EL NÚMERO DE ÁRBOLES NUEVOS DISMINUYE ANTE EL CAMBIO CLIMÁTICO

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Después de estudiar cinco especies dominantes de 306 puntos repartidos en nueve áreas montañosas del Mediterráneo, un equipo de científicos propone que este patrón de comportamiento podría contrarrestar en parte el efecto negativo que provoca el calentamiento global. Los resultados del estudio sugieren que, para hacer frente al cambio climático, las poblaciones de árboles inician un proceso de estabilización de la demografía en las primeras etapas del crecimiento: los nuevos disminuyen pero los que ya están establecidos crecen más.

Selva de Irati en Navarra. / Wikipedia

Tras estudiar el comportamiento de cinco especies dominantes de árboles en áreas mediterráneas de montaña, investigadores del Museo Nacional de Ciencias Naturales (MNCN-CSIC) han comprobado que existe una compensación entre la supervivencia de los nuevos ejemplares y el crecimiento de los ya existentes. Para hacer frente al cambio climático las poblaciones de árboles inician un proceso de estabilización de la demografía en las primeras etapas del crecimiento.

El estudio, publicado en Perspectives in Plant Ecology, Evolution and Systematics, se ha centrado en medir el impacto del cambio climático en ejemplares de árboles juveniles (de entre dos y cinco años) bien establecidos y con posibilidades de llegar a adultos en áreas mediterráneas de montaña.

En concreto, los científicos analizaron tres especies cuyo límite de su distribución se encuentra en estas regiones: el pino silvestre (Pinus sylvestris), el pino negro (Pinus uncinata) y el haya común (Fagus sylvatica), y dos propiamente mediterráneas, la encina (Quercus iliex) y el pino laricio (Pinus nigra subespecie salzmmanii).

“Lo que hemos hecho ha sido analizar los patrones de distribución comprobando la abundancia y midiendo el crecimiento de estos ejemplares juveniles de 306 puntos distribuidos en diversos rangos de altitud en nueve regiones montañosas previendo que ante el calentamiento global las especies tienden a elevar su rango de distribución buscando áreas más frescas”, contextualiza Fernando Valladares, investigador del MNCN.

Reemplazo asimétrico de los bosques

Pese a las diferencias notables entre las especies estudiadas, los expertos detectaron un patrón de comportamiento similar en la aparición de nuevos ejemplares. “Hemos visto que se produce un reemplazo asimétrico de las áreas boscosas. Aparecen más ejemplares en las zonas algo más elevadas del área de distribución de cada especie, pero el crecimiento de los nuevos ejemplares es mayor a menor altura”, explica Valladares.

“Se trata de una compensación entre la supervivencia y el reemplazo con nuevos ejemplares. Podría ser una forma de contrarrestar en parte el efecto negativo que provoca el calentamiento global en los límites del área de distribución de las diferentes especies”, continúa.

El cambio climático está alterando la distribución geográfica de las especies en todos los ecosistemas del planeta. En función de la climatología y las barreras que encuentran, las especies se redistribuyen por zonas donde consiguen sobrevivir pero se desconoce hacia dónde se mueven exactamente y la magnitud de este cambio en su distribución real.

“Nuestros resultados destacan la importancia de considerar las diferentes respuestas de una misma especie en cada edad o fase demográfica (juvenil, adulto, senescente) a lo largo del rango climático de su distribución para entender los efectos que el cambio climático podría ejercer en la distribución de especies y las dinámicas de las poblaciones”, concluye Valladares.

Referencia bibliográfica:

Raquel Benavidesa, R., Escuderob, A., Coll L., Ferrandis, P., Gouriveau, F., Hódare, J.A., Ogayaf. R., Rabasag, S.G., Grandag, E., Santamaría, B.P., Martínez-Vilaltaf, J., Zamorae, R., Espelta, J.M., Peñuelas, J.M. y Valladares, F. (2015) "Survival vs. growth trade-off in early recruitment challenges global warming impacts on Mediterranean mountain trees". Perspectives in Plant Ecology, Evolution and Systematics.

¿QUÉ DETERMINA LA SUPERVIVENCIA O LA MUERTE DE LAS PLANTAS FRENTE AL CALOR?

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Un estudio proteómico ha identificado nuevas proteínas claves en la adaptación de las plantas a las altas temperaturas. Este trabajo es clave puesto que en España este fenómeno, junto con la sequía, son los principales factores que influyen en la producción agrícola.

Arabidopsis thaliana una de las plantas utilizadas en los ensayos de respuesta a calor, en los que se muestra que plantas de siete días desde que han sido aclimatadas (tras someterlas a un tratamiento previo a 38 ºC durante una hora) toleran un tratamiento posterior de 45 ºC durante tres horas / Wikipedia

Uno de los principales efectos del cambio climático es el aumento de la temperatura en diferentes áreas del planeta. Las plantas son muy susceptibles a dichos cambios, pues el calor afecta su crecimiento y reproducción, causando graves pérdidas a nivel mundial en la producción de las cosechas. Este hecho es especialmente relevante en España, ya que las altas temperaturas, junto a la sequía, son los principales problemas ambientales de su producción agrícola.

Entender los mecanismos moleculares que permiten a las plantas adaptarse para tolerar temperaturas severas es uno de los principales objetivo de un grupo de investigación del Centro de Biotecnología y Genómica de Plantas (CBGP), entidad formada por la Universidad Politécnica de Madrid (UPM) y el Instituto Nacional de Investigaciones y Tecnología Agraria y Alimentaria (INIA). Estos investigadores han logrado identificar qué proteínas se asocian específicamente con la muerte o la supervivencia de las plantas al calor. 

“La respuesta de las plantas a las altas temperaturas es muy compleja y está condicionada a diversos factores como la intensidad y la duración del calor, la velocidad del incremento de la temperatura y el estado de desarrollo de las plantas, entre otros”, explica Mar Castellano, que lidera esta investigación.

En muchas especies, la exposición a una temperatura superior a la óptima, pero moderada, induce en la planta una respuesta adaptativa llamada aclimatación. Esta respuesta involucra una reprogramación molecular profunda que permite a la planta soportar temperaturas que, en otra situación, serían letales. Si se exponen directamente a temperaturas severas, las plantas establecen también una respuesta pero, en este caso, esa reprogramación no es lo suficiente efectiva como para permitir susupervivencia.

Aunque en los últimos años se han identificado un gran número de proteínas involucradas en la respuesta de las plantas a las altas temperaturas, se desconocía hasta qué punto la respuesta al calor que permite su supervivencia se solapa con aquella que deriva en su muerte y qué proteínas regulan de forma específica estos dos procesos.

Para contestar estas preguntas, los investigadores del CBGP han llevado a cabo un estudio proteómico que ha identificado qué proteínas se acumulan y en qué grado en los primeros estadios de la respuesta de plantas del género Arabidopsisa un tratamiento severo de calor que provoca, en un caso, la muerte de la planta, o su supervivencia (si las plantas habían sido previamente aclimatadas).

El estudio ha permitido conocer las proteínas comunes y específicas a los procesos de muerte y adaptación de las plantas a altas temperaturas. Su identificación abre las puertas a futuros estudios biotecnológicos que permitan, mediante el control eficiente de la acumulación de estas proteínas, generar plantas de interés agronómico cuya producción no se vea tan limitada por las posibles olas de calor a las que cada vez más frecuentemente se enfrentan los cultivos.

El trabajo se ha realizado en el marco del proyecto PlantcIRESBiotech, financiado por el Consejo Europeo de Investigación (ERC) a través de la convocatoria de “StartingGrants” concedida a Mar Castellano. Este proyecto europeo posee como principal objetivo generar herramientas biotecnológicas que permitan a las plantas mejorar su adaptación a condiciones meteorológicas adversas.

Referencia bibliográfica: 

“Dissectingtheproteomedynamics of theearlyheat stress response leading to plantsurvivalordeath in Arabidopsis”, Plant, Cell & Environment (PCE)

LAS AVES, MENSAJERAS DEL CAMBIO CLIMÁTICO

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Las aves se encuentran entre los grupos faunísticos más estudiados y son poderosas centinelas del mundo natural. Un nuevo informe titulado Las Mensajeras usa los datos que nos aportan estos animales para alertar de la gravedad de las repercusiones del cambio climático.

En la foto, una carraca lila (Coracias caudata). A lo largo del tiempo y en todas las culturas, las aves han enviado señales acerca de la salud del medio ambiente./ Anthony Goldman

Las consecuencias del cambio climático centran el último informe de BirdLife International y National Audubon Society que bajo el título “Las Mensajeras” reúne cientos de estudios independientes que muestran cómo las aves alertan del peligro existente para especies y hábitats alrededor de todo el mundo.

“A lo largo del tiempo y en todas las culturas, las aves nos han enviado señales acerca de la salud del medio ambiente. Los mineros ya no usan canarios como sistemas de detección de alarma, pero las aves son nuestro nexo más cercano con la vida silvestre en el planeta y todavía nos avisan sobre la salud de los espacios compartidos por aves y personas”, explican Patricia Zurita, directora ejecutiva de BirdLife International y David Yarnold, presidente y director ejecutivo de National Audubon Society, en el prólogo del informe.

“Nunca antes su mensaje –que el cambio climático está aquí y una amenaza para la supervivencia de la avifauna y la humanidad– había sido tan claro o tan urgente”, remarcan

El informe identifica una serie de impactos previsibles. Según sus estimaciones, se espera que la mayoría de las especies de aves reduzcan su área de distribución, lo que incrementará el riesgo de extinción. 

Grullas de Manchuria (Grus japonensis). Las aves alertan del peligro existente para especies y hábitats alrededor de todo el mundo./ David Crane

El análisis de BirdLife International y National Audubon Society advierte de que ciertas amenazas actuales, incluidos fenómenos climáticos extremos y enfermedades, se agravarán con el paso de los años. Según los expertos, la sociedad experimentará muchos de esos riesgos y su respuesta a los mismos podría poner en peligro la naturaleza.

A pesar de la gravedad, el trabajo también incluye un fuerte mensaje de esperanza y ofrece soluciones para construir una adaptación natural para las generaciones venideras. Entre las medidas que proponen: la promoción de energías limpias y renovables, la protección y restauración de ecosistemas ricos en absorción de carbón y la conservación, manejo y conexión entre espacios clave que ayuden a las especies a adaptarse a los cambios.

Aconsejan también implementar una adaptación al cambio climático basada en los ecosistemas que permita aumentar la adaptación de las personas y abogan por emplear a las aves como nexo entre los seres humanos y la naturaleza y para comprensión del cambio climático. 

“El informe por primera vez muestra notables evidencias de todo el mundo que prueban que el cambio climático ya está causando impactos negativos en las poblaciones de muchas especies. Además, sintetiza muchos estudios regionales que concluyen que el número de especies que se espera que empeoren es más de dos veces el número de especies que se podrían beneficiar”, explica Stuart Butchart, responsable científico de BirdLife International y autor principal del informe.

La naturaleza batalla contra el cambio climático

Por su parte, Edward Perry, coordinador Global de Políticas sobre Cambio Climático de BirdLife International y coautor del informe, explica que la naturaleza juega un papel vital en atajar el cambio climático, aunque frecuentemente se ignora. 

“Los ecosistemas saludables secuestran y almacenan ingentes cantidades de carbón, mientras proveen a las personas de una primera línea de defensa ante las inundaciones, sequía y otras amenazas climáticas”, defiende el experto.

“Este informe demuestra que las soluciones basadas en la naturaleza no solo ofrecen una respuesta efectiva al cambio climático, si no que generan una serie de beneficios para las comunidades humanas y la biodiversidad”, concluye el investigador. 

EL DIÓXIDO DE CARBONO DISPARA LA ABUNDANCIA DE ALGAS MICROSCÓPICAS

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Al contrario de lo que se pensaba hasta ahora, el aumento en los niveles de CO₂ está haciendo proliferar algunos tipos de microalgas que lo utilizan para crecer más rápidamente. Es el caso de los cocolitóforos, microalgas cubiertas de calcio, que en los últimos 45 años han multiplicado por diez su concentración en el Atlántico Norte. El cambio incontrolado en el jardín oceánico puede repercutir sobre el ciclo del carbono y, en último término, en la industria pesquera.

Muestra al microscopio de cocolitóforo recogida en el Atlántico Norte. / Amy Wyeth- Bigelow Laboratory for Ocean Sciences

Un alga marina microscópica prolifera a un ritmo que desafía las predicciones científicas y que puede tener importantes consecuencias para el almacenamiento del carbono atmosférico.    

En un estudio que publica la revista Science, investigadores de la Universidad Johns Hopkins advierten que la abundancia de cocolitofóridos –algas unicelulares recubiertas de carbonato cálcico– en el Atlántico Norte se ha multiplicado por diez en 45 años, del 2% a más del 20% entre 1965 y 2010.

Los científicos creen que tal incremento está relacionado con el aumento de los niveles de dióxido de carbono en el océano. Lo que no saben decir es si esta proliferación de microplancton será buena o mala para el planeta, pero seguro que tendrá efectos en el ciclo del carbono.

“Nuestro trabajo muestra un aumento en la presencia de un tipo de alga microscópica llamada cocolitóforo. Este tipo de microalga, como las plantas, realizan fotosíntesis, lo cual significa que toman el CO₂ y la energía solar para producir materia orgánica, crecer y reproducirse; pero tiene la peculiaridad de que, además, se rodea de un escudo de placas de carbonato de calcio, parecido a la tiza”, explica a Sinc la española Sara Rivero Calle, investigadora de la Universidad John Hopkins formada en la Complutense de Madrid, y autora principal del estudio.

Cuando esta alga muere, las placas de carbonato, al ser más pesadas, tienden a hundirse, lo cual es una forma de transportar carbono de la atmósfera al fondo del mar. En ese sentido, los cocolitóforos podrían ayudar a mitigar el problema del aumento de CO₂ en la atmósfera.

“Este fenómeno está ocurriendo en todo el Atlántico Norte y el Mar del Norte. En algunas zonas el incremento es incluso mayor. Hay otro estudios que apoyan nuestro hallazgo, pero en lugares puntuales”, añade la científica. Un ejemplo es un trabajo publicado este mismo año sobre las islas Bermudas que apuntaba un incremento del 37% en la cantidad de cocolitóforos con respecto a 1991.

Cambios en la productividad del océano

En el Atlántico Norte hay tres grupos de algas fitoplanctónicas principales: las diatomeas, los dinoflagelados y los cocolitóforos. Este trabajo y otros anteriores señalan que las poblaciones de diatomeas y dinoflagelados se han reducido enormemente desde 1960.

Según Rivero Calle, estas reducciones pueden deberse a varias razones, entre ellas, el calentamiento del océano y la reducción de nutrientes. “Permite que otros grupos con necesidades más flexibles de temperatura y nutrientes, como los cocolitóforos, puedan tener ciertas ventajas. Si, además, añadimos a esto que los niveles de CO₂ en el océano son mayores hoy que en los años 60, y que los cocolitóforos crecen más rápido cuando hay mayores concentraciones de CO₂, tenemos las condiciones perfectas para aumentar su presencia en el Atlántico”.

Sin embargo, lo que también saben los científicos es que cuando hay cambios en la base de la cadena trófica (el fitoplancton), esto repercute a su vez en la productividad del océano. “Entre otras cosas, determina qué tipos de pescado van a ser más abundantes, así que esto puede tener importantes consecuencias socioeconómicas para muchos países”, concluye la experta.

Los investigadores no pueden determinar con certeza qué pez se alimenta de los cocolitóforos, pero sí que una disminución en diatomeas es, probablemente, una mala noticia para la industria pesquera.

Según Rivero Calle, estas reducciones pueden deberse a varias razones, entre ellas, el calentamiento del océano y la reducción de nutrientes. “Permite que otros grupos con necesidades más flexibles de temperatura y nutrientes, como los cocolitóforos, puedan tener ciertas ventajas. Si, además, añadimos a esto que los niveles de CO₂ en el océano son mayores hoy que en los años 60, y que los cocolitóforos crecen más rápido cuando hay mayores concentraciones de CO₂, tenemos las condiciones perfectas para aumentar su presencia en el Atlántico”.

Sin embargo, lo que también saben los científicos es que cuando hay cambios en la base de la cadena trófica (el fitoplancton), esto repercute a su vez en la productividad del océano. “Entre otras cosas, determina qué tipos de pescado van a ser más abundantes, así que esto puede tener importantes consecuencias socioeconómicas para muchos países”, concluye la experta.

Los investigadores no pueden determinar con certeza qué pez se alimenta de los cocolitóforos, pero sí que una disminución en diatomeas es, probablemente, una mala noticia para la industria pesquera.

Bombas de carbono

Un segundo estudio, publicado también en Science, utiliza los corales de las profundidades para valorar cómo ha cambiado la abundancia del plancton en el Pacífico Norte durante el último milenio. Un equipo internacional de investigadores midió la huella que dejan los aminoácidos del fitoplancton en el esqueleto de los corales, y de esta forma pudieron determinar distintos periodos en los que unos u otros microorganismos han dominado las aguas.

En una primera transición, las cianobacterias que no fijan el nitrógeno dieron paso a las microalgas eucariotas. Después, hacia el principio de la era industrial, hubo otra transición hacia una comunidad de cianobacterias fijadoras de nitrógeno.

Según el estudio, mientras que la primera transición duró más de 600 años, la segunda, más reciente, se produjo en menos de 200 años.

Algunas de estas bacterias son muy eficientes eliminando el dióxido de carbono de la atmósfera. Por eso, el autor principal, Kelton McMahon, de la Universidad de California en Santa Cruz, cree que la tendencia actual podría dar lugar a un sistema cada vez mayor de bombas de carbono en los océanos.

Referencias bibliográficas:

Sara Rivero-Calle, 1,2* Anand Gnanadesikan, 1 * Carlos E. Del Castillo, 1,3 William Balch, 4 Seth D. Guikema5. “Multidecadal increase in North Atlantic coccolithophores and the potential role of rising CO2” Science 26 de noviembre de 2015, 10.1126/science.aaa8026.

Kelton W. McMahon, Matthew D. McCarthy, Owen A. Sherwood, Thomas Larsen, Thomas P. Guilderson. “Millennial-scale plankton regime shifts in the subtropical North Pacific Ocean”, Science 26 de noviembre de 2015, 10.1126/science.aaa9942. 

LOS ABEJORROS SE ADAPTAN A LA DISMINUCIÓN DE LAS FLORES

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Algunos seres vivos establecen relaciones entre sí de las que se benefician mutuamente. Un ejemplo es la polinización, en la que los insectos contribuyen a la reproducción de las plantas y reciben alimento como recompensa. No obstante, este proceso afecta a algunas especies de abejorros debido al cambio climático y ha provocado un descenso de los recursos florales. Asimismo, ha obligado a insectos que polinizan flores con corolas de tubo largo a adaptarse y disminuir sus lenguas. 

Abejorro reina, Bombus balteatus, polinizando las flores de la especie Oxytropis sericea. / Christine Carson 

Científicos de Estados Unidos y Canadá sugieren que el cambio climático podría ser la causa de los cambios morfológicos en algunas especies de abejorros. El aumento de la temperatura ha perjudicado a la distribución y a la proliferación de flores con corolas de tubo largo. Los abejorros con una lengua larga, especializados en este tipo de flores, han variado sus hábitos de polinización y compiten ahora con otro tipo de abejorros, según refleja el trabajo publicado en la revista Science.  

Los investigadores han observado el comportamiento de abejorros Bombus balteatus y Bombus sylvicola, cuyas poblaciones representan entre un 95% y un 98% del total de individuos que viven en las zonas alpinas de las Montañas Rocosas, de donde proceden los insectos estudiados. También se han utilizado especímenes de de archivo en el trabajo.

Los datos recopilados entre 1966-1980 y 2012-2014 han revelado que la longitud de la lengua de los abejorros ha disminuido desde el siglo pasado. No obstante, los científicos señalan que ello no se debe a que el cuerpo de estos insectos sea ahora más pequeño, sino a una disminución significativa de aquellas flores que poseen corolas de tubo largo. 

Abejorros capaces de especializarse 

Los abejorros con la lengua más larga se adaptaron con el paso del tiempo a las flores con corola de tubo largo, mientras que aquellos que se alimentaban de flores con menor profundidad tenían una lengua más corta. 

Según el estudio, temperaturas más cálidas y suelos más secos han contribuido al descenso de flores con corola de tubo largo, lo que ha obligado a los abejorros que tenían aquí su fuente de alimento principal a buscarlo en flores con una menor profundidad. 

Los científicos consideran que una menor cantidad de flores con corola profunda es la causa de que la longitud de las lenguas de los abejorros haya disminuido en estas últimas décadas. Sin embargo, se muestran optimistas y consideran que los abejorros de lengua larga tienen una gran capacidad de especialización y podrían incorporar a su dieta normal flores con corolas más superficiales. Además, un aumento del nicho de polinización y la migración de abejorros de lengua corta, pueden ayudar a que la situación se normalice.

En hábitats remotos, donde las montañas se encuentran aisladas de las toxinas, los patógenos y la destrucción de los ecosistemas, los abejorros silvestres encontrarán un camino más fácil para mantener un equilibrio con el cambio climático, concluye el estudio.

Referencia bibliográfica:

Nicole E. Miller-Struttmann et al. "Functional mismatch in a bumble bee pollination mutualism under climate change" Science 349(6255): 1541-1544 DOI: 10.1126/science.aab0868 

LAS FLORES PIERDEN SU ‘SEX APPEAL’ POR EL AUMENTO DE LOS NIVELES DE OZONO

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Allí donde los cambios atmosféricos aumentan los niveles de ozono troposférico, la fragancia de las flores se desvanece. Este incremento de O₃ provoca que las flores pierdan su capacidad para atraer polinizadores y vean disminuido su éxito reproductivo. Además perjudica a las abejas y a otros insectos que no localizan su propia comida. Así lo revela un estudio liderado por el Centro de Investigación Ecológica y Aplicaciones Forestales (CREAF).

Abejorro (Bombus terrestris) polinizando una flor. / A. Picascia

Las plantas dependen de unas moléculas de olor para atraer a las abejas y otros polinizadores que obtienen alimento de las flores mientras las polinizan. Pero los cambios atmosféricos dificultan este proceso cada vez más, sobre todo debido al ozono que se acumula en las capas más bajas de la atmósfera y que se prevé que aumente en las próximas décadas.

Según una investigación, liderada por el Centro de Investigación Ecológica y Aplicaciones Forestales (CREAF) y publicada en la revista New Phytologist, las frágiles moléculas de olor de las flores se descomponen con mayor rapidez a medida que están expuestas a mayores concentraciones de ozono.

"El ozono es un contaminante altamente reactivo que aumenta la degradación de todos los compuestos volátiles que emiten las plantas en general y les acorta la vida", comenta Gerard Farré-Armengol, primer autor del estudio e investigador del CREAF.

Si aumentan los niveles de ozono tal y como está previsto, las flores serán cada vez menos atractivas olfativamente para los polinizadores. Las flores no serán capaces de mantener una fragancia intensa que se percibe a distancia y eso acabará afectando tanto a la flora como a la fauna. Los polinizadores tendrán problemas para encontrar su fuente de alimento (las flores) y las plantas verán cómo disminuyen las visitas de polinizadores y cómo baja su éxito reproductivo.

Los abejorros no encuentran las flores de mostaza

Para realizar el estudio los investigadores usaron de modelo el abejorro (Bombus terrestris), uno de los polinizadores más comunes en Europa y en el mundo. Según Farré-Armengol, el estudio no sólo demuestra cómo el ozono degrada los compuestos volátiles responsables de la fragancia de las flores, sino que lo relaciona con las consecuencias negativas que tiene este hecho sobre los polinizadores.

Los científicos observaron que la degradación de los olores florales en presencia de altas concentraciones de ozono reducía la distancia a la que las flores podían atraer a los abejorros.

Aunque el equipo probó los efectos en las flores de una sola especie –la mostaza negra (Brassica nigra)–, los expertos están convencidos de que el mismo fenómeno sucedería a las fragancias de otras plantas en reacción con el ozono. En el estudio han participado investigadores del CREAF, del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y de la Universidad del Este de Finlandia.

Referencia bibliográfica:

Gerard Farré-Armengol, Josep Peñuelas, Tao Li, Pasi Yli-Pirilä, Iolanda Filella, Joan Llusia, James D. Blande^{. "}Ozone degrades floral scent and reduces pollinator attraction to flowers" New Phytologist DOI: 10.1111/nph.13620 8 de septiembre de 2015

EL CALENTAMIENTO DEL CLIMA PROVOCÓ LA GRAN EXTINCIÓN DE LA MEGAFAUNA

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Un nuevo estudio revela que las grandes desapariciones de la megafauna hace entre 60.000 y 12.000 años se produjeron en los períodos de calentamiento del clima y no durante las grandes oleadas de frío, como se creía hasta ahora. Gracias a los análisis cruzado de ADN de restos fósiles con una nueva escala de temperaturas de la época, los científicos recalcan la importancia de los cambios meteorológicos, frente a la actividad humana, que influyó, pero en menor medida.

El calentamiento de las temperaturas provocó a finales de Pleistoceno la desaparición de especies como el mamut

¿Por qué se extinguió la megafauna? Para tratar de responder a esta cuestión, los científicos llevan años debatiendo sobre diversas hipótesis, entre las que destacan la caza por parte de los humanos, las alteraciones del paisaje y los cambios del clima.

Hace 10 años, un equipo de investigación australiano y estadounidense detectó en viejos análisis de ADN un patrón que reflejaba la rápida desaparición de un gran número de animales. Al principio, los expertos pensaron que podía estar provocado por las fuertes olas de frío de la época. Sin embargo, el nuevo estudio, publicado ahora en Science, apunta a una serie de aumentos de las temperaturas como principales responsables. 

Para analizar las causas que condujeron a la extinción masiva de la megafauna al final del Pleistoceno (hace entre 60.000 y 12.000 años) –en la que desaparecieron especies como los mamuts o los dodos–, utilizaron muestras de ADN, datación por radiocarbono y otros registros geológicos.

Los resultados revelan que los momentos en los que se produjeron las principales extinciones no coinciden con las grandes glaciaciones de la época. Pero sí se corresponden con los cortos períodos de rápido calentamiento, conocidos como interestadios.

“Este calentamiento brusco tuvo un fuerte impacto en el clima y causó importantes cambios en la pluviosidad y el tipo de vegetación a nivel global”, asegura Alan Cooper, biólogo de la Universidad de Adelaida (Australia) que ha liderado el trabajo.

Esta hipótesis se confirmó con nuevos análisis de ADN que permitieron datar restos fósiles que se remontaban a hace más de 50.000 años y recogidos en diversas colecciones de museos. Los investigadores cruzaron estos datos con una nueva escala más precisa de temperaturas de la época, elaborada a partir del análisis de núcleos de hielo en Groenlandia y restos sedimentarios de la fosa de Cariaco en Venezuela .

Restos de un mamut en Yukon, Canadá / Kieren Mitchell

El remate final fue humano

Aunque destaca la importancia de estos cambios meteorológicos, el estudio recuerda que la presencia de los humanos también influyó en la gran extinción.

“El calentamiento brusco del clima provocó grandes cambios en el medio ambiente que a su vez desencadenaron las extinciones, pero el auge de los humanos dio el golpe de gracia a unas poblaciones que ya estaban en situación muy delicada”, destaca Cooper. 

Según señalan los investigadores, las poblaciones humanas podrían haber contribuido a la extinción no por la caza sino al interrumpir las rutas que conectaban las poblaciones de la megafauna y que proporcionaban resistencia frente al cambio climático. Pero se desconoce con exactitud la sucesión de acontecimientos que llevaron a la desaparición de estas especies de más de 45 kilos. 

“Realmente nosotros solo hemos descubierto el patrón, pero la siguiente fase será determinar cómo y por qué estos calentamientos fueron tan destructivos”, concluye el experto. 

Referencia bibliográfica:

Cooper, A. et al. “Abrupt warming events drove Late Pleistocene Holarctic megafaunal turnover”. Science 23 Julio. Doi: 10.1126/science.aac4315

EL CAMBIO CLIMÁTICO PROVOCA EL DECLIVE DE LOS ABEJORROS

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Mientras que muchas especies animales como las mariposas migran al norte, hacia ambientes más fríos, para sobrevivir al aumento de las temperaturas, las especies de abejorros de Europa y Norteamérica permanecen en el sur. Un equipo internacional de científicos demuestra por primera vez que debido al cambio climático los abejorros pierden áreas de distribución. Algunas especies están incluso al borde de la extinción.

Un abejorro común (Bombus terrestris) en Nottingham (Reino Unido). / Jeremy Kerr

A medida que el clima se calienta, estudios científicos ya habían demostrado que las especies se desplazan hacia el norte. Pero no todas son capaces de hacerlo. Un nuevo estudio, publicado en Science, revela que las especies de abejorros no logran reubicarse, pierden áreas de distribución en el sur e incluso desaparecen en algunas regiones debido al rápido calentamiento global a escala continental.

“Está pasando ahora mismo, pero en realidad el declive empezó hace décadas”, dice a Sinc Jeremy Kerr, investigador en el departamento de Biología de la Universidad de Ottawa (Canadá) y autor principal del trabajo. De hecho, en el sur de Europa y América del Norte, el territorio cubierto por estos polinizadores ha disminuido unos 300 kilómetros en ambos continentes.

Para demostrar cómo afecta el cambio climático a estos insectos, Kerr y sus colegas desarrollaron una base de datos de 423.000 observaciones geolocalizadas (recopiladas de colecciones privadas y de museos) de 67 especies de abejorro de Europa y América del Norte entre 2001 y 2010. Los científicos compararon además los cambios de desplazamientos hacia el norte de las especies de abejas de las últimas décadas con la actividad de los abejorros de 1901 a 1974, cuando el clima era más frío.

Los resultados demuestran sorprendentemente que los abejorros no se han desplazado hacia el norte en estas últimas décadas. Durante el mismo periodo, estos polinizadores desaparecieron de las zonas más meridionales y más cálidas, porque no pudieron moverse hacia hábitats más fríos.

“No logramos ver tendencias generales que muestren que los abejorros están superando el rápido calentamiento”, comenta Kerr quien apunta que otros factores como el uso de la tierra y los pesticidas no son factores significativos que contribuyan a la reducción de sus poblaciones.

Una extinción inminente

Aunque el estudio no predice el momento en el que algunas especies de abejorro desaparecerán, “lo que sí sabemos con certeza es que muchas especies de abejorros están ya al borde de la extinción. Es el caso de la especie Bombus affinis”, asegura a Sinc el autor principal del estudio.

Según el investigador, algunas podrían estar incluso ya extintas porque “no se les ha visto desde hace un tiempo”. El trabajo muestra la vulnerabilidad al cambio climático de estos polinizadores que desempeñan un papel clave en la agricultura, ya que revela que su declive es rápido. “En el caso de muchas especies, estas se enfrentarán a un riesgo real de extinción global en las próximas décadas si se mantienen las tendencias actuales”, alerta Kerr.

Para el experto, el problema se debe a que los abejorros han evolucionado en condiciones frías, y parecen tener bastantes problemas con el calor. Además, “hemos encontrado una señal de que esto está pasando de verdad en un sentido evolutivo: un pariente cercano de las especies de abejorro comparte tolerancias similares a las temperaturas”, dice el científico quien indica que existe un nuevo mecanismo biológico que explica cómo las especies responden a los cambios en función de su pasado evolutivo.

Cómo salvar a los abejorros

Antes este panorama, los investigadores proponen estrategias para ayudar a las especies de abejorros a establecer colonias en áreas más al norte. “Es lo que llamamos migración asistida”, informa el autor principal, quien añade que esto ayudaría a estas especies a mantener sus rangos geográficos y así podrían reducir el riesgo de extinción.

En las áreas calientes del sur, los científicos plantean identificar y proteger lugares que tengan microclimas más fríos y mayor disponibilidad de agua. “Es posible crear estos refugios, pero no sabemos con certeza si esto ayudaría a mantener a las poblaciones de abejorros en áreas donde en caso de no tener cobijo se extinguirían”, afirma el experto.

Kerr recuerda que “los polinizadores son esenciales para la seguridad alimentaria y para la economía, que se verán afectadas por la pérdida generalizada de estos insectos”.

Referencia bibliográfica:

Jeremy Kerr et al. “Climate change impacts on bumblebees converge across continents” Science 9 de julio de 2015

EL CALENTAMIENTO GLOBAL REVIERTE EL SEXO DE LOS DRAGONES BARBUDOS

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Las poblaciones silvestres de dragones barbudos australianos (Pogona vitticeps) son susceptibles a la reversión sexual causada por el aumento de las temperaturas, según un estudio que publica la revista Nature. Este cambio en el que el sexo no viene determinado por los cromosomas sino por la temperatura de incubación de los huevos ya se había reportado en lagartos, pero ahora se demuestra por primera vez en estos reptiles en estado salvaje.

Dragón barbudo (Pogona vitticeps) adulto en el este de Australia. / Arthur Georges

Investigadores de varios centros australianos, liderados por la Universidad de Canberra, han combinado datos de campo de un total de 131 dragones barbudos australianos adultos (Pogona vitticeps), con experimentos de reproducción controlados en el laboratorio hasta probar que el cambio climático causa reversión sexual en estas especies.

Los análisis moleculares muestran que 11 de los animales estudiados, que se encontraban en la zona más cálida de distribución de su hábitat –al ser originarios de las regiones desérticas y semidesérticas de Australia– tenían un conjunto de cromosomas masculinos, pero en realidad eran de sexo femenino.

Así, los científicos probaron que estos individuos pueden fácilmente pasar de un sistema de reproducción controlado genéticamente a un sistema de control por temperatura.

“El aumento de la temperatura ambiental en los nidos de los reptiles, provocados por el calentamiento global a través de la alteración del hábitat, en gran medida hace que más nidos estén expuestos a la radiación solar, lo que puede causar reversiones de sexo”, declara a Sinc Arthur Georges, coautor del estudio e investigador de la Universidad de Canberra (Australia).

“Los reptiles –añade Georges– tienen un asombroso número de maneras de determinar el sexo de su descendencia. Algunos tienen cromosomas sexuales, donde el padre determina el sexo de las crías (sistemas XY) como en los seres humanos. Otros llevan los cromosomas donde es la madre la que determina el sexo (sistemas ZW), como en las aves. Algunos son partenogenéticos, donde se prescinde totalmente de los varones y se segmenta el óvulo sin fecundar”, explica Georges.

Según los científicos, cuando estas hembras con el sexo revertido se aparearon con machos, ninguna de las crías tenía cromosomas sexuales y su sexo se determinó en su totalidad por la temperatura de incubación de los huevos.

La descendencia de estas madres con sexo revertido también tiene una mayor propensión a la reversión sexual. Asimismo, los científicos comprobaron que las madres con sexo revertido ponen casi el doble de huevos por año que las madres sin esta condición, lo que conduce a poblaciones más feminizadas.

Dragón barbudo australiano ('Pogona vitticeps') / Arthur Georges

Clima extremo y alteración biológica

“Hemos demostrado que las respuestas evolutivas y algunos cambios dramáticos de algo tan fundamental como la determinación del sexo en las crías puede ocurrir muy rápidamente”, asegura el científico.

Este estudio pone de relieve, además, el papel potencial de los extremos climáticos en la alteración de la biología y el genoma de los reptiles sensibles al clima. Para los expertos, esta mayor flexibilidad en el modo de determinación del sexo podría ser un arma evolutiva útil en respuesta a un clima impredecible, pero se necesita más investigación para entender el coste y las ventajas reales de este mecanismo.

“La sociedad cada vez entiende mejor cómo el cambio climático global afecta a los humanos pero mucha de esa atención se centra en los efectos sobre nuestra economía y nuestras vidas. Menos atención se ha prestado al impacto en la fauna y en la flora en un escenario en el que la rapidez del cambio climático inducido por el hombre no tiene precedentes”, concluye Georges. 

La población de dragón barbudo australiano está muy extendida en las zonas arenosas de color rojo de las regiones semiáridas del este de Australia. Ocupa los bosques abiertos y es visible cuando se posa en lugares altos para calentarse temprano por las mañanas con la luz solar.

Referencia bibliográfica:

Clare E. Holleley, Denis O’Meally, Stephen D. Sarre, Jennifer A. Marshall Graves, Tariq Ezaz, Kazumi Matsubara, Bhumika Azad, Xiuwen Zhang y Arthur Georges. “Sex reversal triggers the rapid transition from genetic to temperature-dependent sex” Nature doi:10.1038/nature14574

LOS CHIMPANCÉS Y NEWTON

ecoticias.com

Investigadores han relacionado las leyes del movimiento de Isaac Newton con el comportamiento de adaptación de los chimpancés a la reducción de su hábitat por el cambio climático y la presión humana.

Un equipo interdisciplinario de investigación se ha fijado en las leyes físicas que gobiernan la materia para explorar una de las facetas de esta pregunta: ¿cómo se agruparán los animales y viajarán por su territorio a medida que el habitat que comparten con otros miembros de su especie se reduce?.

Para simular el comportamiento del chimpancé, los científicos crearon un modelo informático basado en las ecuaciones utilizadas normalmente para describir el movimiento de los átomos y las moléculas en un espacio confinado.

"Pensamos que sería interesante ver si podíamos usar el tipo de modelo que utilizamos para la Física para modelar el comportamiento de los animales", dijo Surajit Sen, profesor de Física de la Universidad de Buffalo. "Nos sorprendió gratamente que funciona. Nuestro modelo muestra cómo la competencia por un recurso importante - la comida - afecta a cómo los chimpancés se reparten en un área determinada ".

La simulación ha replicado con éxito ciertos comportamientos de los chimpancés en la literatura académica que los investigadores han observado en la naturaleza. El modelo podría ampliarse en el futuro para predecir cómo la disminución de un hábitat podría afectar a las poblaciones de chimpancés, dijo Sen.

La investigación se realizó con Matthew Westley, un estudiante de doctorado de Física de esta universidad, y Anindya Sinha, experto en comportamiento de los primates y profesor y decano en el Instituto Nacional de Estudios Avanzados en Bangalore, India.

MODELADO DE LOS CHIMPANCÉS COMO PARTÍCULAS

Como explica Westley, la técnica de modelado el equipo utilizó era bastante simple. "Nos inspira cada chimpancé como una partícula que siente atracción o repulsión a otros objetos en los alrededores", dijo. "Decidimos que todos los chimpancés serían atraídos a los alimentos y rechazados por otros chimpancés, que compiten por la comida."

La ecuación fundamental de la simulación empleada noe s otra que la segunda ley del movimiento de Newton, que establece que la Aceleración es igual a Fuerza dividida entre Masa.

Los chimpancés fueron las masas en la ecuación, mientras que las fuerzas se correspondían con la atracción y la repulsión a la alimentación de otros chimpancés. Mediante la asignación de valores a cada fuerza y la determinación de la distancia a la que las fuerzas empezaban a afectar a los chimpancés, el equipo fue capaz de simular la dirección y la velocidad a la que los animales se mueven en relación a la alimentación y entre sí.

La investigación ha sido publicada en "Nature's Longest Threads: New Frontiers in the Mathematics and Physics of Information in Biology".

COMO SE VE EN LA NATURALEZA

"El modelo reproduce eficazmente algunos comportamientos de los chimpancés se ven en la naturaleza", dijo Sinha.

"Una vez que la simulación había durado algún tiempo y llegado a un estado de equilibrio, vimos chimpancés que se agruparon en grupos separados en el territorio, tal como lo hacen en la naturaleza", dijo. "También vimos algunos de los miembros de cada grupo de migración unirse a otros grupos".

Los investigadores también tuvieron éxito en la expansión de su modelo básico para imitar las características observadas de un grupo de chimpancés en Guinea, que tenían acceso limitado a los alimentos.

Para ello, el equipo hizo cambios que incluyen la reducción del número de fuentes de alimentos disponibles e hicieron que los chimpancés machos y hembras se atrajeran entre sí.

En equilibrio, esta simulación expandida mostró que muchos chimpancés machos abandonan su grupo para unirse a otro grupo o moverse solos. Tal comportamiento es un tanto inusual para los machos, que tienden a permanecer en sus grupos nativos, pero es exactamente lo que un investigador de primates vio mientras estudiaba los chimpancés en Guinea desde hace más de 20 años.

"Es un bloqueo mental para nosotros pensar que los seres vivos pueden ser tratados como partículas, pero en realidad, muchas de las decisiones que los animales toman se basan en las atracciones y repulsiones básicas: la atracción a los alimentos y otros recursos, y la repulsión de peligro", dijo Sen. "Yo no quiero filosofarmás allá de eso; es pura coincidencia que el modelo funcione"

POR CULPA DE UN VEGETAL, UNOS SAPOS ESTÁN SIENDO DIEZMADOS POR ARAÑAS EN UN ECOSISTEMA

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Las alteraciones en un ecosistema, como por ejemplo cuando una planta foránea se aposenta con éxito en un hábitat que no ha sido nunca el suyo natural, pueden tener consecuencias inesperadas, como cuando en el juego del billar el choque de una bola contra otra puede desplazar a una tercera, y ésta a su vez a una cuarta, y así hasta varias veces en una cascada difícil de prever.

Las arañas lobo prosperan en terrenos cubiertos por plantas de la especie Microstegium vimineum, a costa de los sapos americanos, presas fáciles para esas arañas. (Foto: Jayna DeVore / UGA)

En ciertos bosques de Estados Unidos, se ha registrado un fenómeno extraño y un tanto inquietante: El aposentamiento de una especie invasora de origen asiático, la planta Microstegium vimineum, que fue introducida de forma accidental en el país a principios del siglo XX, ha creado un hábitat muy favorable para ciertas arañas de la familia Lycosidae, conocidas popularmente como arañas lobo. El notorio aumento de las poblaciones de araña lobo ha incrementado también la cantidad de presas que estos arácnidos deben cazar para subsistir, y ello está diezmando a los sapos de la especie Anaxyrus americanus, conocidos popularmente como sapos americanos.

Así lo ha comprobado el equipo de Jayna DeVore (que ahora está en la Universidad de Sídney en Australia) y John Maerz, de la Universidad de Georgia (UGA) en la ciudad estadounidense de Athens.

El fenómeno resulta especialmente llamativo por cuanto esos bosques en los que los sapos americanos están siendo diezmados eran en el pasado lugares donde disfrutaban de un alto nivel de supervivencia natural.

Tal como argumenta DeVore, la gente no se da del todo cuenta a menudo sobre cuánto pueden afectar unos cambios estructurales en un entorno a la forma en que interactúan los animales. Los ecosistemas son tan increíblemente complejos que puede resultar muy difícil predecir cómo los cambios medioambientales, tales como la colonización por una especie invasora, afectarán a los organismos autóctonos que viven en las áreas afectadas.

Las arañas son depredadoras de una voracidad tremenda, y tienden a devorar cualquier cosa que puedan cazar, incluso otras arañas. Ese canibalismo entre ellas mantiene normalmente a las poblaciones de arañas a raya, pero la planta de la especie Microstegium vimineum hace muy fácil para las arañas esconderse unas de otras, por lo que se matan menos entre ellas, hay más bocas arácnidas que alimentar, y los pequeños sapos que emergen de los humedales, presa fácil para esas grandes arañas, se convierten en una víctima muy propicia.

Para probar su hipótesis, DeVore y Maerz prepararon jaulas donde podían controlar la presencia de la planta y las arañas. Comprobaron que las densidades de las arañas eran un 33 por ciento superiores y la supervivencia de los sapos había disminuido en un 65 por ciento en las jaulas con presencia de la planta. La sola presencia de esta última, en ausencia de las arañas, no afectaba a la supervivencia de los sapos.

EL PRIMER INVENTARIO COMPLETO DE TODOS LOS GLACIARES DE LA TIERRA

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Por primera vez, la humanidad dispone de un inventario completo de todos los glaciares de la Tierra. Ahora sabemos cuántos glaciares hay, dónde están, y cuáles son sus extensiones y volúmenes. En zonas habitadas cercanas a glaciares, es común que el deshielo parcial estacional de éstos constituya una fuente importante de agua potable, independiente de la aportada por la lluvia. Por otro lado, en muchos aspectos, los glaciares son como el "canario en la mina" en lo que se refiere al calentamiento global. Sus patrones de cambio pueden revelar el alcance real de dicho calentamiento en cada parte del globo donde haya glaciares.

El glaciar de Zhadang en el Tíbet, China. (Foto: Tino Pieczonka, Universidad Técnica de Dresde)

Los perfiles digitales ahora disponibles permiten por vez primera efectuar cálculos fiables del desarrollo futuro de los glaciares, y por tanto sus contribuciones a la hidrología regional y a la elevación del nivel global de los mares.

Gracias a los esfuerzos de un equipo internacional que incluye a Tobias Bolch, un glaciólogo de la Universidad de Zúrich en Suiza, así como del Instituto de Cartografía de la Universidad Técnica de Dresde en Alemania, se han logrado cartografiar todos los glaciares del mundo. Esto permitirá ahora a los glaciólogos estudiar con una precisión sin precedentes el impacto de un clima cambiante sobre los glaciares de todo el mundo, y determinar la extensión total y el volumen de todos ellos.
En conjunto, los glaciares cubren un área de aproximadamente 730.000 Kilómetros cuadrados, y poseen un volumen de unos 170.000 Kilómetros cúbicos. Bolch, Tad Pfeffer de la Universidad de Colorado en Estados Unidos, Graham Cogley de la de Trent en Ontario, Canadá, Frank Paul de la de Zúrich, y varias decenas de colegas suyos, han catalogado casi 200.000 glaciares, pero, tal como advierten, esta cifra cambia de manera constante, debido a la desaparición de bastantes glaciares pequeños o a la fragmentación de glaciares grandes.
La extensión total de los glaciares catalogados tiene el tamaño aproximado de Alemania sumada a Suiza y Polonia. Según algunos estudios, el volumen total correspondiente equivale a entre 35 y 47 centímetros de agua del nivel del mar, es decir, éste último aumentaría en esta cifra si los glaciares se fundieran por completo y toda su agua fuese a parar al mar. Esto es menos de lo que indicaban la mayoría de las estimaciones anteriores, y menos del 1 por ciento de la cantidad almacenada en las capas de hielo de Groenlandia y la Antártida.

Sin embargo, el deshielo completo de los glaciares ajenos a dichas capas provocaría en bastantes partes del mundo desbordamientos de lagos, con las consiguientes inundaciones de terrenos agrícolas, pastizales o zonas edificadas, como explicábamos con un ejemplo en un artículo reciente (http://noticiasdelaciencia.com/not/9504/). La rápida reducción del tamaño de los glaciares durante los pasados 20 años es también claramente reconocible en los Alpes y otras partes del mundo. En estos sitios, la disminución de los glaciares tiene asimismo un impacto negativo sobre la hidrología a escala regional y municipal, sobre los riesgos naturales, y sobre el sustento cotidiano de la población, en regiones montañosas poco húmedas. El conocimiento preciso de las reservas de agua y su futura evolución es por tanto vital para las autoridades locales que deban implantar medidas de mitigación tempranas.

En la confección de este inventario han trabajado más de 70 científicos de instituciones de 18 países, incluyendo Estados Unidos, Austria, Canadá, Noruega, Suecia y Reino Unido.

LOS ÁRBOLES CRECEN MÁS RÁPIDO Y ALMACENAN MÁS CARBONO A MEDIDA QUE ENVEJECEN

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De acuerdo con un reciente estudio publicado en la revista Nature, los árboles aumentan de peso más rápido a medida que envejecen. El hallazgo que indica que el crecimiento de la mayoría de los árboles se acelera a medida que envejecen sugiere que los árboles grandes y maduros pueden desempeñar un papel inesperadamente dinámico en la eliminación de carbono de la atmósfera.

Richard Condit, científico permanente del Instituto Smithsonian de Investigaciones Tropicales, ideó el análisis para interpretar las mediciones de más de 600,000 árboles pertenecientes a 403 especies. “En lugar de disminuir o cesar el crecimiento y la absorción de carbono, como se supuso anteriormente, la mayoría de los árboles más antiguos de los bosques alrededor del mundo en realidad crecen más rápido, captando más carbono”, comentó Condit. “En un año, un árbol grande puede aumentar de peso el equivalente a un árbol pequeño completo.”

“Si el crecimiento humano se acelerara a la misma velocidad, pesaríamos media tonelada en la edad madura y más de una tonelada al momento de jubilarnos”, comentó Nate Stephenson, autor principal y ecólogo forestal con el Servicio Geológico de los EE.UU.

Aún está por verse si el crecimiento acelerado de los árboles individuales se traduce en un mayor almacenamiento de carbono en los bosques maduros. Programas como REDD + de las Naciones Unidas se basan en la idea que la conservación y reforestación de bosques mitigan el calentamiento global mediante la reducción de dióxido de carbono en la atmósfera.

En 1980, la primera parcela de árboles a gran escala fue establecida en Panamá, en un esfuerzo para entender por qué los bosques tropicales son tan diversos. Dentro de un área de 50 hectáreas se identificaron y midieron más de 250,000 árboles con un diámetro de tronco de más de 1 centímetro.

“ForestGEO es ahora el sistema de observatorios forestales más importante del mundo, con 53 parcelas en 23 países y más de 80 instituciones asociadas”, comentó Stuart Davies, director de ForestGEO. “Esperamos que los investigadores continúen trabajando con nuestros datos y nuestro personal, a medida que formulan nuevas interrogantes sobre cómo los bosques responden al cambio global”.

LOS HONGOS PUEDEN DETERMINAR EL FUTURO DEL DIÓXIDO DE CARBONO ALMACENADO EN SUELOS

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Cuando los científicos debaten sobre el cambio climático global, a menudo se concentran en la cantidad de carbono que hay en la atmósfera y en la vegetación. Pero lo cierto es que el suelo contiene más carbono que el aire y las plantas combinados. Esto significa que incluso un diminuto cambio en el grado de almacenamiento del carbono en el suelo podría tener consecuencias importantes para la atmósfera de la Tierra y para el clima.

Ejemplo de ectomicorriza: Un hongo asociado a las raíces de una cicuta. (Foto: Colin Averill)

Una nueva investigación realizada por Colin Averill, de la Universidad de Texas en Austin, Adrien Finzi de la Universidad de Boston, ambas instituciones en Estados Unidos, y Benjamin Turner, del Instituto Smithsoniano de Investigación Tropical (STRI) en Panamá, apunta hacia un inesperado regulador del contenido de carbono en el suelo: los hongos. Los hongos son los grandes olvidados en las mediciones y estimaciones que se han venido haciendo sobre la capacidad de los suelos para almacenar dióxido de carbono (CO2).

Lo descubierto en esta investigación sitúa a los hongos en primer plano de la problemática del CO2 y en el centro del debate científico sobre cuál es el modo más factible de aprovechar al máximo la capacidad de los suelos para retener a este gas de efecto invernadero.

En estudios anteriores, se llegó a la conclusión de que la degradación de los suelos, el clima y la productividad de las plantas eran los más importantes reguladores del contenido de carbono en los suelos. Sin embargo, lo descubierto ahora por Turner, Averill y Finzi, sugiere que la biología del suelo ejerce un papel aún más importante. Algunos tipos de hongos simbióticos pueden llevar a un 70 por ciento más de carbono en el suelo por unidad de nitrógeno. El papel de estos hongos no se ha tenido en cuenta en los modelos climáticos empleados para hacer pronósticos sobre el calentamiento global.

La mayoría de las plantas se asocian con hongos de un tipo beneficioso. En esta clase de relación, la planta aporta carbono al hongo, y éste le aporta ciertos nutrientes a la planta. Las relaciones de este tipo se pueden agrupar en tres grandes clases: Las micorrizas arbusculares, las ectomicorrizas, y las micorrizas ericoides. La más común es la micorriza arbuscular, que se da en el 85 por ciento de las familias vegetales, mientras que las micorrizas ericoides y las ectomicorrizas se presentan en unas pocas familias comunes.

Tras numerosas ejecuciones de modelos digitales con más de 200 perfiles de suelos de todas partes del globo terráqueo, los autores del nuevo estudio encontraron que los suelos con presencia de comunidades del tipo micorriza ericoide y del tipo ectomicorriza contenían un 70 por ciento más de carbono por unidad de nitrógeno que los suelos con comunidades del tipo micorriza arbuscular. El efecto es significativo a escala global, porque es independiente del rango común de valores en variables tales como la acumulación de biomasa, la temperatura, la precipitación y el contenido de arcilla de los suelos.

La marcada diferencia que hay en el nivel de carbono incorporado a suelos entre los ecosistemas con ectomicorrizas y micorrizas ericoides, y los ecosistemas con micorrizas arbusculares, se debe a la manera en que los hongos de cada tipo adquieren los nutrientes.

Los hongos de las comunidades micorrizas ericoides y ectomicorrizas producen enzimas que les permiten acceder a formas orgánicas de nitrógeno que no están disponibles para los hongos de las comunidades micorrizas arbusculares. Al apropiarse de buena parte de la cantidad de nitrógeno que hay en la materia orgánica del suelo, los hongos de comunidades micorrizas ericoides y ectomicorrizas limitan la actividad de los microorganismos que descomponen la materia orgánica muerta y que devuelven carbono a la atmósfera. Estos microbios dependen del nitrógeno, y cuando su acceso al mismo mengua por la acción de sus rivales los hongos, no pueden prosperar como lo harían con nitrógeno extra, y su actividad global en el suelo queda notablemente limitada. El resultado es que más carbono se conserva en el suelo.

Las comunidades micorrizas arbusculares no causan tantas restricciones a la actividad de los microbios que descomponen la materia orgánica. El resultado en este caso es que menos carbono se conserva en el suelo.

EFECTOS INTERNACIONALES DE LA DEFORESTACIÓN

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La deforestación a gran escala en un país puede perjudicar a otros situados relativamente lejos. En una investigación realizada para evaluar de qué manera y hasta qué grado la destrucción de la selva amazónica podría afectar el clima en otras partes del mundo, los resultados obtenidos indican que una deforestación severa de la cuenca del Amazonas acarrearía, entre otras cosas, un gran riesgo de reducción notable de la lluvia y de la caída de nieve en el oeste de Estados Unidos. Situaciones parecidas pueden darse en otras zonas del mundo. La nieve que se acumula en las montañas durante el invierno es a menudo una fuente valiosa de agua potable en primavera y/o verano cuando el progresivo deshielo hace que baje agua de las montañas. Si las precipitaciones de lluvia o de nieve se reducen mucho, la consecuencia es que se desencadenan períodos de escasez de agua así como de menor productividad agrícola, y además aumenta el riesgo de incendios forestales.

Todo apunta a que la deforestación amazónica, si no se refrena, instaurará en la región unas condiciones que incluirán una masa de aire anormalmente seco en la región norte de esta cuenca, duramente castigada por el sol a ambos lados del ecuador, contrapuesta a una masa de aire más húmedo en la zona sur, más fresca, mostrada aquí en el lado izquierdo. Los autores del nuevo estudio han llegado a la conclusión de que el patrón sinóptico de la cuenca del Amazonas estaría gobernado por vientos serpenteantes y de gran altitud, conocidos como ondas de Rossby, que se mueven al este o al oeste por todo el planeta -ver el gráfico del centro de la imagen-. Las ondas de Rossby desplazarían el extremo seco de estas masas de aire que cubren la Amazonía directamente hacia el oeste de los Estados Unidos en los meses de diciembre a febrero, en tanto que el componente lluvioso del patrón operaría sobre la región del Océano Pacífico situada al sur de México, como se muestra en el lado derecho de la imagen. (Imagen: David Medvigy, Departamento de Geociencias de la Universidad de Princeton)

El equipo de David Medvigy, de la Universidad de Princeton en Nueva Jersey, Estados Unidos, ha llegado a la conclusión de que una deforestación severa en la región del Amazonas podría significar un 20 por ciento menos de lluvia para el litoral del noroeste de ese país y una reducción de hasta el 50 por ciento en la acumulación anual de nieve de Sierra Nevada, una fuente crucial de agua para las ciudades y granjas en California.
En investigaciones previas ya se demostró que la deforestación producirá aire seco sobre la región del Amazonas.
Usando simulaciones climáticas de alta resolución, los investigadores son los primeros que han determinado que los mecanismos normales de desplazamiento de los patrones sinópticos de la atmósfera acarrearía el movimiento de ese aire seco directamente sobre el oeste de Estados Unidos en los meses de diciembre a febrero.
En la investigación también han trabajado Robert Walko y Roni Avissar, de la Universidad de Miami en estados Unidos, así como Martin Otte, de la División de Análisis y Modelación Atmosférica de la Agencia estadounidense de Protección Ambiental (EPA).

LAS CIANOBACTERIAS CAMBIARON EL MUNDO Y AHORA REACCIONAN PELIGROSAMENTE AL CALENTAMIENTO GLOBAL

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Las cianobacterias, popularmente conocidas con nombres como "algas verdiazules", y capaces de realizar la fotosíntesis, figuran entre las formas de vida más antiguas de la Tierra. Llevan en el mundo unos 3.500 millones de años, desde una época tan distinta a la actual que en aquel entonces ni siquiera había oxígeno en la Tierra. De hecho, por lo que se sabe, fueron las cianobacterias las que oxigenaron el planeta, instaurando así unas condiciones que permitieron a la vida evolucionar hacia formas más complejas.

Investigadores tomando muestras del Lago Taihu en China, cuando se contaminó fuertemente con proliferaciones masivas de algas tóxicas, que pusieron verde la superficie del agua. (Foto: Cortesía de la Universidad Estatal de Oregón)

Estos organismos arcaicos no han sobrevivido por casualidad hasta nuestros días; son formas de vida extremadamente resistentes, tenaces y adaptables, a las cuales no ha logrado erradicar ninguna de las extinciones masivas que han asolado al planeta. Y hoy están adaptándose de nuevo a cambios drásticos, en esta ocasión los impuestos por el calentamiento global y la transformación química de mares, lagos y ríos derivada de la contaminación asociada a las actividades humanas. Sin embargo, de igual modo que en el pasado remoto su actividad a escala planetaria cambió la química atmosférica con la introducción masiva del oxígeno (un veneno para muchas formas de vida de aquellos tiempos), y por ende cambió también las reglas de juego de la vida en la Tierra, ahora su adaptación al medio ambiente cambiante implica que actúen de un modo que a ellas les beneficia pero que a los humanos y a muchas otras formas de vida nos perjudica.
El cambio climático y algunos otros efectos antropogénicos sobre el medio ambiente tienen también efectos indirectos que, entre otras cosas, promueven  un aumento aparente en la toxicidad de las poblaciones de estas algas en lagos de agua dulce y en estuarios de todas partes del mundo. Este aumento de toxicidad amenaza a organismos acuáticos, a la salud general de los ecosistemas y a la seguridad de las fuentes de agua potable para el Ser Humano. El enriquecimiento de un medio con ciertos nutrientes aptos para estas bacterias implica un proceso de eutrofización de las aguas. El exceso de esos nutrientes reduce el oxígeno en las aguas y lleva a la muerte de la vida animal. La eutrofización aumenta además la proporción de cianobacterias productoras de toxinas.
Éstas son las conclusiones a las que ha llegado el equipo de Timothy Otten, de la Universidad Estatal de Oregón en Corvallis, Estados Unidos.
Especialmente preocupantes son las cianobacterias Microcystis sp., muy comunes y presentes en casi cualquier parte del globo terráqueo. Estas cianobacterias crecen en aguas estancadas, cálidas, y ricas en nutrientes. Como muchas cianobacterias, pueden regular su posición vertical en la columna de agua, y a menudo se agrupan formando lo que parece una mancha de pintura verde espumosa, cerca de la superficie.

La Microcystis secreta toxinas que pueden causar daños en el hígado de los animales, incluyendo a los humanos. Dado que el incremento de ciertas clases de contaminación ambiental en un lago puede conducir a una proliferación excesiva de cianobacterias Microcystis, al tener ventajas de supervivencia sobre otras cianobacterias no tóxicas, esa polución inicial del agua puede desembocar en una toxicidad aún mayor de la misma, por culpa de cianobacterias como la Microcystis.
Por ejemplo, unos 13 millones de personas dependen del Lago Erie, en Norteamérica, para su suministro de agua, por lo que la presencia de la Microcystis constituye una creciente preocupación. Las proliferaciones masivas de estas cianobacterias han creado muchos problemas, obligando, entre otras cosas, a buscar filtros de alta tecnología para purificar el agua, ya que las toxinas de la Microcystis son moléculas lo bastante pequeñas como para pasar a través de los poros de diversos filtros. Por ejemplo, la toxina microcistina-LR es una diminuta molécula compuesta por sólo siete aminoácidos.
Haciendo honor a su tenacidad, cuando las cianobacterias conquistan un lago, es muy difícil reconquistarlo. A dicha circunstancia se refiere Otten con esta aguda reflexión: "Al considerar su historia evolutiva y el hecho de que estos microorganismos han persistido incluso a través de las eras glaciales y a las caídas de asteroides, no es sorprendente que sean sumamente difíciles de eliminar una vez que se han establecido en un lago. En muchos casos, lo mejor que puede hacerse es intentar minimizar las condiciones que favorecen su proliferación".
Los investigadores no cuentan con un extenso registro histórico de proliferaciones masivas de estos microorganismos en sitios específicos, y el nivel de toxicidad que alcanzaron, para comparar las observaciones actuales con las de un periodo más largo. Sin embargo, tal como Otten indica, buscar cianobacterias productoras de toxinas es una labor fácil, en el sentido de que, por su abundancia, no habrá que buscar mucho antes de encontrar una colonia.
Solo en Estados Unidos, hay más de 123.000 lagos de más de 10 acres de extensión, y, basándose en el último Estudio Nacional sobre los Lagos hecha por la Agencia de Protección Ambiental (EPA) de este país, un tercio de ellos pueden contener colonias significativas de esas tóxicas cianobacterias.
Entre los factores que están contribuyendo de un modo u otro al problema, figuran las represas, las crecientes temperaturas, el aumento de la concentración de dióxido de carbono en la atmósfera, las sequías con ciertas características, y el arrastre ejercido por el agua de escorrentía sobre las tierras urbanas y agrícolas que hace que partículas sueltas, incluyendo nutrientes, vayan a parar a lagos y otras grandes masas de agua.

Muchos lagos grandes y eutróficos, como el Erie, sufren cada año proliferaciones masivas de estas algas verdiazules, alcanzando una magnitud tal que resultan visibles como gigantescas manchas verdes desde naves espaciales en órbita a la Tierra. Y no son raros los casos de perros u otros animales domésticos que en un descuido de sus dueños beben del agua envenenada por las toxinas de las cianobacterias y mueren como consecuencia de ello.
Los investigadores que estudian las toxinas de las cianobacterias creen muy improbable que su verdadera función sea la de ser tóxicas a modo de arma con la que atacar a otras formas de vida, ya que las cianobacterias surgieron antes de la aparición del primer depredador de nuestro mundo.
Las nuevas investigaciones sugieren que la microcistina, una potente toxina presumiblemente carcinógena, tiene un papel protector para las cianobacterias, ayudándolas a afrontar el estrés oxidativo. Ésta es probablemente una de las razones por la que los genes involucrados en su biosíntesis están tan extendidos entre las cianobacterias y han sido mantenidos durante millones de años.
Debido a su flotabilidad y la ubicación de las toxinas dentro de su célula, los riesgos de exposición a las colonias de estas cianobacterias son mayores cerca de la superficie del agua, donde precisamente tienen lugar la mayor parte de las actividades recreativas asociadas al agua, como nadar, pasear en bote, jugar, y otros usos recreativos.
"Es necesario aumentar la concienciación del público sobre estos problemas", opina Otten. "Con un clima cada vez más cálido, mayores niveles de concentración de dióxido de carbono, más represas en ríos y una sobrecarga de nutrientes nuestras vías fluviales, la magnitud y la duración de las proliferaciones masivas de cianobacterias tóxicas sólo pueden empeorar".

LOS ANFIBIOS PODRÍAN HACER FRENTE AL CAMBIO CLIMÁTICO POR LA AMPLITUD TÉRMICA DE SU CANTO

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Las ranas y sapos se encuentran entre los vertebrados más amenazados del planeta y son particularmente sensibles a los cambios en las condiciones ambientales. Los machos de este grupo confían en su mayoría en la comunicación acústica para atraer a las hembras. Al no tener mecanismos fisiológicos para controlar su temperatura corporal, el cambio climático podría afectar a la actividad acústica durante la reproducción, ya que dicho comportamiento depende estrechamente de la temperatura.

Ranita de San Antón. Foto: MNCN

Investigadores del Museo Nacional de Ciencias Naturales, de la Universidad de Sevilla, de la Universidad de Granada y de la Universidad de Cincinatti (EEUU) han examinado si tres especies de sapos parteros (Alytes obstetricans, A. cisternasii, y A. dickhilleni) y dos de ranas arborícolas (Hyla molleri y H. meridionalis) mantienen las mismas temperaturas de canto cuando viven en distintos ambientes térmicos. Sus resultados se han publicado en la revista Global Change Biology, que dedica a esta investigación su portada del pasado mes de septiembre.

Son varias las razones que han llevado a los científicos a seleccionar estas especies. En primer lugar, se conocen relativamente bien sus sistemas de comunicación acústica. Además, mientras que los sapos del género Alytes constituyen uno de las ramas más antiguas dentro de los anuros paleárticos, las ranas del género Hyla son un clado relativamente reciente, lo que permite comparar las respuestas térmicas entre anuros alejados evolutivamente. Por último, los sapos parteros y las ranas arborícolas utilizan distintas estrategias reproductivas: terrestres y acuáticas, respectivamente, lo que puede influir en la selección y dinámica térmica de los hábitats de apareamiento.

Durante tres años consecutivos los investigadores midieron las temperaturas de canto de las cinco especies, en poblaciones localizadas en los lugares más cálidos y en los más fríos de su área de distribución en la península Ibérica. Todas las especies mantuvieron su actividad acústica en un amplio rango de temperatura, superior a 15 °C. La temperatura a la que se registraron los cantos difirió geográficamente y entre años, tanto en las especies terrestres como en las acuáticas, situándose entre 8 y 22 °C por debajo de la temperatura crítica máxima, y estando estrechamente asociada a la temperatura ambiental durante el período de cría.

Esta plasticidad que se aprecia en los mecanismos de regulación térmica podría permitir a las especies hacer frente al actual cambio climático. Por otra parte, los diferentes umbrales térmicos del canto observados al inicio de la estación reproductora entre poblaciones de la misma especie sugieren que, además de la temperatura, deben intervenir otros factores para desencadenar el comienzo de la reproducción.

"Nuestros resultados sugieren que el calentamiento global no inhibiría directamente el comportamiento de canto en las especies estudiadas, aunque si podría afectar a otros aspectos de la comunicación acústica dependientes de la temperatura, como pueden ser las características de las vocalizaciones, la propagación, la recepción, etc. Por ello, nuevas investigaciones serán necesarias para evaluar si el cambio climático puede comprometer la eficacia de la comunicación en los anfibios" señala Diego Llusia, investigador del MNCN.

 

	Referencia bibliográfica
	Llusia, D., Márquez, R., Beltrán, J. F., Benítez, M. Do Amaral, J. 2013. Calling behaviour under climate change: geographical and seasonal variation of calling temperatures in ectotherms. Global Change Biology (2013) 19, 2655-2674, doi: 10.1111/gcb.12267.