Autoría
Víctor Resco de Dios
Profesor de incendios forestales y cambio global en PVCF-Agrotecnio, Universitat de Lleida

Elena Granda
Profesora ayudante doctor en ciencias de la vida (Ecología), Universidad de Alcalá

Hace 470 millones de años, en el Ordovícico, ocurrió un proceso que cambiaría para siempre la vida de nuestro planeta: las plantas empezaron a colonizar el medio terrestre. Ello supuso un reto enorme para unos organismos acostumbrados a vivir en un medio acuático; para sobrevivir, tuvieron que desarrollar una serie de adaptaciones fascinantes.

Muchos han planteado que la evolución muestra un “buen diseño” o, quizás, incluso un “diseño inteligente” en sentido teleológico, finalista. Sin embargo, un estudio reciente de nuestro grupo demuestra cómo, realmente, en las plantas son frecuentes las “chapuzas evolutivas”, y que no hay motivos para pensar que siguen diseños predeterminados.

Estudiamos cómo crecen y consumen agua los robles y vimos cómo las soluciones a las que ha llegado la evolución funcionan, pero están lejos de ser óptimas, y aún más de ser “perfectas”.

La colonización de la tierra
La colonización terrestre no fue fácil, ni corta. Las plantas, una vez fuera del medio acuático, tuvieron que desarrollar mecanismos para poder sobrevivir sin deshidratarse.
Una hoja es como un oasis en medio del desierto: un tejido saturado de agua en medio de un aire seco que intenta robarle ese agua. En la hoja se mezclan el agua con el CO₂ para generar azúcares durante la fotosíntesis, mientras que la atmósfera envolvente intenta succionar ese agua para convertirla en vapor.

Los estomas, unos poros en la superficie de la hoja, funcionan como agentes de tráfico: permiten la entrada de CO₂ atmosférico y evitan que se evapore un exceso de agua. Pero ¿cómo llega esa agua hasta los estomas?

Los musgos y las hepáticas, las plantas que empezaron la colonización terrestre en un medio hostil y con un paisaje seguramente parecido al de Marte en la actualidad, tenían un tejido vascular muy limitado. No alcanzaron grandes alturas ya que no podían regular eficientemente el transporte ni el uso del agua. Estas plantas carecen de un sistema de venación foliar.

Las imprescindibles venas de las hojas
Un paso clave en la evolución de las plantas, y de las que tienen flor particularmente, fue el desarrollo de un eficiente sistema de venación en las hojas. Sí, ha leído bien: las hojas tienen un sistema de venación análogo al que podrá ver, por ejemplo, en el dorso de su mano. Si no lo ha visto todavía, le animamos a que la próxima vez que salga a la calle, o que vaya al bosque, arranque la hoja de un árbol y observe las venas que se dan, especialmente, en el envés.

Una hoja sin venas tendría que ser necesariamente pequeña. Esto es porque las venas son las tuberías que transportan agua a todos los rincones de la hoja y, particularmente, a los estomas para que la fotosíntesis pueda continuar. Sin venas, sería difícil que el agua se distribuyera por la hoja. Lo mismo pasaría con un animal: la sangre no podría llegar muy lejos sin un tejido vascular.

Tradicionalmente, se ha asumido que la densidad de venación seguía criterios óptimos en lo que se refiere al retorno en la inversión de recursos. Esto es, que hay la densidad justa de venas para irrigar a toda la hoja pero no más (ya que entonces habría más gastos en la formación de tejido de los necesarios), ni menos (ya que entonces el agua sería insuficiente y mermaría el crecimiento).

En nuestro estudio, realizado conjuntamente con compañeros del Centro de Investigación y Tecnología Agroalimentaria de Aragón, documentamos cómo los robles perennes (esto es, las encinas, alcornoques y parecidos) tenían mayor densidad de venas que los robles deciduos (como los carballos).

Las hojas perennes tienen costes de construcción más elevados que las deciduas: son hojas más gruesas y, por tanto, requieren de más carbono. Por tanto, al aumentar la venación en las hojas perennes, las más gruesas, se aumenta la irrigación a lo largo de todo el grosor de la hoja, con lo que aumentan las probabilidades de supervivencia a largo plazo.
Una maravillosa “chapuza evolutiva”
Pero también vimos cómo el aumento en la densidad de venas en los robles perennes, que son los que habitan en zonas más áridas, conlleva un aumento en la probabilidad de sucumbir ante la sequía. Aumentos en la densidad de venas repercutieron en un aumento en las “fugas” de agua por la noche (cuando los estomas deberían estar cerrados) y también por la cutícula, una membrana impermeable en la superficie de la hoja que disminuye las pérdidas de agua.

Resulta cuanto menos paradójico que una adaptación que sirve para sobrellevar mejor el estrés asociado con una vida larga acabe aumentando la probabilidad de sucumbir, precisamente, bajo condiciones de estrés severo.

Los diferentes mecanismos por los que actúa la evolución en realidad se asemejan bastante a una estrategia de “hacer lo que se pueda para llegar a fin de mes”: no hay planificación ni estrategias a largo plazo.

La evolución no es más que una “chapuza”. Una maravillosa “chapuza” a escala colosal cuyo resultado ha sido el desarrollo de las formas de vida más bellas y fascinantes que uno pueda imaginar.

The Conversation

08 Abril 2022

Fecha: marzo 9, 2022
Fuente: Universidad de Oxford
Resumen:
Un nuevo estudio investiga si proteger y restaurar la vida silvestre de los grandes animales puede ayudar a apoyar los objetivos del cambio climático.

HISTORIA COMPLETA
Cuando se trata de ayudar a mitigar los efectos del cambio climático mediante la absorción de carbono, la flora en lugar de la fauna generalmente viene a la mente. Un nuevo estudio publicado en Current Biology ahora explora el papel de los grandes animales salvajes en la restauración de los ecosistemas y la lucha contra el cambio climático.

El profesor Yadvinder Malhi, del Instituto de Cambio Ambiental de la Universidad de Oxford, dijo:

"Los esfuerzos de conservación generalmente se centran en los árboles y el carbono o en el amplio atractivo de conservación de los grandes mamíferos. Este estudio analizó si era posible alinear estas agendas, bajo qué contexto podría proteger y restaurar la vida silvestre de los grandes animales ayudarnos a abordar y adaptarnos al cambio climático".

Los investigadores destacaron tres puntos de contacto ecológicos clave donde los animales grandes como elefantes, rinocerontes, jirafas, ballenas, bisontes y alces tenían el mayor potencial para mitigar el cambio climático: las reservas de carbono, el albedo (la capacidad de las superficies para reflejar la radiación solar (energía del sol) y los regímenes de fuego.

Cuando pastan, los grandes herbívoros dispersan las semillas, limpian la vegetación y fertilizan el suelo, lo que ayuda a construir ecosistemas más complejos y más resistentes. Estas actividades pueden mantener y aumentar las reservas de carbono en el suelo, las raíces y las partes sobre el suelo de las plantas, lo que ayuda a reducir el CO.2 en el ambiente.

Cuando los animales grandes pastan y pisotean la vegetación, pueden cambiar el hábitat de arbustos y árboles densos a mezclas abiertas de hierba y arbustos o árboles, lo que también puede revelar un terreno cubierto de nieve en las regiones polares. Estos hábitats abiertos tienden a ser más pálidos (con mayor albedo) y reflejan más radiación solar en la atmósfera, enfriando la superficie de la Tierra, en lugar de absorberla y calentar la superficie de la Tierra.

En 2021, el CO de los incendios forestales mundiales2 las emisiones alcanzaron un nivel récord. Cuando los incendios forestales arden, el carbono almacenado en los árboles y la vegetación se libera a la atmósfera como gases de efecto invernadero. Los elefantes, rinocerontes, cebras y otros grandes animales de pastoreo pueden disminuir el riesgo de incendios forestales al navegar por la vegetación leñosa que de otro modo podría alimentar los incendios, pisotear los caminos y crear otras brechas en la vegetación que actúan como cortafuegos.

La investigación, encargada por la organización benéfica de vida silvestre Tusk, también analizó cómo la protección y restauración de la vida silvestre de grandes animales podría apoyar los esfuerzos de cambio climático y encontró varios puntos de interacción animal-clima que podrían proporcionar oportunidades de "ganar-ganar".

En los ecosistemas de pastizales templados, tropicales y subtropicales, los animales grandes pueden reducir los incendios forestales y forestales, aumentar el albedo y ayudar a retener el carbono en la vegetación y el suelo. La protección de la fauna silvestre de grandes animales y su papel en estos ecosistemas complejos apoya la biodiversidad local y la resiliencia ecológica.

Tonya Lander, del Departamento de Ciencias Vegetales de la Universidad de Oxford, dijo:

«Los animales también pueden ayudar con la adaptación localizada al cambio climático en estos entornos mediante la diversificación de la vegetación y el aumento de la heterogeneidad del hábitat. La diversidad de especies y microhábitats puede hacer que el ecosistema en su conjunto sea más capaz de resistir el cambio climático, volver a un estado estable después de una perturbación relacionada con el clima o encontrar un nuevo estado estable que funcione dentro del clima cambiado y cambiante.

Cuando los grandes herbívoros están presentes en los ecosistemas de la tundra, ayudan a mantener baja la invasión de plantas leñosas, lo que fomenta las plantas con flores y los pastos locales, y expone más del suelo al aire frío. Esa exposición mantiene el permafrost y evita que el carbono en el suelo se libere a la atmósfera. Los programas que reforestan bisontes y otros animales en la tundra ártica pueden desempeñar un papel importante tanto en la conservación como en la adaptación al cambio climático a escala local.

En los ecosistemas marinos, las ballenas y otros animales grandes fertilizan el fitoplancton. Se estima que el fitoplancton captura 37 mil millones de toneladas de CO2 cada año y puede liberar partículas en el aire que pueden ayudar a sembrar nubes y reflejar la luz solar en la atmósfera.

Los grandes carnívoros terrestres y marinos también afectan a estos procesos a través de su influencia en la abundancia y el comportamiento de los herbívoros.

El profesor Malhi concluyó:

"El informe también destaca dónde hay lagunas en nuestro conocimiento, como en nuestra comprensión de los suelos y los océanos profundos, donde más investigación puede identificar nuevas oportunidades tanto para restaurar la vida silvestre de los grandes animales como para abordar el cambio climático".

Fuente de la historia:

Materiales proporcionados por la Universidad de Oxford. Nota: El contenido se puede editar por estilo y longitud.

Referencia de la revista:

Yadvinder Malhi, Tonya Lander, Elizabeth le Roux, Nicola Stevens, Marc Macias-Fauria, Lisa Wedding, Cécile Girardin, Jeppe Ågård Kristensen, Christopher J. Sandom, Tom D. Evans, Jens-Christian Svenning, Susan Canney. El papel de los grandes animales salvajes en la mitigación y adaptación al cambio climático. Biología Actual, 2022; 32 (4): R181 DOI: 10.1016/J.CUB.2022.01.041
Cite esta página:
Universidad de Oxford. "Los grandes mamíferos pueden ayudar a la mitigación y adaptación al cambio climático". ScienceDaily. ScienceDaily, 9 de marzo de 2022. <www.sciencedaily.com/releases/2022/03/220309104526.htm>.

Science daily

25 Marzo 2022

Autoría
Miguel Quemada
Catedrático de Producción Agraria. ETSIAAB y CEIGRAM. Miembro del Grupo Europeo de Expertos en Nitrógeno (EUNEP), Universidad Politécnica de Madrid (UPM)

José Luis Gabriel Pérez
Científico titular del INIA-CSIC especializado en sistemas agrarios sostenibles, Instituto Nacional de Investigación y Tecnología Agraria y Alimentaria (INIA)

Mucha gente se ha sorprendido al ver que el precio de los fertilizantes se ha triplicado en unos pocos meses y que incluso se escucha en las noticias que habrá una falta de producto.

El término fertilizante es amplio y engloba a los productos que proporcionan nutrientes a las plantas para su crecimiento. Se refiere tanto a los fertilizantes minerales (que provienen de síntesis industrial o de extracción minera) como a los fertilizantes orgánicos (que son derivados de excrementos y subproductos de animales, industrias agroalimentarias e incluso residuos urbanos).

En concreto, el aumento de precios al que nos referimos afecta a los fertilizantes minerales y está muy relacionado con el alto consumo energético que requiere su fabricación.

Dependientes de los fertilizantes

El nitrógeno es el nutriente más empleado por los cultivos y los fertilizantes nitrogenados minerales, los más utilizados por los agricultores. Esto es principalmente cierto para los cereales, que reciben más de la mitad de los fertilizantes minerales nitrogenados y de los que depende buena parte de la nutrición de las personas y de los piensos para animales.
Así, se ha estimado que hoy en día entre un tercio y la mitad de la producción de alimentos para la humanidad depende directamente de la aplicación de los fertilizantes nitrogenados. Por lo tanto, la falta de estos fertilizantes podría desembocar en un alza del precio de los alimentos, con consecuencias impredecibles.

Estas grandes cifras tienen asociado cierto nivel de incertidumbre, pero son suficientemente sólidas para que nos hagamos varias preguntas: ¿por qué aumenta de esta forma el precio de los fertilizantes nitrogenados? ¿Pueden ser sustituidos por otros fertilizantes minerales? ¿Existen alternativas a corto y a medio plazo que puedan paliar nuestra dependencia de estos fertilizantes?

Un proceso con alta demanda energética

En primer lugar, el precio de los fertilizantes nitrogenados está intrínsicamente ligado al precio de la energía. Más concretamente, al de los combustibles fósiles que se utilizan para su síntesis.

La fabricación de los fertilizantes nitrogenados se basa en el proceso Haber-Bosch, inventado a principios del siglo XX. Este proceso consiste en la reacción de nitrógeno e hidrógeno gaseoso para producir amoníaco. Este compuesto es después utilizado para producir una gran variedad de fertilizantes nitrogenados o de fertilizantes complejos que contienen otros nutrientes además de nitrógeno.

La fuente inagotable de materia prima que sirve para la síntesis de amoníaco es el N₂, un gas inerte mayoritario en la atmósfera terrestre (78 %), formado por dos átomos de nitrógeno unidos por un fuerte enlace triple. Para que se produzca la ruptura de este enlace y acelerar la reacción con el hidrógeno, es necesaria una gran cantidad de energía que permita elevar la presión (150-200 atmósferas) y la temperatura (200-300 ℃).

La energía necesaria para llevar a cabo el proceso de Haber-Bosch se obtiene principalmente a partir de la quema de gas natural. Por eso los precios de los fertilizantes nitrogenados están íntimamente ligados a los de los combustibles fósiles. El proceso de Haber-Bosch y sus modificaciones (por ejemplo, Bosch-Meier para la síntesis de urea) producen más de 100 millones de toneladas de fertilizantes nitrogenados al año. Representan aproximadamente un 8,3 % de la energía consumida en el mundo.

El transporte y la distribución de los fertilizantes también tienen asociado un consumo de energía, aunque es muy bajo comparado con el de la síntesis.

Otros nutrientes
La extracción minera de roca fosfórica y potásica es imprescindible para la obtención de los dos macronutrientes (fósforo y potasio) necesarios para los cultivos, pero, nuevamente, su consumo energético es mucho menor que el de la síntesis de los nitrogenados.

Cada uno de los nutrientes tiene funciones específicas en la planta. Por eso, respondiendo a la segunda pregunta, no pueden ser reemplazados entre sí. Es decir, la falta de nitrógeno en un cultivo no puede suplirse con una mayor aplicación de potasio, sino que el suministro de nutrientes debe ser equilibrado.

En su conjunto, la UE es muy poco autosuficiente en fertilizantes minerales. Importa el 85 % de los fertilizantes potásicos, el 68 % de los fosfóricos y el 30 % de los nitrogenados. Una parte muy importante de estas importaciones (46 %) provienen de Rusia o Bielorrusia, al igual que el gas utilizado para sintetizar los fertilizantes nitrogenados.

Soluciones a corto plazo
Analicemos por lo tanto las alternativas a corto y medio plazo para paliar la dependencia europea de los fertilizantes.

Los más agoreros predicen una elevada caída de rendimiento de los principales cultivos debido a la escasez de fertilizantes para este año. Sin embargo, es muy probable que esa caída no sea tan elevada.

Los suelos agrícolas actúan como reservorio de nutrientes y, debido a las generosas aplicaciones de fertilizantes tan comunes en muchos casos, pueden contener un legado importante que se libere durante la presente campaña. Por lo tanto, es muy improbable que observemos pérdidas de rendimiento debidas a falta de nutrientes en los grandes cultivos durante este año.

Podría haber mermas en algunos casos en la calidad de los productos, como puede ser la disminución de proteína en trigo asociada con la absorción de nitrógeno o la menor acumulación de grasas en oleaginosas asociadas al potasio. De hecho, es un año en el que será importante que los agricultores empleen el dinero en análisis de suelo y planta para que los pocos fertilizantes disponibles se destinen solo a los campos y cultivos que más lo necesitan.

A su vez, muchos agricultores tienen una gran capacidad de adaptación y buenos conocimientos. Si se les dan las facilidades para que los apliquen, podrán adaptarse utilizando cultivos con alta capacidad de extracción de nutrientes.

Un ejemplo es el girasol, que con su potente sistema radicular es capaz de obtener elevados rendimientos aprovechando los nutrientes residuales del suelo. Ahora que la UE ha permitido el cultivo de las tierras que obliga a dejar en barbecho (5-6 % del total cultivado) y si las condiciones primaverales acompañan, veremos mucho girasol en los campos, lo que ayudará también a paliar las deficiencias del mercado creadas por el conflicto bélico en Ucrania.
Alternativas a largo plazo
Esta crisis en los productos agrarios nos debería empujar a pensar en soluciones más duraderas. El legado de los suelos podría suministrar nutrientes durante varios años en algunos casos (como el fósforo), pero en otros casos, como el nitrógeno, este legado se verá agotado en una o dos campañas.

Entre las estrategias a seguir están, en primer lugar, aquellas destinadas a mejorar la eficiencia de uso de los nutrientes por el cultivo. Es decir, la cantidad de nutriente que es realmente utilizada por la planta. Para ello es fundamental potenciar tecnologías digitales (sensores, teledetección, abonadoras de dosis variable) y tradicionales (análisis suelo y planta), que permitan aplicar la dosis de fertilizante ajustada a las necesidades del cultivo y en el momento adecuado.

Además, debemos potenciar la obtención de genotipos de cultivo con mayor capacidad de extracción de nutrientes y las interacciones planta-microorganismo que mejoren el acceso a nutrientes poco disponibles. Debemos potenciar rotaciones de cultivo en las que se introduzcan leguminosas, como una vía segura y bien adaptada a las condiciones mediterráneas para disminuir la dependencia de fertilizantes nitrogenados.

En este rediseño de los sistemas agrarios, es importante reforzar la conexión entre los sistemas de cultivo con los de producción ganadera, de forma que los residuos orgánicos de las granjas de animales se conviertan en una fuente de nutrientes mediante sistemas de economía circular.

Cambios necesarios para avanzar hacia una fertilización más sostenible. Miguel Quemada y Jose L. Gabriel, Author provided
Finalmente, a nivel de cadena alimentaria, la mejora de la eficiencia de nutrientes pasa por una disminución de las pérdidas de alimentos y una transformación a dietas con mayor proporción de alimentos vegetales frente a los animales. En este sentido, los consumidores podemos colaborar para mejorar la eficiencia de nutrientes valorizando nuestros alimentos y retomando la dieta mediterránea.

Volviendo a la síntesis de fertilizantes nitrogenados, el proceso de Haber-Bosch se ha ido perfeccionando con el tiempo y se siguen buscando alternativas que quizás mejoren la eficiencia energética. A su vez, se están produciendo avances muy significativos en la fuente de energía que lo alimenta. Hoy en día ya existen plantas piloto en las que la energía es suministrada en su mayor parte mediante renovables.

En concreto, en España, el empleo de paneles solares para alimentar una planta industrial de síntesis de amoníaco estará en funcionamiento en los próximos años. Se han denominado fertilizantes nitrogenados verdes y, aunque todavía llevará un tiempo hasta que supongan una parte importante de la producción de fertilizantes, es una tecnología ya puesta apunto y con un gran potencial a largo plazo.

Finalmente, los fertilizantes son el combustible de nuestro sistema de producción de alimentos, pero su uso responsable es fundamental. En las últimas décadas hemos aprendido mucho sobre el impacto nocivo que su abuso puede tener sobre el medio ambiente y la salud humana. La mejora de la eficiencia del uso de nutrientes en el conjunto del sistema de producción va asociada a la mejora de la eficiencia energética, y ambas son el camino para aumentar la soberanía alimentaria en la UE.

The Conversation

08 Abril 2022

La búsqueda de información en Google ofusca la percepción acerca del origen de lo que sabemos o creemos saber. Al demandar a Google datos, historias, piezas de conocimiento del tipo que sea, tendemos a considerar como propio el origen de la información que nos da el buscador. Esto es, tendemos a pensar que ya disponíamos de ella, y así sobrevaloramos nuestros recursos y capacidades cognitivas. Esta es la principal conclusión de un estudio publicado hace unas semanas en la revista PNAS.

El hecho en sí, el recabar conocimiento ajeno, no es inhabitual en absoluto. Nadie lo sabe todo. Dependemos del conocimiento de familiares, amistades, colegas. Configuramos con esas personas sistemas cognitivos compartidos que nos permiten atender, procesar y recordar información de forma colectiva. No necesitamos saberlo todo; lo que necesitamos es saber quién sabe qué cosas. La ciencia, por ejemplo, funciona así, sobre la base de un conocimiento y comprensión de los fenómenos de la naturaleza compartidos de forma parcial por centenares de miles de personas, muchas de las cuales ni siquiera viven en la actualidad. La cognición humana no es individual; el pensar, recordar y conocer son, muy a menudo, colaborativos, el producto de la interacción entre recursos cognitivos propios y ajenos.

En las últimas décadas, a los mecanismos clásicos de cooperación cognitiva se ha sumado la internet y sus sistemas de búsqueda rápida. La red permite expandir la mente dotándonos de una memoria externa que se puede consultar cada vez que se necesita. Lo sabe casi todo y está siempre a nuestra disposición; nos proporciona la información que deseamos en el instante en que la solicitamos, sin esfuerzo por nuestra parte, con mayor facilidad, incluso, que si la obtuviésemos de nuestra misma mente. No tenemos que acudir a la biblioteca o consultar con un colega por teléfono. Es esa particularidad, esa facilidad para acceder a ella, la ausencia de otros actos intermedios, lo que, al parecer, hace que se difuminen las fronteras entre el conocimiento interno y el externo. Tendemos a pensar que el conocimiento de internet es nuestro conocimiento.

Como se difumina la frontera entre conocimiento externo e interno, quienes recurren con mayor frecuencia a internet para buscar información tienen más confianza en su memoria. A menudo olvidan, incluso, que habían recurrido a Google para saber algo. Creen que las respuestas obtenidas de internet procedían de su propia memoria.

Sabíamos del denominado “efecto Google”: cuando obtenemos información fácilmente en internet, tendemos a no almacenarla en nuestra memoria o, incluso, a olvidarla con facilidad. Pues bien, el estudio citado antes ha revelado la existencia de un segundo efecto Google, uno que no se refiere a lo que la gente sabe, sino a lo que cree saber. Como consecuencia, en un mundo en el que la búsqueda en internet es con frecuencia más rápida y fácil que bucear en la memoria propia, la gente puede llegar a saber menos, aunque crea saber más.

Las implicaciones de este fenómeno pueden ser variadas e importantes. Al aumentar la confianza de las personas en su conocimiento y comprensión, puede distorsionar su juicio acerca del aprendizaje y la motivación para aprender. Puede también otorgar mayor (e injustificada) confianza en el criterio propio a la hora de tomar ciertas decisiones. Y puesto que somos poco dados a cuestionar lo que consideramos conocimiento propio, al borrarse la frontera con el que obtenemos de la red, es más difícil detectar informaciones erróneas, con las consecuencias que se pueden derivar de ello.

¿Se imagina un mundo lleno de ignorantes que creen saberlo casi todo? Sé que exagero, pero quizás no demasiado. Piénselo.

Fuente: Ward, A. F. (2021): People mistake the internet’s knowledge for their own. Proceedings of the National Academy of Sciences, 118 (43) e2105061118.

Sobre el autor: Juan Ignacio Pérez (@Uhandrea) es catedrático de Fisiología y coordinador de la Cátedra de Cultura Científica de la UPV/EHU
CUADERNO DE CULTURA CIENTÍFICA

Cuaderno de Cultura Científica

25 Marzo 2022