Esculpiendo paisajes ‘naturales’ para estabilizar zonas de riesgo: el caso de la escombrera Nuria


La restauración geomorfológica como punto de partida para alcanzar una verdadera restauración ecológica en espacios afectados por movimientos de tierras ha sido convenientemente divulgada y explicada en el ámbito de los distintos programas REMEDINAL. Recientemente, esta técnica ha sido utilizada también, de modo pionero, para estabilizar zonas sujetas a actividades extractivas con un elevado riesgo. En concreto, la restauración geomorfológica acaba de ser aplicada para  asegurar una gran escombrera minera en la que se inició un deslizamiento rotacional del terreno, así como para evitar los efectos de una balsa de escorrentía, formada al pie de un antiguo frente de explotación, sujeta a episodios recurrentes de roturas y desbordamientos. Todo ello en la mina Nuria, Poveda de La Sierra (Guadalajara).

En el caso de la escombrera, el origen del deslizamiento se debió a que la actividad extractiva acumuló una cantidad elevada de estériles mineros rellenando un antiguo valle, impidiendo el drenaje natural de la cuenca aguas arriba, y saturando su interior de agua. Como consecuencia se produjo una gran rotura del subsuelo de la escombrera, dando origen a enormes grietas y hundimientos en su cabecera. A su vez, la masa de material deslizado invadió parte del valle situado aguas abajo, a modo de una lengua de tierra y barro que avanzaba varios centímetros a la semana. Técnicamente, esta inestabilidad se denomina deslizamiento rotacional (slump), dado que la superficie de rotura del interior del terreno es curva, y profunda, lo que provoca que la masa deslizada ‘rote’ en su movimiento.

Ante el riesgo que suponía esta inestabilidad se desarrolló una solución innovadora y pionera, combinando tres medidas universales: reducir el peso en la cabecera  y en los bordes de la rotura, drenar la masa deslizada, y reforzar la base de la lengua que invadía el valle. Pero únicamente mediante restauración geomorfológica. En concreto, a partir de la construcción de dos valles ‘naturales’ laterales, siguiendo el perímetro de la rotura. Y todo ello sin utilizar ninguna estructura ni elemento artificial (diques, hormigón, bulones, gunita…). Es decir, haciendo uso únicamente del remodelado de geoformas que replican a las naturales, construidas con los propios materiales de la antigua mina: bloques de roca, estériles mineros y antiguos suelos.

En el problema de la balsa, sucede que un hueco minero generado al pie de un antiguo frente de explotación acumulaba un gran volumen de agua (de escorrentía y subterránea). Después de eventos de precipitación muy intensos o continuados, esta gran balsa desbordaba, incluso rompía alguno de sus diques de cierre, provocando pequeñas avenidas o inundaciones relámpago (flash flood) aguas abajo. Ante este escenario, de nuevo, en lugar de recurrir a adoptar medidas estructurales costosas, cuya eficacia a largo plazo es más que dudosa, se acudió a la restauración geomorfológica. En este caso, se construyó un auténtico cinturón de meandros naturales aguas abajo de la balsa. Éstos fueron diseñados de manera experta (‘copiando’ la morfología de meandros del entorno). Con esta solución, en el caso de que ocurra algún rebose o rotura de la balsa aguas arriba, la energía de la avenida o pequeña inundación quedará totalmente disipada, de manera natural, por los meandros. A su vez, éstos causan que los sedimentos transportados por el flujo de agua (carga de fondo y sólidos en suspensión) sedimenten en su interior.

Estas soluciones, claramente innovadoras y ecológicas, muestran el camino que seguirán muchas actuaciones futuras ante problemas similares.

Autores: José Francisco Martín Duque, Ignacio Zapico Alonso, Cristina Martín Moreno

Más información: en el enlace https://vimeo.com/130539337 se puede acceder a un vídeo explicativo de la intervención sobre la escombrera

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Efecto de las plantas invasoras en el centro de la Península Ibérica


 

La introducción de especies potencialmente invasoras a través de cultivo ornamental o con fines de rehabilitación (p. ej. en bordes o medianas de carretera) se está convirtiendo en un grave problema medioambiental. Estas especies interaccionan con las autóctonas y pueden ser otra causa más para la perdida de la diversidad. Generalmente, las especies invasoras son capaces de transformar la estructura de los ecosistemas a través de fuertes mecanismos de competición o bien produciendo cambios en las condiciones medioambientales de las que dependen provocando incrementos en la mortalidad de los individuos de algunas especies y causando selecciones en la flora natural.

En el caso de Spartium junceum se da la circunstancia de que es un arbusto mediterráneo que sólo se considera nativo de unas pequeñas áreas en el sur de la Península Ibérica, pero que se cultiva ampliamente para la rehabilitación de los márgenes de carreteras o en medianas de autopistas. Por ello, hemos estudiado el efecto de esta especie sobre la vegetación natural en el parque regional de la Cuenca Alta del Manzanares en Madrid. En el año 1979 con motivo de la ampliación de la carretera de La Coruña (A6) se rehabilitó un área dañada con este nanofanerófito y posteriormente, con la declaración del parque regional esta zona fue incluida como parte del mismo en 1985.

Dada la geomorfología de la zona se pudo hacer una comparación de esa antigua plantación de Spartium junceum con la nativa de Cistus ladanifer a distintos niveles y exposiciones; así se analizó las características de los suelos, la composición del banco de semillas temporal y permanente bajo estos arbustos, la composición de los pastizales anuales que se desarrollan entre los mismos y la producción primaria neta de dichos pastizales.

Los suelos bajo Spartium mostraron un contenido de nitrógeno superior, lo que indica su capacidad -en común con otras leguminosas- de fijar el Nitrógeno atmosférico lo que confiere una ventaja sobre Cistus, que es N-limitado. Otros nutrientes del suelo como el fósforo, el magnesio y el calcio, y la disponibilidad de agua también son más altos en los suelos bajo Spartium que bajo Cistus. El fósforo que, generalmente se ha descrito como un factor limitante para aquellas especies fijadoras de nitrógeno, es paradójicamente la variable más significativa para el éxito de Spartium. La disponibilidad de agua, factor clave para la vegetación mediterránea, sobre todo en otoño cuando se recargan los suelos, también se mostró más favorable para Spartium, que es capaz de retener agua debido a su crecimiento que produce un dosel más cerrado que el de Cistus, evitando así su evaporación, lo que contribuye a su éxito.

Los pastos anuales muestreados son los típicos mediterráneos silicícolas bajo Cistus, mientras que son ruderales los encontrados bajo Spartium. En el banco de semillas temporal también hemos encontrado un predominio de especies terofíticas en ambas formaciones, mientras que en cuanto a las perennes ambas formaciones comparten un número de hemicriptófitos; además de caméfitos bajo Spartium y fanerófitos bajo Cistus. Especies anuales ruderales encontradas bajo Spartium como Bromus tectorum (planta invasora en otras partes del mundo) o Chenopodium album mostraron una tasa de germinación más alta en invernadero que cuando muestreamos la cubierta vegetal lo que sugiere el riesgo potencial de estas especies si se produjera un cambio en las condiciones medioambientales, sobre todo en las climáticas.

Los resultados muestran la capacidad de Spartium para establecerse en el nuevo entorno y garantizar su crecimiento con éxito. Esto es más evidente en las exposiciones norte y este que además muestran diferencias significativas en la riqueza. Es en estas exposiciones donde esta formación contacta con el núcleo de la vegetación natural mejor conservada de esta reserva natural, de ahí su riesgo medioambiental, porque hemos comprobado in situ la capacidad para producir nuevos individuos.

Autora: Rosario G. Gavilán

Más información en:

Impact of the non-indigenous shrub species Spartium junceum (Fabaceae) in native vegetation in central Spain. Rosario G. Gavilán et al. Journal of Plant Ecology 2015; doi: 10.1093/jpe/rtv039

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El aumento de la frecuentación humana del campo los fines de semana genera estrés en las aves esteparias


Investigadores de los Departamentos de Ecología y Biología de la UAM y del CSIC (Instituto de Investigación en Recursos Cinegéticos y Estación Experimental de Zonas Áridas) acaban de publicar los resultados de un estudio sobre cómo reacciona el sisón, un ave amenazada característica de medios agrarios abiertos, a la frecuentación humana de dichos ambientes durante el invierno. El trabajo, publicado en la revista Behavioral Ecology (http://beheco.oxfordjournals.org/content/early/2015/04/02/beheco.arv016.abstract), muestra que el nivel de estrés fisiológico en estas aves aumenta durante el fin de semana de forma significativa con respecto a los periodos previo y posterior al mismo.

El estudio ha constatado que durante los fines de semana hay una mayor frecuencia de actividades humanas en las zonas agrícolas, incluyendo presencia de cazadores, de paseantes y de ciclistas. Para medir el nivel de estrés generan estas actividades, los investigadores han empleado una hormona, la corticosterona, presente en las heces de los sisones. Los análisis han mostrado, que el grado de estrés aumenta con la intensidad de las molestias, particularmente las relacionadas con la caza, como son la densidad de cazadores o perros, o la frecuencia de tiros por minuto.

Los investigadores también comprobaron que durante los fines de semana los sisones pasan más tiempo vigilando o volando, comportamientos éstos típicamente anti-predatorios, ocupando, además, hábitats de menor calidad trófica. En cambio, tras el fin de semana, dedican más tiempo a comer, probablemente para recuperarse del gasto energético sufrido durante los fines de semana.

El trabajo señala que, aunque estas respuestas de comportamiento y fisiológicas permiten a los individuos hacer frente a situaciones estresantes, la exposición prolongada y repetida en el tiempo a dichas molestias podría llegar a tener efectos negativos en las poblaciones de sisón, dificultando el éxito de los programas de conservación.

Bando invernal mixto de sisones y gangas fotografiado en la zona de estudio (Campo de Calatrava, Ciudad Real). Foto: François Mougeot.

Autores: Rocío Tarjuelo et al. (TEG-UAM)

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¿Qué es la Restauración Geomorfológica?


El grupo de geólogos de la Universidad Complutense de Madrid que participan en el Programa de I+D REMEDINAL2-CM acaba de lanzar una web sobre Restauración Geomorfológica, con un enfoque novedoso al servicio de la Restauración Ecológica. El trabajo de este grupo puede considerarse pionero y muy destacado a nivel europeo. La doctora Cristina Martín, quien disfrutó de un contrato postdoctoral financiado por la Comunidad de Madrid y asociado a la red REMEDINAL-2, ha contribuido de manera decisiva a su puesta en marcha durante el disfrute de dicho contrato.

La web muestra en qué consiste la Restauración Geomorfológica (RG), los ámbitos donde puede aplicarse, las técnicas y principios en los que se basa, así como ejemplos ya desarrollados en España.

También pueden consultarse los servicios ofrecidos por el grupo de trabajo, los proyectos de investigación que desarrollan y publicaciones. Todo ello llevado a cabo gracias al trabajo en red y la colaboración de muchos expertos.

Link de la web: http://www.restauraciongeomorfologica.com

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El suelo, un recurso natural amenazado. Global Soil Week, 27-31 October 2013


Autora: María Alcázar y Saturnino de Alba, doctores en Geología, Universidad Complutense de Madrid

Del 27 al 31 de octubre se celebra en Berlín la segunda Semana Mundial del Suelo (“Global Soil Week”), organizada por el Global Soil Forum del Instituto de Estudios de Sostenibilidad Avanzados (IASS) de Potsdam (Alemania) y apoyada por la Comisión Europea, el Programa de las Naciones Unidas para el Medio Ambiente (UNEP), la Convención de Naciones Unidas para la Lucha contra la Desertificación (UNCCD) y la Organización de las Naciones Unidas para la Alimentación y la Agricultura (FAO), entre otras organizaciones internacionales.

El tema central del acontecimiento, titulado “Losing Ground?”, es la pérdida de suelo y se debatirán cuestiones como la implicación de la pérdida de suelo en la alimentación, el agua y la seguridad energética y la gestión sostenible del suelo. El programa se estructura en torno a cuatro ejes temáticos: ciclos de materia, gestión sostenible del territorio e ingeniería del suelo, políticas internacionales del suelo y objetivos de desarrollo sostenible y gobernanza responsable.

El suelo es un recurso natural no renovable a una escala temporal humana y el soporte básico imprescindible para la existencia de los ecosistemas terrestres. Su naturaleza como recurso no renovable hace que cualquier proceso de degradación que sufre tenga consecuencias irreversibles en la mayor parte de los casos. Los ecosistemas agrícolas son especialmente sensibles ante los procesos de degradación del suelo ya que su productividad depende, en buena medida del estado de conservación del mismo. Más aún en los paisajes mediterráneos de agricultura extensiva donde las condiciones climáticas ya son, por sí mismas, una importante limitación para la productividad.

España es el país mediterráneo europeo con tasas más elevadas de erosión actual y potencial (García Ruíz y López Bermúdez, 2009), y en la mayor parte del territorio español la erosión del suelo representa una seria amenaza para la sostenibilidad de los agroecosistemas y el sistema socio-económico rural. Según cifras provenientes del Ministerio de Medio Ambiente (MARM, 2005), un 30% de la superficie de nuestro país se ve afectada por tasas de erosión que son calificadas como medias (pérdidas de suelo de 10-50 Mg ha-1 año-1) y más de un 10% por tasas altas (>50 Mg ha-1 año-1).

Sin embargo, a pesar de la gravedad del problema, existe una importante carencia en el estado de conocimiento de los procesos erosivos en los paisajes agrícolas mediterráneos, así como de datos medidos directamente en campo que permitan cuantificar las pérdidas de suelo que tienen lugar en los distintos escenarios agroambientales (De Alba et al., 2011). Esta información resulta necesaria en el proceso de toma de decisiones respecto a modelos de gestión del territorio que consideren como premisa la sostenibilidad de la calidad y cantidad de la productividad biológica de los suelos, así como para el desarrollo de modelos predictivos que permitan evaluar la respuesta de las distintas alternativas de uso y sistemas de manejo del suelo para las características específicas del territorio (De Alba et al., 2003).

En este contexto se desarrolla una de las líneas de investigación del grupo del Departamento de Geodinámica de la UCM, dedicado al estudio de los procesos de degradación del suelo por erosión en ecosistemas agrícolas mediterráneos en relación con diferentes usos y manejos del suelo. El grupo dispone de un campo experimental situado en la Finca Experimental La Higueruela CSIC (Toledo), operativo desde el año 1992, que representa una referencia única a nivel internacional, tanto por la información detallada que aporta sobre la respuesta hidrológica y erosiva de usos agrícolas de secano (De Alba et al., 2009), como por la amplia serie de datos actualmente disponible con un total de 20 campañas agrícolas consecutivas, de 1992/93 a 2012/13 (Alcázar, 2013).

Imágenes del campo experimental sobre erosión de suelos agrícolas (1992-2013) situado en la Finca Experimental La Higueruela del CSIC (Santa Olalla, Toledo)

Referencias

Alcázar, M. 2013. Evaluación de la erosión hídrica en parcelas experimentales en campos agrícolas de secano mediterráneo. Tesis Doctoral, Facultad de Geológicas. Universidad Complutense de Madrid.

De Alba, S.,  Benito, G.; Lacasta, C.; Pérez-González, A. 2003. Erosión hídrica en campos de agricultura extensiva de clima mediterráneo. Influencia del manejo del suelo en Castilla-La Mancha. Edafología, 10-3: 103-113 (2003).

De Alba, S., Alcázar, M., Lacasta, C. y Benito, G. 2009. Water Erosion on Agricultural Lands in a Mediterranean Semiarid Climate in Central Spain. En: Faz Cano, A., Mermut, A. R., Arocena, J. M. y Ortiz, R. (Eds.) Land Degradation and Rehabilitation. Dryland Ecosystems. Catena Verlag, Advances in GeoEcology, 40: 27-36.

De Alba Alonso, S., Alcázar Torralba, M., Cermeño Martín, F. I. y Barbero Abolafio, F. 2011. En: Meco Murillo, R., Lacasta Dutoit, R. y Moreno Valencia, M.M. (Coord.) Agricultura ecológica en secano. Soluciones sostenibles en ambientes mediterráneos. Ministerio de Medio Ambiente Medio Rural y Marino, Junta de Comunidades de Castilla la Mancha, Sociedad Española de Agricultura Española y Ediciones Mundi-Prensa, pp. 13-38.

MARM, 2005. Perfil Ambiental de España 2005: Informe basado en Indicadores. D.G. de Calidad y Evaluación Ambiental, SGT, Ministerio de Medio Ambiente, Rural y Marino. Madrid.

García Ruiz, J.M. y López Bermúdez, F. 2009. La erosión del suelo en España. Sociedad Española de Geomorfología.

 

Enlaces de interés

-               Red de Estaciones Experimentales de Seguimiento y Evaluación de la Erosión y la Desertificación (RESEL) del Ministerio de Agricultura, Alimentación y Medio Ambiente: http://www.magrama.gob.es/es/biodiversidad/temas/desertificacion-y-restauracion-forestal/lucha-contra-la-desertificacion/lch_resel.aspx

-               Global Soil Week: http://globalsoilweek.org/

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Las comunidades microbianas del suelo y el funcionamiento de los ecosistemas de alta montaña mediterráneas


Autores: Alba Gutiérrez Girón(UCM), Rosario Gavilán García (UCM) y Agustín Rubio Sánchez (UPM)


La comunidades microbianas del suelo determinan el funcionamiento de los ecosistemas terrestres

Con frecuencia en los ecosistemas terrestres los procesos que suceden en la superficie del suelo y los que suceden en el interior del suelo han sido estudiados por separado. Sin embargo, ambos componentes de los ecosistemas son interdependientes y sus relaciones determinan el funcionamiento y propiedades de los ecosistemas (Wardle et al. 2004). Las plantas producen el carbono (C) orgánico necesario para los microorganismos del suelo (hongos y bacterias fundamentalmente), mientras que los microorganismos alteran y mineralizan la materia orgánica vegetal e indirectamente afectan a la productividad y composición de las comunidades vegetales al condicionar la tasa de renovación de nutrientes en el suelo. En un contexto de cambio global el papel de la microbiota del suelo en el reciclado de la materia orgánica es trascendental. Los suelos constituyen uno de los principales reservorios de C del planeta dado que se estima que el C orgánico del suelo representa aproximadamente el doble del C que se acumula en la atmósfera y en la vegetación terrestre (Schimel 1995). Por ello, un incremento de las temperaturas o un cambio en la composición de las comunidades vegetales puede tener efectos en la actividad microbiana y, por tanto, en la mineralización de la materia orgánica del suelo,  retroalimentando el incremento de las concentraciones de CO2 atmosférico (Davidson y Janssens 2006).

La comunidad microbiana del suelo en ecosistemas de alta montaña es diversa y dinámica

En contra de lo que podríamos esperar, en ambientes aparentemente hostiles para la vida, como son los ecosistemas de alta montaña, las comunidades microbianas de sus suelos son muy abundantes y poseen una llamativa diversidad genética y funcional (Lipson et al. 2002; Nemergut et al. 2005; Lipson 2007). Debido a las condiciones tan cambiantes que se dan en los ecosistemas de alta montaña, de una estación a otra las comunidades microbianas en estos suelos muestran variaciones importantes en su abundancia, composición y funcionamiento en periodos de tiempo muy cortos (Wardle 1998). Durante el invierno y comienzo de la primavera los cambios en las comunidades microbianas están relacionados con la existencia de una capa de nieve, con ciclos de helada y deshielo del suelo, así como con la disponibilidad de fuentes de C y N. Durante el verano los cambios en la comunidad microbiana se han relacionado con procesos de interacción con las plantas, en particular con procesos de partición y competencia por los nutrientes y con cambios en la disponibilidad de las fuentes de C procedentes de las plantas a través de exudados radiculares o calidad de la hojarasca (Bardgett et al. 2005). No obstante, en ecosistemas mediterráneos la humedad de suelo disminuye drásticamente durante el verano y es de esperar que la disponibilidad de agua en el suelo determine una dinámica de las comunidades microbianas diferente a la observada en otros ecosistemas durante este periodo. Así se ha comprobado que la disponibilidad de agua determina fuertemente la actividad de la microbiota edáfica en ecosistemas mediterráneos (Reichstein et al. 2002; Rey et al. 2002); sin embargo, en suelos de alta montaña mediterránea se desconoce si los periodos de sequía afectan a la abundancia de las comunidades microbianas y cómo la falta de agua modula el reciclado de la materia orgánica.

Figura. Aspecto de los pastos de alta montaña a mediados de junio (imagen izquierda) y a comienzos de septiembre (imagen derecha) en la Sierra de Guadarrama. Vista de la Bola del Mundo (2.200 m de altitud) desde la Maliciosa.

La comunidad microbiana en ecosistemas de alta montaña mediterránea es resistente a la sequía estival

Recientemente desde el Dpto. de Biología Vegetal II de la UCM, en colaboración con el Dpto de Silvopascicultura de la UPM, hemos abordado algunas de estas cuestiones estudiando la ecología de la comunidad microbiana en comunidades vegetales de alta montaña mediterránea en la Sierra de Guadarrama (Gutiérrez-Girón et al. 2013). Los resultados obtenidos indican un funcionamiento particular de los ecosistemas de alta montaña mediterránea determinado por la sequía estival. La microbiota del suelo en estos ecosistemas es resistente a la sequía y mantiene valores altos y relativamente constantes durante el verano. La resistencia a la sequía de la comunidad microbiana conlleva que no se liberen nutrientes, ni formas lábiles de C provenientes de la lisis de los microorganismos, en un periodo en el que la actividad biológica de las plantas y microorganismos es reducida y, por tanto, la demanda de recursos es escasa. La dinámica observada de la microbiota del suelo puede suponer un mecanismo relevante para la conservación del C y de los nutrientes del suelo. Esta dinámica es muy diferente a la observada hasta ahora en ecosistemas de alta montaña de latitudes templadas donde la alternancia en la demanda de nutrientes de plantas y microorganismos se ha descrito como el principal mecanismo que determina las variaciones de la microbiota del suelo (Jaeger et al. 1998, Bardgett et al. 2005). Finalmente, ante futuros procesos de cambio climático estos resultados sugieren que las variaciones en los patrones de precipitación en ecosistemas de alta montaña mediterránea pueden alterar notablemente la dinámica estacional de las comunidades microbianas y, por tanto, la disponibilidad y conservación de las formas lábiles de C y de los nutrientes en el suelo, lo que finalmente podría tener efectos en la productividad de estos ecosistemas.

 

Referencias

 

Bardgett RD, Bowman WD, Kaufmann R, Schmidt SK (2005) A temporal approach to linking aboveground and belowground ecology. Trends Ecol Evol 20: 634-641

Davidson EA, Janssens IA. 2006. Temperature sensitivity of soil carbon decomposition and feedbacks to climate change. Nature 440: 165-172.

Gutiérrez-Girón A, Rubio A, Gavilán RG (2013). Temporal microbial biomass and plant biomass variation during summer in a Mediterranean high-mountain dry grassland. Plant and Soil DOI 10.1007/s11104-013-1887-6

Jaeger CH, Monson RK, Fisk MC, Schmidt SK (1998) Seasonal partitioning of nitrogen by plants and soil microorganisms in an alpine ecosystem. Ecology 80: 1883-1891

Lipson DA, Schadt CW, Schmidt SK (2002) Changes in Soil Microbial Community Structure and Function in an Alpine Dry Meadow Following Spring Snow Melt. Microbial Ecol 43: 307-314

Lipson DA (2007) Relationships between temperature responses and bacterial community structure along seasonal and altitudinal gradients. Microbial Ecol 59: 418–427

Nemergut DR, Costello EK, Meyer AF, Pescador MY, Weintraub MN, Schmidt SK. 2005. Structure and function of alpine and arctic soil microbial communities. Research in Microbiology 156: 775-784

Reichstein M, Tenhunen JD, Roupsard O, Ourcival JM, Rambal S, Dore S, Valentini R. 2002. Ecosystem respiration in two Mediterranean evergreen Holm Oak forests: drought effects and decomposition dynamics. Functional Ecology 16: 27-39

Rey A, Pegoraro E, Tedeschi V, De Parri I, Jarvis PG, Valentini R. 2002. Annual variation in soil respiration and its components in a coppice oak forest in Central Italy. Global Change Biology 8: 851-866

Schimel DS. 1995. Terrestrial ecosystems and the carbon cycle. Global Change Biology 1: 77-91

Wardle DA (1998) Controls of temporal variability of the soil microbial biomass: A global-scale synthesis. Soil Biol Biochem 30: 1627-1637

Wardle DA, Bardgett RD, Klironomos JN, Setälä H, van der Putten WH, Wall DH (2004) Ecological Linkages Between Aboveground and Belowground Biota. Science 304: 1629-1633

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Seminario sobre impactos, vulnerabilidad y adaptación de los bosques y la biodiversidad de España frente al Cambio Climático


Durante los días 28 y 29 de mayo de 2013 se celebró en las dependencias del Centro Nacional de Educación Ambiental (CENEAM), Valsaín (Segovia), el Seminario sobre impactos, vulnerabilidad y adaptación de los bosques y la biodiversidad de España frente al Cambio Climático. El objetivo general del seminario era servir de punto de partida y base de conocimiento para la elaboración del Informe de evaluación sectorial de impactos, vulnerabilidad y adaptación de los bosques y la biodiversidad de España, previsto como una de las líneas de Trabajo del Segundo Programa del PNACC. La Universidad de Alcalá de Henares es la institución encargada de coordinar el Informe de evaluación en colaboración con la Oficina Española de Cambio Climático (OECC) del MAGRAMA en el marco de un proyecto financiado por la Fundación Biodiversidad y dicha Universidad.

El seminario contó con 45 participantes, entre gestores forestales, especialistas científicos, técnicos e investigadores en planificación forestal y biodiversidad, expertos en modelización de los impactos del cambio climático, responsables de sistemas de observación y captura de datos sobre el estado y los procesos forestales, organizaciones profesionales de ambos sectores y ONGs. A lo largo de las presentaciones y debates mantenidos durante el seminario se ha puesto de manifiesto la existencia de una enorme cantidad de información en materia de evaluación de impactos, vulnerabilidad y adaptación al cambio climático en los bosques y la biodiversidad española. Las presentaciones están disponibles en la web del CENEAM para su descarga:

http://www.magrama.gob.es/es/ceneam/grupos-de-trabajo-y-seminarios/seminarioPNACC/taller-impacto-adaptacion-bosques-cc.aspx

Sin embargo, esta información a menudo se encuentra de forma dispersa y en ocasiones está muy focalizada en casos concretos muy específicos, lo que subraya la necesidad de un informe que compile, evalúe y sintetice el conocimiento disponible y las prácticas que se llevan a cabo, valorando las áreas donde es necesario enfocar los esfuerzos futuros para generar nuevo conocimiento y donde es necesario no duplicar esfuerzos.

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Dosel arbóreo, funcionalidad y tu teléfono móvil


Autor: Adrián Escribano, Facultad de Biología, Universidad Complutense de Madrid (UCM)

En el grupo de ecología evolutiva del departamento de BVI-UCM centramos la actividad en la caracterización de la estructura y la funcionalidad del dosel arbóreo de especies leñosas mediterráneas. Con el objetivo de explorar el compromiso existente entre maximizar la captación de luz para realizar la fotosíntesis y evitar exposición excesiva, hemos desarrollado una metodología  que emplea un teléfono móvil Smartphone como instrumento de medición (“Ahmes”, pendiente de patente). Mediante esta herramienta es posible caracterizar espacialmente una hoja (los ángulos foliares) y estimar su exposición potencial a la radiación directa a través de una relación trigonométrica (SAL; Granado-Yela et al. 2011).

Con esta metodología tratamos de combinar la relativa sencillez y manejabilidad que ofrecen los métodos frecuentemente empleados para medir ángulos foliares (clinómetros,  plomadas, transportadores de ángulos, brújulas,…), junto con la precisión y exactitud que ofrecen los instrumentos digitales, en una única herramienta. Entre otras prestaciones, un Smartphone es capaz de registrar su posición relativa respecto del campo magnético y gravitatorio terrestre. Esto es posible debido a que la mayor parte de teléfonos Smartphone integran entre sus sensores un acelerómetro y un magnetómetro, que permiten caracterizar la desviación de los ejes del dispositivo. Mediante una aplicación, al situar el mismo en posición paralela a una hoja haciendo coincidir la orientación del haz con la de la pantalla y el ápice con la parte superior, podemos conocer los ángulos foliares de interés y almacenarlos con una única pulsación (Figura 1).

Figura 1. Colocación del dispositivo y ángulos foliares de interés; a: desviación respecto del Norte del ápice foliar, c: desviación respecto de Norte de un vector normal al haz, r: grado de giro respecto al eje longitudinal, i: inclinación respecto a la vertical (no se muestra).

Durante el desarrollo abordamos tres etapas; calibración, validación y experiencia de uso. La etapa de calibración la realizamos en el laboratorio y en ella utilizamos un digitalizador y un soporte (diseñado junto con el taller mecánico de ciencias físicas) para evaluar la precisión y exactitud del dispositivo. La etapa de validación tuvo lugar en el Real Jardín Botánico Alfonso XIII y en ella se compararon ángulos foliares (medidos para las mismas hojas en un breve lapso) con dos metodologías distintas; los métodos tradicionales (brújula, clinómetro y nivel) y Ahmes. En la tercera etapa valoramos las ventajas e inconvenientes que ofrece la metodología durante diversas campañas de campo. La descripción detallada de las diferentes etapas y nuestra experiencia con la metodología quedan recogidas en un artículo en preparación.

a. Soporte empleado en la calibración. b. Detalle de campaña de campo Menorca 2012 (facilidad de manejo).

Ventajas y potencial

Entre las ventajas que ofrece (precisión, manejo, comodidad de transporte, autonomía, resulta relativamente económico) resaltamos; 1.- Su versatilidad, pues se presta a cubrir necesidades de diversos ámbitos, 2.- Su potencia de muestreo,  se puede combinar el uso de varios teléfonos simultáneamente y 3.- Su valor científico y educativo en diversidad de centros a escala global (es sencillo, es accesible y es asequible).

1.- A través de esta metodología no solo cubrimos nuestras necesidades experimentales sino que sentamos la base del uso de los dispositivos móviles como instrumentos para conocer la posición espacial de objetos con simetría bilateral (relativamente planos) y estimar su exposición potencial en cualquier momento del día/año y en cualquier latitud. Entre otras aplicaciones el dispositivo puede emplearse (aunque no se incluyan todas las características que compone el método) como una herramienta para la caracterización de microambientes (líquenes) o de fitoelementos: ramas, raíces aéreas, etc. Junto con otros instrumentos de medición (cinta métrica, podómetro,…) es posible localizar espacialmente unos individuos respecto de otros (relación de vecindad) así como localizar radialmente dentro de la copa otros elementos (nidos, epífitas, plagas,..) a través de ecuaciones trigonométricas sencillas. También contemplamos la caracterización espacial de superficies planas para realizar análisis de cobertura, de protección frente a la erosión o deposición/evaporación de agentes contaminantes. Las posibilidades son realmente amplias y en cualquier caso deben quedar definidas según los objetivos del usuario.

2.- A través del uso de múltiples dispositivos de manera simultánea se pueden completar campañas de muestreo ambiciosas. Un reducido número de investigadores es capaz de abarcar partes representativas del dosel en un tiempo razonable de manera eficaz. La plataforma Android (sobre la que estamos realizando la portabilidad de la aplicación también denominada Ahmes) ofrece la posibilidad de emplear la metodología con otros dispositivos (tablets) y de hacer accesible la misma a un gran número de usuarios. Entre otras prestaciones incluye además la posibilidad de conocer el estado de los sensores presentes en el dispositivo (resolución, estado de calibración). Esta función otorga cierta fiabilidad a las mediciones, tanto como si es la primera vez que usamos la aplicación pero desconocemos el estado del dispositivo, como si se ha sometido a algún tipo de estrés; mecánico, térmico…

3.- En nuestro caso disponer de un dispositivo Android (Smartphone o tablet) y una conexión puntual a internet (para descargar la aplicación) constituyen los únicos requisitos para aplicar la metodología de manera inmediata (la aplicación funciona independientemente de la conectividad telefónica o el acceso a internet). Este hecho resulta especialmente relevante cuando se han vendido cerca de 500 millones de dispositivos móviles “Smartphone” bajo este sistema en el año 2012 (IDC, Gartner). Teóricamente a finales del año 2013 un séptimo de la población mundial podría disponer de uno de estos dispositivos permitiendo a sus usuarios explorar y aplicar la metodología en sus propios diseños. A todos los niveles consideramos una gran ventaja el ofrecer una metodología para la cual el usuario ya dispone, o puede acceder, a la herramienta propuesta.

Referencias:

Granado-Yela, C., García-Verdugo, C., Carrillo, K., Rubio de Casas, R., Kleczkowski, L.A. & Balaguer, L. (2011) Temporal matching among diurnal photosynthetic patterns within the crown of the evergreen sclerophyll Olea europaea L. Plant Cell and Environment 34(5):800-10.

Editado 27/03/2014:

Se ha publicado recientemente un artículo en la revista Methods in Ecology and Evolution, disponible en la web: http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/2041-210X.12141/abstract  (DOI: 10.1111/2041-210X.12141).

Autores: Escribano-Rocafort, A. G.; Ventre-Lespiaucq, A. B.; Granado-Yela, C.; López-Pintor, A.; Delgado, J. A.; Muñoz, V.; Dorado, G. A.; Balaguer, L.

 

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Cambio global y sus efectos sobre la biosfera


Dra. Alba Gutiérrez Girón, Facultad de Farmacia, Universidad Complutense de Madrid

Los procesos implicados en el cambio global son múltiples e interactivos. Tres son los factores determinantes del cambio global: incremento del CO2 atmosférico, incremento en la fijación y deposición del nitrógeno (N) y cambio en el uso del suelo (Vitousek 1994). Una de las manifestaciones más evidentes del cambio global son las alteraciones climáticas como consecuencia del aumento de las emisiones de gases de efecto invernadero desde la era preindustrial. Durante los últimos 100 años (desde 1906 a 2005) la tendencia de calentamiento de la superficie terrestre ha sido de 0,74 ºC (IPCC 2007). Las tendencias de precipitación también han variado en los últimos 100 años, en particular las precipitaciones han disminuido en la región mediterránea, el Sahel, Sur de África y Sur de Asia, mientras que en otras regiones han aumentado (IPCC 2007). A los procesos de cambio climático hay que sumarles la alteración de ciclo de N y el cambio en el uso del suelo. Los cambios en el ciclo del N son tan drásticos que actualmente se fija más N por la actividad humana que mediante procesos naturales (Smil 1991; Vitousek et al. 1997). Por otro lado, el cambio en el uso del suelo es de los tres procesos el más heterogéneo en intensidad y naturaleza (Vitousek 1994); se estima que la mitad de la superficie terrestre libre de hielo ha sido transformada por la actividad humana (Kates et al. 1990), que controla aproximadamente un tercio de la producción neta primaria terrestre (Chapin et al. 2000).

En términos generales los cambios climáticos afectan a la distribución y abundancia de las especies, al reciclado de nutrientes y la productividad de los ecosistemas. La alteración en la fijación y deposición de N tiene consecuencias en la productividad neta de los ecosistemas, y por tanto en la fijación de CO2 (Vitousek et al. 1997; Gruber y Galloway 2008), pero también en la composición, estructura y riqueza de las biocenosis (e.g. Tilman 1987; Huenneke et al. 1990; Lilleskov et al. 2002). Los cambios en el uso del suelo determinan cambios rápidos en el funcionamiento y composición de los ecosistemas, contribuyen al cambio en los ciclos biogeoquímicos del carbono (C) y del N, y tienen también efectos locales y regionales sobre el clima (Vitousek et al. 1994).

A pesar de que a lo largo de la historia de la Tierra la condiciones climáticas y los ciclos biogeoquímicos han experimentado importantes variaciones, los procesos de cambio global que se producen actualmente como consecuencia de la actividad humana suceden a una velocidad anormalmente grande (Gitay et al. 2001). Estos procesos de cambio global amenazan gravemente la biodiversidad en gran parte del planeta (Chapin et al. 2000; Sala et al. 2000) y las evidencias sobre cambios actuales en la biosfera son numerosas (Hughes 2000; IPCC 2007). Entre las respuestas al cambio global de los organismos se han detectado alteraciones en la fenología de las especies, desajustes de las interacciones entre especies, desplazamientos altitudinales y latitudinales en sus área de distribución o incluso extinciones locales (Hughes 2000; Walther et al. 2002; Parmesan 2006). Sin embargo existe una gran incertidumbre sobre los impactos potenciales de estos cambios en los ecosistemas, puesto que la respuestas en la biosfera son sinérgicas (Chapin et al. 2000; Brook et al. 2008), lo que puede determinar cambios en cascada en la biodiversidad, que alteren drásticamente la estructura y funcionamiento de los ecosistemas. Por otro lado no todas las especies ni los ecosistemas que constituyen son igualmente sensibles al cambio lo que condiciona los potenciales efectos del cambio global y determina la capacidad de respuesta a estos cambios.

Esquema de los procesos múltiples e interactivos causantes del cambio global y sus efectos en la biosfera.

Referencias:

 

Brook BW, Sodhi NS, Bradshaw C. 2008. Synergies among extinction drivers under global change.Trends in Ecology & Evolution 23: 453-459.

Chapin III FS, Zavaleta ES, Eviner VT, Naylor RL, Vitousek PM, Reynolds HL, Hooper DU, Lavorel S, Sala OE, Hobbie SE, Mack MC, Diaz S. 2000. Consequences of changing biodiversity. Nature 405: 234-242.

Gitay H, Brown S, Easterling W, Jallow B. 2001: Ecosystems and their goods and services. Climate Change 2001: Impacts, Adaptation, and Vulnerability. Contribution of Working Group II to the Third Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change, McCarthy JJ, Canziani OF, Leary NA, Dokken DJ, White KS. Eds. Cambridge University Press, Cambridge.

Gruber N, Galloway JN. 2008. An Earth-system perspective of the global nitrogen cycle. Nature 451: 293-296.

Huenneke LF, Hamburg SP, Koide R, Mooney HA, Vitousek PM. 1990. Effects of Soil Resources on Plant Invasion and Community Structure in Californian Serpentine Grassland. Ecology 71: 478-491.

Hughes L. 2000. Biological consequences of global warming: is the signal already apparent? Trends in Ecology & Evolution 15: 56-61.

IPCC. 2007. Climate change 2007: the scientific basis. Synthesis report. Contributions of Working Groups I, II, and III to the Fourth Assesment Report of the Intergovernmental Panel of Climate Change. IPCC. Ginebra.

Lilleskov EA, Fahey TJ, Horton TR, Lovett GM. 2002. Belowground ectomycorrhizal fungal community change over a nitrogen desposition gradient in Alaska. Ecology 83: 104-115.

Kates RW, Turner PL, Clark WC. 1990. The great transformation. In: Turner PL, Clarck WC, Kates RW, Richards JF, Mathews JT and Meyer WB, eds. The earth as transformed by human action. Cambridge University Press, Cambridge.

Parmesan C. 2006. Ecological and evolutionary responses to recent climate change. Annual Review of Ecology and Systematics 37: 637-669.

Sala OE, Chapin FS, Armesto JJ, Berlow E, Bloomfield J, Dirzo R, Huber-Sanwald E, Huenneke LF, Jackson RB, Kinzig A, Leemans R, Lodge DM, Mooney HA, Oesterheld MÌn, Poff NL, Sykes MT, Walker BH, Walker M, Wall DH. 2000. Global Biodiversity Scenarios for the Year 2100. 1770-1774.

Smil V. 1991. Population Growth and Nitrogen: An Exploration of a Critical Existential Link. Population and Development Review 17: 569-601.

Tilman D. 1987. Secondary Succession and the Pattern of Plant Dominance Along Experimental Nitrogen Gradients. Ecological Monographs 57: 189-214.

Vitousek PM. 1994. Beyond Global Warming: Ecology and Global Change. Ecology 75: 1862-1876.

Vitousek PM, Aber JD, Howarth RW, Likens GE, Matson PA, Schindler DW, Schlesinger WH, Tilman DG. 1997. Human alteration of the global nitrogen cycle: sources and consequences. Ecological Applications 7: 737-750.

Walther GR, Post E, Convey P, Menzel A, Parmesan C, Beebee TJC, Fromentin J-M, Hoegh-Guldberg O, Bairlein F. 2002. Ecological responses to recent climate change. Nature 416: 389-395.

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La transformación de la superficie terrestre por actividades humanas como componente principal del Cambio Global


Autor: José Francisco Martín Duque, Universidad Complutense de Madrid (UCM). Participante en el Programa de Actividades de I+D entre Grupos de Investigación de la Comunidad de Madrid REMEDINAL-2.

 

Con anterioridad a la actual crisis (¿sólo económica?) del ‘mundo occidental’, el problema ambiental ‘estrella’ en los medios de comunicación de estas zonas del planeta era el denominado Cambio Climático. Decimos “con anterioridad”, porque apenas queda rastro hoy de alguna noticia ecológica ‘global’ en estas regiones. Todo ello, a pesar de las evidentes conexiones que parece haber entre crisis, conflictos, crecimiento demográfico y competencia por recursos naturales, incluido el ‘territorio’.

En un artículo publicado recientemente (diciembre de 2012) en la revista GSA Today, del que son coautores dos investigadores de la red REMEDINAL (ver Hooke et al., 2012), se muestran algunas realidades que deberían dar lugar al inicio de una intensa discusión pública sobre el estado de degradación de la superficie terrestre. Esta degradación está ejercida por la presión que ha desencadenado y desencadena el crecimiento demográfico de las últimas décadas y las actividades humanas asociadas al legítimo desarrollo de las distintas sociedades.

Según dicho artículo, para el año 2007, las actividades humanas habían modificado ya el 53% de la superficie terrestre en términos ‘geomorfológicos’. Es decir, directamente moviendo tierras, o indirectamente mediante acciones que han causado cambios en los flujos de sedimentos. En un artículo anterior (Hooke, 1994), se había demostrado que los humanos éramos ya hace casi dos décadas el principal agente geomorfológico ‘esculpiendo’ la superficie terrestre.

En efecto, son varias las actividades humanas que mueven tierras y modifican, y en muchos casos degradan, la superficie terrestre. La minería, la construcción de infraestructuras o los procesos de urbanización son algunos ejemplos. Pero también el laboreo de superficies cultivadas mueve grandes cantidades de tierra, y favorece una erosión acelerada del suelo. A su vez, el pastoreo y los aprovechamientos forestales también incrementan la erosión. Una gran parte de los sedimentos erosionados acaba depositándose en la base de las mismas laderas transformadas, o bien en llanuras aluviales, modificando a su vez la configuración de la superficie terrestre. El resto es transportado por la red fluvial.

Muchas de estas actividades tienen además efectos indirectos más allá de las superficies directamente afectadas, de manera que el impacto total debido a la transformación de la superficie terrestre es muy superior al 53 %. Tanto los efectos directos como indirectos de esa modificación comprometen los servicios ecosistémicos que son esenciales para la supervivencia humana, muchos de los cuales son irremplazables.

Por todo ello, estos autores afirman que la transformación de la superficie terrestre por las actividades humanas es ya, y a buen seguro será en las próximas décadas, el componente más importante del Cambio Global.

La continua degradación de tierras agrícolas y la expansión del suelo urbano a expensas de suelos muy productivos (Figura 1), junto con la incesante degradación de servicios ecosistémicos esenciales, probablemente van a limitar la capacidad de la superficie terrestre para proporcionar una calidad de vida aceptable, incluso para la población mundial actual. De hecho, todo apunta a que podamos estar ya en un estado de superpoblación.

Figura 1. Cambios de algunos usos del suelo a lo largo del tiempo, con su extrapolación a 2050. Los datos de población y su proyección proceden de UNPD (1999). KG’01—Klein Goldewijk (2001); KG’11—Klein Goldewijk et al. (2011); P+—Pongratz et al. (2008); R+— Ramankutty et al. (2008); RF—Ramankutty and Foley (1999). Véase Hooke et al. (2012 para referencias, otras fuentes y otras estimaciones.

La superpoblación es un fenómeno según el cual la población de una especie determinada excede la capacidad de acogida de su ambiente. Y después de un tiempo en el que las reservas de los recursos se consumen de forma más rápida de la que éstos se renuevan, las poblaciones colapsan. Por todo ello, los citados autores argumentan que este tema de sostenibilidad es mucho más serio, si bien se verá amplificado por el mismo, que el Cambio Climático.

Con el objetivo de buscar una verdadera sostenibilidad de la especie humana en el planeta, las alternativas son bien conocidas: 1) reducir la demanda de recursos; 2) desarrollar soluciones tecnológicas que puedan mitigar nuestros impactos; 3) adoptar medidas que, inicialmente ralenticen el crecimiento demográfico, y eventualmente lo reviertan. En el artículo citado se argumenta cómo es improbable que, por sí solas, las dos primeras medidas solucionen el problema. En este contexto, la Restauración Ecológica constituye una herramienta esencial para invertir los procesos de degradación territorial y restituir el capital natural y los servicios ecosistémicos que son imprescindibles para la supervivencia de la especie humana.

 

 

Referencias

Hooke, R.LeB. 1994. On the efficacy of humans as geomorphic agents. GSA Today, 4: 217- 224,225.

Hooke, R. LeB., Martín-Duque, J.F. and Pedraza, J. 2012. Land transformation by humans.GSA Today, 22(12): 4-10.

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