Archivo de la categoría ‘Ciencias de la Tierra’

Agroecología, la agricultura de la biodiversidad

Por Mar Gulis (CSIC)

¿Sabías que los suelos acogen una cuarta parte de la biodiversidad de nuestro planeta? El suelo es uno de los ecosistemas más complejos de la naturaleza y uno de los hábitats más diversos de la Tierra. Cobija infinidad de organismos diferentes que interactúan entre sí y contribuyen a los procesos y ciclos globales que hacen posible la vida.

Sin embargo, el uso que hacemos de él se encuentra entre las actividades humanas que más inciden en el cambio global y climático. Los modelos agrícolas dominantes durante los últimos cien años, junto con el sobrepastoreo y la deforestación, son responsables de un deterioro del suelo que implica la desertificación y la transferencia de grandes cantidades de carbono desde la materia orgánica que se encuentra bajo nuestros pies hacia la atmósfera, lo que contribuye al calentamiento global y, por ende, afecta a la salud de los seres vivos.

¿Es posible un modelo agroalimentario que ayude a regenerar los ecosistemas y que, a su vez, asegure los alimentos y la salud en un planeta con más de 7.700 millones de seres humanos y en pleno cambio climático? De ello se ocupa la agroecología, una disciplina que integra los conocimientos de la ecología, la biología, las ciencias agrarias y las ciencias sociales.

Primeros brotes en la huerta del proyecto agroecológico L’Ortiga, en el Parque Natural de Collserola, provincia de Barcelona.

La agroecología establece las bases científicas para una gestión de los sistemas agrarios en armonía con la salud de los ecosistemas y de las personas. Y esto lo hace estudiando las relaciones entre los organismos biológicos (cultivos, ganado, especies del entorno y, por supuesto, organismos del suelo), los elementos abióticos (minerales, clima, etc.) y los organismos sociales implicados en el proceso (desde las comunidades agrícolas y los hogares hasta las políticas agrarias y alimentarias globales).

También lo hace fomentando la capacidad de los agroecosistemas para autorregularse. Esta capacidad es muy importante, pues tanto las plagas como otras enfermedades son menos frecuentes en los sistemas biológicos equilibrados y este equilibrio es el que asegura la rentabilidad y la estabilidad en la producción. Para ello, la agroecología se preocupa por el mantenimiento de la mayor diversidad posible en el ecosistema, especialmente la diversidad funcional: cuando lo que importa no es tanto el número de especies como su función dentro del agrosistema y lo que cada una aporta al conjunto. Esto es algo que difícilmente se da en la agricultura convencional, ya que, como explican los investigadores Antonio Bello, Concepción Jordá y Julio César Tello en Agroecología y producción ecológica (CISC-Catarata), con el uso generalizado de agroquímicos la biodiversidad queda muy reducida o prácticamente eliminada.

Vegetales agroecológicos. Cooperativa Germinando Iniciativas Socioambientales, Madrid.

Para preservar esta biodiversidad se emplean prácticas agrarias que regulan de forma orgánica tanto las poblaciones de patógenos como de organismos que naturalmente son mejoradores del suelo. Un ejemplo de esto es la extendida tradición de introducir leguminosas en los cultivos. Las plantas de la familia leguminosae, de las que forman parte las legumbres, establecen naturalmente simbiosis con rizobios, bacterias del suelo con el potencial de fijar el nitrógeno atmosférico. Esta unión aporta cerca del 80% del total del nitrógeno atmosférico fijado de forma biológica y proporciona a las plantas el segundo nutriente más necesario, después del agua, para su crecimiento.

La milpa tradicional mesoamericana es un cultivo de origen precolombino que incluye maíz (Zea mays L.), calabaza (Cucurbita spp.) y frijol (Phaseolus vulgaris L.). Como explican en el diplomado ‘Alimentación, comunidad y aprendizaje’ del grupo Laboratorios para la Vida (LabVida) de ECOSUR Chiapas (México), la milpa se caracteriza por una sinergia entre estos tres cultivos que favorece su rendimiento en conjunto y genera resiliencia ante perturbaciones externas, además de ofrecer proteínas completas al combinar estos alimentos.

Suelos vivos versus suelos degradados

Con este planteamiento incluso los organismos eventualmente patógenos tienen su función en los cultivos. Al haber una diversidad mucho mayor, estos organismos patógenos no llegan a ser tan invasivos ni a causar grandes daños, y el ecosistema se puede autorregular fácilmente con solo introducir especies adecuadas. Un ejemplo de esto son las mariquitas (coccinélidos) y otros insectos que depredan a los pulgones. Otro ejemplo es el de los nematodos, un grupo de animales mayormente microscópicos y potencialmente patógenos que ocupa el cuarto filo más numeroso del reino animal en cuanto al número de especies. Los nematodos son los principales herbívoros del suelo y, junto con los hongos, son uno de los principales grupos descomponedores de la materia orgánica. La actividad de estos invertebrados es fundamental para la renovación de las raíces, pues permite optimizar su capacidad de absorber agua y nutrientes para el correcto desarrollo de las plantas. Según la agroecología, los nematodos causan problemas solo en los sistemas desequilibrados y hay maneras de controlar su población y los problemas de plagas desde un manejo ecológico, como por ejemplo introduciendo especies con propiedades repelentes o nematicidas.

Huerta agroecológica de Ruth Labad, quien produce para el grupo de consumo Xurumelxs en Ourense, Galicia.

La recuperación ecológica de suelos degradados, cuando es posible, se produce con prácticas que ayudan a la salud de todo el ecosistema agrario: abonando con materia orgánica libre de tóxicos, mediante la gestión de cultivos y utilizando las características funcionales de las plantas, principalmente. Para ello se emplean los policultivos (rotativos e intercalados), así como una mayor variedad de semillas y especies vegetales. También se alternan los pequeños invernaderos dentro del cultivo y las plantas que ejercen de barreras ecológicas naturales frente a posibles agentes patógenos, como algunas hierbas aromáticas. Además, se usan coberturas vegetales, que ayudan en la conservación del agua y del suelo y regulan la temperatura del terreno, así como la presencia de malas hierbas. Con estas y otras estrategias se favorece la salud de la microbiota del suelo y de todos los organismos de los que depende el ciclo de nutrientes y la buena respiración del suelo.

El Concello de Allariz, en Galicia, es pionero en la gestión de residuos orgánicos: recogen y compostan los residuos de los restaurantes para ofrecer abono orgánico a los agricultores de la zona.

Frente a la agricultura industrial, orientada de manera lineal a los insumos y productos, que rompe con los ciclos del agua, los elementos y los nutrientes de la naturaleza, que depende de los insumos fósiles para mantener la producción y que contribuye al cambio climático, la agroecología comprende la complejidad de la naturaleza y la interdependencia entre los organismos. Además, la agroecología considera los sistemas agrarios como ecosistemas que han llegado a ser equilibrados tras años de experiencia y conocimiento campesino, y se enriquece de toda la diversidad de saberes propios de cada región, clima y ecosistema. Por eso, la mayoría de las veces pone en práctica programas de investigación multidisciplinares en los que se integra y armoniza el conocimiento científico con el saber tradicional de las comunidades agricultoras y ganaderas locales.

Huerto escolar del CEIP Venezuela, en Madrid, dinamizado por la iniciativa agroecológica Germinando Iniciativas Socioambientales.

Por otro lado, como señalan Bello, Jordá y Tello, establece que los ‘problemas del campo’ no son solo asunto de las personas que se dedican a la agricultura y la ganadería, sino que, por sus repercusiones, requieren de la participación y el compromiso del conjunto de la sociedad. Este compromiso debe estar fundamentado en la soberanía alimentaria (entendida como el derecho de la ciudadanía a elegir qué quiere o no quiere comer) y orientado a desarrollar un modelo alimentario justo, responsable y solidario, que se pregunte cómo se producen los alimentos y cuáles son sus implicaciones tanto sociales como ambientales. Por todo ello, se prefieren los pequeños mercados locales y la venta directa por parte de los grupos productores agrarios, lo cual ayuda a reducir las emisiones de gases de efecto invernadero y los costes asociados al transporte internacional de alimentos y a las grandes superficies de producción y venta.

Venta directa de productos de la iniciativa Barazkilo Agroecologiko, en Bizkaia.

Para saber más:

Te contamos por qué son tímidos los árboles

Por Mar Gulis (CSIC)

Hace décadas apareció en la literatura científica el concepto de “timidez de los árboles” para referirse a un curioso fenómeno que se puede observar en los bosques: los árboles de la misma especie y, en ocasiones, de especies diferentes, mantienen sus copas a una distancia prudencial de los ejemplares adyacentes. Es decir, las copas de determinadas especies de árboles frondosos crecen dejando unos espacios o grietas, a modo de canales, entre sí y los otros ejemplares. Así, se desarrollan sin afectar (y casi sin tocar) al resto de individuos.

En una fotografía aérea presentada en la 17ª edición de FOTCIENCIA, su autor, Roberto Bueno Hernández, señala en el texto que la acompaña que aún no hay una explicación definitiva para esta curiosidad botánica. De hecho, hoy se tiende a pensar que quizá no hay una sola y única causa para la “timidez” de los árboles, sino que en cada especie en la que se da (pues no se da en todas), ese mecanismo adaptativo se desarrolla de diversas maneras y por razones diferentes. En este texto vamos a resumir las principales hipótesis que explican este fenómeno.

La imagen 'La timidez de los árboles' forma parte de la exposición y el catálogo de FOTCIENCIA17. / Roberto Bueno Hernández

La imagen ‘La timidez de los árboles’ forma parte de la exposición y el catálogo de FOTCIENCIA17 (CSIC-FECYT). / Roberto Bueno Hernández

  1. Hipótesis de la fricción o de la abrasión mecánica

Esta hipótesis fue presentada por el botánico australiano Maxwell Ralph Jacobs, quien por vez primera utilizó, en los años 50 del pasado siglo, la palabra “timidez” para referirse a esta manera en la que algunos árboles se retraen ante otros. Según su planteamiento, la abrasión o el roce que producen unas hojas contra otras cuando se ven azotadas por los vientos o las tormentas sería la causa de este fenómeno, pues se produciría una especie de “poda recíproca” debido a la fricción. Ahora bien, en la actualidad la comunidad científica baraja otro tipo de explicaciones que veremos a continuación.

  1. Hipótesis de los fotorreceptores

Los árboles, y las plantas en general, deben adaptarse a las condiciones de luz para sobrevivir y asegurar su fotosíntesis y desarrollo. A diferencia de los animales, las plantas no pueden trasladarse de lugar ante las condiciones adversas o en busca de ambientes que les sean más favorables, por lo que parece que han desarrollado mecanismos, a través de fotorreceptores o “sensores de luz”, mediante los cuales pueden detectar y sentir diferentes intensidades y longitudes de onda para optimizar su crecimiento. De este modo, tienen la posibilidad de minimizar los posibles daños por exceso o defecto de radiación adaptándose a las diferentes condiciones del entorno. Así, según esta explicación, la acción de los fotorreceptores haría que los brotes más cercanos al dosel arbóreo crecieran menos al acercarse a sus vecinos, pues es donde menos cantidad de luz recibirían.

El fenómeno de la "timidez de los árboles" se puede observar fundamentalmente en los bosques con especies de eucaliptos, pinos y hayas.

El fenómeno de la “timidez de los árboles” se puede observar fundamentalmente en bosques con especies de eucaliptos, pinos y hayas.

  1. Hipótesis de la alelopatía

La tercera explicación relaciona este fenómeno con la alelopatía, mecanismo por el cual los organismos cercanos, de una misma especie o de especies diferentes, se envían señales químicas. Estos compuestos bioquímicos, o aleloquímicos, pueden tener efectos (positivos o negativos) sobre su crecimiento, reproducción o incluso sobre su supervivencia. El envío de compuestos químicos entre árboles, generalmente de la misma especie (aunque no solo) supone algún tipo de comunicación entre ellos, como explicaban en una entrada anterior de este blog los investigadores Rafael Zas y Luis Sampedro, de la Misión Biológica de Galicia del CSIC. Según la científica forestal canadiense Suzanne Simard, esta “comunicación química de los árboles” se daría en mayor parte bajo tierra a través de las redes micorrizales (es decir, de la simbiosis entre los hongos y las raíces de los árboles y las plantas) y formaría parte de toda una compleja red de cooperación entre especies para asegurar el beneficio mutuo. Esto es, Simard plantea un escenario donde los árboles, más que competir, cooperan para su supervivencia, formando parte de una simbiosis mutualista. Actualmente, esta tercera hipótesis parece ser la más respaldada por la comunidad científica.

Aunque probablemente no haya una explicación única para la timidez de los árboles, es indudable que estamos ante un mecanismo adaptativo que puede hacernos ver los bosques con otros ojos; al margen de nuestros problemas humanos, incluso de nuestra timidez.

¿Cómo lograr las emisiones cero? La solución está en el subsuelo

Por Víctor Vilarrasa (CSIC)*

En pocos años, para poder cumplir con los objetivos climáticos del Acuerdo de París de limitar el aumento de temperatura por debajo de 2 °C, y preferiblemente por debajo de 1,5 °C, muchos de nuestros desplazamientos tendrán que hacerse en coches eléctricos. Tras circular sin emitir gases de efecto invernadero, será necesario cargar el automóvil. ¿Pero de dónde procederá la energía con la que lo carguemos?

Por descontado, tiene que ser de origen renovable para no emitir dióxido de carbono (CO2) por otro lado. La mayoría de las veces tendremos que cargar el coche de noche, cuando por razones obvias los paneles fotovoltaicos no pueden producir electricidad. Tampoco hay garantías de que el viento sople cada noche, ni de que haya oleaje. La energía hidroeléctrica podría proporcionar parte de la demanda, pero difícilmente podrá satisfacerla por completo dado que el agua es un bien preciado y escaso, y su consumo se prioriza frente a la producción de energía. La solución al problema está bajo nuestros pies.

Energía geotérmica

Central geotérmica de Nesjavellir (Islandia).

La Tierra es una fuente inagotable de energía geotérmica. En la corteza terrestre, la temperatura aumenta de media 30 °C por cada kilómetro a medida que nos dirigimos hacia el interior de la Tierra. Por lo tanto, en torno a los 4 kilómetros de profundidad respecto a la superficie acostumbramos a encontrar temperaturas superiores a los 100 °C. Si hacemos circular agua hasta esas profundidades y la devolvemos a la superficie una vez se ha calentado, produciremos vapor de agua, ya que el agua entra en ebullición a 100 °C y a presión atmosférica. Este vapor lo podemos utilizar para mover turbinas que generen electricidad sin emitir emisiones de gases de efecto invernadero.

El vapor de agua, después de turbinado, se enfría y se condensa, pero mantiene una temperatura elevada, cercana a los 80 °C. El agua caliente resultante se puede utilizar como fuente de calor para proporcionar calefacción a un gran número de viviendas, con lo que eliminaremos también las emisiones de CO2 asociadas a calentar nuestras casas en invierno.

Un almacén subterráneo de energía

En verano, la demanda de calor es menor, por lo que habrá un excedente que conviene almacenar. De nuevo, el subsuelo nos proporciona la solución. El excedente de agua caliente se puede inyectar o hacer circular por un intercambiado de calor en el subsuelo. Este proceso aumenta la temperatura del suelo, que puede almacenar el calor durante largos periodos de tiempo con unas pérdidas de energía pequeñas. Para recuperar el calor, no hay más que inyectar agua fría y dejar que ésta se caliente al circular por el suelo que hemos calentado previamente.

El calor no es la única fuente de energía que tendremos que almacenar en la transición hacia un sistema económico con emisiones netas de carbono nulas. De hecho, las fluctuaciones de las renovables, tanto en la producción a lo largo del día como entre las diferentes estaciones del año, exigen disponer de cantidades inmensas de almacenamiento para poder utilizar los excedentes en periodos en los que la producción sea menor que la demanda. El almacenamiento necesario no se podrá cubrir con baterías, por gigantes que las lleguemos a construir.

eneergía eólica

Uno de los mayores desafíos de las energías renovables son sus fluctuaciones.

Una solución que se plantea es producir combustibles que no contengan carbono, como el hidrógeno, a partir de los excedentes de energía renovable; y luego almacenarlos para utilizarlos en periodos de escasez de producción de este tipo de energía. Garantizar la demanda energética en esos periodos implicará almacenar millones de toneladas de hidrógeno. Uno de los mejores lugares para hacerlo son las capas permeables con alta porosidad del subsuelo, que permiten que el combustible se inyecte y recupere con facilidad.

Captura de CO2 bajo tierra

El reto de descarbonizar la economía va más allá de producir energía limpia con las renovables y electrificar los modos de transporte. Existen procesos industriales que difícilmente pueden dejar de emitir CO2, ya que este gas de efecto invernadero es el resultado de las reacciones químicas que tienen lugar en diversos procesos productivos. Por ejemplo, la fabricación de acero y cemento conlleva la emisión de CO2.

Las emisiones asociadas a procesos industriales representan el 20% de las emisiones actuales. La solución a estas emisiones vuelve a estar en el subsuelo. En este caso hay que capturar el CO2 antes de que sea emitido a la atmósfera, para lo que existen diferentes técnicas, y posteriormente inyectarlo en formaciones geológicas profundas para su almacenamiento permanente. Con esto, no estaríamos más que devolviendo el carbono a su lugar de origen, ya que el carbono que hemos emitido y seguimos emitiendo a la atmósfera proviene de la quema de combustibles fósiles, que hemos extraído y extraemos del subsuelo.

Campo de géiseres El Tatío (Chile).

Aunque hacemos vida sobre él, el hecho de no poder ver lo que hay en el subsuelo lo convierte en un gran desconocido. Y, como todo lo desconocido, produce temores y cierta desconfianza. Sin embargo, no nos podemos permitir excluir los recursos geológicos en el gran reto de alcanzar la neutralidad de carbono. No existe una única solución para conseguir la descarbonización y necesitamos de la contribución de todas las tecnologías disponibles.

Al igual que el resto de tecnologías, las relacionadas con el subsuelo no están exentas de riesgos, como por ejemplo la sismicidad inducida, desafortunadamente conocida en España por los terremotos del almacén de gas de Castor. La investigación científica en geoenergías pretende minimizar esos riesgos para poder contar con el subsuelo en la descarbonización. Los recursos geológicos, como origen del problema, deben formar parte también de la solución.

 

* Víctor Vilarrasa es investigador del Instituto de Diagnóstico Ambiental y Estudios del Agua (IDAEA-CSIC) y del Instituto Mediterráneo de Estudios Avanzados (IMEDEA, CSIC-UIB). Actualmente dirige un proyecto del European Research Council (ERC) para aumentar la viabilidad de las geoenergías.

Zeolitas en Etiopía: una solución ecológica contra la fluorosis

Por Mar Gulis (CSIC)

¿Te has preguntado alguna vez por qué aparecen manchas en los dientes? El tabaco o el vino tinto son algunas de las causas que te vendrán a la cabeza más rápidamente. Entre la multitud de motivos posibles que encontrarás, nos detendremos en uno que va más allá del esmalte dental: la fluorosis. Además de las manchas que produce en los dientes, esta enfermedad ósea causada por el consumo excesivo del ión fluoruro (conocido como flúor) en la dieta, sobre todo a través del agua, puede provocar osteoesclerosis, calcificación de los tendones y ligamentos, deformidades de los huesos, y otras afecciones.

Fuente de agua potabilizada

Fuente de agua potabilizada por la tecnología del CSIC en Etiopía. / César Hernández.

Según estima la Organización Mundial de la Salud (OMS), la fluorosis afecta a unos 300 millones de personas en el mundo. No en vano, la OMS considera que el flúor es una de las diez sustancias químicas que constituyen una preocupación para la salud pública, entre las que también figuran el amianto, el arsénico y el mercurio, entre otras.

A pesar de que el fluoruro tiene efectos beneficiosos para nuestra dentición como la reducción de las caries, la presencia de elevadas cantidades de este elemento en el agua puede convertirlo en un contaminante natural. Consumir agua con una concentración de fluoruro superior a 1,5 miligramos por litro (límite establecido por la OMS) puede provocar problemas de salud asociados a la fluorosis, como los antes citados, y es especialmente perjudicial para mujeres en estado de gestación y niños/as que están formando sus huesos.

La existencia de flúor en el agua tiene un origen geológico, es decir, se debe a que el agua está en contacto con rocas de acuíferos que tienen el ion fluoruro en su composición química. Estas rocas se hallan en terrenos volcánicos, por tanto, más de 25 países en todo el mundo están afectados por la contaminación de fluoruros en el agua, entre los que se encuentran España, China, India, Estados Unidos y Etiopía. En este último país, el 41% de sus fuentes de agua potable tienen una concentración de fluoruro superior a 1,5 mg/l y se calcula que aproximadamente el 15% de la población etíope está afectada por fluorosis.

Zeolitas naturales

Mineral de Estilbita, zeolita natural de Etiopia. / Defluoridation Ethiopia.

Filtros naturales para atrapar el fluoruro

Etiopía es uno de los países pertenecientes al valle del Rift, junto con Kenia, Uganda y Tanzania. En la zona del valle del Rift etíope, “donde se abra un pozo, va a haber contaminación por fluoruro y, por tanto, la enfermedad tiene elevados números”, asegura Isabel Díaz, investigadora del CSIC en el Instituto de Catálisis y Petroleoquímica (ICP). Díaz es además una de las inventoras de una tecnología que permite extraer el fluoruro del agua de una manera barata y sostenible.

Esta tecnología está basada en zeolitas naturales, un mineral abundante en Etiopía, así como en otros lugares del mundo, ya que también es de origen volcánico. “Su principal característica es que es un material muy poroso, lleno de cavidades de tamaño molecular”, explica la científica del CSIC. Gracias a esta estructura, las zeolitas tienen la capacidad de atrapar una amplia variedad de elementos, como sodio, potasio, calcio y magnesio, y son utilizadas como catalizadores y absorbentes en un gran número de procesos químicos industriales, sobre todo en la industria petroquímica.

Estructura zeolita

Estructura atómica de la Estilbita. En azul moléculas de agua, verde cationes calcio y morado cationes sodio. / Defluoridation Ethiopia.

Con la nueva tecnología desarrollada por el grupo del ICP —además de Isabel Díaz como investigadora principal, forman parte del equipo los científicos Joaquín Pérez Pariente y Luis Gómez Hortigüela—, junto con la Universidad de Adís Abeba, se modifica la zeolita para que absorba selectivamente el ion fluoruro. “De esta forma es posible abastecer a la población de agua potable”, afirma Díaz. Esta solución resulta primordial en el valle del Rift en Etiopía, dado que el agua de los pozos en la zona tiene una concentración de fluoruro de 2-3 mg/l, prácticamente el doble del límite que establece la OMS.

Planta potabilizadora

Planta potabilizadora con zeolitas en Etiopía. / César Hernández.

Aunque este tipo de métodos basados en absorbentes generan una gran cantidad de residuos tras su uso, una de las mayores ventajas de la zeolita es que luego puede usarse como fertilizante del suelo. En la actualidad, se han instalado dos plantas potabilizadoras con zeolitas en las localidades etíopes Dida y Obe, gracias al proyecto Defluoridation Ethiopia, del CSIC y la ONG Amigos de Silva. Esta acción supone un primer paso para que empiece a mermar la cifra de 14 millones de personas en riesgo de padecer fluorosis que, según los estudios, viven en el país africano.

 

Sumérgete en el océano desde casa: una propuesta del CSIC para explorar los ecosistemas marinos

Por Mar Gulis (CSIC)

3, 2, 1… ¡Al agua! Este viaje comienza con los habitantes más pequeños del océano: protozoos, microalgas, virus, bacterias y animales microscópicos como los tardígrados o las pulgas de agua. Aunque no los vemos a simple vista, son millones de seres diminutos que cumplen un papel esencial para el funcionamiento de los ecosistemas marinos. Este fascinante micromundo te espera en ‘El océano en casa’, un proyecto del Instituto de Ciencias del Mar (ICM-CSIC) que ofrece todo tipo de materiales para que el público infantil se sumerja en las aguas oceánicas sin moverse del sofá.

Solo tenéis que entrar en su web y elegir entre varios bloques temáticos que dan a conocer la biodiversidad marina y la importancia de los mares en nuestro día a día. Si os decantáis por el epígrafe ‘Un océano con muchas características’, encontraréis lecturas, dibujos para colorear o rompecabezas y enigmas sobre los distintos ambientes marinos que hay en el planeta. También podréis probar el juego ‘De tierra o de mar’ o experimentar el viaje que realiza un grano de arena desde los Pirineos hasta el cañón de Palamós.

La web del proyecto, cuyos contenidos fueron inicialmente publicados en catalán y ahora se han traducido al castellano, está llena de recursos para niñas y niños curiosos. Por ejemplo, los epígrafes ‘El océano: un mar de ríos’, ‘Las praderas del mar’ y ‘Animales del océano’ incluyen animaciones de la NASA, experimentos caseros, unidades didácticas y hasta cuentos y cómics para aprender qué son las corrientes marinas, ver prados de posidonia y conocer la diversidad animal que esconden mares y océanos.

El viaje no ha hecho más que empezar, porque el bloque titulado ‘El océano y nosotros/as’ está repleto de contenidos para seguir buceando y descubriendo organismos fascinantes. A través de varios vídeos, en el primer apartado, dedicado a las medusas, entenderéis por qué estos animales nos pican cuando nos bañamos en la playa, qué necesitamos para identificarlos y cómo actuar en caso de una picadura. Quienes quieran saber más sobre estos extraños invertebrados podrán también participar en el proyecto de ciencia ciudadana ‘Observadores del mar’.

La aventura continúa con ‘Buques oceanográficos’, donde encontraréis información sobre las grandes embarcaciones donde muchos científicos y científicas investigan a la vez el océano. Si estáis listos para embarcar, buscad el vídeo que os llevará a bordo del Sarmiento de Gamboa, uno de los buques oceanográficos del CSIC.

Hay más. Los epígrafes ‘El fitoplancton’, ‘Basura marina’ y ‘Océano y atmósfera’ contienen audiovisuales para descubrir ese universo de microbios y pequeños organismos acuáticos o calibrar el impacto que tienen los microplásticos y otros residuos en el mar. En esos apartados se puede acceder a otro montón de actividades para realizar en casa: experimentos, guías didácticas o incluso fichas para colorear y entender el ciclo del agua.

Si el mundo marino os engancha, estad atentos a la web de ‘El océano en casa’ porque habrá nuevos contenidos. ¡Y participad! El Instituto de Ciencias del Mar os anima a enviar comentarios, preguntas o sugerencias a la dirección de correo electrónico oceanliteracy@icm.csic.es. Al otro lado de la pantalla, alguien dedicado a investigar el universo marino os contestará.

 

 

Ciencia online: más de 100 conferencias de divulgación del CSIC para ver en casa

Por Mar Gulis (CSIC)

¿Por qué el cambio climático es un problema urgente? ¿De qué está hecho el universo? ¿Cómo se extinguieron los Neandertales? ¿Tiene la vida un origen extraterrestre? Estos días de confinamiento suponen una excelente oportunidad para saciar tu curiosidad científica. Las más de 100 charlas para todos los públicos que el Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) ofrece en sus canales online te ayudarán a buscar respuestas a estas y otras muchas preguntas. Además, te permitirán conocer los últimos avances de la ciencia por boca de investigadores e investigadoras que trabajan en una gran variedad de campos, como la demografía, la biología, la geología o la física teórica.

Fernando Valladares

Fernando Valladares, investigador del Museo Nacional de Ciencias Naturales (MNCN-CSIC), en una de sus charlas sobre cambio climático.

Del universo a las partículas elementales

Si lo que te interesa son los meteoritos, las estrellas o la vida extraterrestre, puedes asomarte al impresionante catálogo de conferencias del Ciclo Lucas Lara, organizado por el Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA-CSIC). En ellas no solo oirás hablar de astronomía, sino también de asuntos como la inteligencia artificial, el dolor o los mosaicos de La Alhambra.

En caso de que te vaya más la física ‘pura y dura’, las conferencias del Instituto de Física Teórica (IFT-CSIC/UAM) no te defraudarán. El bosón de Higgs y el misterio de la masa, el fin del espacio-tiempo o las misteriosas propiedades de los neutrinos son solo algunas de las muchísimas cuestiones tratadas en ellas. De todas formas, la física del CSIC no se agota aquí. En esta misma área del conocimiento, tampoco puedes perderte las charlas del Instituto de Física Fundamental (IFF-CSIC), que se ocupan de temas como la antimateria, los mitos de la física cuántica o la computación cuántica.

La investigadora Laura López-Mascaraque, del Instituto Cajal (IC-CSIC), habla de la ruta de los aromas de la nariz al cerebro en el ciclo ‘¿Qué sabemos de?’.

Para saber de todo

Para quienes no tengan tan definida una temática de interés, el ciclo Jam Science ofrece la oportunidad de ver a investigadores e investigadores de perfil muy diverso hablando de su trabajo en un ambiente muy distendido: nada más y nada menos que un bar. Organizada por la científica del CSIC Carmen Fernández, esta iniciativa ha abordado cuestiones como el enigma de los Neandertales, el posible origen extraterrestre de la vida en nuestro planeta, la exploración antártica o la importancia de las vacunas. Los vídeos de estas charlas están disponibles en los canales de Youtube DC SciCommAgora Mundi Ciencia.

Otro ciclo de contenido científico amplio que te permitirá aumentar tus conocimientos son las Friday Talks. ‘Música y neurociencia’, ‘Un nuevo océano en la era del plástico’ o ‘Gatos y tigres… ¿bajo el mar?’ son títulos de algunas de las intervenciones recogidas por esta propuesta del Instituto de Ciencias del Mar (ICM-CSIC).

Y aún hay más. ¿Qué somos capaces de hacer editando genes? ¿Cómo sabe el cerebro lo que la nariz huele? ¿Se va a convertir la Comunidad Valenciana en un desierto? Estos interrogantes sirven de partida a tres de las conferencias del ciclo ‘¿Qué sabemos de?’ con el que la Delegación del CSIC en Valencia te propone indagar en las claves científicas del bienestar.

Los Neandertales son el eje de esta charla de Antonio Rosas, del MNCN-CSIC, en el ciclo Jam Science.

Cambio climático y geología

Volviendo a temáticas más específicas, el investigador del Museo Nacional de Ciencias Naturales (MNCN-CSIC) Fernando Valladares te invita a reflexionar sobre el cambio climático y los desafíos que plantea en su serie de vídeos La salud de la humanidad, en la que intercala conferencias con varias piezas informativas de elaboración propia. Y en una línea similar, Daniel García-Castellanos, del Instituto de Ciencias de la Tierra Jaume Almera (ICTJA-CSIC), comparte su pasión por la geología en sus charlas sobre megainundaciones, tectónica de placas y erosión del suelo.

Y para terminar, puedes darte una vuelta por los ciclos Demografía hoy y ¿Qué sabemos del arte rupestre?, así como los seminarios de la Estación Biológica de Doñana. Estos vídeos, de contenido algo más especializado que los anteriores, te permitirán profundizar en las cuestiones que tratan.

Como ves, tienes muchas conferencias para elegir. ¿Por cuál quieres empezar?

Si quieres conocer más recursos del CSIC para aprender ciencia desde casa, pincha aquí.

Te mostramos en un minuto las mejores imágenes científicas de FOTCIENCIA17

Por Mar Gulis (CSIC)

La extraordinaria anatomía de los caballitos de mar retratada a través de cuatro técnicas lumínicas, una imagen de microscopio que nos muestra los grandes ojos compuestos de los mosquitos o los surcos geométricos de un cultivo sostenible de cebada observados desde un dron. Estas son algunas de las siete propuestas seleccionadas en la 17ª edición de FOTCIENCIA, una iniciativa del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y la Fundación Española para la Ciencia y la Tecnología (FECYT), con apoyo de la Fundación Jesús Serra, que trata de acercar la ciencia a la sociedad mediante la fotografía.

Las enormes antenas en forma de abanico que algunas luciérnagas de Brasil utilizan para detectar las feromonas del sexo opuesto o la asombrosa estructura del nanoplancton marino amenazado por el cambio climático en el Mediterráneo son otros de los fenómenos reflejados en las imágenes, que han sido escogidas por un comité compuesto por profesionales relacionados con la fotografía, la microscopía y la comunicación científica.

Las dos fotografías restantes llaman nuestra atención sobre los microplásticos que se encuentran en los organismos que constituyen la base de la cadena trófica marina y que llegan a los consumidores finales, los seres humanos, así como sobre el hecho de que la naturaleza es química y que la química está en la naturaleza. Puedes ver todas ellas en el vídeo que acompaña a este post.

Con estas imágenes y una selección más amplia de entre las cerca de 450 presentadas, próximamente se realizará una exposición itinerante y un catálogo.

Para saber más sobre las imágenes escogidas, pincha aquí.

En esta 17ª edición, FOTCIENCIA se ha sumado a los 17 Objetivos de Desarrollo Sostenible declarados por Naciones Unidas.

¿Nos encaminamos hacia la sexta extinción?

Por Mar Gulis (CSIC)

“El 25% de las especies de la Tierra desaparecerá en las próximas décadas si el cambio climático persiste. Es decir, en función de las emisiones y del grado de calentamiento global, perderemos de 500.000 a un millón de especies de animales y plantas”. Esta es la respuesta de la bióloga evolutiva Isabel Sanmartín, investigadora en el Real Jardín Botánico (RJB-CSIC), a la pregunta de si hay evidencias científicas suficientes para predecir el impacto del aumento de las temperaturas sobre la biodiversidad.

Invernadero del Real Jardín Botánico del CSIC / Irene Lapuerta

A partir del análisis de fósiles y de reconstrucciones de ADN, Sanmartín investiga cómo se adaptaron las plantas en el pasado a las variaciones climatológicas. Esas indagaciones le dan pistas para entender lo que sucede en el presente y vislumbrar qué sucederá en el futuro. Y las evidencias se acumulan: “El calentamiento global se está produciendo tan rápido que es muy difícil que las especies consigan adaptarse”, señala. Ahí están los datos: “Por ejemplo, en los bosques tropicales, donde vive el 50% de los organismos de la Tierra, calculamos que desaparecerá el 45% de las plantas”.

El aumento de la temperatura y la destrucción de hábitat, en gran medida provocados por la actividad humana, son las principales causas de esta pérdida de biodiversidad que ya se denomina “sexta extinción masiva”, afirma la bióloga.

Las variaciones del clima no son algo nuevo. A lo largo de la historia de la Tierra, factores geológicos como la tectónica de placas han generado cambios climáticos. Las reconstrucciones paleoclimáticas realizadas permiten afirmar que “cuando los continentes estaban juntos, en Pangea, el clima era árido y frío; en cambio, cuando se separaron el clima se hizo tropical. Eso se ve a lo largo de los últimos 600 millones de años”, explica Sanmartin.

¿Qué es entonces lo que hace que el actual calentamiento global dispare las alarmas en la comunidad científica? Básicamente, la velocidad a la que se producen estos cambios y lo que ello implica. “Quizá lo más relevante de esta era del Antropoceno es precisamente lo distinta que es de otras extinciones masivas que se han producido antes. En los cambios climáticos producidos por el movimiento de los continentes, los tiempos son geológicos; estamos hablando de varios de millones de años. El Antropoceno son [como mucho] 10.000 años, desde la aparición de la agricultura, y sin embargo la tasa de extinción de fondo –el número de extinciones por millón de especies por año (background extinction)– ha aumentado entre 100 y 10.000 veces”, detalla Sanmartin.

Más allá del impacto ambiental, la desaparición de tantas especies afectará directamente a la agricultura y por tanto a la obtención de alimentos para el sustento humano, pero también a la economía o incluso a la aparición de conflictos entre comunidades. La Plataforma Intergubernamental de Ciencia y Política sobre Biodiversidad y Servicios de los Ecosistemas (IPBES) de la ONU advierte que estamos ante la primera gran extinción causada por el ser humano, y desde distintos foros científicos, personal investigador de todo el mundo acumula conocimiento y plantea soluciones a este problema.

La pérdida de biodiversidad es uno de los grandes desafíos asociados al cambio global, entendido este como el conjunto de impactos medioambientales provocados por la actividad humana. En el CSIC queremos divulgar lo que dice la ciencia respecto a esta cuestión. Con ese objetivo hemos creado el espacio ‘Científicas y Cambio Global’, donde entrevistamos a Isabel Sanmartin y otras investigadoras que, desde muy diversas disciplinas, tratan de comprender el alcance de este fenómeno, sus causas, sus efectos y qué podemos hacer para afrontarlo.

Científicas y Cambio Global cuenta con la colaboración de la Fundación Española para la Ciencia y la Tecnología – Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades.

¿Para qué sirve un láser?

Por José Vicente García Ramos (CSIC)*

Cuando se inventó, en 1960, el láser no servía para nada. De hecho, en aquellos tiempos algunos científicos se referían a él como “una solución en busca de problema”. Entonces, ¿para qué lo inventaron? Parece que querían probar, experimentalmente, que el mecanismo de amplificación de la luz por emisión estimulada, predicho por Einstein en 1917 y demostrado con microondas en 1954, podía extenderse a la luz visible.

Hoy, sin embargo, la situación es muy diferente y el láser ha encontrado tantas aplicaciones que nos resulta casi imposible enumerarlas. Las tres características que diferencian la luz de un láser de la luz del Sol o de la generada por una bombilla son que, en el caso del láser, se trata de un haz de luz monodireccional, monocromático y coherente.

Hoy día los láseres tienen numerosas y variadas aplicaciones. / Wikimedia Commons

Hoy día los láseres tienen numerosas y variadas aplicaciones. / Wikimedia Commons

Cualquier láser contiene al menos tres elementos fundamentales: un medio activo, un sistema de bombeo y una cavidad resonante. El medio activo es el material (sólido, líquido o gaseoso) que emite la luz. Para que este medio activo emita luz hay que excitarlo de alguna manera, del mismo modo que el filamento de una bombilla necesita una corriente eléctrica que pase por él. En el caso de un láser se trata del sistema de bombeo, que puede consistir en otro láser, una lámpara convencional o una corriente o descarga eléctrica. El medio activo se coloca entre dos espejos que forman una cavidad resonante donde la luz rebota entre ellos y ayuda a la amplificación, como lo que ocurre en la caja de resonancia de una guitarra que amplifica las ondas acústicas. Uno de los espejos es semirreflectante, por lo que parte de la luz amplificada sale de la cavidad resonante en forma de haz.

El volumen de información que transmite una onda electromagnética depende de su frecuencia; en este sentido, la luz de un rayo láser resulta idónea para la transmisión de señales. Por eso, entre sus aplicaciones más usadas está la lectura de discos compactos, la fabricación de circuitos integrados y la lectura de códigos de barras. En el ámbito de la medicina, la tecnología láser se aplica a los bisturís cauterizantes, ya que permite realizar cortes muy finos de gran precisión, evitar cualquier riesgo de contagio y cauterizar de manera inmediata, alejando el peligro de hemorragias.

Fibra óptica, impresoras o espionaje

Sin embargo, muchas de las aplicaciones del láser no dependen tanto de su capacidad para generar un rayo de luz como del hecho de que representa una concentración extremadamente intensa de energía. Basándonos en esta propiedad, podemos enumerar tres aplicaciones sumamente importantes en el terreno de la óptica. Una de ellas son las telecomunicaciones mediante fibra óptica. En este caso, las señales eléctricas que hasta hace poco tiempo se desplazaban a través de conductores metálicos han sido reemplazadas por pulsos ópticos que se transmiten a través de fibra de vidrio del grosor de un cabello. Como potente fuente de luz, el láser confiere a estas fibras una elevada capacidad de transmisión.

Espectáculo de luces con láseres. / kpr2 - Pixabay

Espectáculo de luces con láseres. / kpr2 – Pixabay

La segunda aplicación óptica importante está en la holografía, que es una técnica para crear imágenes tridimensionales, inventada en 1947 por el ingeniero eléctrico húngaro Dennis Gabor (1900-1979), que obtuvo por ello el Premio Nobel en 1971. Esta técnica se basa en la interferencia entre dos rayos de luz. Uno de los aspectos básicos del sistema es la necesidad de utilizar luz coherente, y cuando se inventó solo se disponía de fuentes relativamente débiles de este tipo de luz. La llegada del láser transformó la situación, porque la generación de una poderosa fuente de luz coherente es su esencia. Con el tiempo, la holografía llegó a hacerse muy familiar en una variedad de formas, como en la marca de seguridad de las tarjetas de crédito y en publicidad.

La tercera aplicación importante está en las impresoras de los ordenadores, donde, controlando un haz láser, se dibujan las palabras que se quieren imprimir.

También podemos destacar las aplicaciones que dependen de su capacidad para concentrar una gran cantidad de energía sobre una superficie muy pequeña (alrededor de un millón de vatios por centímetro cuadrado) durante un periodo de tiempo extremadamente breve. Algunas de las más importantes aplicaciones industriales de los láseres son fruto de esta capacidad: la perforación, la soldadura y el corte de distintos materiales.

Además, puesto que un rayo láser es muy fino y prácticamente no sufre divergencias, se puede usar para medir largas distancias con gran precisión. La técnica (semejante a la del radar) consiste en captar el rayo reflejado por el objeto distante y medir el tiempo transcurrido desde el envío de la señal hasta la recepción de su reflejo. Conociendo la velocidad de la luz, resulta fácil calcular la distancia. En los años setenta, este método se empleó para determinar con precisión la distancia de la Luna, utilizando los reflectores que habían instalado allí los astronautas norteamericanos.

Pero eso no es todo, también se han empleado láseres hasta para temas relacionados con el espionaje. En 1968 se descubrió que un láser puede detectar perfectamente desde el exterior las vibraciones del cristal de las ventanas producidas por las conversaciones en el interior de una casa. Vemos cómo el láser, que en un principio era como “un invento en busca de un empleo”, tiene en la actualidad un sinfín de variadas aplicaciones.

 

* José Vicente García Ramos es Vocal del Comité de Ética del CSIC y autor del libro Las moléculas: cuando la luz te ayuda a vibrar (Editorial CSIC-Los Libros de la Catarata). Hasta su jubilación en 2016 fue investigador en el Instituto de Estructura de la Materia del CSIC.

¿Qué sabemos del cambio climático? Respuestas científicas a 5 preguntas frecuentes

Por Armand Hernández (CSIC)*

Aunque ha habido muchos cambios climáticos a lo largo de la historia de nuestro planeta, sabemos que ahora la Tierra se está calentando a un ritmo sin precedentes.  Ya no hay duda de que el cambio climático actual es un hecho reconocido por la ciencia. Sin embargo, la sociedad sigue haciéndose preguntas al respecto. En este post respondemos a algunas de las más frecuentes.

¿Cómo sabemos que el clima está cambiando?

 Los registros instrumentales a nivel global nos muestran que estamos experimentando las temperaturas más altas desde que se empezaron a medir hace algunos siglos. Diecisiete de los dieciocho años más cálidos desde que existen registros instrumentales se han producido durante el siglo XXI. Además, las observaciones indirectas de registros naturales como el hielo de los casquetes polares, las estalagmitas, los anillos de los árboles, los corales y los sedimentos marinos y lacustres sugieren que este calentamiento no tiene precedentes en los últimos cientos de miles de años.

Gráfica calentamiento

Temperaturas globales anuales entre 1850 y 2017. La escala de colores representa el cambio en las temperaturas en un rango de 1.35°C. / Autor: Ed Hawkins (University of Cambridge). Datos: HadCRUT4 (Climatic Research Unit-University of East Anglia y Hadley Centre-Met Office).

¿Qué está causando el cambio climático actual?

La fuente principal de la energía que consumimos en la actualidad proviene de combustibles fósiles como el carbón, el petróleo y el gas, que producen emisiones de gases de efecto invernadero.

Cuando la comunidad científica trata de reproducir el calentamiento global actual con modelos climáticos, solo se obtienen resultados satisfactorios si se tienen en cuenta las concentraciones de gases de efecto invernadero procedentes, principalmente, de la quema de combustibles fósiles. De esta manera, se descarta que esta tendencia sea causada sólo por procesos naturales.

¿Qué va a pasar?

Con el aumento de la temperatura global, podemos esperar cambios más rápidos y de mayor magnitud en el medio ambiente, con diversas implicaciones para las diferentes regiones del planeta.

El deshielo en los polos, así como la expansión del agua debido a las mayores temperaturas, provocarán un aumento del nivel del mar, que se prevé que alcanzará más de 1 metro a finales del siglo XXI. Esto es muy importante, ya que la mayor parte de la población mundial vive en zonas costeras.

También se espera que los fenómenos climáticos extremos se hagan más frecuentes, duraderos, intensos y devastadores. Una consecuencia de todos estos cambios podría ser un aumento de los movimientos migratorios y la generación de una inestabilidad geopolítica creciente.

¿Cuánto tiempo tenemos hasta que el cambio climático sea irreversible?

Es casi imposible saber cuánto tiempo nos queda para que el cambio climático sea irreversible. En realidad, algunos de los impactos causados por el cambio climático ya no tienen vuelta atrás, mientras que otros se reducirían si se detuvieran de inmediato las emisiones de gases de efecto invernadero de origen humano.

Según el Grupo Intergubernamental de Expertos sobre el Cambio Climático de las Naciones Unidas (IPCC, siglas en inglés), deberíamos reducir a la mitad las emisiones de dióxido de carbono para el año 2030 y alcanzar el “cero neto” para el año 2050, para así poder mantener el calentamiento global en 1,5 °C a finales del siglo XXI.

Esto es importante, ya que mantener el aumento de la temperatura global por debajo de 2°C es vital para reducir los impactos asociados a los efectos de larga duración, como la pérdida de algunos de los ecosistemas más sensibles (los arrecifes coralinos, por ejemplo) o la capacidad de cultivar ciertos alimentos básicos, como el arroz, el maíz o el trigo.

Estas y otras preguntas, así como sus respuestas, las puedes encontrar en el audiovisual “Climate Change: the FAQs” elaborado por un grupo de científicos/as internacionales (entre los que se encuentran dos integrantes del CSIC) para resolver las dudas planteadas por estudiantes de secundaria y bachillerato.

¿Qué están haciendo las instituciones al respecto?

A menudo se hace hincapié en que los pequeños cambios, como por ejemplo el uso del transporte público o la bicicleta, pueden ayudar a reducir las emisiones de CO2. Sin embargo, para que estas acciones sean suficientes, deben ir acompañadas de cambios drásticos en los sistemas de producción y consumo promovidos por los gobiernos e instituciones a nivel internacional.

La Convención Marco de las Naciones Unidas sobre el Cambio Climático (CMNUCC) es el principal acuerdo internacional sobre el clima. Entró en vigor en el año 1994 como medio de colaboración entre los países para limitar el aumento de la temperatura mundial y hacer frente a sus consecuencias.

Veinte años después, en el famoso Acuerdo de París 2015, y siguiendo las directrices del IPCC, se alcanzó un consenso político mundial para detener el incremento de temperaturas por debajo de los 2ºC respecto a los niveles preindustriales. En virtud de ese acuerdo, cada país decide su contribución a la mitigación del calentamiento global. Como no existe ningún mecanismo que obligue a un país a fijar o cumplir objetivos específicos en fechas concretas, el acuerdo tiene un impacto limitado.

A modo de ejemplo tenemos los resultados de la reciente Cumbre sobre la Acción Climática de las Naciones Unidas, en la que sólo 77 países se comprometieron a reducir las emisiones de gases de efecto invernadero a “cero neto” para el año 2050. Además, únicamente 70 países anunciaron que impulsarán sus planes de acción nacionales para 2020 (en el marco del Acuerdo de París) o que han comenzado el proceso para hacerlos realidad.

Si es suficiente o no, sólo el futuro nos los dirá, pero de lo que no hay duda es que nos enfrentamos a un reto global sin precedentes.

 

* Armand Hernández (@armandherndz) es paleoclimatólogo e investigador en el Instituto de Ciencias de la Tierra Jaume Almera del CSIC.