Soja na mudança climática: mais grãos, menos nutrição sob CO₂, calor e seca

A soja já está entranhada em uma enorme parcela da vida moderna. Ela alimenta frangos, suínos, bovinos e peixes. Também entra na produção de óleo de cozinha, alimentos à base de plantas e uma longa lista de itens processados.

Por isso, quando a soja muda, as consequências não param na porteira.

Um novo estudo indica que as condições climáticas futuras podem empurrar a soja para uma tipo de troca desfavorável: mais grãos, porém com valor nutricional menor.

Sob a pressão combinada de mais dióxido de carbono (CO₂), temperaturas mais altas e seca, as plantas de soja podem produzir 50% mais grãos, enquanto as sementes perdem parte dos nutrientes que as tornam tão importantes.

Mais grãos, menor valor alimentar

Marco Buckeridge e sua equipe, do Instituto de Biociências da Universidade de São Paulo (USP), investigaram como as sementes de soja podem reagir à medida que o clima se altera.

O tema é relevante porque a soja é valorizada pelo teor de proteína. Se essa proteína cair, produtores rurais e a indústria de ração podem precisar rever a forma como medem o sucesso de uma safra.

No experimento, quando as plantas enfrentaram simultaneamente os três fatores climáticos, houve queda de 20% no amido e de 6% na proteína. Ao mesmo tempo, o conteúdo de aminoácidos aumentou em 175%.

“Esse aumento de aminoácidos foi inesperado. Nem sabemos qual é o efeito disso nos animais”, observou Buckeridge.

“Precisamos entender os efeitos do triplo impacto no metabolismo de proteínas, o que é muito importante para a soja usada em ração animal.

“Vimos que a proteína diminui em cenários drásticos de mudança climática. Além disso, o grão perde amido, o que significa menos energia.”

Por que o CO₂ muda a história

O dióxido de carbono pode funcionar como uma espécie de combustível para as plantas. Quando sua concentração sobe, muitas espécies crescem mais rápido e formam mais sementes.

Neste estudo, o CO₂ mais alto, isoladamente, elevou a produção de grãos em até 142%.

Só que a mudança climática não chega em partes separadas: ela vem acompanhada de calor e seca. A alta temperatura, por si só, reduziu a produtividade em 91%, enquanto a seca diminuiu em 60%.

O CO₂ atenuou parte do estresse hídrico porque a planta conseguiu fechar parcialmente os estômatos - pequenas aberturas nas folhas que ajudam a planta a “respirar” e a liberar água.

“Descobrimos que o CO₂ protege a planta contra os efeitos da seca”, disse Buckeridge.

As sementes não seguem um roteiro simples

Os pesquisadores concentraram a análise na semente por ela ser o principal produto da cultura.

Eles observaram que a planta não apenas somou, de forma direta, os efeitos de calor, seca e CO₂: a combinação gerou uma resposta diferente.

“É um estudo muito focado na agricultura. Eu esperava que os três fatores de estresse se anulassem, resultando em pouca mudança no crescimento da planta. Fiquei surpreso que ela cresceu mais com os três fatores de estresse”, afirmou Buckeridge.

“Isso significa que a temperatura e o CO₂ alto estão contribuindo para esse efeito, já que a seca sozinha faria a planta produzir menos.”

O nível menor de amido sugere que a planta direcionou o carbono capturado para a formação de paredes celulares, gerando mais fibra em vez de armazenar mais energia na semente.

“Em outras palavras, o dióxido de carbono elevado causa um desvio do metabolismo normal do grão. A seca causa um segundo desvio e a temperatura um terceiro”, disse Buckeridge.

“Quando combinamos os três, obtemos o desvio número quatro. Isso significa que o processo não é linear, que é uma das descobertas mais importantes do nosso trabalho mais recente publicado.”

Como os pesquisadores simularam o futuro

O grupo usou câmaras de topo aberto com cerca de 1,58 a 1,71 m de altura. Dentro delas, elevou o CO₂ de aproximadamente 400 partes por milhão (ppm) para 800 ppm.

Os pesquisadores também aumentaram a temperatura em 5 °C (equivalente a 9 °F) e impuseram seca ao reduzir a irrigação.

“Colocamos a planta sob estresse máximo, no limite, com uma temperatura 5 °C mais alta e o dobro de CO₂, forçando-a a responder”, disse Buckeridge.

A equipe recorreu a inteligência artificial e modelos preditivos para estimar o impacto triplo, já que testar todas as combinações de tratamentos ao mesmo tempo exigiria mais espaço e mais equipamentos.

O que vem a seguir para as lavouras

Agora, os pesquisadores querem identificar os genes por trás dessas respostas ao estresse. Isso pode ajudar programas de melhoramento a desenvolver soja que mantenha o teor de proteína mais estável em condições climáticas mais severas.

“Com esse conhecimento, seremos capazes de redesenhar a planta para produzir a mesma quantidade de proteína perdendo menos amido, por exemplo”, disse Buckeridge.

“No fim, será possível preparar a semente para uma adaptação melhor à mudança climática.”

Outras culturas também podem reagir de forma complexa. A equipe já avaliou a cana-de-açúcar sob dois fatores climáticos e, agora, quer incluir o calor em modelos futuros.

“É provável que outras espécies se comportem de modo semelhante. Já realizamos o experimento de duplo efeito na cana-de-açúcar. Agora, precisamos testar a temperatura e rodar a simulação usando IA.”