano (Dale et al., 2020).
Siendo el caso de Meso-instituciones (puente entre las macro y micro instituciones) que tienen como foco de atención la adopción de tecnologías ambientales. Es por ello que la política brasileña sobre cambio climático ofreció una oportunidad para esta investigación creando o ajustando diferentes Meso-instituciones para acelerar y monitorear las acciones y metas del Plan Brasileño de Agricultura Baja en Carbono mediante la adopción de sistemas integrados de cultivo y ganadería (ICLS) (de Mello Brandão Vinholis et al., 2021). A su vez también se proponen ideas para futuras investigaciones basadas en desafíos comunes en la aplicación de las TIC (Tecnologías de información y comunicación) y blockchain en la agricultura en las siguientes áreas: (i) seguridad y protección de la privacidad; (ii) soluciones de escalabilidad e interoperabilidad; (iii) soluciones de alto costo y alto consumo, y demandas de alto conocimiento en aplicación de tecnología; (iv) formulación de políticas y regulaciones relacionadas con los criterios estándar para la estabilidad del mercado (Liu et al., 2021).
Agroquímicos en la agricultura
Los agroquímicos son considerados como el concentrado de sustancias químicos para la agricultura que incluye pesticidas, insecticidas, herbicidas, fungicidas, nematicidas u otros variantes de constante crecimiento utilizados para estimular el crecimiento productivo (Valbuena et al., 2021). Sin embargo, el crecimiento e intensificación de la agricultura intensiva que estimula ese desarrollo y cambios en la estructura del paisaje, necesariamente induce a la pérdida de hábitat y la degradación de la calidad ambiental. (Quinteros et al., 2017) (Tabla 2).
Debido a la gran cantidad de productos químicos utilizados en los cultivos modificados han agravado la contaminación ambiental debido a esto han emergido nuevos patógenos, la comunidad de microorganismos del suelo ha sufrido modificaciones y se han registrado cambios en las comunidades de malezas (Imbach et al., 2017). Dentro de ese contexto existe preocupaciones de los efectos negativos de los agroquímicos y plaguicidas referidos como contrariedad ambiental y la salud humana. Dado que al menos el 63% de los plaguicidas vendidos con toxicidad y levemente aguda son considerados plaguicidas altamente peligrosos (HHP) para los seres humanos o el medio ambiente, evidenciando la necesidad de utilizar una categorización de peligrosidad (Valbuena et al., 2021).
Para lograr los propósitos de alto rendimiento de producción de alimentos, los agroquímicos requieren ser adecuadamente manipulados, esto implica que los riesgos para la población humana y al medio ambiente persiste en todas sus faces productivos. Solo en América Latina, se estima que la población en riesgo de verse afectada por agroquímicos supera los 4 millones (Quinteros et al., 2017). Aun cuando los agroquímicos utilizados para mejorar la producción de cultivos, la coexistencia de cambios en el paisaje y contaminación por agroquímicos amenaza la biodiversidad y podría tener efectos interactivos, especialmente para organismos con ciclos de vida complejos, como los anfibios (Suárez et al., 2021).
Así, el uso indiscriminado de agroquímicos para maximizar el rendimiento de los cultivos tiene también efectos adversos en el aire, el agua, el suelo, los organismos y la salud humana (Elahi et al., 2019). Por tanto, a pesar de sus efectos adversos, existe la necesidad de desarrollar agroquímicos de manera sustentable tales como polisacáridos, ya que son polímeros hidrófilos y biodegradables (Campos et al., 2015). Así como tratamientos a base de biocarbón para la eliminación de agroquímicos (Gautam et al., 2021).
En América del Sur, donde se está realizando la implementación de organismos genéticamente modificados (OGM) diseñados para ser resistentes a pesticidas y plaguicidas; con ello se estaría logrando cambiar el modelo agrícola para ya no depender del uso masivo de los agroquímicos (López et al., 2012) con el objetivo de lograr un medio ambiente más sostenible para la agricultura intensiva (Karandish, 2019). También se propone etiquetas RFID (identificación por radio frecuencia) como los sistemas de almacenamiento más adecuados para el monitoreo y control de los agroquímicos al contener la información esencial siguiente: país de registro, tipo de químico, número de registro único de un agroquímico, tamaño del envase, gravedad específica, unidad de medida y firma digital (Peets et al., 2009).
Tabla 2 Uso de los agroquímicos en la Agricultura.
| IMPACTO | FACTORES | REFERENCIAS | PALABRAS CLAVE |
|---|---|---|---|
| Contaminación del medio ambiente y peligro para la salud. | Agroquímicos. | Abd El-Mohdy HL (2007). | -Polisacáridos. -Formulaciones de liberación lenta -Plaguicidas -Agroquímicos |
| Almacenamientos adecuados con RFID (país de registro, tipo de químico, número de registro, tamaño del envase. | Registro automático para rastrear el uso de químicos. | British Standard BS. (1989). | -RFID -Identificación de agroquímicos -Sistemas de -Trazabilidad -Verificación de datos -Seguridad de datos |
| Controlar la infestación de malezas. | Productos químicos (Herbicidas y pesticidas). | Ahmad, I., Siddiqi, M. H., Fatima, I., Lee, S., & Lee, Y. K. (2011). | -Manejo de malezas específico del sitio (SSWM) -Agricultura de precisión |
| En la biodiversidad y la agricultura. | Contaminación por agroquímicos. | Suárez, R. P., Cappelletti, S., Solari, L. M., Goijman, A. P., Cristos, D., Rojas, D., Gavier-Pizarro, G. I. (2020). | -Expansión e intensificación agrícola, -Contaminación agroquímica, -Deforestación, -Ecotoxicología del paisaje, |
| A la salud humana y medioambiental. | Contaminación por agroquímicos. | Jorge Sallare, Eva Marie Meemken, Matin Qaim (2020). | -Agrochemicals -Certification -Fairtrade -Health -Pesticides |
| Pérdida de hábitat y degradación de la calidad ambiental. | Uso de agroquímicos. | Agostini, M.G. (2013). | -Anfibios -Expansión e intensificación agrícola -Agroquímicos |
| Pérdidas de suelos. | Uso de agroquímicos. | Aldaya MM, Hoekstra AY (2010). | -Sostenibilidad agrícola ·Agroquímicos · -Contabilidad de WF gris -Evaluación de impacto -Análisis de incertidumbre |
| Salud de población rural y el medio ambiente. | Uso de plaguicidas y agroquímicos. | Barja BC, Dos Santos Afonso M (2005) | Metales pesados. -Arsénico -Cadmio -Exposición a plaguicidas. -Manejo de plaguicidas. |
Fuente: Elaboración Propia
Finalmente, las diversas opciones de adición a la agroecología sostenible parecen ser compatibles con diversos procesos ecológicos en la producción agrícola, pecuaria y forestal, junto a los otros sistemas alimentarios, dado que existen rutas de manejo técnico amigables con el medio ambiente dentro de la agricultura convencional para el adecuado manejo de la fertilización y el uso de pesticidas, para ellas, la Organización de las Naciones Unidas para la Agricultura y la Alimentación (FAO) y la Plataforma Intergubernamental de Ciencia y Política sobre Biodiversidad y Servicios de los Ecosistemas (IPBES) afirman que la agroecología es un camino para abordar varios objetivos de desarrollo sostenible (ODS) y por tanto prelegían los procesos mitigatorios más amigable y adaptable al cambio climático con el objeto de estimular el uso sostenible y la preservación de la biodiversidad junto a la diversidad cultural como procesos de acercamiento a la soberanía alimentaria para mejorar las relaciones entre las personas, la agricultura y la naturaleza para garantizar la autonomía de los agricultores y transformar los sistemas alimentarios y por ende fortalecer la interacción entre los saberes de comunidades locales y el medio ambiente (Akakpo et al., 2021; Goris et al., 2021; Stringer, 2008).
Conclusiones
La literatura revisada evidencia la pérdida de biodiversidad entre otros por efecto del cambio climático y la expansión de la agricultura intensiva sumando la ganadería intensiva como es el caso de la Soya transgénica con la ampliación de la frontera agrícola a expensa de vegetación local y los bosques nativos y/o otros cultivos naturales, junto al desplazamiento de comunidades locales que obviamente contraviene las opciones de seguridad alimentaria y la sustentabilidad de la biodiversidad. Por otro lado, el incremento de consumo animal de la soya para carne y leche que más adelante podrían ingresan a la cadena alimenticia los probables tóxicos engeridos mediante la soya.
Los ecosistemas terrestres afectados por las actividades antropogénicas, como la agricultura intensiva que afecta a los patrones de naturales de la biodiversidad tienen como causas a los cambios de clima, rotaciones intensivas de cultivo y agroquímicos. Por el que se requiere adoptar e implementar nuevas tecnologías amigables producto de investigaciones inmersas para promover las mejoras continuas en las interacciones del ecosistema agrícola con la ciudadanía y el medio ambiente, como es el caso de la biotecnología agroecológica y la agricultura 4.0 para combatir las condiciones ambientales.
En fin, la biodiversidad como proveedora de alimentos y de prevenir enfermedades para la humanidad contribuye a la sustentabilidad bajo los principios de agroecología de uso de buenas prácticas más amigables con la ciudadanía y el medio ambiente, por tanto, su racional y la preservación requiere de adopción de políticas públicas urgentes y más agresivas dentro del marco del Convenio sobre la Diversidad Biológica y la Convención de las Naciones Unidas de Lucha contra la Desertificación.
