Una amenaza significativa para la agricultura mundial

Amenaza global de las especies invasoras para la agricultura

Editado por:
Harold A. Mooney,
Stanford University, Stanford, CA, y aprobado el 28 de Abril, 2016

Relevancia

Uno de los retos científicos y políticos clave relacionados con las especies invasoras a nivel mundial es entender y predecir qué países son más vulnerables a la amenaza de las especies invasoras. Presentamos un análisis de la amenaza para el mundo (124 países) de casi 1.300 especies invasoras agrícolas. El análisis examina la distribución mundial de estas especies, los flujos comerciales internacionales, y los principales cultivos de producción agrícola de cada país, para determinar el potencial de invasión e impacto de estas especies invasoras. Encontramos que los países más vulnerables son de África subsahariana, mientras que los países que representan la mayor amenaza para el resto del mundo (teniendo en cuenta las especies invasoras que ya tienen, y sus patrones de comercio) son los Estados Unidos y China.

Resumen

Las especies invasoras presentan una amenaza significativa para la agricultura mundial, aunque sigue siendo poco claro como varía la magnitud y la distribución de las amenazas entre los países y regiones. A continuación, presentamos un análisis de casi 1.300 insectos plaga y patógenos invasores conocidos, calculando el costo potencial total de estas especies al invadir cada uno de los 124 países del mundo, así como determinado qué países presentan la mayor amenaza para el resto del mundo dado sus socios comerciales y el conjunto de especies invasoras que ya tienen. Encontramos que los países varían en términos de la amenaza potencial de las especies invasoras y también de su papel como fuentes potenciales, teniendo que a veces, países aparentemente similares varían notablemente en función de características específicas de los productos agrícolas y los patrones de comercio. En general, los mayores productores agrícolas (China y los Estados Unidos de América) podrían experimentar el mayor costo absoluto de más invasiones de especies. Sin embargo, los países en desarrollo, en particular, los países del África subsahariana, parecen ser los más vulnerables en términos relativos. Por otra parte, China y los Estados Unidos representan las mayores fuentes potenciales de especies invasoras para el resto del mundo. El análisis revela un margen considerable para la redistribución continua de las plagas invasoras conocidas y pone de relieve la necesidad de cooperación internacional para frenar su propagación.

Las especies invasoras son una causa importante de las pérdidas en los cultivos y pueden afectar negativamente la seguridad alimentaria (1). Sólo en los Estados Unidos, las pérdidas de cosechas y de producción forestal por insectos y patógenos invasores se han estimado en casi US $ 40 mil millones por año (2). Con la creciente globalización y la conectividad a través del comercio mundial, se espera que la amenaza de las especies invasoras que llegan a los países en los que anteriormente estaban ausentes vaya a aumentar (3, 4). Para cuantificar esta amenaza y desarrollar políticas eficaces de bioseguridad se requiere una comprensión de las fuentes de posibles plagas y patógenos, su probabilidad de llegar a un lugar en particular, su probabilidad de establecerse a su llegada, y de una estimación del posible impacto (5, 6) de las especies invasoras, a menudo con un enfoque en la amenaza de especies individuales para un país en particular. Unos pocos estudios han considerado la creación de conjuntos más amplios de especies (7⇓⇓⇓–11) pero, de nuevo, por lo general desde una perspectiva individual a nivel país. Hasta la fecha, no ha habido una evaluación de la amenaza total de la invasión y su costo potencial para la producción de cultivos agrícolas a partir de una reserva global de especies invasoras potenciales teniendo en cuenta todos los países en situación de riesgo. Dicho análisis sería valioso, ya que no sólo identificaría a los países más vulnerables a la invasión de esta reserva mundial de especies invasoras, sino también a los países que presentan la mayor amenaza para el resto del mundo debido a sus patrones de comercio actuales y a las plagas que ya tienen presentes. 

Definimos la amenaza de invasión como el producto de la probabilidad de   llegada (es decir, las posibilidades de que una determinada plaga o patógeno llegue a una nueva ubicación) y la probabilidad de establecimiento (es decir, las posibilidades de que una plaga o patógeno en particular se establezca en una nueva ubicación una vez que ha llegado). La cuantificación de las muchas vías posibles por las que múltiples especies invasoras podrían llegar a un país en particular es extremadamente difícil. Sin embargo, consistentemente se ha demostrado que el número de especies invasoras en una región o país está relacionado con los niveles brutos de comercio. (4, 12⇓⇓⇓–16). Por consiguiente, utilizamos el valor de la media anual (2000-2009) de las importaciones de cada país (en millones de dólares estadounidenses) desde cada socio comercial como proporción del total de las importaciones de todos los socios comerciales (17) como un indicador para la probabilidad de llegada de las especies. Para la probabilidad de establecimiento, analizamos la distribución mundial de los casi 1.300 insectos plaga y patógenos fúngicos (18) usando un mapa auto-organizativo (SOM), que analiza los conjuntos de plagas y las asociaciones de plagas para generar índices de establecimiento para todas las especies, para todos los países incluidos en el conjunto de datos (8, 10). El conjunto de plagas presentes en una ubicación capta las características bióticas y abióticas de ese lugar y sirve como una medida representativa de esas variables. Para ilustrar, un lugar que tiene un clima húmedo tendrá presente una colección de plagas y patógenos que sólo puede sobrevivir allí porque las características abióticas (como la temperatura y la humedad) son adecuadas. Si dos ubicaciones (A y B) tienen conjuntos similares, entonces es probable que tengan condiciones bióticas y abióticas similares. Si la ubicación A tiene las especies 1-10 y la ubicación B tiene las especies 1-9, entonces es razonable suponer que la especie 10 tiene una alta probabilidad de establecerse en la ubicación B. El SOM es capaz de valorar la similitud entre localidades (en este caso, los países) en base a los conjuntos de especies para todos los países de forma simultánea, generando índices de establecimiento para todas las especies en todos los lugares en los que no están actualmente presentes. Este método ha demostrado ser resistente a errores significativos en los datos de distribución de especies (19) y altamente eficaz en la clasificación de las especies que se pueden establecer en una región por encima de las que no pueden (20).

Para cada país, obtuvimos los valores medios anuales de producción de cultivos (2000-2009) (21) para los cultivos más importantes (es decir, aquellos cultivos que componían aproximadamente el 75% superior del valor total de la producción agrícola para el país). Para cada especie de plaga y patógeno en el análisis, calculamos la amenaza de invasión a un país determinado solamente si ese país producía un cultivo agrícola que se conocía como hospedero de esa especie de plaga o patógeno, y que esa especie no estaba ya presente en el país. La amenaza de invasión (ITtps) de una especie, p, desde un país de origen, s, a un país destinatario (o amenazado), t, se calculó como el producto de los índices de llegada y establecimiento. Calculamos el total de la amenaza de invasión (TTtp) de una especie, p, desde todos los posibles países de origen a un país amenazado, t (Apéndice SI, Fig. S1). Luego combinamos los valores de TT para todas las especies para calcular una amenaza de invasión general (OTt) para un país, t, incorporando todas las plagas y patógenos de todos los posibles países de origen (socios comerciales).

Habiendo definido la amenaza de las especies invasoras a un país, a continuación calculamos el costo potencial de las plagas y patógenos invasores en cada cultivo, c, en cada país, t (costo de la invasión de cultivos—CICtc). No fue posible determinar el impacto potencial de todas las especies en todos los países ya que no se dispone de esos datos. Como alternativa, obtuvimos el impacto porcentual máximo reportado de 140 especies (de las 1.297 especies en nuestro análisis) en uno de sus principales hospederos agrícolas. Asumimos que esto representaba la variedad de posibles impactos de todas las especies en nuestro conjunto de datos. Para cada especie, p, y cada cultivo, c, y en cada país, t, tomamos muestras de esta variedad 100 veces (con reemplazo) para conseguir un impacto potencial medio (MIpct). Por lo tanto, hemos generado más de 37.000 valores de impacto potencial medio únicos, para cada posible combinación de especie, cultivo, y país. Entonces, el valor medio se multiplicó por el TTtp y el valor del cultivo en ese país para generar el impacto financiero potencial de esa plaga de este cultivo en ese país. Posteriormente se sumó esto sobre todas las plagas y todos los cultivos para determinar el costo total de la invasión (TICt) para ese país. 

También conseguimos identificar no sólo a los países amenazados, los que tienen más que perder de estas especies invasoras, sino también a los países que representan la mayor amenaza para el resto del mundo, dados sus patrones de intercambio comercial y las especies invasoras que ya tienen presente dentro de sus fronteras. Para estimar el TIC-origen (TICs) para un país de origen individual, s, seguimos un método similar al utilizado para generar el TICt para los países amenazados, excepto que usamos los datos de los cultivos de los países a los que exportan y aquellas especies invasoras presentes dentro de su propio país, que podrían extenderse a los países con los que comercian.

Sitio web: https://www.pnas.org/content/113/27/7575.full?sid=a40ede89-31a5-4413-986b-eb63eb5419ca

Referencias

• Commonwealth Scientific and Industrial Research Organization, Canberra, ACT 2601, Australia;

• Plant Biosecurity Cooperative Research Centre, Bruce, ACT 2617, Australia;

• Department of Agriculture and Food, Western Australia, Bunbury, WA 6230, Australia;

• School of Agricultural and Resource Economics, The University of Western Australia, Crawley, WA 6009, Australia;

• Commonwealth Scientific and Industrial Research Organization, Brisbane, QLD 4001, Australia;

• Bio-Protection Research Centre, Lincoln University, Lincoln 7647, New Zealand;

• Department of Entomology, Penn State University, State College, PA 16802;

• Center for Infectious Disease Dynamics, Penn State University, State College, PA 16802