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CURIOSIDADES CIENTÍFICAS PARA COMPARTIR

Archivo de julio, 2018

¿Qué nos dicen los anillos de los árboles sobre el calentamiento global?

Por Elena Granda (Universitat de Lleida) *

Una de las características más increíbles de los árboles es su longevidad; son seres vivos capaces de vivir muchísimos años. Sin ir muy lejos, en el Pirineo se pueden encontrar pinos de alta montaña que tienen más de 800 años y que, por tanto, germinaron en el siglo XIII. Incluso se han encontrado en Estados Unidos árboles con unos 5.000 años. Dado que los árboles son capaces de almacenar información (ecológica, histórica y climática) en cada año de crecimiento, encontrar un árbol viejo es como descubrir un archivo muy antiguo repleto de información. La dendroecología (rama de la biología especializada en el estudio de la ecología de los árboles a través del análisis de los anillos de crecimiento) se encarga de recopilar esa información para responder preguntas de ecología general y abordar problemas relacionados con los cambios ambientales a nivel local y global.

Para poder acceder a dicha información se obtiene un testigo de madera (o core en inglés), ”pinchando” el tronco con una barrena desde la corteza hasta el centro del árbol (médula). Así, se extrae un cilindro de madera en el que se ven todos los anillos de crecimiento. El estudio de estos cilindros ayuda a desvelar cómo ha sido el funcionamiento de distintos individuos y especies durante toda su vida.

De estos análisis se obtiene una valiosísima información que nos ayuda a comprender a qué peligros están expuestos actualmente nuestros bosques, cómo han actuado en el pasado ante factores de estrés y qué peligro corren en el futuro si no conseguimos reducir sus principales amenazas, como las emisiones de gases de efecto invernadero a la atmósfera, los incendios provocados, las especies invasoras o la desaparición de sus hábitats.

Gracias a la dendroecología podemos estudiar las causas de la mortalidad de los árboles, como el pino albar de las siguientes fotografías, a través de la comparación de árboles muertos (primera imagen) con aquellos vivos, mediante la extracción y posterior análisis de los anillos de crecimiento que se pueden observar en los testigos de madera (segunda imagen).

 

Los beneficios que aportan las plantas terrestres son incontables: dan cobijo a los animales, absorben contaminantes, favorecen las características del suelo, evitan la erosión, etc. Pero, sobre todo, son las responsables de generar gran parte del oxígeno (O2) que respiramos y de absorber de la atmósfera el dióxido de carbono (CO2), que es uno de los principales causantes del calentamiento global. Y, en el caso particular de las plantas leñosas, árboles y arbustos, su importancia radica en que son perennes; es decir, que no mueren tras la estación de crecimiento y reproducción. Esto implica que la cantidad de CO2 que pueden captar es muy grande y que este queda almacenado en los bosques, retenido en la madera, raíces, ramas y hojas durante mucho tiempo.

Durante las últimas décadas, y debido al aumento de gases de efecto invernadero en la atmósfera como el CO2 , se han producido alteraciones de la temperatura y las precipitaciones a nivel global. En países de clima mediterráneo, por ejemplo, se han registrado aumentos de temperatura en torno a 1,3 grados centígrados desde la revolución industrial, cuando se aceleró la emisión de estos gases a la atmósfera. Además han aumentado recientemente las condiciones extremas de sequía y hay mayor riesgo de incendios y lluvias torrenciales.

Cabría pensar que un aumento de CO2 atmosférico podría ser beneficioso para los árboles, ya que son organismos que se alimentan de dióxido de carbono. Sin embargo, esto normalmente no ocurre porque el aumento de CO2 está asociado a la sequía y al calentamiento global, y estos son factores que pueden producir estrés en las plantas. Dicho estrés da lugar al cierre de los estomas (poros que hay en las hojas por donde entran y salen moléculas de CO2 y agua) y, como consecuencia, no pueden aprovechar esa mayor cantidad de alimento. Si lo comparamos con los humanos, sería como si nos encontráramos ante una mesa llena de comida pero tuviéramos la boca cerrada y no pudiésemos comer nada. Dado que el cambio climático y la alteración de la atmósfera pueden perjudicar al funcionamiento de las especies leñosas, se esperan cambios en la composición de los bosques como los conocemos en la actualidad.

Por eso es importante conocer qué árboles están estresados, las causas y consecuencias, así como la forma en la que actúan ante ese estrés. Con el fin de predecir qué va a pasar en el futuro con nuestros bosques para poder minimizar las consecuencias del cambio climático, es de gran utilidad el estudio del crecimiento de los árboles a lo largo del tiempo: cuánto carbono han consumido y utilizado cada año, cómo han influido en ellos los cambios de temperaturas, las plagas, las sequías o los incendios, de manera que podamos desarrollar modelos de evolución de los futuros bosques.

Ilustración que representa las distintas fases en el estudio de los anillos de crecimiento: extracción del testigo de madera con una barrena (a); datación de los anillos para saber a qué año corresponde cada uno (b) y análisis de la información contenida en los mismos (c)

Gracias a la dendroecología podemos estudiar las causas de la mortalidad de los árboles, como el pino albar en la fotografía, a través de la comparación de árboles muertos (a) con aquellos vivos (b), mediante la extracción y posterior análisis de los anillos de crecimiento que se pueden observar en los testigos de madera.

 

Elena Granda es investigadora postdoctoral de la Universitat de Lleida y colaboradora del Instituto Pirenaico de Ecología (CSIC).

 

Organismos a la fuga: ¿escapan los seres vivos de la contaminación?

Por Ignacio Moreno-Garrido y Cristiano Venicius de Matos Araujo (CSIC)*

Pez cebra / Flickr-Photo-by-Lynn-Ketchum

Pez cebra / Flickr-Lynn Ketchum

Faraones, reyes, emperadores y nobles de tiempos pretéritos descubrieron, hace ya siglos, cómo funcionaban los ensayos de toxicidad. Ya que siempre hay gente interesada en cambiar unos gobernantes por otros, y dado que la mayor parte de los venenos preferidos por los asesinos actuaban por vía digestiva, era frecuente que los pretendientes al trono o sus aliados añadieran algunos simpáticos polvitos a las comidas de estos dirigentes con la aviesa intención de allanarles el camino a sus correspondientes sepulturas. Como el problema es que todo el mundo conoce el manual, estos gobernantes hacían probar la comida a sus sirvientes, y si estos ponían mala cara, mudaban el color epidérmico a tonos más verdosos y, acto seguido, se morían, aquellos solían pasar directamente a los postres obviando los segundos platos. Por supuesto, tales ensayos adolecían de rigor científico (aunque algunos tuvieran rigor mortis), y bastaba con procurarse un veneno de efecto retardado para solucionar el ligero inconveniente (y si no, que se lo cuenten al pobre emperador Claudio, por ejemplo).

Como quiera que sea, la base de los ensayos de toxicidad estaba servida: para conocer cómo de tóxica es una sustancia casi no nos queda otra que exponer material biológico a distintas concentraciones de tal sustancia, y observar qué pasa. Estos materiales biológicos, hoy día, pueden ser simples enzimas, cultivos celulares, tejidos, organismos, conjuntos de organismos o incluso ecosistemas, más o menos complejos. Sin embargo, los ensayos de toxicidad “clásicos” casi siempre se han centrado en la mortalidad (en el caso de organismos superiores) o en la inhibición del crecimiento (en el caso de poblaciones de microorganismos).

Pero, ¿qué pasa si los organismos, a concentraciones más bajas de las que les producen un efecto nocivo, detectan la contaminación y se fugan a sitios más limpios? Desde el punto de vista de la ecología, la fuga de los organismos de una zona equivale a su extinción, de modo que tal vez hayamos subestimado los efectos tóxicos de los contaminantes durante todos estos años.

Sistema lineal para estudiar el desplazamiento de los organismos / ICMAN-CSIC

Sistema lineal para estudiar el desplazamiento de los organismos / Cristiano Araújo

El primer paso que nos permite evaluar la capacidad de los organismos para huir de los contaminantes consiste en ponerlos en condiciones de elegir entre diferentes ambientes. En el Instituto de Ciencias Marinas de Andalucía (CSIC), miembros del grupo de investigación EEBAS (Ecotoxicología, Ecofisiología y Biodiversidad de Sistemas Acuáticos) estamos desarrollando dispositivos que simulan gradientes o manchas de contaminación en sistemas que permiten el libre desplazamiento de los organismos entre sus compartimentos, tanto en diseños lineales como en pequeños laberintos, como muestran las imágenes.

Con estos sistemas hemos realizado en el grupo de investigación diversos estudios que involucraban diferentes organismos. Ya se han llevado a cabo ensayos sobre microalgas (como la diatomea bentónica Cylindrotheca closterium), crustáceos (como el camarón Atyaephyra desmaresti o el anostráceo Artemia salina), peces (como Danio rerio –pez cebra– o Poecilia reticulata –guppy–) y renacuajos de tres especies de anfibios (Leptodactylus latrans, Lithobates catesbeianus y Pelophylax perezi). Los resultados, algunos ya publicados en revistas de ámbito internacional (Chemosphere, Environment International, Science of the Total Environment, Aquatic Toxicology o Plos One) muestran de manera inequívoca que prácticamente todos los organismos ensayados detectan la mayoría de los contaminantes y buscan las zonas menos contaminadas.

Sistema de laberinto / ICMAN-CSIC

Sistema de laberinto / Cristiano Araújo

Estos estudios de selección de hábitats también indican que, a pesar de ser la contaminación un factor capaz de expulsar organismos de una zona, la presencia de potenciales competidores en los tramos limpios o la presencia de comida en la zona contaminada pueden variar en gran medida la decisión, por parte de los organismos expuestos, de evitar o no los tramos con mayores cargas de contaminantes.

Este novedoso enfoque de estudio, que simula gradientes o manchas de contaminación, nos ha permitido incluir un nuevo concepto en los estudios medioambientales: la fragmentación química de los hábitats, basada en los efectos que un vertido contaminado puede tener impidiendo el paso de los organismos entre dos zonas limpias.

En resumen, nuestros resultados indican que los estudios sobre los efectos de los contaminantes no deberían estar exclusivamente enfocados en evaluar cómo los contaminantes dañan los organismos, ya que se ha puesto de manifiesto que el potencial “repelente” de las sustancias contaminantes, incluso a concentraciones muy por debajo de los valores letales, puede acarrear serias consecuencias para la estructura y dinámica de los ecosistemas, así como para la distribución espacial de los organismos.

* Ignacio Moreno-Garrido y Cristiano Venicius de Matos Araujo son investigadores en el Instituto de Ciencias Marinas de Andalucía (CSIC).