Las arvenses, plantas ancestrales de la cultura mexicana (1)
Las malezas, plantas arvenses, o también comúnmente llamadas “malas hierbas”, son plantas silvestres que han sido marginadas y poco apreciadas, debido a que se han asociado a pérdidas económicas importantes para los productores agrícolas. Sin embargo, si remontamos a tiempos ancestrales, tenemos que reconocer las bondades de estas plantas. Las arvenses formaron parte de la alimentación básica de los pueblos tradicionales agricultores y ganaderos de todo el mundo, se han estudiado en épocas en la medicina tradicional como alternativa para combatir enfermedades humanas. Al mismo tiempo, juegan un rol en la preservación de los ecosistemas, dado que son un refugio natural a los enemigos naturales de las plagas e incluso fuentes alternativas de alimento para las plagas de los cultivos, lo que ayuda para el control de enfermedades en las plantas, asimismo, las malezas pueden ser una fuente importante de alimento para la vida silvestre, especialmente para las aves. Las arvenses también juegan un rol importante para conservar la humedad y prevenir la erosión de suelos, la cobertura de malezas evita que el suelo se encuentre desnudo y por tanto también ayudan a retener una cantidad importante de nutrientes, y contribuyen de forma importante en la fijación de CO2, lo que ayuda a minimizar los efectos causados por el cambio climático. Entre las arvenses comunes en México podemos identificar al Diente de león, Cerraja, la Acedera, Tréboles, Capiquí, Alfilerillo, Flores de caléndula, Verdolaga, Ortiga y Berro.1,2
Malas hierbas (no tan malas)
¿Qué son? (2)
Las malezas o arvenses, son plantas como otras plantas, pero que han suscitado un gran interés, debido a que, a lo largo de la historia, han adoptado características únicas que las convierten en plantas desafiantes, debido a la dificultad que representa poder controlar su crecimiento para que no afecten el desarrollo de otras plantas de importancia económica y alimentaria. Entre las ventajas evolutivas que estas han mostrado, las arvenses son plantas de rápido crecimiento cuando son jóvenes, maduran rápidamente y pueden presentar modos duales de reproducción, es decir, pueden reproducirse tanto por semilla como vegetativamente.
Por otro lado, estas plantas han alcanzado una gran plasticidad ambiental, es decir, han adquirido importantes mecanismos de defensa para adaptarse y tolerar condiciones climáticas y edáficas desafiantes, como cambios drásticos de temperatura causado en buena medida por el cambio climático, la tolerancia a ambientes con poca disponibilidad de agua y una competencia exhaustiva por la disponibilidad de nutrientes y otros recursos.
Para combatir las inclemencias ambientales, las arvenses tienen estrategias que implementan desde la germinación, hasta adaptaciones en estadios de plántula y madurez. Por ejemplo, a diferencia de los cultivos domésticos como el cultivo de maíz o frijol, las arvenses pueden germinar en condiciones adversas de humedad del suelo, tienen un período corto de crecimiento de las plantas, generalmente crecen a un ritmo más rápido y producen semillas antes que la mayoría de los cultivos principales, desafían suelos hostiles donde se ha demostrado que pueden germinar en suelos ácidos y preservar la integridad de las semillas. Las semillas de malezas resisten la descomposición durante largos períodos en el suelo y pueden permanecer latentes por grandes periodos de tiempo hasta detectar que las condiciones ambientales son propicias para su supervivencia. Por otro lado, se ha observado que las arvenses generan grandes cantidades de semillas, lo que representa una ventaja competitiva comparado con las plantas domésticas que generalmente producen menos semilla. Muchas malezas tienen mecanismos de dispersión de semillas de largo y corto alcance especialmente adaptados. Las semillas de malezas tienen una tremenda capacidad de dispersarse de un lugar a otro a través del viento, el agua y los animales, incluido el hombre. Muchas veces, las semillas de malezas se mimetizan con las semillas del cultivo debido a su tamaño y son transportadas de un lugar a otro junto con ellas, lo que dificulta la separación física y facilita que sea el hombre, uno de los vectores más efectivos para su propagación. Por otro lado, algunas malezas se parecen en etapas tempranas al cultivo principal, lo que dificulta identificarlas al desmalezar o cavar.
Mientras que malezas jóvenes o en estadios avanzados de desarrollo, han adquirido capacidades para competir y abrirse paso en el suelo para establecerse. Podemos pensarlo como una guerra bioquímica donde estas plantas tienen un arsenal muy diverso y eficiente de metabolitos como los fenoles, polifenoles, terpenos, sesquiterpenos, etc, que impiden que otras plantas puedan proliferar cerca y competir con ellas por nutrientes o recursos para crecer.
Las arvenses presentan importantes capacidades para crecer más rápido que las plantas domésticas, abriéndose paso a una mayor disponibilidad de agua, de nutrientes y mayor comunicación e interacciones con el microbioma del suelo que suele ser benéfico para su desarrollo o para el control de patógenos e insectos. Podemos identificar que algunas malezas pueden tener un sistema radical más extenso que les permite penetrar más profundamente en el suelo, favoreciendo su establecimiento y disponibilidad de recursos para su desarrollo; algunas malezas tienen órganos vegetativos vigorosos y la capacidad de almacenar grandes reservas de alimentos, lo que les permite tener una ventaja importante cuando compiten con plantas domésticas de importancia en la agricultura intensiva o se enfrentan a estrés ocasionado por los cambios ambientales. Al mismo tiempo, las malezas han desarrollado mecanismos para regenerarse rápidamente o para impedir ser alimento de predadores, o en el pastoreo, como la presencia de espinas, su olor y su sabor3,4.
La realidad, es que las “malas hierbas” están por todas partes, son unas plantas extraordinariamente competitivas, que se han adaptado de forma impresionante y que, sin embargo, son un verdadero dolor de cabeza para los agricultores, debido a que son responsables de una buena pérdida económica en los cultivos como el maíz, que son la base de la alimentación en el país y reducen la calidad de los productos agrícolas comercializables.
Agricultura intensiva
La agricultura intensiva surgió como resultado de la Revolución verde, que tuvo como objetivo aumentar la producción de los cultivos agrícolas en los años 60 y 70s y de la cual México fue pionero, para poder satisfacer la demanda de alimentos en el mundo, esta revolución reinventó la agricultura, impulsó la implementación del uso de insumos fertilizantes y pesticidas como los herbicidas, generación de semillas mejoradas en laboratorios para mejorar su rendimiento, variedades mejoradas de cultivos como el maíz, y el desarrollo y expansión de técnicas agrícolas automatizadas para mejorar la producción de cultivos de importancia para la alimentación humana. Esta revolución fue un éxito para tal objetivo, y representó un parteaguas en la agricultura para incrementar la producción de cultivos por área cultivable. En esa revolución de la tradición agrícola como se conocía hasta entonces, el uso de agroquímicos sintéticos fue clave para incrementar la producción, se innovó en el desarrollo de fertilizantes químicos a base de sales de amonio y urea, así como de pesticidas para el control de enfermedades en las plantas y control de malezas o arvenses. Esto trajo consigo grandes mejoras en la economía de los pequeños y grandes agricultores, y generó un auge en el desarrollo de productos comercializables derivados de los cultivos agrícolas como el maíz, el trigo, frijol, arroz, caña de azúcar, tomate, chile, soja, otras leguminosas y otros cereales, que son la base para la obtención de harinas, cereales, tortillas, jarabes, mermeladas, lácteos, etc.
Otro evento importante que modificó la agricultura mexicana fue el Tratado de Libre Comercio de América del Norte. (TLCAN), fue firmado con Estados Unidos y Canadá en 1992 e impulsó la transformación de tierras agrícolas de cultivos básicos hacia la producción de frutas y verduras de alto valor agregado, especialmente producidos para exportación, pero que requieren grandes cantidades de pesticidas, esto no generó mejores rendimientos en los cultivos, sin embargo, el uso de pesticidas incrementó de 26 600 t de ingrediente activo en 1990 a 53 100 t en 20185.
El uso y abuso de agroquímicos a lo largo del tiempo, ha tenido un impacto devastador para el medio ambiente, al generar una perturbación agroecológica que parece imposible de revertir, dado que el mal manejo de agroquímicos ha generado lixiviación y escorrentía de estos productos, causando intoxicación y empobrecimiento del suelo, contaminación de agua, alteración del microbioma del suelo y diversidad vegetal y animal nativa. 6
Al mismo tiempo, el uso de agroquímicos genera costos económicos cada vez más elevados para los productores, ya que cada vez se requiere aplicar una mayor cantidad de fertilizante químico para poder obtener la misma producción agrícola. Por ejemplo, se ha documentado que, en países como China, considerado el mayor consumidor mundial de fertilizantes nitrogenados, hasta el 50% del nitrógeno aplicado se pierde por volatilización y otro 5-10 % por lixiviación. Cifras de 1970-2008, mostraron que la cantidad de fertilizante necesaria para producir una tonelada de grano aumentó en más del 300% 7,8. Durante las últimas cuatro décadas, la eficiencia en el uso de nutrientes de los elementos más importantes requeridos por las plantas, incluido el nitrógeno, el fósforo y el potasio, se ha visto disminuido, con índices de 30-35%, 18-20% y 35-40%, respectivamente 7. Al igual que el uso de fertilizantes, la generación de pesticidas químicos para control de plagas ya sea generadas por insectos o por otras plantas, nos ha pasado una factura ambiental muy imposible de pagar. Dado que los pesticidas sintéticos se han aplicado de forma indiscriminada y al generar resistencia, las cantidades que se aplican cada vez son mayores; entre el 10 y el 75% del pesticida no alcanza su objetivo y se pierde por escorrentía provocando graves perturbaciones ambientales, daño a insectos benéficos como los polinizadores y enemigos naturales de otros organismos patógenos. Sin embargo, estos químicos además son un riesgo grave para la salud humana, sin mencionar que los costos de los pesticidas también han aumentado a un ritmo alarmante9.
Por otro lado, en los últimos dos siglos, la rápida industrialización, junto con la creciente demanda mundial de energía, intensificó la combustión de combustibles fósiles (carbón, petróleo, gas), la deforestación masiva, la quema de arbustos y el desmonte de tierras para fines agrícolas, y la quema de rastrojos ha provocado un aumento de las emisiones de gases de efecto invernadero como el dióxido de carbono, el amonio y el óxido nítrico10.
Control de arvenses (alternativas) (3)
La presencia de arvenses en los cultivos de importancia alimentaria es considerada una de las principales limitantes de la producción agrícola, ya que tienen una serie de estrategias evolutivas que les permitió establecerse en los suelos, propagarse y ser unas plantas altamente competitiva por los recursos disponibles en el suelo, causando mermas importantes en la producción agrícola. En México y mundialmente, la aplicación de herbicidas ha sido la solución mediática y más efectiva para el control de malezas.
En México, las principales familias de herbicidas son los bipirídilos, triazinas, ciclohexanodianas, fenoxiacéticos, cloroacetamidas, sulfonilureas y dinitroanilinas, con un total de 65 principios activos que los constituyen. Para la implementación de estos agroquímicos, debe tenerse en cuenta factores como el modo de acción, dosis, frecuencia, tipo de cultivo principal, tipo de maleza, ingrediente activo, selectividad, familia química, época de aplicación, modo de acción, tipo de suelo, humedad, y el tipo de siembra.11
Muchos de los agricultores dependiendo del tipo de siembra, (temporal, en seco y de punteado o de riego), consideran la estrategia a seguir. Si son cultivos de riego, la preparación de la tierra consiste típicamente en preparar la tierra, (barbecho, rastreo y siembra), para este caso, después del rastreo y al ser de riego, la humedad del suelo permite la proliferación de malezas. Por lo que en estos casos se considera una aplicación presiembra, y postgerminación, es decir, se agrega el herbicida para el control de malezas previamente a que se realiza la siembra del cultivo principal, digamos unos 10 a 15 días previo a la siembra, o en cuanto empieza a emerger el cultivo principal.
El control temprano de malezas juega un rol clave, ya que permite que el cultivo principal en su etapa temprana de germinación y establecimiento, tenga toda la disponibilidad de recursos del suelo , luz y humedad para germinar de forma adecuada y no estar en esa constante batalla por ellos, ya que por el contrario, es muy posible que el cultivo principal tenga todas las de perder, ya que las malezas están mucho más adaptadas a las inclemencias de los cambios ambientales, son de crecimiento rápido y tienen mecanismos que las hacen resilientes a una gran cantidad de factores bióticos y abióticos que las plantas domesticadas no tienen.
Los herbicidas disponibles en el mercado pueden ser selectivos y no selectivos. Algunos herbicidas, como la atrazina, están diseñados para atacar un tipo especial de plantas dependiente de la dosis, la forma de aplicación y la época en la que se aplica; por el contrario, herbicidas como el glifosato, son herbicidas capaces de matar cualquier planta a su alcance, a excepción de plantas tolerantes a este tipo de herbicida, es decir las plantas transgénicas o genéticamente modificadas.12,13
El Glifosato y su impacto en la agricultura del campo mexicano (4)
En México, el herbicida más utilizado es el glifosato, que ocupa el 45% del mercado de herbicidas. El éxito del uso del glifosato en la agricultura para el control de arvenses se debe en buena medida a que es uno de los herbicidas sistémico de amplio espectro y que se utiliza antes y después de la siembra de los cultivos de interés comercial resistentes a este químico. En el año 2000 se generó un “buum” del consumo de este herbicida, ya que la patente de este agroquímico expiró y en consecuencia el costo disminuyó, haciéndolo accesible para todos los agricultores en el país y mundialmente, aunado a esto, en 1900 se desarrollaron cultivos transgénicos resistentes que permitieron usar este químico tan potente para el control de arvenses sin dañar los cultivos principales5,14,15.
Sin embargo, su uso desmedido a lo largo de los años ha suscitado una creciente preocupación sobre su posible toxicidad y consecuencias para la población. El glifosato se ha considerado toxicológicamente dañino, se ha asociado a enfermedades neurodegenerativas y de acuerdo con la Agencia Internacional para la Investigación del Cáncer el glifosato está clasificado como agente potencialmente cancerígeno16, por lo que el último día del 2020, el gobierno mexicano decretó la prohibición de este herbicida a partir de enero de 2024, debido a sus efectos nocivos en la salud y el medio ambiente.5
Este decreto, representa una gran preocupación, ya que en la agricultura mexicana actual no existen productos químicos ni otras tecnologías de manejo de malezas que permitan la sustitución económica del glifosato para el control de malezas, traduciéndose en un impacto social y económico fuerte al verse comprometida la seguridad agroalimentaria y pública del país, es decir, un escenario en el que el rendimiento de los cultivos puede disminuir y en consecuencia se disparará el costo de los productos agrícolas y sus derivados afectando a toda la población. Por lo que las tendencias globales, como el crecimiento de la población, que ocurren simultáneamente con el agotamiento de los recursos y la degradación de los servicios ecosistémicos en la era del Antropoceno, requieren cambios fundamentales en el uso de la tierra y las prácticas de gestión y la gobernanza responsable de los recursos comunes globales para lograr la Sostenibilidad 2021 y aumentar la resiliencia agrícola. Se debe partir del de tener una visión general del campo emergente, de gobernar las transiciones hacia la agricultura sustentable y los temas y tendencias, centrándose en cómo se están gobernando las transiciones agrícolas a través de una variedad de actores y en una variedad de niveles17.
El CONAHCyT al rescate de la soberanía agroalimentaria y salud de la población mexicana (5)
Derivado de la emergencia para alcanzar la soberanía agroalimentaria, el Consejo Nacional de Ciencia, Humanidades y Tecnología, está impulsando fuertemente proyectos científicos que permitan innovar en el desarrollo de estrategias seguras, eficientes y sustentables que garanticen la salud y alimentación de los mexicanos.
En este sentido, a través del proyecto “PRODUCCIÓN COMERCIAL DE UN NANOHERBICIDA A BASE DE BIOCARBÓN Y EXTRACTOS VEGETALES” con número 322613, se explora el desarrollo de nuevos nanobioherbicidas, capaces de controlar malezas, minimizando los riesgos ambientales y para la salud humana.
Los principales criterios de la FAO para la producción agroecológica son la biodiversidad, establecimiento de sinergias, producción eficiente de alimentos, utilización de biomasa residual, resiliencia, producir tomando en consideración valores humanos, sociales culturales y tradiciones alimentarias de la región, y que los sistemas de producción desarrollen esquemas de economía circular y en este sentido, es un gran reto para la producción agrícola, el desarrollo de tecnologías con estos criterios.
Para tal objetivo, se plantea el desarrollo nanoinsumos de bajo costo, a partir de biomasa residual como sustituto de agroquímicos convencionales a partir de biocarbón para biotransformarlos en nanopartículas con aplicaciones agroecológicas (nanoherbicidas, nanofertilizantes, nanopesticidas), que permita a los agricultores de Michoacán y del país migrar a sistemas de producción agroecológica de alta productividad. Y es que la nanobiotecnología se ha convertido en una de las tecnologías incipientes que ha revolucionado el desarrollo industrial, tecnológico y científico1. El uso de nanobiomateriales converge en el estudio en áreas ambientales, energías renovables, y la agricultura, donde se está innovando en el desarrollo de nuevos nanomateriales, formulaciones de entrega inteligente de minerales11–13, pesticidas y herbicidas nanoestructurados 12,14,15. Esto último, pone a la nanobiotecnología como una alternativa prometedora para reducir el uso de insumos químicos, y en consecuencia una disminución en la contaminación de suelos y agua que tanto impactan en el deterioro de nuestros recursos naturales.
La Nanobiotecnogía en la revolución agrícola sustentable (6)
El concepto de Nanoagricultura surgió en la última década, debido a los efectos potenciales documentados de las nanopartículas en la promoción del crecimiento de diversas especies vegetales16,17. El estudio de estos nanomateriales se ha centrado en el desarrollo de estrategias que mejoren el crecimiento de las plantas de interés agrícola y forestal principalmente, para ello, se explora la generación de sistemas de monitoreo de la calidad nutricional del suelo-planta y elaboración de nanofertilizantes para mejorar el desarrollo vegetal 18–20; reducir los efectos perniciosos causados por el estrés ambiental y por plagas y enfermedades vegetales21,22 a través de la aplicación de estas nanopartículas para mejorar el desarrollo de productos agrícolas de liberación controlada 23,24.
La obtención de nanopartículas a lo largo de las últimas décadas, generalmente es por síntesis química, sin embargo, recientes estudios científicos han demostrado que es posible la formación de nanopartículas utilizando residuos de origen natural, como los residuos agrícolas, que regularmente son de bajo costo económico, y dotarlos de valor agregado al convertirlos en nanopartículas que pueden tener un impacto positivo sobre el desarrollo vegetal, sobre el control de patógenos de las plantas y para el control de malezas en el campo. Estas nanopartículas al ser de origen natural pueden integrarse a los cultivos de forma segura, sus costos de obtención son muy bajos y no se utilizan métodos químicos para su síntesis, lo cual es un aliciente para reducir los riesgos ambientales derivados de la síntesis química de nanopartículas y de agroquímicos.
Por otro lado, se ha experimentado con nuevas alternativas sustentables para el control de arvenses. Una de las alternativas más favorecida es la utilización de herbicidas de origen natural. La cual está basada en el potencial alelopático que tienen algunos productos naturales. En este sentido, ensayos de laboratorio y campo han demostrado que compuestos de origen vegetal o microbiano tales como extractos vegetales esenciales (extractos de aceite de pino, clavo, canela, romero, tomillo, etc.), así como compuestos de origen biótico como el ácido acético o el ácido pelargónico pueden controlar el crecimiento de malezas con distintos niveles de efectividad sin daño a los cultivos, el medio ambiente o a la salud humana. Por lo que la sinergia entre nanopartículas de biocarbón y la adición de aceites naturales es una prometedora alternativa para el control de arvenses, como un sustituto de pesticidas como el glifosato, en beneficio de toda la población de México.
El uso intensivo de glifosato ha suscitado una creciente preocupación, debido a su toxicidad y consecuencias potenciales para la salud de los agricultores y de la población, al detectarse trazas de este químico en productos derivados de la agricultura, especialmente del maíz, cereales y granos que son la base de la alimentación de los mexicanos. El glifosato se ha considerado toxicológicamente dañino, asociado a enfermedades neurodegenerativas y está clasificado como agente potencialmente cancerígeno10, por lo que el gobierno mexicano decretó la prohibición de glifosato a partir de enero de 2024, debido a sus efectos nocivos en la salud y al ambiente.2
El uso del glifosato fue posible debido al desarrollo de plantas transgénicas resistentes a este agroquímico, que permite su aplicación sin dañar los cultivos principales2–4. Desde la introducción de cultivos transgénicos resistentes al glifosato y el glufosinato de amonio, la superficie de tierra cultivada y, en consecuencia, el riesgo ambiental ecotoxicológico y la exposición humana a estos herbicidas han aumentado, suscitando un riesgo para la salud5.
El glifosato en la salud (7)
El glifosato es uno de los herbicidas más ampliamente utilizados debido a sus efectos sistémicos, de amplio espectro y postemergentes. Sin embargo, existe una preocupación mundialmente, debido a que se ha asociado este herbicida con daños importantes a la salud. El riesgo incrementado de desarrollar algún trastorno por la exposición a pesticidas se debe a su rápida absorción vía dérmica, oral, pulmonar y acumulación en el cuerpo, principalmente en la grasa, hígado, riñones, intestino delgado y cólon. La eliminación del glifosato se produce principalmente a través de las heces fecales ~90 % y la orina en las 48 horas posteriores a su exposición.
La organización Mundial de la Salud estima que en países en desarrollo cerca de 3 millones de trabajadores agrícolas desarrollan eventos severos de envenenamiento anualmente, de los cuales 18,000 de estos eventos culminan en la muerte del trabajador2. Sin embargo, a pesar de la evidencia sobre los riesgos del uso de este herbicida, en la actualidad el glifosato se encuentra clasificado en la categoría IV de los herbicidas de menor toxicidad o de efectos cuasi no tóxicos/propiedades no irritantes por la Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos (IRAC).
Por lo que el estudio científico y el desarrollo de insumos para el campo con efectividad equivalente al glifosato pero que sean seguros para la salud humana, representa un desafío actual para lograr una soberanía alimentaria para el país, sin poner en riesgo la salud de la población.
Referencias
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