Descripción y contextualización de la asignatura

En este curso se analizan los cambios ambientales globales que pueden afectar al futuro de la agricultura y los sistemas forestales. Se valora la influencia del cambio climático global en la estructura, función y productividad de los cultivos agrícolas y forestales. Se analiza el impacto del cambio climático no sólo en el crecimiento del cultivo sino, también, en alteraciones que los cambios ambientales produzcan en las prácticas agronómicas y que pueden modificar las mismas: regímenes de riego, aprovechamiento de la fertilización nitrogenada o eficacia de los herbicidas, entre otros. Así mismo, se estudia su efecto en la interacción mala hierba-cultivo, así como la incidencia de las prácticas agronómicas en el medio ambiente. Se evalúan aspectos como el efecto del elevado CO2 y su posible papel como fertilizante gaseoso; los efectos adversos de los niveles elevados de radiación UV-B; el impacto del ozono en el crecimiento de la planta y su productividad; los cambios en las precipitaciones y la sequía; la salinización del suelo y su efecto sobre la fisiología, producción y calidad de los cultivos. Asimismo, se estudian los efectos combinados del aumento del CO2, la temperatura, la radiación ultravioleta-B, la sequía, la salinidad y el aumento del ozono. Se pretende dar una visión extensa de las ramificaciones, tanto positivas como negativas, que los cambios que se están produciendo, -en el presente y en el inmediato futuro a nivel global-, tienen sobre la productividad de los cultivos y su incidencia en la obtención de alimentos y otros productos de interés para la creciente población mundial, así como el efecto que puede tener en la sustitución de unos cultivos por otros más adaptados a las nuevas condiciones ambientales.





COMPETENCIAS

o Comprender, de una manera integrada, la incidencia de los factores relacionados con el cambio climático sobre los procesos fisiológicos más importantes de las plantas y su incidencia en los sistemas agroforestales para poder identificar problemas medioambientales.

o Identificar y resolver de manera autónoma problemas relacionados con la producción agrícola y forestal y diseñar y desarrollar proyectos de investigación científica relevante que permitan analizar la respuesta de los sistemas agroforestales al cambio climático en los que se describa la definición del problema, hipótesis, desarrollo experimental y análisis de datos en relación a la documentación pertinente.

o Seleccionar y aplicar técnicas de laboratorio adecuadas y realizar de forma autónoma las mediciones analíticas, los métodos matemáticos y estadísticos para la recolección, procesamiento y análisis de datos experimentales

o Seleccionar críticamente la literatura científica relevante para analizar los conceptos actuales, teorías, técnicas y debates de base para la definición de las preguntas de investigación y probar hipótesis con el fin de extraer conclusiones y formular recomendaciones.

o Cooperar en equipo desarrollando diferentes funciones, incluyendo el papel de líder del equipo, para planificar, ejecutar y gestionar el trabajo basado en proyectos.

Resultados del aprendizaje de la asignatura

PARTE TEÓRICA DEL CURSO:



El alumnado será capaz de manifestar las dudas que le surjan y plantea cuestiones complementarias.



Adquirirá conocimientos sobre los efectos del cambio climático -aumento del CO2 y de la temperatura, alteración del régimen hídrico, contaminación atmosférica- sobre los procesos fisiológicos de los vegetales.



Obtendrá una visión pormenorizada de los mecanismos fisiológicos de adaptación de los vegetales a los cambios climáticos.



Implementará técnicas analíticas y fisiológicas para interpretar el efecto del cambio climático en la fisiología y producción de cultivos.



Alcanzará nuevos conocimientos, consolidando e integrando al mismo tiempo conocimientos previos.



PARTE PRÁCTICA DEL CURSO:



Pondrá en práctica los conocimientos teóricos mediante experimentos utilizando el método científico. Logrará alcanzar destrezas manuales en el uso y manejo de equipos de medida. Desarrollará habilidades para la obtención y mantenimiento de condiciones que simulan los cambios climáticos. Por medio del trabajo experimental aprenderá a analizar y detectar alteraciones en el patrón normal de crecimiento de las plantas analizando procesos fisiológicos estudiados en la parte teórica del curso, mediante el manejo de equipos específicos de análisis. A partir de esas experiencias será capaz de interpretar las alteraciones en el crecimiento vegetal y tomar las medidas correctoras pertinentes.



Se imbuirá en el concepto de indicador fisiológico de estrés y aprenderá a interpretarlo.



Con los resultados obtenidos elaborará una memoria en la que interpretará los resultados. Para lo cual, contrastará y validará sus resultados con los obtenidos en las revisiones bibliográficas.



Se capacitará para la elaboración de memorias y su discusión. En último término, desarrollará actitudes críticas de los resultados obtenidos, adquiriendo la capacidad de análisis y de síntesis. Desarrollará, en fin, habilidades para la investigación.

Convocatoria ordinaria: orientaciones y renuncia

Las pruebas y actividades de evaluación de esta asignatura se desarrollarán conforme a los principios de integridad académica, honestidad y comportamiento ético establecidos en la normativa de la EHU. El estudiantado, al incorporarse a la Universidad, suscribió la Declaración de compromiso de comportamiento ético y honradez académica, comprometiéndose a no incurrir en plagio, fraude académico ni utilización de materiales o dispositivos no autorizados ¿incluidas herramientas de inteligencia artificial cuando no estén expresamente permitidas¿ en pruebas y trabajos académicos. El incumplimiento de estas obligaciones podrá conllevar las consecuencias académicas y disciplinarias previstas en la normativa universitaria vigente. En cualquier caso, el uso de la inteligencia artificial para la elaboración del informe deberá estar claramente señalado en los apartados en los que ha sido empleada.



La evaluación de la asignatura consiste en las siguientes pruebas:



Parte teórica del curso que se evaluará mediante una prueba escrita tipo test de respuesta de elección múltiple. Valor: 25% de la nota final.

Parte práctica del curso que se evaluará mediante la entrega de un informe escrito individual sobre el trabajo realizado en el laboratorio y los resultados obtenidos (valor: 37,5% de la nota final). Asimismo, se valorará la presentación oral de dichos resultados (valor: 37,5% de la nota final).



De acuerdo con la normativa de evaluación de la EHU, el alumno/a que siga el sistema de evaluación continua, podrá renunciar a la convocatoria ordinaria comunicándolo por escrito al profesor/a responsable, en un plazo de al menos 1 mes antes de la finalización del periodo docente, y constará como un No Presentado. De no renunciar por escrito, se producirá la pérdida de la convocatoria.



Quienes habiendo solicitado evaluación final no se presenten al examen en la fecha oficial tendrán como calificación No Presentado.



Tutorías: El profesorado orienta y resuelve dudas planteadas por el alumnado en temas concretos. Favorecen la capacidad argumentativa del alumnado. Pueden ser presenciales o por email. De hecho, la comunicación entre el profesorado y el alumnado fuera de las horas de clase se llevará a cabo de forma oficial en las horas de tutoría, y por medio de la cuenta de correo electrónico que la EHU proporciona a cada estudiante. Se recomienda revisar periódicamente dicha cuenta de correo electrónico.

Convocatoria extraordinaria: orientaciones y renuncia

Quien haya suspendido o no se haya presentado a la convocatoria ordinaria tendrá derecho a una evaluación final de la materia.



Para renunciar a la convocatoria extraordinaria será suficiente con no presentarse.



Las pruebas y actividades de evaluación de esta asignatura se desarrollarán conforme a los principios de integridad académica, honestidad y comportamiento ético establecidos en la normativa de la EHU. El estudiantado, al incorporarse a la Universidad, suscribió la Declaración de compromiso de comportamiento ético y honradez académica, comprometiéndose a no incurrir en plagio, fraude académico ni utilización de materiales o dispositivos no autorizados ¿incluidas herramientas de inteligencia artificial cuando no estén expresamente permitidas¿ en pruebas y trabajos académicos. El incumplimiento de estas obligaciones podrá conllevar las consecuencias académicas y disciplinarias previstas en la normativa universitaria vigente. En cualquier caso, el uso de la inteligencia artificial para la elaboración del informe deberá estar claramente señalado en los apartados en los que ha sido empleada.

Temario

Contenido de la parte teórica del curso:



1.- Contaminación aérea y cambio climático global: significado y perspectivas.

2.- Introducción: Crecimiento de la población humana. Cambios ambientales. Cultivos y suministro de alimentos. Población, productividad y producción de los cultivos.

3.- Métodos de estudio de los efectos del cambio ambiental en los cultivos: Correlación entre la producción y los modelos histórico de variación y cambio del ambiente. Control experimental de las condiciones ambientales. Métodos para los estudios de salinidad.

4.- Respuestas celulares al ambiente: Estructura y función de la membrana. Enzimas. Mecanismos celulares de resistencia al estrés. El papel del calcio en las respuestas al estrés. Especificidad, información cruzada y tolerancia cruzada.

5.- Relaciones hídricas: El futuro de los recursos de agua dulce. Efectos del cambio climático en la hidrología global. Exceso de precipitación. Sequía. Toma de agua, transporte por el xilema y transpiración. La superficie de la planta. Raíces y conductancia hidráulica. El dosel del cultivo. Cambios ambientales.

6.- Fotosíntesis, respiración y biosíntesis: Fotosíntesis. Efectos de las condiciones y cambios ambientales en la fotosíntesis. Respiración. Efectos de las condiciones y cambios ambientales en la respiración. Biosíntesis.

7.- Reparto de fotoasimilados: Fuente y sumidero. Índice de cosecha. Métodos para el estudio del reparto. Reparto del carbono en hojas fuente. Carga, transporte y descarga del floema. Regulación del reparto del carbono en planta entera. Cambios ambientales.

8.- Nutrición mineral: Paso de nutrientes desde el suelo a la raíz y más allá. Regulación de la toma de iones. Cinéticas de la toma de nutrientes. Cambios ambientales.

9.- Efectos de la contaminación atmosférica y el elevado dióxido de carbono en el metabolismo del nitrógeno: Introducción. Nitrato reductasa. Nitrito reductasa. Asimilación de amonio. Síntesis de amino ácidos. Efectos de los óxidos de nitrógeno, el anhídrido sulfuroso y el ozono en el metabolismo del nitrógeno. Mecanismos de toma y toxicidad del NO2. Efecto del amonio gaseoso en el metabolismo del nitrógeno. Toma del amonio por las hojas. Toma del amonio por las raíces. Efectos de los niveles elevados de dióxido de carbono.

10.- Aspectos fisiológicos de la contaminación atmosférica en bosques: Antecedentes. Deposición de los contaminantes sobre las plantas. Mecanismos de toxicidad por contaminantes aéreos. Efectos de factores bióticos y abióticos. Efecto de la edad y estado de desarrollo de la planta. Conclusiones.



Contenido de la parte práctica del curso:



El estudio de caso es una herramienta de investigación fundamental en el área de las ciencias sociales, así como en la administración. Sin embargo, debido a su utilidad, se ha expandido a otros campos. Un estudio de caso analiza temas actuales, fenómenos contemporáneos, que representan algún tipo de problemática de la vida real, en la cual el investigador no tiene control. Al utilizar este método, el investigador intenta responder el cómo y el por qué, utilizando múltiples fuentes y datos. El estudio de caso desempeña un papel importante en el área de la investigación ya que sirve para obtener un conocimiento más amplio de fenómenos actuales y para generar nuevas teorías, así como para descartar las teorías inadecuadas.



Concretamente, y puesto que los estreses ambientales ligados al cambio climático pueden inducir cambios bioquímicos, fisiológicos y morfológicos en las especies vegetales y en su productividad, en este estudio de caso analizaremos la influencia de alguno de estos factores de estrás asociados al cambio climático, como la sequía, la salinidad o el elevado CO2, en la fisiología y producción de biomasa de cultivos de gran valor económico como son la cebada (Hordeum vulgare L.) o la alubia (Phaseolus vulgaris). Las plantas serán sometidas a sequía y/o elevada temperatura y/o salinidad y/o elevado CO2, analizando la interacción de dichos factores ambientales en aspectos fundamentales de su fisiología, como las relaciones hídricas, la fotosíntesis, el estrés oxidativo, así como parámetros biométricos para estimar la producción final.

Bibliografía

Materiales de uso obligatorio

Bata para su uso en el laboratorio.

Bibliografía básica

Artículos científicos publicados en revistas de prestigio de difusión internacional inscritas en el ISI. Por ejemplo:



Ahmad P, Ahanger MA, Singh VP, Tripathi DK, Alam P, Alyemeni MN (2017) Plant Metabolites and Regulation Under Environmental Stress. Academic Press, UK. ISBN: 978-0-12-812689-9.

Austen N, Walker HJ, Lake JA, Phoenix GK, Cameron DD (2019) The regulation of plant secondary metabolism in response to abiotic stress: interactions between heat shock and elevated CO2. Frontiers in Plant Science 10:1463. Doi: 10.3389/fpls.2019.01463.

Bisbis MB, Gruda N, Blanke M (2018) Potential impacts of climate change on vegetable production and product quality ¿ A review. Journal of Cleaner Production 170: 1602-1620.

Chang Y-N, Zhu C, Jiang J, Zhang H, Zhu J-K, Duan CG (2020) Epigenetic regulation in plant abiotic stress responses. Journal of Integrative Plant Biology 62(5): 563-580.

Charng Y-Y, Mitra S, Yu S-J (2023) Maintenance of abiotic stress memory in plants: Lessons learned from heat acclimation, The Plant Cell 35: 187¿200.

Czarnocka W, Karpi¿ski S (2018) Friend or foe? Reactive oxygen species production, scavenging and signaling in plant response to environmental stresses. Free Radical Biology and Medicine 122: 4-20.

Dara TA Uddin M, Khan MMA, Hakeem KR, Jaleel H (2015) Jasmonates counter plant stress: A Review. Environmental and Experimental Botany 115: 49-57.

Dat J, Vandenabeele S, Vranová E, Van Montagu M, Inzé D, Van Breusegem F (2000) Dual action of the active oxygen species during plant stress responses. Cellular and Molecular Life Sciences CMLS 57: 779¿795.

Fahad S, Bajwa AA, Nazir U, Anjum SA, Farooq A, Zohaib A, Sadia S, Nasim W, Adkins S, Saud S, Ihsan MZ, Alharby H, Wu C, Wang D, Huang J (2017) Crop production under drought and heat stress: plant responses and management options. Frontiers in Plant Science 29 Junio 2017. DOI: 10.3389/fpls.2017.01147.



(continua abajo)

Bibliografía de profundización

Fenollosa E, Munné¿Bosch S (2019) Physiological plasticity of plants facing climate change. Annual Plant Reviews online Vol. 2. doi:10.1002/9781119312994.apr0686.



Forni C, Duca D, Glick BR (2017) Mechanisms of plant response to salt and drought stress and their alteration by rhizobacteria. Plant Soil 410: 335¿356.



Fujita M, Fujita Y, Noutoshi Y, Takahashi F, Narusaka Y, Yamaguchi-Shinozaki K, Shinozaki K (2006) Crosstalk between abiotic and biotic stress responses: a current view from the points of convergence in the stress signaling networks. Current Opinion in Plant Biology 9: 436-442.



Gómez Galindo F, Sjöholm I, Rasmusson AG, Widell S, Kaack K (2007) Plant stress physiology: opportunities and challenges for the food industry. Critical Reviews in Food Science and Nutrition 47: 749-763.



Gray SB, Brady SM (2016) Plant developmental responses to climate change. Developmental Biology 419: 64-77.



Gupta DK, Palma JM, Corpas FJ (2019) Nitric Oxide and Hydrogen Peroxide Signaling in Higher Plants. Springer Nature Switzerland AG, Cham Suiza, 270 p.



Hasanuzzaman M, Hakeem KR, Nahar K, Alharby HF (2019) Plant Abiotic Stress Tolerance: Agronomic, Molecular and Biotechnological Approaches. Springer Nature Switzerland AG, Cham, Suiza, 490 p.



Iqbal M, Khan R, Khan NA (2018) Reactive Oxygen Species and Antioxidant Systems in Plants: Role and Regulation under Abiotic Stress. Springer Verlag, Singapore, 329 p.Imran QM, Falak N, Hussain A, Mun B-G, Yun B-W (2021) Abiotic stress in plants; stress perception to molecular response and role of biotechnological tools in stress resistance. Agronomy 11: 1579.



Isah T (2019) Stress and defense responses in plant secondary metabolites production. Biological Research 52: 39; pp. 1-25.

Revistas

Listado de revistas de prestigio de difusión internacional inscritas en el ISI







¿ Agricultural Economics



¿ Agricultural Systems



¿ Agricultural Systems Crop Science



¿ Cell and Environment Food Chemistry



¿ Crop Science



¿ Environmental and Experimental Botany



¿ Environmental and Experimental Botany



¿ European Journal of Agronomy



¿ European Journal of Agronomy



¿ Frontiers in Plant Science



¿ Global Change Biology



¿ Global Change Biology



¿ Journal of Experimental Botany



¿ Journal of Experimental Botany



¿ Journal of Plant Physiology



¿ Journal of Plant Physiology



¿ Photosynthesis Research



¿ Photosynthesis Research



¿ Physiologia Plantarum



¿ Physiologia Plantarum Plant



¿ Plant, Cell and Environment



¿ The Science of Total Environment



¿ Trends in Plant Science