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Volcanes bajo el mar

Por Adelina Geyer* (CSIC)

Los volcanes son unos de los fenómenos naturales más espectaculares de nuestro planeta. En los últimos 60 años se han registrado anualmente entre 50 y 80 erupciones, en las que el magma sale del interior de la Tierra a través de fracturas en el suelo dando lugar a exuberantes columnas eruptivas de varios kilómetros de altura o a espectaculares ríos de lava. Cuando pensamos en un volcán, solemos imaginarnos una gran montaña, como el gran monte Fuji (Japón), o el domo de lava Puy de Dôme (Francia). Pero olvidamos que el fondo de los océanos acoge también abundante actividad volcánica. De hecho, la gran mayoría del volcanismo en la Tierra, se estima que más del 80%, ocurre bajo el agua, tanto en zonas profundas (a kilómetros de profundidad) como someras (a algunos centenares de metros).

Vista del monte Fuji y la pagoda Chūrei-tō desde el florecido parque Arakurayama Sengen, en Fujiyoshida, prefectura de Yamanashi, en Japón central. Imagen: Reginald Pentinio / Flickr

La actividad volcánica de nuestro planeta, ya sea aérea (en la superficie terrestre) o submarina, se concentra primordialmente en los límites de las placas tectónicas. A lo largo de las zonas de dorsal o rift (límites divergentes) y las de subducción (límites convergentes) existen cambios de temperatura, presión o de composición química que permiten que las rocas del manto se fundan parcialmente y se genere magma. Este magma asciende hacia la superficie y, en ocasiones, se detiene a diferentes profundidades para acumularse en reservorios (cámaras magmáticas) que alimentan a los sistemas volcánicos. Además, un pequeño porcentaje de la actividad volcánica se origina dentro de las placas tectónicas (volcanismo intraplaca) sobre los denominados puntos calientes, zonas donde la temperatura del manto es anómalamente elevada.

Vista del volcán Puy de Dôme desde el Puy de Côme. El Puy de Dôme es, uno de los volcanes más jóvenes de la región Chaîne des Puys, en el Macizo Central, en el sur de Francia. Imagen: Clément Beckert

Coladas de lava bajo las aguas

Durante una erupción, el tipo de actividad y los materiales volcánicos generados dependen principalmente de la composición y el contenido de gas en el magma que asciende a la superficie. Además, para el caso del volcanismo submarino, otro factor principal es la profundidad de la zona de emisión de magma.

En la mayoría de las erupciones submarinas en aguas profundas, el magma suele ser de composición basáltica. El magma basáltico, de alta temperatura (1000 a 1200 °C), baja viscosidad (puede fluir con facilidad) y bajo contenido en gas, sale al fondo del océano en forma de fuentes y coladas de lava. Cuando estas entran en contacto con el agua fría (2 a 4 °C), la superficie exterior del magma se enfría rápidamente hasta convertirse en vidrio. Las lavas submarinas más comunes son las almohadilladas (pillow lavas), por sus formas más o menos esféricas o redondeadas, en forma de almohada. También son frecuentes los flujos de lava lobulados (lobate lavas), de superficie lisa o con una textura de caparazón de tortuga de vidrio fracturado por contracción, y los flujos laminares (sheet flows), que pueden presentar superficies lisas, alineaciones, pliegues, etc. La presencia de uno u otro tipo de coladas de lava no depende de la composición química, sino de las diferencias en la tasa de suministro de magma, la topografía subyacente y las condiciones del flujo.

Lavas almohadilladas en el fondo oceánico de Hawaii. Imagen: National Undersea Research Program (NURP) / Office of Oceanic and Atmospheric Research (OAR), USA

Un millón de montes submarinos

La acumulación de materiales volcánicos en el fondo del mar, especialmente de coladas de lava, da lugar a los denominados montes submarinos (seamounts). Se trata de los volcanes más abundantes de la superficie de la Tierra ─se han identificado más de un millón─, pero los menos estudiados. Los montes submarinos pasan por varias etapas de crecimiento, y es común observar en sus cumbres cráteres de tamaño muy variable: de pocas decenas de metros a unos kilómetros.

Durante la etapa de desarrollo de los montes submarinos en aguas profundas la alta presión hidrostática (presión del agua) favorece un tipo de actividad volcánica poco o nada explosiva. La presión es tan elevada que el agua no hierve de forma explosiva cuando entra en contacto con el magma. A medida que el edificio volcánico crece, el centro emisor de magma se vuelve más somero, por lo que la presión hidrostática disminuye. En este momento, comienza a haber una interacción explosiva entre el agua y el magma, similar a cuando caen gotas de agua en una sartén con aceite muy caliente. La actividad volcánica se vuelve más violenta, con fases eruptivas llamadas de tipo surtseyano (por el volcán Surtsey), que generan conos de toba ­─roca ligera formada por cenizas volcánicas­─ submarinos y superficiales. Si la actividad volcánica continúa, puede llegar a crearse una gran isla volcánica, como Tenerife o La Palma (Islas Canarias).

Erupción del volcán Surtsey (Islandia, 1963), que dio lugar al nombre del tipo de actividad surtseyana. Imagen: National Oceanic and Atmospheric Administration’s (NOAA), Office of Oceanic and Atmospheric Research (OAR), USA

Fuentes hidrotermales

Otro fenómeno relacionado con el volcanismo submarino es la actividad hidrotermal, tanto en los montes submarinos como a lo largo de las dorsales oceánicas. El agua de mar se infiltra por las fracturas de la corteza, se calienta con las rocas volcánicas y el magma que hay en profundidad, reacciona con las rocas de la corteza oceánica y vuelve a subir al lecho marino. En su camino, los fluidos hidrotermales realizan un intercambio químico con las rocas que atraviesan, dejando atrás unos elementos y recogiendo otros que traen de vuelta hacia la superficie y al océano. De esta manera, los fluidos hidrotermales transportan gases producidos por la interacción agua-roca o provenientes del magma, así como altas concentraciones de metales en solución.

Las soluciones hidrotermales surgen a través de fumarolas en el fondo del océano a temperaturas que alcanzan varias centenas de grados. Al emerger, las soluciones precipitan diversos minerales (pirita, calcopirita, etc.) que forman depósitos y sedimentos ricos en hierro y manganeso. Además, las altas concentraciones de sulfuro de hidrógeno en estas fumarolas sustentan un conjunto biológico único, que incluye bacterias oxidantes de sulfuro, que forman la base de una cadena alimentaria.

Una ‘fumarola negra’ emite chorros de fluidos cargados de partículas, predominantemente minerales de sulfuro, de grano muy fino. Las ‘fumarolas negras’ se forman a partir de depósitos de sulfuro de hierro, que es negro. Las ‘fumarolas blancas’ se forman por depósitos de bario, calcio y silicio, de color blanco. Imagen: National Ocean Service National Oceanic and Atmospheric Administration, U.S. Department of Commerce

Mucho queda por aprender del volcanismo submarino de nuestro planeta, pero los avances tecnológicos recientes como los ROV (vehículos operados remotamente) permiten tomar imágenes, vídeos e incluso recoger muestras para avanzar en el conocimiento de la dinámica y los productos de las erupciones submarinas.

¿Qué será lo siguiente que descubramos sobre el misterioso fondo del océano?

*Adelina Geyer es investigadora del CSIC en el Instituto de Geociencias de Barcelona (GEO3BCN – CSIC) y miembro del Grupo de Volcanología de Barcelona. Geyer divulga la ciencia de los volcanes para público general e infantil.

Tres pasos para protegerse frente a la desinformación

Por Sara Degli-Esposti y David Arroyo (CSIC)*

Desinformación, manipulación informativa, propaganda, noticias falsas o verificación de noticias son algunos de los términos que resultaban de interés en el ámbito de la comunicación de la ciencia antes de enero de 2020. Con la irrupción de la pandemia de COVID-19, ese interés se extiende a todos los ámbitos de los medios de comunicación, en especial al de las redes sociales.

Ilustración: Kurzgesagt – In a Nutshell, para el proyecto TRESCA

¿Cómo afrontar la desinformación? Jaron Lanier, pionero de la realidad virtual, lo tiene claro: habría que abandonar por completo las redes sociales. Así lo expuso en Ten arguments for deleting your social media accounts right now (diez razones para borrar tus redes sociales ahora mismo), ya que estas solo sirven para hacer que las personas estén más enfadadas, tengan más miedo, sean menos empáticas, estén más aisladas y reaccionen de modo más irracional. Pero, ¿qué pasa si no queremos perderlas y si queremos usarlas, por ejemplo, para que la comunicación científica llegue a más personas? Para reducir los riesgos de exposición a la manipulación informativa, desde el proyecto TRESCA** proponemos una metodología acompañada de un conjunto de herramientas que denominamos ‘Ms.W’ (Misinformation Widget) que nos ayuda a detectar información errónea o, incluso, campañas de desinformación.

Aquí resumimos brevemente esta metodología centrándonos en tres temáticas: la fiabilidad de las fuentes, la veracidad del mensaje y los sesgos del usuario, haciendo hincapié en las emociones que genera cada noticia. Se puede encontrar más información sobre esta metodología en el módulo 5 del curso online gratuito Communicating trustworthy information in the digital world (cómo comunicar información fiable en el mundo digital) y en la Guía LADA Cómo protegerse de la desinformación dentro de la serie ‘Cómo hacer…’ de La aventura de aprender, que se publicará a final de 2022.

Primer paso: verifica la fiabilidad de la fuente de información

  • No confíes en una noticia simplemente porque quien la comparte pertenezca a tu círculo de confianza. Si no confías en la fuente, realiza algunas búsquedas para ver otra información que haya publicado anteriormente.
  • Comprueba que la noticia realmente fue escrita por una persona o una organización que realmente existen, y no por un bot o una cuenta falsa. Fíjate que no existan organizaciones o personas con nombres similares o que compartan la imagen de perfil, y que la cuenta haya sido creado recientemente. Además, puedes hacer uso de herramientas para la detección de bots.
  • Verifica que lo que te ha llegado no ha sido manipulado o generado utilizando imágenes sacadas de contexto. Confirma que la fuente no se corresponde con un sitio de noticias desactualizado o creado ad hoc para dar difusión a una noticia. Si la fuente es un vídeo o tiene imágenes, se pueden usar herramientas de búsqueda inversa.
  • Ten en cuenta la objetividad y la intención del autor y/o de la fuente de la información y su ideología o agenda política. Puedes utilizar el detector de sesgo Media bias para hacerte una idea del sesgo ideológico de la fuente. Además, puedes hacer uso de nuestra metodología para realizar identificación de autores mediante el análisis de estilo de escritura.

Imagen: Marco Verch / Flickr

Segundo paso: determina la veracidad del mensaje

  • Revisa el contenido de la noticia para determinar si toda la información apoya la historia comprobando los enlaces. Comprueba que las citas sean reales y se ajusten al significado original.
  • Verifica si hay otras fuentes que se hayan hecho eco de los que se declara, denuncia o notifica en el mensaje. Comprueba si el contenido se ha hecho con intención de entretener en vez de informar, y si su mensaje es irónico o sarcástico.
  • En el fenómeno conocido como clickbait o ‘señuelo para que hagas click’, se suelen usar titulares que enganchan y no corresponden con su contenido. Antes de compartir, comprueba que esto no sea así. Puedes usar nuestra herramienta de detección de clickbait.
  • Comprueba que el contenido no ha sido identificado anteriormente como bulo, y que no haya habido noticias similares ya denunciadas como caso de desinformación por servicios acreditados de verificación de información.
  • Haz copias de todo el contenido por si en el proceso de comprobación ‘desaparece’ o los archivos se estropean. En el caso de que ‘desaparezca’ contenido, puedes hacer uso de The Internet Archive.

Ilustración: Irene Cuesta (CSIC)

Tercer paso: observa o controla las emociones y analiza la noticia desde distintos puntos de vista

  • Si sientes que tus emociones ‘se disparan’, ponte en alerta. Tus creencias o prejuicios pueden afectar tu capacidad de juzgar justamente la veracidad de la noticia. Muchas campañas de desinformación tratan de provocar tu respuesta emocional para aumentar su difusión.
  • Si el contenido busca provocar una reacción emocional en uno u otro sentido, es probable que sea desinformación. La desinformación intenta aumentar la polarización y la desconfianza entre personas o grupos animándolos al enfrentamiento.
  • Sospecha de cualquier contenido que intente atentar contra la integridad de sistemas electorales, o que promueva discursos de odio o mensajes que apoyen la misoginia, el racismo, el antisemitismo, la islamofobia, la homofobia o la LGTBIfobia, o que promuevan conspiraciones sobre redes globales de poder.
  • Tanto si el contenido está patrocinado como si no, ten en cuenta que pueden utilizar tu actividad previa en una plataforma para identificarte como posible objetivo de una campaña de desinformación, y usar esa información para identificar tus puntos débiles. Por ello, la protección de la privacidad es un elemento crítico para combatir de forma efectiva la desinformación.

 

* Sara Degli-Esposti es investigadora del CSIC en el Instituto de Filosofía (IFS-CSIC) y ha sido la directora científica del proyecto TRESCA; su trabajo de investigación se centra en la ética de la inteligencia artificial. David Arroyo es científico del CSIC en el Instituto de Tecnologías Físicas y de la Información Leonardo Torres Quevedo (ITEFI-CSIC) y experto en ingeniería criptográfica, privacidad y seguridad de la información; ha sido investigador principal (IP) de TRESCA y actualmente es IP del proyecto XAI-DisInfodemics – eXplainable AI for disinformation and conspiracy detection during infodemics (IA eXplicable para la detección de desinformación y conspiración durante la infodemia).

** El proyecto TRESCA, cuyas siglas responden a Trustworthy, Reliable And Engaging Scientific Communication Approaches (enfoques de comunicación científica dignos de confianza, fiables y atractivos), ha recibido financiación del Programa de Investigación e Innovación Horizonte 2020 de la Unión Europea. Los resultados del proyecto, terminado en abril de este año, están disponibles en la web oficial: https://trescaproject.eu.

¡Ven al cine de verano del CSIC en Madrid!

Por Mar Gulis (CSIC)

Ya es verano, se acerca julio, hace calor. El asfalto a veces se transforma en una gran sartén y quienes no hemos podido salir aún de vacaciones buscamos pequeños oasis en la ciudad donde refugiarnos y pasar un buen rato del modo más refrescante posible.

Este año, ciencia y cultura confluyen en CSIC de Cine, un ciclo de cine de verano que tendrá lugar en el campus central del organismo en Madrid. Los exteriores de su mítico ‘edificio de las columnas’ han sido escenario de rodajes variopintos, como la película Marco Antonio y Cleopatra (1972), donde se convirtieron en el palacio de la reina de Egipto; o la exitosa serie La casa de papel, que los transformó en la Fábrica Nacional de Moneda y Timbre.

Fachada del edificio central del CSIC, en c/ Serrano 117 de Madrid (España), construido en 1943. / Wikimedia – Luis García

Ahora, este entorno tan especial albergará la proyección de tres estrenos recientes y una película infantil centradas en temas sobre los que la ciencia y la filosofía tienen mucho que decir: Don’t Look Up (1 de julio), Alcarràs (8 de julio), Atrapa la bandera (15 de julio) y El buen patrón (22 de julio).

Los pases serán los cuatro primeros viernes de julio, a las 21:00h, y cada proyección será introducida por especialistas del CSIC en diversos ámbitos. Todas las sesiones serán al aire libre y gratuitas: solo tienes que reservar tus entradas a través de este enlace y venir a disfrutar del séptimo arte en un entorno privilegiado, en el corazón del Barrio de las Ciencias.

La desastrosa gestión de un desastre

Leonardo DiCaprio y Jennifer Lawrence encarnan en la película Don’t look up, dirigida por Adam McKay, a dos científicos que tratan de advertir sobre una amenaza devastadora: la inminente colisión de un meteorito contra la Tierra. Pero el filme no se centra en el hecho astronómico en sí, sino en su más que cuestionable gestión política y mediática. ¿Te recuerda a algo? De ello hablarán Margarita del Val (Centro de Biología Molecular Severo Ochoa, CSIC-UAM), conocida por su labor de divulgación durante la pandemia de covid-19, y Fernando Valladares (Museo Nacional de Ciencias Naturales, CSIC), experto en cambio climático, en la introducción al pase de la película. Será en el estreno del ciclo: el 1 de julio de 2022 a las 21:00h en el campus central del CSIC.

 

Afrontar el estío con cine, ciencia y pensamiento

El ciclo continuará el siguiente viernes, 8 de julio, con la película Alcarràs, de Carla Simón, reciente ganadora del Oso de Oro del Festival de Berlín 2022 y que retrata a una familia de agricultores en su última cosecha, poco antes de que en su parcela se instalen placas solares. El físico y experto en energía Antonio Turiel (Instituto de Ciencias del Mar, CSIC) y la especialista en agricultura y alimentación Marta G. Rivera Ferre (INGENIO, CSIC-UPV) comentarán la película.

El 15 de julio será el turno del cine de animación con la proyección de Atrapa la bandera, de Enrique Gato, una aventura espacial para toda la familia que será introducida por el astrofísico Daniel Guirado (Instituto de Astrofísica de Andalucía, CSIC), que ofrecerá un espectáculo lúdico e interactivo dirigido a las y los más pequeños.

La película que cerrará el ciclo el 22 de julio será El buen patrón, de Fernando León de Aranoa. Protagonizada por Javier Bardem, que interpreta a un industrial de provincias en busca del éxito empresarial a toda costa, servirá a la filósofa Remedios Zafra (Centro de Ciencias Humanas y Sociales, CSIC) como punto de partida para hablar de precariedad laboral y desigualdad de género.

Las sesiones del ciclo CSIC de Cine serán los cuatro primeros viernes del mes de julio, a las 21:00h

Todas las películas, salvo la primera, tendrán subtitulado accesible para personas sordas y los encuentros, que podrán seguirse en directo a través del canal de CSIC Divulga, contarán con intérpretes en lengua de signos española.

Recuerda que las sesiones serán gratuitas, pero precisan de reserva previa. La apertura de puertas será a las 20:45 horas y el cierre a las 21:15 horas. Las plazas se ocuparán por orden de llegada. La entrada al campus central del CSIC está ubicado en la calle Serrano, 123 (Madrid), accesible en transporte público desde diversas líneas de Metro y autobús.

CSIC de Cine es un proyecto de divulgación del CSIC impulsado por el área de Cultura Científica y Ciencia Ciudadana del CSIC, con el apoyo de la Fundación Española para la Ciencia y la Tecnología (FECYT) – Ministerio de Ciencia e Innovación.

El Mar Menor y su trayectoria hacia el colapso

Por Juan Manuel Ruiz Fernández* y Mar Gulis (CSIC)

En primavera de 2016 las concentraciones de clorofila en el Mar Menor multiplicaron por más de 100 los valores medios de las últimas dos décadas, habitualmente inferiores a un microgramo por litro. Este excepcional y explosivo crecimiento de fitoplancton (seres vivos capaces de realizar la fotosíntesis que viven flotando en el agua) lo protagonizaba una cianobacteria del género Symbiodinium sp, un conocido disruptor del funcionamiento de los ecosistemas acuáticos.

La ausencia de luz generada por la acumulación de esta cianobacteria causó en los meses siguientes la pérdida del 85% de las praderas de plantas acuáticas (los denominados macrófitos bentónicos) que tapizaban de forma casi continua los 135 km2 del fondo de la laguna.

Las aguas extremadamente turbias del Mar Menor han causado la desaparición del 85% de las praderas de la planta marina ‘Cymodocea nodosa’, fundamental para el funcionamiento del ecosistema lagunar. / Javier Murcia Requena

Esto supuso la movilización de miles de toneladas de carbono y nutrientes por la descomposición de la biomasa vegetal y del stock almacenado en el sedimento durante décadas; un proceso que, a su vez, retroalimentó el crecimiento del fitoplancton y prolongó la duración de este episodio de aguas turbias sin precedentes. Todo apuntaba que se estaban atravesando los umbrales ecológicos, a partir de los cuales los ecosistemas sometidos a una presión creciente colapsan y se precipitan bruscamente hacia un estado alterado que puede incluso ser tan estable como el estado anterior. Pero, ¿cómo ha llegado este singular ecosistema a una situación tan extrema?

Una laguna hipersalina

En primer lugar, es necesario conocer un poco el marco ambiental. El Mar Menor es una albufera hipersalina conectada a una cuenca vertiente de 1.300 km2. Sin embargo, de acuerdo con el carácter semi-árido del sureste peninsular, no hay ríos que desembocan en él. Las únicas entradas de agua dulce son las aportadas por escorrentía superficial durante unos pocos eventos de lluvias torrenciales cada año, y unas entradas más difusas de aguas subterráneas.

Las escasas entradas de agua dulce y una limitada tasa de intercambio con el Mediterráneo (en promedio, la tasa de renovación del agua del Mar Menor es de 1 año) explican la elevada salinidad de esta laguna costera. Antes de la década de 1970 la salinidad era incluso superior, pero disminuyó debido a la ampliación del canal del Estacio, una de las cinco golas (o conexiones) naturales entre el Mar Menor y el Mediterráneo. Desde entonces, los valores medios se han mantenido entre 42 y 48 gramos de sal por litro.

Dragados y vertidos de aguas residuales

El flujo a través de este canal gobierna ahora el régimen hidrodinámico de la albufera. Su dragado es considerado uno de los hitos principales de la transformación del Mar Menor por la acción humana.

Básicamente, se argumenta que favoreció la entrada y dispersión de especies mediterráneas y el declive de algunas especies lagunares de flora y fauna. Por ejemplo, uno de los organismos que vio favorecida su dispersión en los fondos de la laguna fue el alga oreja de liebre (Caulerpa prolifera), una especie oportunista capaz de aprovechar los nutrientes de forma muy eficiente y ocupar grandes extensiones en breves periodos de tiempo. Se considera que la oreja de libre tiene la capacidad de desplazar competitivamente a las especies nativas, como Cymodocea nodosa, que también forma praderas en el fondo de la laguna.

La oreja de liebre es un alga verde que cubre todo el fondo de la laguna, y es capaz de realizar grandes desarrollos en muy poco tiempo. En las praderas marinas del Mar Menor abundaba el bivalvo gigante del Mediterráneo o Nacra, especie ahora en peligro de extinción en todo el Mediterráneo. / Javier Murcia Requena

No obstante, alguno de los efectos negativos achacados al cambio de régimen hidrológico sobre las comunidades biológicas podría haber sido exagerado o carente de suficiente evidencia científica. A modo de ejemplo, se ha obtenido nueva evidencia que apunta a que las praderas de C. nodosa no solo no experimentaron un declive tras la propagación de Caulerpa, sino que ambas especies han coexistido con una elevada abundancia durante al menos las cuatro décadas anteriores al colapso ecosistémico.

Este incremento en la abundancia de organismos fotosintéticos implica la existencia de una elevada disponibilidad de nutrientes, condición que se cumplía con creces en el momento de la propagación del alga debido a los vertidos de aguas residuales sin depurar al Mar Menor. Por tanto, no solo el cambio en el régimen hidrológico es clave para entender este proceso de transformación del ecosistema de la laguna, sino también los excesos de nutrientes procedentes del desarrollo urbano y turístico.

Agricultura intensiva

En la década de los 1990 se completan los sistemas de tratamiento de aguas residuales en la zona, que dejan de ser vertidas al Mar Menor (a costa de ser desviadas al Mediterráneo). Pero con esto no desaparecen los problemas relacionados con el exceso de nutrientes en la albufera, sino que persisten, e incluso se intensifican, por el desarrollo de la agricultura de regadío que se inicia den la década de 1950.

Este modelo de agricultura va progresivamente reemplazando a la tradicional agricultura de secano a expensas de la sobreexplotación de las aguas subterráneas. Para soportar y aumentar este desarrollo, en 1979 se crea el transvase entre las cuencas del Tajo y del Segura, el siguiente hito clave en la transformación y el deterioro del Mar Menor.

Los recursos hídricos trasvasados eran insuficientes para sostener el crecimiento de dicha producción y tuvieron que ser complementados con las aguas subterráneas que, al ser salobres debido a la sobreexplotación previa, debían ser tratadas en plantas desaladoras cuyos vertidos, con hasta 600 miligramos de nitrato por litro, acababan en la laguna. Esta intensa actividad agrícola causó además un aumento en la recarga del acuífero y en sus niveles de contaminación por nitratos (150 mg/l), que se tradujo en un aumento de los flujos de aguas subterráneas altamente cargadas en nitrógeno al Mar Menor.

40 años de resiliencia

¿Cómo es posible que esta entrada masiva de nutrientes durante décadas no se haya visto reflejada en un deterioro aparente del ecosistema? Al menos hasta 2016, la laguna mantuvo unas aguas relativamente transparentes y unos fondos dominados por notables comunidades de plantas marinas. ¿Qué hizo que el crecimiento explosivo del fitoplancton se mantuviera ‘a raya’ y las aguas no se enturbiaran?

Uno de los mecanismos que pueden explicar la resiliencia del ecosistema es la función de filtro de partículas y nutrientes que realiza la vegetación del fondo marino. Otro son los desequilibrios en las proporciones de nitrógeno o fósforo.

Cuando los nutrientes no son limitados, la proporción de estos elementos en el fitoplancton suele ser de 16 unidades de nitrógeno por una de fósforo. Las aguas contaminadas por la actividad agrícola están cargadas de nitrógeno, pero apenas tienen fósforo. Y, aunque el fósforo es abundante en las aguas residuales urbanas, este tipo de vertido ya no se realiza en la laguna, al menos intencionadamente. Por tanto, en la actualidad, la principal vía de entrada del fósforo al Mar Menor son las toneladas de tierra arrastradas por la escorrentía superficial desde las parcelas agrícolas durante episodios de lluvias torrenciales. En la DANA de 2019 se estimó que, junto a los 60 hectómetros cúbicos de agua que llegaron a la laguna, entraron también entre 150 y 190 toneladas de fosfato disuelto.

Por ello, mientras que los aportes de nitrógeno son más continuados en el tiempo, los de fósforo son puntuales y esporádicos, limitados a unos pocos eventos anuales. A esto hay que añadir que, una vez entran en la laguna, estos fosfatos son inmediatamente absorbidos por la vegetación y/o fijados en los sedimentos. Estas diferencias en la dinámica de ambos elementos podría explicar que, aunque ambos entran de forma masiva en la laguna, las ocasiones en que sus proporciones son adecuadas para el desarrollo del fitoplancton son limitadas.

Un ecosistema alterado e inestable

El colapso del ecosistema lagunar en 2016 supuso la pérdida y/o el profundo deterioro de buena parte de los mecanismos de resiliencia y de sus servicios ecosistémicos. Así lo sugieren otros importantes hitos, como la pérdida del 85% de la extensión total de las praderas de plantas en el fondo de la laguna y del 95% de la población de Pinna nobilis, una especie de molusco bivalvo endémica del Mediterráneo. Estas pérdidas, que no muestran apenas síntomas de recuperación hasta la fecha, son claros exponentes del grado de alteración del ecosistema.

Antes del colapso ecosistémico las poblaciones de caballito de mar parecían estar recuperándose, pero el deterioro actual del ecosistema las hace estar próximas a la extinción local. / Javier Murcia Requena

Aunque carecemos de datos para valorar esta alteración de forma más global, se ha observado un régimen mucho más inestable respecto a décadas anteriores, más vulnerable a los cambios del medio, con mayores fluctuaciones de sus condiciones ambientales. La frecuencia de eventos de crecimiento explosivo del fitoplancton como el de 2016 ha aumentado claramente, y ahora los periodos de aguas turbias se alternan con los de aguas más turbias y coloreadas.

A diferencia de épocas pasadas, en estos periodos se pueden producir episodios de déficit de oxígeno hasta niveles que comprometen la vida marina y que han resultado en mortalidades masivas de organismos marinos, como se ha observado en episodios muy recientes.

En agosto de 2021 el agotamiento del oxígeno en el agua alcanzó niveles tóxicos para la vida marina, lo que provocó la mortalidad masiva de peces, moluscos y crustáceos. / Javier Murcia Requena

Se trata de eventos muy extremos y propios de sistemas costeros en etapas muy avanzadas del proceso de eutrofización (presencia excesiva de nutrientes). No obstante, desconocemos todavía los factores y mecanismos por los cuales se desencadenan todos estos eventos, algunos de los cuales se producen incluso sin que vayan precedidos de un incremento de las concentraciones de nutrientes en el agua.

*Juan Manuel Ruiz Fernández es investigador del CSIC en el Instituto Español de Oceanografía

¿Qué pasa en el cerebro cuando morimos?

Por Óscar Herreras* y Mar Gulis (CSIC)

¿Qué actividad cerebral hay en un coma profundo? ¿Y durante un ictus? ¿Qué pasa en el cerebro cuando nos morimos? Para acercarnos a estas delicadas cuestiones solo contamos con los registros de la actividad eléctrica de las neuronas, el electroencefalograma (EEG), una medida de la actividad cerebral que constituye un indicador de cómo de despierto está un paciente al salir de una anestesia, por ejemplo, o para conocer cómo de profundo es un coma.

La actividad cerebral que se refleja en un EEG durante un coma profundo es nula (EEG plano). Sin embargo, en el momento de la muerte de algunos enfermos que estaban en la UCI se ha podido registrar una actividad eléctrica cerebral que dura entre 20 y 30 segundos y que algunos han querido interpretar como un «despertar antes de la muerte». Profesionales sanitarios comentan que a veces han observado gestos faciales de mirada al vacío y expresión apacible, lo que ha alimentado ciertas especulaciones que unos y otros relacionan con la experiencia vital o religiosa. Sin embargo, esto no ocurre de forma general, ni podemos asegurar que los rasgos faciales reflejen una sensación real de la persona en tránsito. Ni siquiera podemos asegurar que esa actividad eléctrica sea neuronal, podría ser muscular. Porque realmente…  ¿qué ocurre en el cerebro cuando morimos?

La información sobre la muerte cerebral en personas es muy escasa, y los registros del EEG en pacientes solo nos dan un reflejo de lo que ocurre en las capas más externas del cerebro, la corteza cerebral. No obstante, podemos acercarnos mucho a este proceso si nos fijamos en la investigación neurofisiológica que explora formas de disminuir o evitar el daño cerebral que sobreviene tras un ictus o una parada cardiorrespiratoria transitoria.

Actividad eléctrica durante la muerte

Representación del brote de actividad eléctrica cerebral que precede al “apagado” del cerebro durante la onda de despolarización SD (spreading depolarization). / Óscar Herreras

Durante una parada, el cerebro sufre la falta de riego sanguíneo (isquemia), al igual que en un ictus, un aneurisma o un traumatismo craneal severo. En estos últimos el daño se limita a una zona del cerebro y puede tener otros factores agravantes. Entre 1 y 5 minutos después de la parada se genera un potencial eléctrico muy pronunciado en el cerebro, relacionado con la falta de oxígeno en los vasos sanguíneos que irrigan las neuronas. Este potencial se inicia en uno o varios sitios y se propaga como una onda de despolarización SD (del inglés, spreading depolarization), que también aparece en las migrañas y en los ictus. Las neuronas pierden su capacidad de funcionar como pilas eléctricas y dejan de generar los impulsos eléctricos con los que procesan la información, dan órdenes a los músculos o controlan la actividad hormonal.

Ahora bien, justo en el momento en que la onda llega a una zona concreta de la corteza cerebral, esta genera un brote de impulsos eléctricos durante unos segundos. Además, aunque la onda afecta a las neuronas, no inactiva sus fibras, que comienzan a producir por sí solas descargas eléctricas que se transmiten y activan otras zonas que aún no han sido desactivadas. Esto puede explicar las diferentes sensaciones visuales o de otro tipo que se tienen antes (o en el momento) de morir, o los gestos faciales. Algunas personas que han sido recuperadas mediante desfibriladores o reanimación cardiopulmonar (RCP) relatan imágenes del pasado, imágenes de amistades, de familiares fallecidos… que “residen” en los circuitos corticales como parte del conectoma personal, ese mapa de conexiones en el que se graba nuestra experiencia vital y nuestros conocimientos.

Nuestro cerebro se apaga por zonas

¿Por qué es tan frecuente que las personas que han sufrido una parada y son reanimadas padezcan secuelas cognitivas importantes, y que incluso puedan quedar en estado vegetativo permanente? Los numerosos estudios para conocer las causas de la muerte neuronal por isquemia o anoxia han aportado mucha información. Por ejemplo, sabemos que la onda de despolarización no surge en todo el cerebro, sino que hay regiones más susceptibles que otras. El cerebro es un órgano muy heterogéneo, y la falta de oxígeno es más letal para unas zonas que para otras, en concreto, las regiones más “modernas” evolutivamente, como la corteza cerebral, son las más sensibles, junto con el hipocampo, y son las primeras que mueren. Pero el tronco encefálico, en el que residen funciones vegetativas como el control cardiorrespiratorio, y la médula espinal son muy resistentes y soportan hasta horas sin oxígeno. Lo que hace que unas regiones mueran y otras aguanten es el hecho de que las primeras pueden generar la onda eléctrica y las últimas no, o la desarrollan muy tarde y de manera muy atenuada. Podríamos decir que nuestro cerebro muere por partes, no se “desconecta” todo a la vez. A esta “muerte por zonas” la denominamos vulnerabilidad selectiva.

Neuronas que parecen estrellas. En esta imagen, clones de astrocitos en la corteza cerebral. /López-Mascaraque Lab.

Neuronas y estrellas, espacio extracelular y espacio interestelar

Recordemos que las neuronas son las únicas células del cuerpo que, salvo unas pocas excepciones, no se regeneran. En el momento de su muerte, las neuronas de estructuras en las que se genera la onda de potencial despolarizante sufren una entrada masiva de agua a su interior y revientan. Si nos permiten poner un punto de poesía en este lúgubre tema, cuando no les llega más oxígeno, las neuronas explotan al final de su vida, como lo hacen las estrellas, vertiendo su contenido al espacio extracelular, como las estrellas lo hacen al espacio interestelar.

*Óscar Herreras es investigador del CSIC en el Instituto Cajal.

La vuelta al mundo de Jeanne Baret

María Teresa Telleria (CSIC)*

Este año, en el que conmemoramos el quinto centenario de la culminación de la primera vuelta al mundo por Juan Sebastián Elcano (1476-1526), nada mejor para celebrar el 8 de marzo que recordar la figura de Jeanne Baret (1740-1807), la primera mujer que completó el viaje de circunnavegación. Lo hizo dos siglos y medio después, disfrazada de hombre, al servicio del botánico Philibert Commerson (1727-1773) y enrolada en la expedición marítimo-científica de Louis Antoine de Bougainville.

Ilustración del proyecto ‘Oceánicas: la mujer y la oceanografía‘, del Instituto Español Oceanográfico (IEO-CSIC). / Ilustradora: Antonia Calafat

La mujer que burló su destino

La historia de Jeanne Baret es la crónica de una mujer valiente que no renunció a sus aspiraciones y luchó por su libertad. Trasgredió las normas de su tiempo y su epopeya es la crónica de un viaje de ciencia y descubrimientos con la botánica –la ciencia que se ocupa del estudio de las plantas– como compañera.

Contra todo pronóstico, Jeanne Baret formó parte del universo de aventura y exploración que, en el Siglo de las Luces, rodeó el mundo de la botánica. Nació en la región de Borgoña, en el centro-este de Francia, mediado el año de 1740. Hija y nieta de campesinos, por generaciones su familia se había ocupado de las labores del campo y a esas faenas parecía predestinada. Una vida a golpe de estaciones, partos, arado, yugo y zapapico era su destino. Pasó la infancia ayudando a su familia en tiempo de siembra y cosecha y, el resto de las estaciones, acompañando a su madre en las de recolección de plantas medicinales.

El conocimiento empírico de las plantas y sus propiedades terapéuticas, heredado de su madre, le abrió sin sospecharlo las puertas del mundo. El botánico Philibert Commerson se fijó en ella y en su experiencia y, al quedarse viudo, la contrató como ama de llaves. Baret le entregó su vida y Philibert compartió con ella su ciencia.

Grabado de autoría desconocida, publicado en ‘Navigazioni di Cook del grande oceano e intorno al globo’, Vol. 2 (1816).

El eunuco de la Étoile

Cuando a Commerson le ofrecieron la posibilidad de enrolarse como naturalista del rey en la expedición que, comandada por Bougainville, se preparaba para dar la vuelta al mundo, ella se aprestó a seguirle. Jeanne Baret no estaba dispuesta a quedarse en París, sola, cuidando de la casa y esperando su regreso. Acompañaría a Philibert en su exploración, aunque para ello tuviera que contravenir las leyes que prohibían a las mujeres embarcarse en los buques de la armada.

Para conseguir su objetivo, preparó un plan. Se disfrazaría de hombre y se enrolaría en el viaje de circunnavegación como criado del botánico. Un plan descabellado al que Commerson se negó rotundamente para, después, acabar claudicando.

Llegaron por separado al puerto de Rochefort de donde partieron, juntos, el 1 de febrero de 1767. Jeanne quería conocer el mundo y las plantas que proliferaban en las costas del inmenso océano, pero las cosas no fueron como imaginaba. A bordo de la Étoile, la urca reducida y claustrofóbica en la que navegaron durante muchos meses, vivió el pánico, la ansiedad, la pesadilla y el horror de sentirse continuamente vigilada y acechada por una tripulación a la que su disfraz de criado no engañaba. Su apariencia, su voz y sus modales la delataban y, para defenderse, además de llevar unas pistolas, tuvo que mentir confesando que era un eunuco.

La travesía fue larga hasta arribar a Port Louis, en Isla de Francia –hoy República Mauricio–, a primeros de noviembre de 1768. Permaneció allí durante seis años, hasta finales de 1774 cuando zarpó rumbo al puerto de L’Orient, en Bretaña, a donde llegó en la primavera de 1775. Había culminado su vuelta al mundo.

En este viaje Baret se probó a sí misma. Trabajó hasta la extenuación, padeció hambre y sed, miedo y soledad. Se codeó con la bondad más noble y la maldad más abyecta y logró sobrevivir tras su bajada a los infiernos.

Recorrido realizado por la circunnavegación de la expedición de Louis Antoine de Bouganville (1776-1779).

Buganvillas y el árbol del pan

Durante el viaje, esta mujer valiente prestó un servicio a la ciencia en el campo de la botánica. A ella le debemos el hallazgo de la buganvilla, que localizó en los alrededores de Rio de Janeiro en julio de 1767.  La historia se cuenta como sigue: Commerson estaba indispuesto, recluido en el camarote de la Étoile. No se podía mover. Una antigua herida en la pierna, que se abría con recurrente asiduidad, le impedía desembarcar y Baret debía realizar sola el trabajo en tierra firme. Comenzó la labor de exploración y, según pasaban los días, debía alejarse más y más de la costa adentrándose en el bosque tropical. Fue allí, donde su esfuerzo obtuvo la recompensa al toparse con una planta, la más hermosa que jamás había recolectado. De vuelta en la urca, al presentarle a Commerson aquel arbusto de coloridas brácteas, este fue consciente de que era una especie desconocida para él y para el resto de sus colegas botánicos. Decidió dedicársela a Louis A. de Bougainville, el comandante de la expedición, y la bautizó como: Bougainvillea spectabilis.

Izquierda: Bougainvillea speciosa, zincograbado de James Andrews (1801–1876), publicado entre 1861 y 1871. / Wellcome Library (Londres). Derecha: portada del libro sobre J. Baret de María Teresa Tellería (RJB-CSIC).

Jeanne Baret conoció muchas plantas más y, entre ellas, el árbol del pan, que vio por primera vez a su paso por Tahití. Este árbol producía unos frutos del tamaño de las calabazas que con solo hornearlos proporcionaban un pan tierno y esponjoso; debió parecerle creado para satisfacer las necesidades del hombre pues, sin trabajo, suministraba el alimento de cada día. Ahora, evocarlo nos lleva a ponderar el valor de las plantas ayer y hoy y a pregonar la necesidad de su estudio y conservación.

Tras su regreso a Francia, Baret se retiró a Saint-Aulaye y ahí se pierde su rastro. Sabemos que falleció en 1807, a la edad de 67 años.

El recuerdo de Jeanne Baret, este 8 de marzo, nos proyecta una hazaña al servicio de la ciencia que abre caminos de inspiración y esperanza.

 

*M.ª Teresa Telleria es investigadora ad honorem del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) en el Real Jardín Botánico (RJB-CSIC), y autora de Sin permiso del rey (Espasa, 2021), libro donde reconstruye la extraordinaria peripecia de Jeanne Baret. Puedes ver la presentación del mismo en el RJB-CSIC aquí.

Las aves de alta mar ‘alertan’ sobre el estado crítico de los océanos

José Manuel Igual (CSIC)*

El cambio global es un hecho. Es una realidad la rápida alteración del clima terrestre a causa del calentamiento por gases de efecto invernadero, y también lo es la pérdida de biodiversidad debida a factores como la explotación no sostenible de recursos, la contaminación de las aguas, la mala gestión del suelo o las invasiones biológicas. Todos ellos constituyen aspectos de este cambio antropogénico. Paradójicamente, en ocasiones pareciera que nos aferramos a pensar que las fronteras pueden contener estos problemas, creando una falsa sensación de seguridad. Pero las fronteras nacionales no sirven para contener las graves consecuencias del cambio global en la naturaleza. La pandemia de COVID-19 es un ejemplo de ello.

Las aves, que no conocen fronteras, son excelentes indicadoras del estado de los ecosistemas; especialmente las más viajeras de todas: los procelariformes, aves de alta mar. Debido a este comportamiento de largo alcance se han convertido en uno de los grupos animales más amenazados del planeta.

Pardela cenicienta del Mediterráneo (Calonectris diomedea) junto a su zona de distribución geográfica. / Ilustración: Irene Cuesta Mayor (CSIC)

Este grupo incluye los grandes albatros, así como los petreles, las pardelas y los pequeños paíños. Hasta hace unos pocos años, este era un grupo bastante desconocido salvo para marinos o pescadores, ya que estas aves solo tocan tierra para reproducirse, en general de forma discreta, en islotes y acantilados poco accesibles.

Para especialistas en ecología de campo, como las investigadoras y los investigadores del Instituto Mediterráneo de Estudios Avanzados (IMEDEA, CSIC-UIB), los procelariformes son objeto de estudio. Al ser aves depredadoras (comen sobre todo peces pelágicos y cefalópodos), están en la parte superior de la pirámide y, por tanto, son receptoras de lo que acontece en los océanos. Gracias al marcaje y la recaptura a largo plazo mediante el anillamiento científico y la utilización de dispositivos portátiles GPS miniaturizados, el estado de sus poblaciones y sus movimientos se conoce cada vez más.

Anillado de ejemplar de pardela cenicienta del Mediterráneo por especialistas del IMEDEA (CSIC-UIB).

Por ejemplo, la pardela cenicienta del Mediterráneo (Calonectris diomedea) es una especie de ave con la que este instituto de CSIC lleva trabajando más de 20 años en sus zonas de reproducción en Baleares. En invierno se desplaza del mar Mediterráneo al océano Atlántico, el cual puede cruzar de Norte a Sur, ida y vuelta, alimentándose en aguas internacionales de ambos hemisferios, acercándose a las costas de África o América y permaneciendo principalmente en áreas marinas de varios países africanos, desde Mauritania a Namibia-Sudáfrica. Por tanto, su seguimiento nos dice muchas cosas de lo que pasa en el Mediterráneo en primavera y verano, o en el Atlántico en invierno.

Esto hace necesaria la colaboración internacional en investigación. Uno de estos estudios en los que han colaborado compartiendo datos varias universidades e instituciones de investigación, entre ellos la Universidad de Barcelona y el CSIC, así como algunas ONG de conservación como SEO-Birdlife, han desvelado que las aves marinas no han conseguido ajustar sus calendarios de reproducción al ritmo al que se están calentando globalmente los mares. Es decir, tienen poca flexibilidad para poder adelantar o retrasar sus fechas de reproducción en relación al cambio climático, que está produciendo un cambio temporal en los picos de abundancia de presas.

Pardela Cenicienta del Mediterráneo en su nido. / Imagen: IMEDEA (CSIC-UIB)

Otra colaboración entre grupos de investigación de varios países ha permitido saber que los grandes petreles pasan casi el 40% de su tiempo en mares donde ningún país tiene jurisdicción, aguas internacionales que suponen un tercio de la superficie terrestre. En estas “aguas de nadie” se pueden producir más interacciones negativas con la pesca, porque hay menos control sobre el cumplimiento de las regulaciones y no existe un marco legal global de conservación de la biodiversidad. Una de las mayores amenazas para este grupo de especies, junto con la sobrepesca que esquilma recursos o las invasiones de mamíferos introducidos (ratas, gatos) en sus zonas terrestres de reproducción, es precisamente la pesca accidental. El problema es grave no solo porque mueren decenas de miles de aves cada año sin ser objetivo de captura, sino que además supone un coste económico para los mismos pescadores.

En general, el grupo de las procelariformes sufre una mortalidad anual muy alta por esta causa. Se ha podido cuantificar que alrededor de un 13% de los adultos reproductores de Pardela Cenicienta Mediterránea se pierden cada año, y de estos al menos la mitad mueren por pesca accidental en palangre (líneas de anzuelos). Gracias a la combinación de las áreas de ‘campeo’ o home range, cuyos datos son proporcionados por el marcaje con GPS, y las áreas de máxima actividad pesquera, se han podido elaborar mapas de riesgo en la costa mediterránea occidental para los planes de gestión y conservación.

Pardela balear (Puffinus mauretanicus), especie endémica de las Islas Baleares en peligro crítico de extinción. / Imagen: Víctor París

Por otro lado, en todos estos años de estudio se ha podido constatar que, en esta especie, como ocurre en otras especies de grandes viajeras, la supervivencia y el éxito reproductor anual varían en relación a los cambios oceánicos y climáticos a gran escala. Estos cambios pueden reflejarse a través de índices que cuantifican las diferencias de presiones entre zonas polares y templadas del Norte del Atlántico o del Sur del Pacífico, como la NAO (Oscilación del Atlántico Norte) y el SOI (Índice de Oscilación del Sur). Este último mide la intensidad de fenómenos como el Niño y la Niña. Estos índices son importantes porque resumen mensual o estacionalmente el clima en grandes áreas y, con ello, ofrecen una idea general de las precipitaciones, los aportes fluviales al mar, la temperatura del mar, la productividad marina o la frecuencia de fenómenos extremos como los huracanes. Por tanto, la relación de la dinámica de las poblaciones de estas aves con la variación de estos índices nos puede ayudar a predecir qué les ocurrirá con el cambio climático.

También hay otros grandes peligros que acechan a esta y otras especies de aves marinas. Este es el caso de la contaminación lumínica, que hace perderse a los animales en tierra durante la dispersión al ser atraídos y confundidos, o la ingestión de plásticos, cada vez más frecuente.

Las proyecciones de la dinámica de la población para las aves marinas pelágicas son poco halagüeñas y predicen la extinción de algunas de estas especies en pocas décadas. Algunas de las colonias de estudio de pardela cenicienta se mantienen todavía, porque reciben inmigración que cubre las pérdidas, lo que conocemos como ‘efecto rescate’, pero esto parece solo un remedio temporal a su estatus de especie en peligro. Otras están todavía más amenazadas, en peligro crítico, como la pardela balear (Puffinus mauretanicus), que es endémica del archipiélago y una gran desconocida para la mayoría.

No nos queda mucho tiempo para evitar su debacle y comprender que su futuro y el nuestro van de la mano.

 

*José Manuel Igual trabaja en el Servicio de Ecología de Campo del Instituto Mediterráneo de Estudios Avanzados (IMEDEA, CSIC-UIB). Este artículo resume alguna de sus colaboraciones con el Animal Demography and Ecology Unit (GEDA), en el Grupo de Ecología y Evolución del mismo instituto.

 

Diez propuestas para leer y escuchar ciencia esta Navidad

Por Mar Gulis (CSIC)

Llegan días de fiesta y, aunque estaremos de preparativos y celebraciones, seguro que hay algún hueco disponible para disfrutar de un buen libro. Este año os proponemos descubrir diez títulos de divulgación. Un menú muy variado en contenido y en formatos que incluye un cómic sobre la primera campaña global de vacunación, títulos de bolsillo dedicados a las hormigas o los superalimentos y un espectacular viaje científico a las zonas polares. Algunos están servidos en papel y otros en formato pódcast, para quienes gustan de una buena lectura al amor de la lumbre o para los que prefieren escuchar. ¡Se abre el bufet!

La primera campaña global de vacunación

Comenzamos con una aventura que sucedió hace más dos siglos. El 30 de noviembre de 1803 zarpa del puerto de A Coruña la corbeta María Pita. En su interior viajan 22 niños con la misión de llevar en su propio cuerpo la vacuna de la viruela, una de las enfermedades más mortíferas de la humanidad, a América y Filipinas. El Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC), el Ministerio de Ciencia e Innovación (MCIN) y Editorial Planeta han conmemorado esta gesta sanitaria con el lanzamiento de dos publicaciones: la novela gráfica El mar recordará nuestros nombres, del Premio Nacional de Cómic 2020 Javier de Isusi, y La expedición de Balmis. Primer modelo de lucha global contra las pandemias, un libro monográfico coordinado por Susana Ramírez, de la Universidad Complutense de Madrid (UCM), y prologado por el virólogo del CSIC Luis Enjuanes.

“El objetivo de ambas publicaciones es dar a conocer al público estos hechos y a sus protagonistas, muchos de ellos anónimos”, señala Pura Fernández, directora de Cultura Científica y Ciencia Ciudadana del CSIC. Según el autor del cómic, “se trata de dos libros complementarios: uno centrado en los datos históricos y otro en el relato, en la dimensión de aventura de la campaña”.

Matriarcales, ubicuas y abundantes

Las hormigas se pueden encontrar en un bote de mermelada mal cerrado, sobre las aguas de la Amazonia flotando a modo de balsas vivientes o en las copas de los árboles mientras tejen nidos hechos con hojas. Las hay negras, rubias y azules, y son capaces de emitir múltiples señales para avisar de la presencia de alimento o para alertar a su colonia de un peligro inminente. José Manuel Vidal Cordero abre una ventana al formidable mundo de la mirmecología en Las hormigas (CSIC-Catarata). “La cantidad total de materia viva de estos individuos es mucho mayor que la de cualquier otro grupo de insectos. Además, constituyen uno de los mejores ejemplos de organización social avanzada dentro del reino animal”, comenta el entomólogo del CSIC. Si piensas que las hormigas solo son insectos agresivos y molestos que entran sin permiso en nuestras despensas, este texto cambiará tus esquemas.

Las hormigas tejedoras del género Oecophylla utilizan sus propias larvas para unir los extremos de las hojas mediante la seda que estas producen. / Sergio Ibarra Mellado

Del transistor a la computación neuronal: el espectacular desarrollo de la microelectrónica

En 1958, el joven físico e ingeniero Jack Kilby tuvo la idea de fabricar todos los elementos necesarios para realizar un circuito empleando materiales semiconductores e integrándolos en un sustrato común. El resultado fue lo que hoy denominamos un circuito integrado. Desde entonces, se han fabricado dispositivos cada vez más compactos, capaces de hacer posibles aplicaciones tan punteras como la computación neuronal o los ordenadores cuánticos. El investigador del CSIC y profesor de la Universidad de Sevilla José M. de la Rosa firma De la micro a la nanoelectrónica, un título de la colección ‘¿Qué sabemos de?’ (CSIC-Catarata) donde se hace un recorrido por los principios y componentes esenciales de estas tecnologías y sus principales aplicaciones, así como por los retos y tendencias que se vislumbran en el horizonte de la electrónica del siglo XXI.

Hoy en día se pueden construir chips que contienen en su interior miles de millones de componentes de dimensiones cercanas al nanómetro.

Reciclaje en la farmacia

Se estima que el 75% de los fármacos conocidos pueden tener nuevos usos terapéuticos y que los medicamentos en uso clínico podrían utilizarse hasta en 20 aplicaciones diferentes de aquellas para las que fueron aprobados originalmente. El libro Nuevos usos para viejos medicamentos (CSIC-Catarata) explica cómo se lleva a cabo el reposicionamiento y la reformulación de fármacos, dos de las opciones en las que trabajan tanto la comunidad científica como la industria farmacéutica para acelerar los plazos y reducir los elevados costes de la producción de nuevos medicamentos. Las investigadoras del CSIC Nuria E. Campillo, Mª del Carmen Fernández y Mercedes Jiménez firman este texto.

Para dar ‘una nueva vida’ a medicamentos existentes, la comunidad científica utiliza estrategias experimentales y computacionales.

El surgimiento de la agricultura

Hace unos 12.000 años, las tierras del Próximo Oriente fueron testigo de uno de los cambios más revolucionarios de la humanidad: el paso de una sociedad cazadora y recolectora, que había vivido así durante cientos de miles de años, a otra basada en la domesticación animal y vegetal. “Si se considera la población rural actual, unos 3.400 millones de personas, podemos decir que vive en un entorno muy similar, en lo esencial y dejando aparte la tecnología, al de aquellas primeras sociedades neolíticas”, afirman Juan F. Gibaja, Juan José Ibáñez y Millán Mozota, investigadores del CSIC y autores de El Neolítico (CSIC-Catarata). Los autores cuentan este período histórico desde su origen en la región denominada “el Creciente Fértil” hasta su expansión en Europa, especialmente en el área mediterránea.

Reconstrucción del asentamiento de Mondeval (Dolomitas Bellunesi, Belluno, Italia). / A. Guerreschi y M. Cutrona

¿Existen los superalimentos?

Jengibre, cúrcuma, bayas de goji o panela son algunos de los muchos productos que solemos encontrar bajo la etiqueta de superalimentos. Se trata de una lista que en los últimos años no ha dejado de crecer, pero ¿son tan poderosos como los pintan? La investigadora del CSIC Jara Pérez es la autora de Los superalimentos (CSIC-Catarata) que trata de contextualizar el uso de estos alimentos en nuestra dieta, compararlos con aquellos que consumimos habitualmente y dar a conocer las propiedades reales de algunos de ellos, según el conocimiento científico. Quien quiera ‘degustar’ un aperitivo del texto, puede escuchar una entrevista con la autora en Ciencia para leer, el pódcast del CSIC sobre libros de divulgación.

Las bayas de goji contienen cantidades similares de polifenoles a frutas tan comunes como la ciruela.

Un espectacular viaje científico por los polos

La Antártida y el Ártico son regiones tan remotas e inhóspitas como atractivas. Numerosas expediciones han llegado hasta los confines de nuestro planeta en busca de recursos naturales o simplemente por el mero interés de explorar lugares desconocidos. Pero, sobre todo, las zonas polares han sido visitadas por su gran interés científico. De hecho, a día de hoy constituyen los principales motores reguladores del clima de la Tierra y son un ‘laboratorio’ ideal para el estudio de los contaminantes a nivel global. El libro de la colección Divulgación Observando los polos (CSIC-Catarata) ofrece una visión multidisciplinar del conocimiento científico sobre ambas regiones a la vez que describe la historia y la situación actual de la investigación polar en España. 56 especialistas pertenecientes a la plataforma temática interdisciplinar POLARCSIC han participado en la elaboración de la publicación, que incluye una espectacular colección de imágenes tanto de la flora, la fauna y los paisajes del Ártico y de la Antártida, como de las instalaciones, los equipamientos científicos y las campañas llevadas a cabo por el personal investigador del CSIC.

Los depredadores, como los osos polares, actúan como centinelas del medio marino porque reflejan los efectos de los cambios ambientales en sus presas. / Manuel Dall’Osto.

Escuchar la ciencia

Las tres propuestas que nos quedan llegan en formato audio. Ciencia para leer es un pódcast realizado a partir de los libros de la colección ¿Qué sabemos de? (CSIC y Catarata). Charlamos con sus autores y autoras sobre descubrimientos, desarrollos tecnológicos y temas de actualidad vistos a través del prisma de la ciencia.

El investigador Manuel de León nos explica Las matemáticas de la pandemia. Desde el inicio de la crisis sanitaria ocasionada por el virus SARS-CoV-2 contamos y medimos sin descanso. Cada día recibimos cantidades ingentes de información y oímos expresiones como ritmo de contagio, aplanar la curva o modelo SIR. Pero, ¿sabemos realmente su significado? Manuel de León nos cuenta las herramientas matemáticas que se utilizan para comprender el proceso de transmisión de enfermedades como la viruela, la malaria o la COVID-19, y expone cómo esta disciplina ayuda a diseñar medidas para combatirlas.

En las últimas décadas, acontecimientos como el 11-S, los atentados de Madrid y Londres o la reciente crisis en Afganistán han alimentado un creciente interés hacia el islam que suele ir acompañado de una gran confusión terminológica. Todavía gran parte de la opinión pública desconoce que islam e islamismo no son sinónimos, como tampoco lo son árabe y musulmán. Esta ignorancia “ya no es una cuestión anecdótica, sino que se ha vuelto peligrosa”, afirma Cristina de la Puente, investigadora del CSIC y autora del libro Islam e islamismo. Hablamos con ella para conocer las diferencias entre estos conceptos y la diversidad que encierra cada uno, para superar interpretaciones erróneas y desmontar tópicos.

En la Grecia clásica ya se conocían los beneficios del ejercicio físico para el cuerpo y para la mente, y hoy día todo el mundo es consciente de los perjuicios del sedentarismo. Pero, ¿cualquier tipo de ejercicio es bueno?, ¿qué cantidad e intensidad de actividad física nos conviene practicar? Charlamos con José Luis Trejo, autor junto con Coral Sanfeliu del libro Cerebro y ejercicio para conocer cómo la actividad física moldea el cerebro humano y cuáles son esos efectos beneficiosos del ejercicio sobre nuestras neuronas o nuestro estado de ánimo.

Todos los libros de las colecciones ‘¿Qué sabemos de?’ y ‘Divulgación’ están escritos por personal investigador del CSIC. Además de los que te hemos contado, ambas series te ofrecen más de 150 títulos para saciar tu curiosidad científica. Buena lectura.

 

FOTCIENCIA18: descubre en un minuto las mejores imágenes científicas de 2021

Por Mar Gulis (CSIC)

Una dalia artificial de carbonato cálcico, la intrincada red de nanofibras de una mascarilla FFP2 o el volcán de colores creado por un singular organismo conocido como ‘huevas de salmón’ son algunos de los temas retratados en las imágenes seleccionadas en la 18ª edición de FOTCIENCIA, una iniciativa organizada por el Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y la Fundación Española para la Ciencia y la Tecnología (FECYT) con el apoyo de la Fundación Jesús Serra.

En esta edición, a las modalidades de participación habituales –Micro, General, Alimentación y nutrición, Agricultura sostenible y La ciencia en el aula– se ha sumado una modalidad especial para recoger imágenes que hayan plasmado la importancia de la ciencia y la tecnología frente al COVID. Un comité formado por doce profesionales relacionados con la fotografía, la microscopía, la divulgación científica y la comunicación ha valorado y seleccionado las imágenes más impactantes y que mejor describen algún hecho científico.

De izquierda a derecha y de arriba abajo: ‘Ser o no ser’, ‘Jeroglíficos del microprocesador’, ‘Volcán de mixomicetos’, ‘Pequeña Gran Muralla’, ‘Metamorfosis floral’, ‘El bosque de parasoles’, ‘El arcoíris digital’ y ‘Todo es polvo de estrellas’.

De izquierda a derecha y de arriba abajo: ‘Ser o no ser’, ‘Jeroglíficos del microprocesador’, ‘Volcán de mixomicetos’, ‘Pequeña Gran Muralla’, ‘Metamorfosis floral’, ‘El bosque de parasoles’, ‘El arcoíris digital’ y ‘Todo es polvo de estrellas’.

Los transistores con forma de jeroglífico de un microprocesador, la transformación de las flores de girasol en frutos o el envés de la hoja del olivo son otros de los temas retratados. El objetivo es acercar la ciencia a la sociedad a través de fotografías que abordan cuestiones científicas mediante una perspectiva artística y estética.

Con estas imágenes, que puedes ver en el vídeo que acompaña a este texto, y una selección más amplia de entre las 556 recibidas en esta ocasión, próximamente se realizará un catálogo y una exposición itinerante, que será inaugurada en primavera de 2022 y recorrerá diferentes salas expositivas por toda España a lo largo del año.

En esta 18ª edición, FOTCIENCIA se ha sumado nuevamente a los 17 Objetivos de Desarrollo Sostenible declarados por Naciones Unidas. Más información en www.fotciencia.es

Para saber más sobre las imágenes escogidas, pincha aquí.

Imágenes seleccionadas:

Modalidad Micro:

– ‘Ser o no ser’. Autoría: Isabel María Sánchez Almazo. Coautoría: Lola Molina Fernández, Concepción Hernández Castillo

– ‘Jeroglíficos del microprocesador’. Autoría: Evgenii Modin

Modalidad General:

– ‘Volcán de mixomicetos’. Autoría: José Eladio Aguilar de Dios Liñán

– ‘Todo es polvo de estrellas’. Autoría: David Sánchez Hernández Modalidad

La ciencia frente al COVID:

– ‘Pequeña gran muralla’. Autoría: Alberto Martín Pérez. Coautoría: Raquel Álvaro Bruna, Eduardo Gil Santos

Modalidad Alimentación y nutrición:

– ‘Metamorfosis floral’. Autoría: David Talens Perales

Modalidad Agricultura Sostenible:

– ‘El bosque de parasoles’. Autoría: Enrique Rodríguez Cañas

Modalidad La ciencia en el aula:

– ‘El arcoíris digital’. Autoría: Carlota Abad Esteban, Lourdes González Tourné

Arte y matemáticas en los mosaicos de la Alhambra

Por Mar Gulis (CSIC)

La Alhambra es un excepcional conjunto monumental que se localiza sobre una colina rocosa situada en los márgenes del río Darro, en Granada. Su nombre procede de la palabra árabe al-ḥamrā, que significa ‘la roja’, se cree que por el tono de color rojizo de sus torres y muros. Creado originalmente con propósitos militares, el recinto fortificado fue al mismo tiempo una alcazaba (fortín), un alcázar (palacio) y una pequeña medina (ciudad).

Los inicios constructivos de la fortificación se remontan al siglo IX, aunque la fortaleza alcanzó su esplendor en la segunda mitad del siglo XIV, concretamente bajo los sultanatos de Yusuf I (1333-1353) y Mohamed V (1353-1391). En 1492, la Alhambra se convirtió en corte cristiana cuando los Reyes Católicos conquistaron Granada. Desde entonces a nuestros días, ha pasado por diversas etapas de mayor o menor abandono. En la actualidad, la Alhambra es el principal referente de la arquitectura hispanomusulmana y, gracias a su enorme valor histórico y artístico, fue declarada Patrimonio Mundial de la Humanidad por la UNESCO en 1984.

Claude Valette – Flickr

Así, la Alhambra es admirada por amantes de la historia, la arquitectura, el arte, la artesanía… Pero, ¿sabías que, además, este conjunto monumental crea una especial fascinación en las personas aficionadas a las matemáticas? Te contamos por qué.

Mosaicos, geometría y los 17 grupos de simetría

Al hablar de la Alhambra, con frecuencia se nos vienen a la mente imágenes de los maravillosos mosaicos geométricos de azulejos que recubren buena parte de sus paredes y suelos. Estos revestimientos cerámicos constituyen una de sus mayores bellezas artísticas y también una de las curiosidades matemáticas de la Alhambra.

Para comprender qué son los mosaicos, podemos definirlos a grandes rasgos como una composición, en este caso geométrica, de figuras que recubren todo el plano, de tal forma que cumplen dos condiciones: las figuras no se solapan y no quedan huecos entre ellas. Las piezas que se utilizan se denominan teselas (o, según sus usos, baldosas, losetas, etc.).

Podemos encontrar diversos tipos de mosaicos: regulares, semirregulares, simples, complejos… Los más sencillos están formados por polígonos regulares del mismo tipo (por ejemplo, solo cuadrados, solo triángulos equiláteros o solo hexágonos). Pero también se pueden formar mosaicos combinando varios tipos de polígonos.

En cuanto a la manera de combinarlos, existen cuatro estrategias para rellenar un plano con losetas (o ‘teselar un plano’), es decir, cuatro tipos de movimientos, basados en simetrías, desplazamientos y/o rotaciones:

  1. Traslación: añadir nueva loseta sin ningún giro respecto a la anterior.
  2. Rotación: añadir nueva loseta con algún giro sobre un punto fijo.
  3. Reflexión o simetría: añadir nueva loseta de modo especular respecto a la anterior, con un eje de simetría.
  4. Simetría con deslizamiento: añadir nueva loseta usando la traslación de la reflexión en el mismo eje sin un punto fijo.

Katie Beuerlein – Flickr

Estos movimientos poseen una estructura matemática que se denomina grupo. Como explican Manuel de León y Ágata Timón en el libro de la colección ¿Qué sabemos de? Las matemáticas de los cristales (CSIC-Catarata, 2015), las transformaciones del plano que dejan invariante una figura forman lo que se llama su grupo de simetrías. Si combinamos dos de estas transformaciones, volvemos a obtener una simetría; cada una tiene una inversa, y la transformación identidad acontece cuando no cambiamos nada. Una de las formas de recubrir (teselar) un plano es comenzar con un motivo simple y repetirlo utilizando esos elementos de simetría. Y hay solo 17 grupos posibles que hacen esto, los llamados grupos cristalográficos.

En principio, podría parecer que existen infinitos grupos de simetría diferentes, o infinitas formas de combinar polígonos en un plano, pero no es así. En 1891, el matemático y cristalógrafo ruso Evgraf Fedorov demostró que solo existen 17 posibles grupos cristalográficos para las figuras del plano, denominados grupos cristalográficos planos.

La Alhambra: un caso único

Pues bien, aquí viene la curiosidad matemática que alberga la Alhambra: en los adornos ornamentales que están presentes en sus suelos y muros se pueden encontrar ejemplos de cada uno de estos 17 grupos cristalográficos planos. Los artistas musulmanes, por preceptos religiosos, no podían representar seres vivientes en sus creaciones. Sin embargo, esta limitación sirvió de aliciente para estimular su creatividad y explorar caminos geométricos de gran belleza y originalidad. Su conocimiento de las simetrías alcanzó tal magnitud que fueron los únicos en descubrir y utilizar sabiamente en sus decoraciones los 17 tipos de simetría plana. De esto se percató por primera vez la matemática Edith Alice Muller, cuya tesis Aplicación de la teoría de grupos y análisis estructural de la decoración morisca en la Alhambra de Granada, defendida en 1944, fue clave para entender los patrones geométricos islámicos, mucho más complejos de lo que se pensaba hasta el momento.

Los creadores de los mosaicos de la Alhambra no conocían la afirmación del teorema de clasificación de Fedorov, que se produjo varios siglos después. Sin embargo, aunque quizás no supieran que eran los únicos grupos de simetrías, sí conocían todos y cada uno de los 17 existentes para rellenar el plano con baldosas (mediante teselaciones del plano). De hecho, el autor y la autora del libro citado más arriba, del Instituto de Ciencias Matemáticas del CSIC, nos recuerdan que, en la actualidad, es el único monumento construido antes del descubrimiento de la teoría de grupos que cuenta con al menos un ejemplo de cada uno de los grupos cristalográficos planos.

Por este motivo, la Alhambra tiene un especial interés para personas interesadas en las matemáticas, pues el libre y audaz método creativo empleado para elaborar los mosaicos pone de manifiesto el uso de conceptos científicos basados en hacer variaciones sobre una misma figura. Sin entrar en otros detalles relacionados con estos revestimientos cerámicos en los que sus constructores eran verdaderos maestros, podemos afirmar que la Alhambra es un ejemplo esplendoroso del hermanamiento entre arte y matemáticas.