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

Por Elena Granda (Universitat de Lleida) *

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

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

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

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

 

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

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

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

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

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

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

 

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

 

¿Qué son y cómo funcionan los mercados de emisiones de CO2?

Por Mar Gulis (CSIC)

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Emisiones de gases sobre el cielo de Madrid / M. Rodríguez Gutiérrez

En 2015, nuestro país aumentó las emisiones de C02 a la atmósfera, incumpliendo así sus compromisos internacionales en esta materia. Esta es una de las conclusiones del Informe sobre Cambio Climático elaborado por el Observatorio de Sostenibilidad. Uno de sus autores, el biólogo del CSIC Jorge Lobo, considera que esta situación se debe a nuestro “uso intensivo y abusivo de los combustibles fósiles”, sobre todo del carbón, mientras las energías renovables no acaban de despegar. Junto a ello, el investigador señala la ineficiencia del mercado de los derechos de emisión, un mecanismo que funciona a nivel internacional y que, aunque se concibió para luchar contra el calentamiento global, ha cosechado escasos resultados.

La web del Ministerio de Agricultura (MAGRAMA) explica que “el comercio de derechos de emisión es un instrumento de mercado persigue un beneficio medioambiental: que un conjunto de plantas industriales reduzcan colectivamente las emisiones de gases contaminantes a la atmósfera”.

Para que el mecanismo funcione tiene que haber una autorización de emisión, es decir, un permiso otorgado a una instalación para que pueda emitir gases. Pero también existe el derecho a emitir, que se refiere a la cantidad de gases que podrán emitirse. Este derecho de emisión es transferible: se puede comprar o vender. Ahí está la clave.

Tal y como explica el MAGRAMA, “actualmente existen mercados de emisiones que operan en distintos países y que afectan a diferentes gases”.  La Unión Europea puso en marcha en 2005 un mercado de CO2 que cubre, en los 28 Estados miembros, las emisiones de este gas de instalaciones como centrales térmicas, refinerías, cementeras o papeleras. Este régimen afecta a más de 10.000 instalaciones y a más de 2.000 millones de toneladas de CO2, según cifras del MAGRAMA, lo que supone “en torno al 45% de las emisiones totales de gases de efecto invernadero en la UE”.

Sin embargo, en Bruselas se debate desde hace tiempo sobre cómo reformar este mercado. Teóricamente su objetivo es reducir las emisiones de gases con efecto invernadero y combatir así el cambio climático. Pero el propio Parlamento Europeo (PE) señala que “los desequilibrios entre la oferta y la demanda de los derechos de emisión está desincentivando las inversiones verdes”, es decir, la inversión de los Gobiernos en energías limpias que nos lleven a un modelo más sostenible y menos basado en los combustibles fósiles. Para que fuera eficaz, la compra-venta de derechos de emisión se debería realizar a un precio que anime a la industria “a buscar alternativas para ahorrar energía y reducir sus emisiones”, afirma el PE en su página web.

El PE afirma también que en la actualidad “el precio de mercado de estos permisos es muy bajo” porque la demanda se ha desplomado a raíz de la crisis económica. Por ejemplo, “en 2013 había un exceso de unos 2.000 millones de licencias comparado con las emisiones reales, que podría alcanzar los 2.600 millones en el horizonte de 2020”. Cada licencia concede a su titular el derecho de emitir una tonelada de CO2.

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La apuesta por las energías renovables, como la eólica, es clave para ir hacia un modelo energético más sostenible / Steve Wilson

El investigador Jorge Lobo explica que “en las cumbres del clima se establecen unos derechos de emisión para cada país y después se deja operar al mercado libremente. Por ejemplo, un país concreto, con una cantidad de población, un PIB, etc., tiene unas capacidades de emisión determinadas; pero si por tener un desarrollo escaso o por hacer un uso intensivo de renovables o por la razón que sea no tiene esa capacidad de emisión, puede vender los derechos. Es decir, las toneladas de CO2 que puede emitir pero que no emite, se las puede vender a otro Estado”. Y añade: “Si esos derechos de emisión se ponen en el mercado y cotizan alto, a muchos países no les rentará adquirirlos, sino que preferirán reconvertir su industria o invertir en renovables. Pero si  valen poco, puede compensar emitir CO2 porque luego compras esos derechos fuera”. Lobo considera que en el actual escenario de bajos precios, el comercio de emisiones, lejos de desincentivar a las industrias en el uso de combustibles fósiles, facilita el mantenimiento del modelo actual y con él las elevadas emisiones de CO2 a la atmósfera.

Para salir de esta situación ya en 2013 el PE votó a favor de una medida temporal para que algunas licencias programadas para 2014-2016 se retrasaran hasta 2019-2020. También se ha contemplado la creación de una reserva que reequilibre la oferta y la demanda. Si el exceso de oferta supera un determinado umbral, se retirarán licencias del mercado y se depositarán en la citada reserva hasta que, si cambian las circunstancias, se pongan de nuevo en circulación.

Sin embargo, investigadores como Lobo y otras voces críticas se muestran escépticos ante este tipo de medidas. En su opinión, la solución pasaría por incrementar la inversión en  energías renovables para, poco a poco, ir hacia un modelo de economía baja en carbono y más sostenible a largo plazo.

Plancton, el otro pulmón del planeta

Por Mar Gulis (CSIC)

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‘Hyperia macrocephala’, uno de los miles de microorganismos que configuran el plancton. / Uwe Kils, via Wikipedia Commons.

Si decimos que el Amazonas y otras selvas y bosques son los pulmones de nuestro planeta, a nadie le extrañará. Estas grandes extensiones pobladas de árboles y otras plantas cumplen un papel esencial en la producción de oxígeno y en la captura del carbono. Pero, ¿hay otros pulmones en el planeta? Varios estudios científicos señalan al plancton como uno de los más importantes. Sí, ese conjunto de organismos –sobre todo microscópicos – que habita mares y océanos produce cantidades importantes del oxígeno que respiramos y absorbe en torno a un 30% del CO2 que generamos los humanos. Por eso desempeña un papel clave en la lucha contra el calentamiento global.

El plancton, que en griego significa ‘errante’, está constituido por seres vivos que viven en suspensión en el agua del mar. Aquí se incluyen virus, bacterias, arqueas, microalgas y animales como las medusas, si bien la mayoría son organismos tan pequeños que solo pueden verse bajo el microscopio. Pues bien, estos seres minúsculos son esenciales para el funcionamiento del ecosistema oceánico y el mantenimiento del clima en nuestro planeta.

Dado que el plancton engloba a organismos muy heterogéneos, existen diversas clasificaciones para diferenciarlos. Una de las más extendidas distingue al fitoplancton, constituido por vegetales, del zooplancton, integrado por animales como pequeños peces y crustáceos. Aquí nos interesa hablar del fitoplancton, que abarca desde bacterias menores de 0.001 mm hasta algas unicelulares de casi 1 mm. Como sucede con las plantas terrestres, el fitoplancton marino lleva a cabo la fotosíntesis. Este proceso transforma, gracias a la luz, materia inorgánica (agua y CO2) en orgánica, siendo la base de la red trófica oceánica, que incluye los peces de los que nos alimentamos. Además, durante la fotosíntesis se libera oxígeno a la atmósfera. Finalmente, el fitoplancton ejerce una función de control del clima mediante la denominada ‘bomba biológica de carbono’, que permite el ‘secuestro’ del carbono en las profundidades marinas.

Expedici—n Malaspina 2010 Im‡genes de zooplancton muestreado en el Leg 5 entre Auckland y Honolulu. Heter—poda. Hembra de la especie Pterosoma planum. Pertenecen a un grupo de caracolas depredadoras que viven en el OcŽano Pac’fico. Pueden crecer hasta los tres o cuatro cent’metros. Es una especie carn’vora que caza peces y otras caracolas y babosas. © JOAN COSTA

Hembra de la especie ‘Pterosoma planum’ que forma parte del zooplancton que habita en el Océano Pacífico.  / Imagen de la Expedición Malaspina 2010 (Joan Costa-CSIC)

El mecanismo es el siguiente: el CO2 es absorbido en las aguas superficiales iluminadas por el sol durante la fotosíntesis. Así, el carbono queda fijado en el tejido de los organismos o en las conchas de ciertos microorganismos; después esos materiales sufren una sedimentación en las aguas profundas, donde el carbono puede quedar ‘secuestrado’ durante miles de años antes de que vuelva a la atmósfera.

En otras palabras, este flujo vertical de carbono fuerza el paso de CO2 desde la atmósfera hacia la capa superficial del océano, y de ahí a las profundidades. De este modo se reduce la acumulación de dióxido de carbono de origen antropogénico en la atmósfera, causa principal del calentamiento global. Investigaciones recientes apuntan, además, que gracias al fitoplancton el océano podría actuar como sumidero del CO2 a un ritmo incluso más rápido de lo que se pensaba. Tras recoger múltiples muestras, la Expedición Malaspina, liderada por el CSIC y que se desarrolló en 2010-2011, concluyó que muchas de las células fotosintéticas que se hallaron en el océano profundo, habían estado viviendo en la superficie entre 5 y 20 días antes de ser muestreadas. Con ese dato, los investigadores calcularon que dichas células se hundían una media de 400 a 600 metros por día, cuando se pensaba que el ritmo diario era de un metro. Obviamente, eso supone una capacidad mayor a la hora de retirar el carbono de la atmósfera para su posterior ‘almacenamiento’ en el fondo del océano.

Esta tesis concuerda con lo planteado en una investigación internacional que se ha publicado en la revista Nature y en la que ha participado el Instituto de Ciencias del Mar del CSIC. Este trabajo describe la comunidad de organismos planctónicos que participan en la eliminación de carbono de las capas superiores del océano. La principal conclusión es que “el papel desempeñado por ciertos microorganismos (parásitos unicelulares, cianobacterias y virus) en la exportación de carbono había sido subestimado”, explica la delegación del CSIC en Cataluña en su revista R+D.

Así que, aunque no los veamos, millones de seres vivos microscópicos que flotan a la deriva en mares y océanos combaten cada día el calentamiento global, una de las principales amenazas para la sostenibilidad del planeta.

¿Una Europa congelada? El paradójico desenlace del calentamiento global

The day after tomorrow

Imagen promocional de la película The day after tomorrow

Por Mar Gulis (CSIC)

La hipótesis de que el calentamiento global, paradójicamente, podría conducir a un enfriamiento más o menos abrupto de las zonas más habitadas del planeta no es nueva para la ciencia. Tampoco para el público general, puesto que a mediados de la década pasada la idea alcanzó cierta notoriedad en los medios de comunicación. La película The day after tomorrow fue, sin duda, el producto de Hollywood que más contribuyó a difundirla.

¿Cuál es la base científica de esta hipótesis? Para responder a esta pregunta, primero es necesario comprender la dinámica global de las corrientes marinas y su importante papel en la regulación climática de la Tierra.

Impulsadas principalmente por el viento, las corrientes superficiales calientan unas zonas del planeta y enfrían otras. Los flujos calientes transportan calor desde los trópicos y los subtrópicos hacia los polos; como la Corriente del Golfo y su brazo que se alarga hasta el Atlántico Norte, que dan a Europa un clima más cálido del que tendría si no existieran. Como los vientos del oeste llevan esta corriente hacia tierra, los países del este del océano Atlántico tienen un clima más templado que los del oeste, aunque se encuentren a la misma latitud. Por eso el invierno en Reikiavik, la capital de Islandia, puede llegar a ser más suave que el de Nueva York, aunque la primera esté bastante más al norte que la segunda.

Por su parte, las corrientes frías hacen que se encuentren ciertas especies en lugares donde no se esperaría verlas. Por ejemplo, aunque la mayoría de los pingüinos viven en climas polares, existe una especie que vive en las Islas Galápagos (situadas frente a la costa de Ecuador), que tienen clima tropical. Esto es debido a la existencia de la Corriente de Perú, que transporta agua fría procedente de la Antártida a lo largo de la costa oeste sudamericana.

Sin embargo, las corrientes superficiales son solo la parte ‘visible’ de la circulación oceánica global, conocida también como circulación termohalina. Este gran cinturón, que conecta aguas de todos lo océanos, está impulsado por dos puntos de formación de aguas profundas: uno cerca de Groenlandia y otro en el mar de Weddell, en la Antártida. El agua se hunde en estos lugares por su mayor densidad, una propiedad que aumenta cuando lo hace la salinidad y/o cuando desciende la temperatura. Durante el proceso de formación de hielo que tiene lugar en los mares polares, la sal es expulsada al agua circundante. Esto hace que se cree un agua más densa, muy fría y con más contenido en sal, que se hunde para dejar que su lugar en la superficie lo ocupen masas de agua menos densas.

Las aguas que se han hundido en el Ártico se dirigen por el fondo del mar hacia la Antártida, donde se bifurcan hasta que vuelven a aflorar en el océano Índico y en el océano Pacífico. Por otra parte, los vientos provocan corrientes superficiales que transportan el agua menos densa y más cálida hacia el Atlántico Norte, donde se hundirá de nuevo al enfriarse y ganar salinidad. Este patrón de circulación a escala global tarda unos mil años en completarse.

Circulación global

Pero, ¿por qué razón la consecuencia del calentamiento global sería un enfriamiento de amplias zonas del planeta? Si el calentamiento fundiera el hielo ártico, tal y como está ocurriendo, se incrementaría el agua dulce de las zonas boreales. Esta agua, menos densa, probablemente ya no se hundiría, lo que podría provocar que la denominada cinta transportadora del Atlántico –el sistema de corrientes que mantiene cálida Europa– interrumpiera o cambiara su patrón de circulación. Si esto ocurriese, la temperatura atmosférica media de Europa caería en picado…

 

Si quieres más ciencia para llevar sobre corrientes marinas consulta la web del proyecto de divulgación del CSIC y la Obra Social “la Caixa” El mar a fondo.