LAS ZONAS DE LA TIERRA DONDE EL CICLO DE LA VIDA ES MÁS LENTO

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En el subsuelo del fondo marino hay una considerable cantidad de microbios. Pero las condiciones que allí reinan, como oscuridad, grandes presiones y escasez de nutrientes, impiden que los microorganismos desarrollen su ciclo de vida con la velocidad a la que lo harían si estuvieran en un entorno más favorable.

Lomstein y Thoft, durante una expedición. (Foto: Jesper Rais/AU Communication)

Conocer la velocidad del ciclo de vida de esos microbios tiene un interés que va mucho más allá de lo meramente académico. Esas bacterias de crecimiento muy lento son importantes dentro del conjunto de procesos que afectan al almacenamiento global de carbono, incluyendo al dióxido de carbono. El 70 por ciento de nuestro planeta está cubierto por el mar, lo que significa que el 70 por ciento del planeta tiene fondos marinos conformados por sedimentos que almacenan materia orgánica antigua. En algunos lugares, los depósitos tienen más de cien metros de espesor, y entre el diez y el treinta por ciento del total de la biomasa viva de la tierra se encuentra actualmente en el lodo del fondo marino. Las bacterias en el fondo marino convierten el carbono de la materia orgánica en dióxido de carbono (CO2). La velocidad de su ciclo de vida es por tanto fundamental para los niveles de CO2 del planeta.
El equipo de la microbióloga Bente Lomstein de la Universidad de Aarhus en Dinamarca, ha constatado hasta qué punto el metabolismo del carbono orgánico tiene lugar a un ritmo mucho más lento en los fondos marinos en comparación con lo que sucede en los otros ecosistemas conocidos. El tiempo medio de generación de células bacterianas en esos ecosistemas es muy largo: entre mil y tres mil años. En cambio, muchas de las bacterias que han sido estudiadas en el laboratorio o en la naturaleza se reproducen en cuestión de horas.
Las presiones extremadamente altas (que pueden ser del orden de varios cientos de atmósferas), la total oscuridad y la escasez de nutrientes, hacen que los microorganismos pasen mucho tiempo en "hibernación".
El equipo de Lomstein y Alice Thoft Langerhuus también ha analizado la estrategia seguida por las bacterias para sobrevivir en esas condiciones extremas.
Muchos de estos microorganismos no están activos, sino en forma de endosporas, las cuales tienen un robusto "escudo" que las protege de este severo ambiente.
Las técnicas de análisis desarrolladas para esta investigación también pueden ser útiles para explorar la velocidad media del ciclo de vida en otros ecosistemas sometidos a condiciones muy duras, como en las comunidades de microorganismos atrapados en el permafrost, que presentan una actividad biológica extremadamente baja.
En esencia, el permafrost (o permahielo) es hielo mezclado con partículas minerales y orgánicas, y en bastantes terrenos de zonas frías del mundo forma una capa que yace en el subsuelo. Allí está lo bastante protegida de los rayos del Sol como para que buena parte del material permanezca congelado de manera ininterrumpida durante miles o incluso millones de años.

VIVIR EN UNA ISLA ¿HACE GIGANTES A UNOS ANIMALES Y ENANOS A OTROS?

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Desde elefantes enanos hasta ratones enormes, e incluso humanos del tamaño de un hobbit, los cambios en el tamaño de animales confinados a vivir en una isla son bien conocidos por la ciencia.

Vivir en una isla ¿hace gigantes a unos animales y enanos a otros? (Foto: Amazings / NCYT / MMA)

Desde hace tiempo, los biólogos creen que los animales grandes que evolucionan en las islas tienden a hacerse más pequeños, mientras que los animales pequeños tienden a hacerse más grandes, una generalización que ellos llaman la "regla de las islas".
Los restos fósiles de elefantes enanos encontrados en la isla mediterránea de Chipre, por ejemplo, sugieren que redujeron su tamaño en más de un 90 por ciento. Los gigantes de las islas también son impresionantes: Se estima que las jutías gigantes, miembros de un grupo extinto de roedores, pesaban hasta 200 kilogramos (440 libras).
Con los años, varios científicos han puesto en duda la generalidad de la citada regla, argumentando que las tendencias de tamaño en las islas no son tan habituales como originalmente se pensaba. Los investigadores han propuesto diversas hipótesis para explicar por qué algunos animales en las islas se vuelven grandes y otros se vuelven pequeños, pero ninguna variable específica lo ha explicado todo.
Un nuevo estudio ha puesto a prueba la "regla de las islas" en roedores propios de islas y en otros propios de continentes.
El equipo de Paul Durst y Louise Roth de la Universidad Duke recopiló datos de 73 especies de roedores de 55 islas de todo el mundo, los cuales variaban en tamaño desde apenas unos 6 gramos (0,2 onzas) hasta unos 20 kilogramos (unas 45 libras).
Los autores del estudio constataron que el factor clave para determinar si un roedor se hacía más grande o más pequeño era el tamaño que originalmente tenía en el continente. Los roedores por encima del tamaño límite de 253 gramos, un grupo que incluía a castores, ardillas y otros, solían volverse más pequeños con el paso del tiempo, mientras que los que estaban por dejado de ese límite generalmente se hacían más grandes.
La versión original de la "regla de las islas", los animales pequeños se vuelven grandes mientras los animales grandes se vuelven pequeños, concuerda, por tanto, con lo comprobado en estos roedores.

EL IMPACTO DE LA PÉRDIDA DE BIODIVERSIDAD ES COMPARABLE AL DEL CAMBIO CLIMÁTICO

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Un equipo de científicos ha analizado 192 estudios para evaluar los efectos de la pérdida de biodiversidad y otros factores ambientales en la productividad de los ecosistemas. Los resultados, publicados en Nature esta semana, demuestran que el impacto de la pérdida de biodiversidad es comparable al de la contaminación, el cambio climático y la radiación ultravioleta elevada, entre otros.

La pérdida de biodiversidad no solo incluye extinciones globales, sino también cambios en la abundancia de especies. En la foto, un ave del paraiso

“Los estudios que se han publicado durante una década muestran que la biodiversidad afecta a la productividad de los ecosistemas. La pérdida de especies reduce los bienes y servicios que los ecosistemas proporcionan a la sociedad (alimentación, agua potable y un clima estable)”, explica a SINC David Hooper, autor principal del estudio que publica Nature e investigador en el departamento de Biología de la Universidad del Oeste de Washington (EE UU).

El análisis de 192 estudios revela que la pérdida de biodiversidad es comparable a otros factores de estrés ambiental como el cambio climático, la contaminación y la radiación ultravioleta elevada. Según este último estudio, los efectos varían en función del porcentaje de especies que se pierden.

En las áreas en las que se pierde entre el 1% y el 20% de plantas (según las proyecciones), los impactos afectarán sobre todo a su crecimiento, y los cambios de la riqueza de especies serán bajos.

Sin embargo, en los ecosistemas en los que las pérdidas de especies se sitúan entre el 21 y el 40%, el crecimiento de las plantas se reducirá entre un 5 y 10%. “Se trata de un efecto comparable al del calentamiento global y al de una radiación ultravioleta creciente debido a la pérdida de ozono estratosférico”, advierte Hooper.

 En niveles superiores de extinción –entre el 41 y el 60% de las especies–, “los impactos rivalizan con la contaminación de la capa de ozono, las lluvias ácidas en las selvas y a la elevada contaminación de CO₂ y nutrientes”, añade el investigador estadounidense.

Para los científicos, estos resultados demuestran que se ha de trabajar duro para reducir la pérdida de biodiversidad. “Necesitamos entender mejor las implicaciones para los ecosistemas de las interacciones entre los cambios ambientales y la pérdida de diversidad. El mayor reto es predecir estos impactos combinados y cómo afectan a la sociedad”, afirma Hooper.

Causas de la pérdida de biodiversidad

La pérdida de hábitat, la sobreexplotación, las especies invasoras, la contaminación, y el cambio climático son las principales causas de la pérdida de biodiversidad. “A pesar de que el cambio climático no ha tenido mayores efectos sobre la biodiversidad, la mayoría de las proyecciones anticipan que su impacto se incrementará en el futuro”, certifica el científico.
 La pérdida de biodiversidad no solo incluye extinciones globales, sino también cambios en la abundancia de especies, sin que éstas se extingan. Según Hooper, “grandes declives de poblaciones abundantes de especies pueden alterar la manera en la que trabajan los ecosistemas y los beneficios para los seres humanos”.

Ejemplo de ello es el agotamiento de los recursos pesqueros. “Las especies de peces no están extintas pero sus poblaciones son tan escasas que la economía de las pesquerías no es viable por mucho tiempo”, concluye.

Referencia bibliográfica:

David U. Hooper, E. Carol Adair, Bradley J. Cardinale, Jarrett E. K. Byrnes, Bruce A. Hungate, Kristin L. Matulich, Andrew Gonzalez, J. Emmett Duffy, Lars Gamfeldt, Mary I. O’Connor. “A global synthesis reveals biodiversity loss as amajor driver of ecosystem change” Nature, 3 de mayo de 2012 doi:10.1038/nature11118

EL 'HOMO SAPIENS' PUDO PROVOCAR UN GENOCIDIO NEANDERTAL

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El mecanismo de la extinción de los neandertales es un tema polémico de gran interés entre la comunidad científica. Ahora, dos investigadores del Instituto Catalán de Paleoecología Humana y Evolución Social (IPHES), Bienvenido Martínez-Navarro (paleontólogo) y Policarp Hortalà (biólogo), aportan una nueva hipótesis, con datos ecológicos y etológicos, según la cual los Homo neanderthalensis habrían sido, muy probablemente, víctimas de un genocidio provocado por Homo sapiens.

Bienvenido Martínez-Navarro y Policarp Hortolà con una réplica de cráneo neandertal. Imagen: IPHES.

Los autores consideran que los neandertales habrían sido una presa más en la cacería de los miembros de nuestra especie, matando para consumir, o bien, para acabar con la competencia. Desde un punto de vista más ecológico, con los neandertales habría pasado lo mismo que con la megafauna del Cuaternario (mamuts, rinocerontes lanudos, megaterios sudamericanos, etc.), que desapareció por la presión de los Homo sapiens. Así lo recoge la prestigiosa revista Quaternary International en un artículo reciente que firman Bienvenido Martínez-Navarro y Policarp Hortalà del IPHES.

Para los autores, y desde el punto de vista de la estrategia de competencia ecológica de los consumidores de carne, "cualquier muerte del competidor o su depredación, sea con el consumo de la misma o no, tiene dos ventajas: primera, a menos competidores, más presas disponibles, y segunda, a más presas disponibles (incluyendo en esta categoría otros consumidores de carne, como los neandertales), menos competidores", explica Hortolà.

"Esta estrategia no es un comportamiento humano distintivo, sino que está generalizada entre los mamíferos carnívoros, cuando dos especies se superponen", observa el mismo investigador. "Somos una especie única, pero de ninguna manera una especie separada del mundo natural", complementa Martínez-Navarro.

La competencia entre los humanos anatómicamente modernos y los neandertales no ha sido demostrada. Sin embargo, "la expansión geográfica del Homo sapiens -indica Bienvenido Martínez-Navarro - parece haber conducido a una rivalidad directa que llevó a la extinción neandertal".

La rápida dispersión de los humanos modernos

En este sentido, el registro paleontológico y los datos cronométricos obtenidos en la Grotta del Cavallo (sur de Italia) confirman una rápida dispersión de los humanos modernos a través de Europa antes de la desaparición de Homo neanderthalensis. "Un ejemplo de posible competencia por los recursos entre neandertales y sapiens se encuentra en el área limitada que comprende el abrigo neandertal de Mezzena Riparo i la Grotta di Fumane proto-aurinyaciana (norte de Italia)", añade el mencionado paleontólogo.

En el estudio se indica que muy posiblemente los neandertales se extinguieron por las mismas causas que la megafauna, ya que estas especies tienen una muy baja tasa de reproducción y, sometidas a la presión cinegética de un supercazador foráneo con tecnología avanzada como era el Homo sapiens, se iban extinguiendo gradualmente.

Además, hay que tener en cuenta que la tasa de reproducción de Homo neanderthalensis era muy baja, como en todas las especies de homínidos y como en la megafauna. "Por eso, en competencia con Homo sapiens, estaba condenado al ocaso", subraya Martínez-Navarro.

Así, los neandertales fueron parte de los grandes mamíferos potencialmente perseguidos como presas para nuestra especie, del mismo modo que, históricamente, aún lo son los orangutanes, los gorilas y los chimpancés, todos ellos miembros de nuestra propia familia taxonómica. "Lo más posible es que el mismo fenómeno sucediera cada vez que una especie del género Homo tecnológicamente más evolucionada se superpuso a otra tecnológicamente menos avanzada, como el Homo erectus o el Homo floresiensis", indica Hortolà.

Ambos admiten que aunque en la etapa actual de conocimiento del registro arqueológico, el principal supuesto de esta investigación sólo puede ser considerado como una hipótesis de trabajo, "lo que da sentido a la explicación sugerida (el genocidio neandertal debido a la matanza y depredación como parte habitual de la estrategia de la competencia de los sapiens) es consecuencia de nuestro secular comportamiento como primate carnívoro territorial y social".

Referencia bibliográfica

Hortolà, P., Martínez-Navarro, B., 2012. "The Quaternary megafaunal extinction and the fate of Neanderthals: An integrative working hypothesis". Quaternary International. Doi:10.1016/j.quaint.2012.02.037

LOS INMIGRANTES DEL SUR DE EUROPA LLEVARON LA AGRICULTURA A LOS CAZADORES SUECOS

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Las prácticas agrícolas se expandieron por el viejo continente gracias a la migración de los antiguos europeos del sur a las regiones del norte. Así lo demuestra un estudio genético de restos humanos de hace 5.000 años en Suecia. Las sociedades cazadoras-recolectoras y agrícolas se mezclaron dando lugar al genoma europeo actual.

Fotografía de las excavaciones y los restos de un cazador-recolector en Gottland, Suecia. Imagen: Göran Burenhult

Uno de los hitos más discutidos de la historia de la humanidad es la transición de las sociedades cazadoras-recolectoras a agrícolas. Ahora, el análisis del ADN de restos humanos de hace 5.000 años encontrados en Suecia demuestra que la agricultura llegó al norte de Europa de la mano de los granjeros del sur. Según un equipo de investigadores suecos, estos colonos emigrantes popularizaron las prácticas agrícolas y se mezclaron con los cazadores.

“La llegada de la agricultura es, probablemente, la base de toda nuestra civilización moderna” afirma Mattias Jakobsson, científico de la Universidad de Uppsala y coordinador de este trabajo, publicado en la revista Science.

"Hemos podido analizar el material genético de restos humanos de las dos culturas y lo que resulta sorprendentemente es que vivieron mucho tiempo y muy cerca, a tan solo 400 kilómetros, sin interaccionar”, explica Pontus Skoglund, investigador de la misma universidad sueca y primer autor del estudio.

Los genetistas obtuvieron el ADN de los restos de tres individuos cazadores-recolectores y un agricultor. “Gracias a los arqueólogos sabemos que hay muchas diferencias entre las dos sociedades: las tradiciones funerarias, la cerámica, los restos de animales de caza, etc. Podemos distinguir bien las dos culturas”, señala Jakobsson.

"Después de comparar los datos obtenidos con los de las poblaciones modernas europeas nos dimos cuenta de que los cazadores-recolectores de la Edad de Piedra tenían una variabilidad genética muy similar a la de los finlandeses, mientras que los granjeros eran muy cercanos a las poblaciones Mediterráneas”, afirma Skoglund.

Según los científicos, la gran afinidad genética entre los agricultores del norte y del sur del continente demuestra que la expansión de la agricultura por Europa no fue solo un proceso cultural, sino que implicó la migración de personas.

"Cuando ponemos estos hallazgos en su contexto arqueológico, emerge la historia de esta migración en la Edad de Piedra –señala Skoglund–. Y el resultado de este movimiento de personas, 5.000 años después, es la mezcla de su material genético en la población moderna”.

La llegada de la agricultura a Europa

La agricultura se desarrolló en Oriente Medio hace unos 11.000 años y llegó a Europa hace 5.000. Aunque en los últimos 100 años se ha investigado mucho sobre esta cuestión, hasta ahora no se sabía si esta expansión era meramente cultural o implicaba la migración de personas.

El éxito de este estudio recae en las modernas técnicas de laboratorio y el buen grado de conservación del material encontrado. “Una de las fortalezas de nuestros resultados es que no son una extrapolación sino que son fruto del material genético de representantes de las dos culturas” señala Jakobsson.

Para asegurarse de que el ADN obtenido no estaba contaminado con material genético moderno en la investigación se caracterizaron 250 millones de pares de bases de los cuatro esqueletos estudiados. Además los científicos incluyeron varios miles de marcadores genéticos en su estudio y compararon sus hallazgos con una gran cantidad de datos genéticos de los individuos vivos.

Referencia bibliográfica:

 Skoglund P.; Malmström H.; Raghavan M.; Storå, J.; Hall P.; Willerslev E.; Gilbert T. M. P.; Götherström A.; Jakobsson M. "Origins and Genetic Legacy of Neolithic Farmers and Hunter-Gatherers in Europe" Science 336: 466-469. Abril de 2012. DOI: 10.1126/science.1216304

CENSAN CASI 1.000 ESPECIES MARINAS INVASORAS EN EL MAR MEDITERRÁNEO

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Un equipo formado por investigadores de varios países ribereños del mar Mediterráneo, en el que participan biólogos de la Universidad Autónoma de Madrid, lograron censar 955 especies invasoras en el mar Mediterráneo, procedentes casi todas de mares más cálidos. Realizar este tipo de estudios es el primer paso para frenar una homogenización de las poblaciones de los distintos mares y océanos, subrayan los investigadores.

Branchiomma boholense, un poliqueto sabélido del Indo-Pacífico que fue encontrada en el mar Menor y cuyo hallazgo fue publicado por los investigadores de la UAM Eduardo López y Sara Román.

Por el Mare Nostrum se han desplazado desde las épocas más antiguas innumerables embarcaciones, intercambiando ideas, mercancías, especies agrícolas y ganaderas. Pero también, de forma más silenciosa, numerosas especies de animales y plantas de pequeño tamaño que han pasado totalmente desapercibidas, fijadas sobre los cascos o con el agua de lastre.

Este proceso ha adquirido una enorme dimensión en épocas recientes debido a dos factores principales: incremento de navegación de grandes buques procedentes de áreas muy alejadas, y la apertura de vías que rompieron barreras geográficas, como es la apertura del canal de Suez, que ha puesto en contacto el Indo-Pacífico con el Mediterráneo a través del Mar Rojo.

Dada esta situación, un equipo formado por investigadores de Grecia, España, Francia, Italia y Turquía, en el que participan biólogos de la Universidad Autónoma de Madrid, se propuso evaluar y analizar el estado de las especies marinas invasoras en el Mediterráneo. Los resultados de su trabajo, publicado en la revista Mediterranean Marine Science, indican un total de 955 especies invasoras, casi todas procedentes de mares más cálidos. Aunque estos datos permiten ya valorar la magnitud del proceso de invasión en el Mediterráneo, se asume que el número real de especies invasoras es bastante más elevado.

Los autores siguen en su trabajo las distinciones entre las cuatro subregiones biogeográficas definidas en la Directiva Estrategia Marco de la Unión Europea, con la finalidad de organizar los datos más eficientemente y analizar en qué zonas el proceso de invasión es más intenso y en cuáles lo es menos. El trabajo aporta además los conocimientos necesarios para regular políticas ambientales que cubran las estrategias para conservar el Mediterráneo lo mejor posible.

El este del Mediterráneo, el área de más incidencia

El área con mayor incidencia de invasores de aguas cálidas es el este del Mediterráneo (88,4%), seguido por el Mediterráneo central (72,8%), el oeste del Mediterráneo (59,3%), y el Adriático (56,1%). Las especies invasoras de aguas frías se concentran sobre todo en el Adriático.

El área con mayor número total de invasores es el Este del Mediterráneo (718), luego el Oeste (328), el Mediterráneo Central (267) y el Adriático (171). En el Mediterráneo Occidental predominan macrófitos (algas visibles sin microscopio), mientras que en el Mediterráneo oriental son los poliquetos, crustáceos, moluscos y peces los grupos que preferentemente han invadido el área.

El grupo animal del que se han censado más especies invasoras es el de los Moluscos (212), seguidos de los Crustáceos (153), peces (149) y Anélidos Poliquetos (129), seguidos a bastante distancia por los restantes grupos de invertebrados, pero con muy pocas especies invasoras registradas.

En lo referente a los hábitats, son los puertos e instalaciones artificiales donde se han establecido mejor y de manera estable la mayoría de las especies invasoras, ya que se trata de oportunistas que aprovechan las condiciones poco propicias para las especies nativas para instalarse y expandirse.

Los investigadores resalta que el proceso de invasión claramente no ha finalizado, y que posiblemente el número de especies invasoras conocidas aumente con rapidez. Pero documentar el proceso es el primer paso para buscar soluciones y frenar, en la medida de lo posible, una homogenización de las poblaciones de los distintos mares y océanos.

Referencia bibliográfica:

Alien species in the Mediterranean Sea by 2010. A contribution to the application of European Union’s Marine Strategy Framework Directive (MSFD). Part I. Spatial distribution. A. ZENETOS, S. GOFAS, M. VERLAQUE, M.E. CINAR, E. GARCIA RASO, C.N. BIANCHI, C.MORRI, E. AZZURRO, M. BILECENOGLU, C. FROGLIA, I. SIOKOU, D. VIOLANTI, A. SFRISO, G. SAN MARTIN, A. GIANDGRANDE, T. KATAGAN, E. BALLESTEROS, A. RAMOS ESPLA, F. MASTROTOTARO, O. OCANA, A. ZINGONE, M.C. GAMBI and N. STREFTARIS. Medit. Mar. Sci. 11 (2): 381-493.

LOS ECOSISTEMAS TAMBIÉN TIENEN UN “RELOJ BIOLÓGICO" QUE REGULA LA FOTOSÍNTESIS

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Un reciente estudio desarrollado por un grupo de científicos australianos, estadounidenses y europeos, en el que participa la Universidad de Valladolid y el INIA, ha establecido que el llamado reloj biólogico no sólo es privativo de los seres humanos, sino que también lo tienen los ecosistemas. Los resultados de este trabajo han sido recogidos en un artículo publicado en la revista Global Change Biology. 

Josu González, junto a otra investigadora en una salida de campo. Imagen: Carolina Martínez-DiCYT.

Un factor genético, como el reloj biológico, regula la fotosíntesis no sólo de los árboles, sino de ecosistemas completos, y por tanto no es sólo atributo de los seres humanos. La formulación del concepto de reloj biológico como regulador interno de la actividad de la planta ayuda a entender el modo en que el planeta fija el carbono atmosférico y puede mejorar los actuales modelos de intercambio de carbono.

El trabajo, en el que participa Josu González Alday, colaborador del Instituto Universitario de Investigación en Gestión Forestal Sostenible (Universidad de Valladolid-INIA) con sede en Palencia, pone de manifiesto que al igual que viajar a través de distintos husos horarios produce desequilibrios en el reloj interno humano (el denominado jet lag, trastornos físicos derivados de estos cambios), los ecosistemas también sufren un jet lag que se traduce en alteraciones de la fotosíntesis.

Según el estudio, que ha publicado Global Change Biology, la fotosíntesis de las plantas es un proceso íntimamente ligado a los cambios medioambientales y no tiene lugar durante la noche debido a la falta de luz. Pero si de modo artificial, en una cámara de cultivo, se inducen unas condiciones de luz y temperatura constantes y similares a las diurnas, la planta cambia su patrón de comportamiento y no interrumpe la fotosíntesis porque considera que es de día, lo que ocurre hasta que se habitúa al nuevo emplazamiento.

Participación palentina

El equipo de investigadores internacionales que realizado este trabajo ha estado formado por las universidades de Western Sydney (Australia), de California (EE UU), de Harvard (EE UU), del Estado de Arizona State (EE UU), la de Liverpool (Reino Unido), la Universidad de Granada, la Universidad de Castilla la Mancha y el Instituto Universitario de Investigación en Gestión Forestal Sostenible (UVA-INIA) de Palencia.

En concreto, el centro de investigación palentino ha trabajado sobre muestras obtenidas en diferentes ecosistemas (bosque tropical, sabana, chaparral, bosques de coníferas o frondosas y tundra) situados entre Alaska y el Trópico. Josu González Alday desarrolla en la actualidad su trabajo en la Universidad de Liverpool.