‘Componentes, Estructuras y Procesos en los Suelos’

Los Suelos como filtros vivos: depuración de aguas con contaminantes emergentes (residuales)

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Filtros vivos: Fuente Colaje Google imágenes

Hoy abordo un tema, en principio, muy fácil de entender si no fuera por la maldita manía de vender vino viejo en nuevas botellas, a la par que embotellar el mismo bajo distintas denominaciones de origen.  Todo ello se traduce en que buscas por un vocablo y te surgen en Internet procedimientos distintos y viceversa. Vamos, que esto es la ceremonia de la confusión. Y así, en lugar de gastar un par de horas en escribir un post te puedes eternizar. La noticia que os expongo abajo, aunque también añado material de otras fuentes, nos informa de que los denominados filtros vivos sirven para depurar los denominados contaminantes emergentes, si bien también son muy útiles para los restantes en comunidades rurales pequeñas, ya que se trata de una metodología fácil de implementar, barata y “relativamente sustentable” Pero reitero que existen diversos modos de proceder. Veamos pues como le hinco el diente (no se trata de los filtros vegetativos de los que hablamos en otra ocasión y en cuya redacción tuve los mismos quebraderos de cabeza debido a idénticos problemas “de contaminación verbal” o verborrea científica). Así pues, comencemos con una frase de  ciertos investigadores de la Universidad de Pensilvania (aunque retocada con alguna ironía por mi parte, siempre entre comillas), que da cuenta justamente el procedimiento empleado en la nota de prensa:

 Todas las aguas residuales(…) después de pasar a través de la planta de tratamiento de aguas residuales, se rocían sobre los campos agrícolas y los sitios arbolados, dejando el filtro natural de plantas, suelos y rocas con vistas a purificar “ese líquido y sucio fluido” antes de volver a usarlo para su consumo (“¿potable?: no lo veo claro”). El filtro resulta ser una estructura rica en soluciones innovadoras al objeto de la “abducir” sustentablemente los contaminantes de las mentadas aguas residuales. Además, las aguas residuales rociadas sobre cultivos (herbáceos o arbolados) y pastos también contribuyen al crecimiento de los campos agrícolas, proporcionando nutrientes (“¿y contaminantes?”) con vistas al el crecimiento de cosechas, pasturas y árboles de zonas repobladas (“¿ex profeso?”) Como solución innovadora, la sostenibilidad del proceso merece ser examinada e investigada para asegurar que no se produzcan problemas ambientales derivados de la aspersión de aguas residuales en un ecosistema.

Como veremos después la “variante Pensilvania” hace uso preferentemente de la capacidad descontaminante de los suelos. Y este modo de proceder no difiere “en principio” excesivamente de lo que puede leerse en el siguiente párrafo de una contribución del ITGE al que han venido en denominar malamente Geodepuración (ya que debiera ser re-conceptualizado como ¿edafopuración?):

 Se expone la idea de utilizar el suelo como medio purificador de las aguas residuales, como un sistema de eliminación de aguas residuales urbanas que garantiza una depuración suficiente de bajo costo de instalación y mantenimiento, orientadas a pequeños municipios. Así mismo se expone la experiencia de un modelo experimental a escala real en (…)

 En cualquier caso, escogemos esta definición descrita en un documento elaborado por investigadores de la Universidad de Zaragoza, sobre cuyo documento abundaremos más adelante:

 Se denomina Filtro Verde a una Tecnología de Bajo coste y explotación que aprovecha la capacidad física, química y biológica del suelo para depurar las aguas residuales. Os ofrecemos más detalles abajo.

 En otros casos, al hablar de filtros verdes o filtros vegetativos se construyen pequeños humedales artificiales, como en este documento, y este otro, pero debe haberlos de varias clases, como en los que en esta página web denominan filtros verdesTambién se explican los filtros verdes en este video de YouTube., subido a la Web por la propia Universidad de Pensilvania.

 Los Investigadores de la Institución académica mentada (Pensilvania) rociaban cultivos con aguas residuales que al filtrarse en el suelo se descontaminaba de ciertos “emergentes”, en gran medida, lo cual podía constarse en las aguas subterráneas subyacentes: Acetaminofeno, ampicilina, cafeína, naproxeno, ofloxacina, sulfametoxazol y trimetoprim. Por tanto, tampoco puede asegurarse que algún otro veneno emergente no funcionaran bien. Obviamente no se limpia toda la carga tóxica, aunque al parecer se reducen considerablemente las concentraciones de (¿todas, algunas?) de esas sustancias peligrosas hasta que son muy bajas. Sin embargo, cabe recordar lo que son realmente los contaminantes emergentes, como nos explica Damiá Barceló:

 Como contaminante emergente se entiende todo contaminante previamente desconocido o no reconocido como tal, cuya presencia en el medio ambiente no es necesariamente nueva, pero sí la preocupación por las posibles consecuencias de la misma. La detección de estos contaminantes en el medio ha sido posible sólo recientemente gracias al desarrollo de nuevas y más sensibles tecnologías analíticas. Entre los contaminantes emergentes presentes en el agua cabe destacar fármacos, compuestos perfluorados, hormonas, drogas de abuso, y productos de cuidado y de higiene personal. En los últimos 5-7 años se ha tomado también conciencia de una nueva clase de contaminantes emergentes: los nanomateriales. La industria asociada a la producción de nanomateriales tanto basados en carbono (fullerenos y nanotubos) como basados en metales (nanopartículas de plata y oro y óxidos metálicos) ha experimentado un gran crecimiento en los últimos años, y este tipo de compuestos se han detectado en agua residual de origen doméstico. Un nuevo problema, asociado al anteriormente descrito, lo constituyen los microplásticos. El impacto de los microplásticos era ya conocido en el medio marino, pero recientemente se ha publicado su potencial impacto en el sistema endocrino de peces de río.

 Pues bien, gran parte de los contaminantes emergentes, son expulsados al ambiente a través de las aguas residuales. Pero el ser humano resulta ser el la especie más sucia de todo el planeta ya que para limpiarse, embellecerse, comer y moverse, contamina toda la biosfera poniendo en peligro otros millones de ellas. Y en estos menesteres debemos tener una imaginación galáctica, ya que inventamos nuevos  “emergentes” a diario.

 No cabe duda que tal estudio y otros afines constatan el potencial del suelo como descontaminante, empero como no sabemos todas las sustancias presentes, ni en que concentraciones son tóxicas, por cuanto no existe “a ciencia cierta” ningún modo de saber la calidad del agua que bebemos. Eso sí, unos tóxicos son más dañinos que otros, pero teniendo en cuenta siempre sus respectivas concentraciones. Digamos finalmente que algunos de estos tóxicos (como los que utilizamos en nuestra higiene ¿¿??) serán degradados, aunque otros simplemente retenidos. ¿Hasta qué punto el suelo se contamina, conforme el agua se limpia?.  ¿Hasta qué punto el agua rociada y luego absorbida por las plantas no contamina alimentos?. ¿Podemos asegurar que  después de varios ciclos no debamos descontaminar el propio suelo generando otro problema?. Pero hay más (…) y para informaros por favor leer abajo. Comienzo con lo básico, terminando con la nota de prensa en suajili, traduciendo al castellano casi todo su contenido).

 Juan José Ibáñez

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El carbono lábil/soluble de los suelos y sedimentos de las llanuras de inundación y otros hábitats encharcados como marismas y manglares

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Llanura de Inundación en la región Caribeña de Colombia. Fuente en el propio enlace

 Hoy me voy e sumergir en terrenos pantanosos desde dos puntos de vista. El primero deviene en que la nota de prensa que vamos a “¿explicar?” en este post nos informa acerca de la dinámica del carbono de suelos y sedimentos que por estar encharcados ralentizan la descomposición de la materia orgánica que contienen, por los que suele acumularse allí, en donde el azufre desempeña una función importante o vital para el metabolismo microbiano. Se trata de ambientes en los que a menudo abundan los denominados Fluvisoles tiónicos: Suelos Ácido Sulfatados. Mi segunda ciénaga, ya muy personal, estriba en que la bioquímica del suelo que utilicé en mi paleolítico científico (inicios de la carrera profesional), ha pasado a ser patrimonio histórico de la ciencia. Pero si me atrevo a decir que el estudio en cuestión compete a lo que se denomina carbono soluble, más o menos equivalente al lábil, si bien algunos expertos no estarán de acuerdo. No obstante el Dr. Humus así me lo ha hecho saber.  En consecuencia seré breve con vistas a no divagar y hundirme, más aun si cabe, en el fango de la ignominia científica.

 Científicos de la Universidad de Stanford han llevado a cabo un estudio sobre la dinámica del carbono en llanuras de inundación como hábitats representativos de los ambientes encharcados, con escasa o nula concentraciones de oxígeno. Es bien sabido que en estos ambientes la actividad microbiana es baja y la descomposición de la materia orgánica lenta, por lo que los suelos tienden a actuar como sumideros o secuestradores de carbono. Para tales sitios, en conocido desde hace mucho tiempo que la actividad microbiana, a falta de oxígeno, echa mano del azufre, lo cual es advertido en el terreno por la presencia de minerales ricos en este elemento químico. Empero según estos bioquímicos y microbiólogos: “tal carbono subterráneo no permanece necesariamente bajo tierra a largo plazo. Al ser soluble en agua, el carbono puede filtrarse en las vías fluviales ricas en oxígeno, donde los microbios lo consumen fácilmente”. En otras alabras, al parecer, los materiales orgánicos solubles y no utilizados pueden migrar fácilmente a una vía acuática oxigenada en donde fluyen, y se descomponen ya más fácilmente, desencadenando floraciones de algas y otros problemas relacionados con la calidad de las aguas, finalizando en la atmósfera. En otras palabras lo que nos ¿desvelan? Los autores del estudio es que, en hábitats encharcados de esta clase, el secuestro de carbono es menor que el que se pensaba, relacionándolo inmediatamente con el cambio climático, como suele ser habitual, venga o no venga a cuento. Os dejo pues con la noticia traducida (por Google, esta vez sin mi ¡sabia! revisión, por lo que podéis taparos las narices, como cuando estáis delante de los ambientes en cuestión en donde os deleita ese hediondo hedor que desprenden los  denominados Fluvisoles tiónicos (Suelos Ácido Sulfatados). Os añado otros fragmentos de textos de libre acceso en Internet, que pueden ayudaros a entender los tipos de carbono involucrados y algunas cosillas que os aliviaran a la hora de interpretar el texto, si atesoráis los mismos precarios conocimientos que este impresentable bloguero (poco, o nada). La razón es que me acaban de operar ce cataratas en los ojos, por lo que además de perder neuronas también visión.

Juan José Ibáñez

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Resistencia a los antibióticos y las bacterias del suelo al rescate

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Un antibiótico eficaz contra bacterias resistentes es descubierto. Fuente: Teletica

Ya hemos comentado en diversos post, varios de los cuales exponemos abajo, que los microorganismos del suelo han sido la principal arma que ha utilizado la medicina para defendernos de las infecciones. Y todo ello gracias a los antibióticos que producen. Empero, como somos estúpidos por naturaleza, estamos convirtiendo esta gran reserva de medicamentos, que han salvado cientos de millones de vidas, en un problema descomunal, al inducir que sea justamente en el recurso suelo en donde ahora estos bichitos generan bacterias multirresistentes. No se puede utilizar el medio edáfico como en vertedero de antibióticos y/o otros elementos dañinos para la salud pública. No me repetiré más, por cuanto  abajo os muestro bastante material, previamente escrito para esta bitácora.

La noticia de hoy nos informa de que, a pesar de todo, y ante el fragante desprecio de la farmaindustria por los sufrimientos que padece la población, al no invertir en el descubrimiento de nuevos antibióticos (sino no es escandalosamente rentable para estas multinacionales, no investigan), de nuevo los microrganismos del suelo vienen a nuestro rescate. Y eso es precisamente lo que nos relata las dos noticias que os ofrecemos hoy sobre el mismo tema. Hablamos de la pseudouridimycina, recientemente detectada en una muestra de suelo. Os dejo pues con las noticias, no antes sin recalcar que si seguimos usando el suelo como vertedero en donde abandonar nuestras inmundicias, las consecuencias de nuestros actos acabarán generando una pandemia global de dimensiones impredecibles. Los expertos alegan que este nuevo fármaco no generará resistencias, aunque eso ya es harina de otro costal…..

Juan José Ibáñez

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La temperatura del suelo y el cambio climático

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Perfiles de la temperatura del suelo a diferentes escalas y foto extraída de la nota de prensa original.                                  

Cuando se habla de la temperatura del suelo, nos solemos referir a la que puede medirse en su superficie, y esta fluctúa en estrecha reacción con la del aire.  Ahora bien, las estimaciones son muy distintas de las que se miden a lo largo del perfil edáfico. La Taxonomía americana clasifica los suelos hasta dos metros de profundidad, mientras que la WRB tan solo a uno. En cualquier caso el perfil mentado puede prolongarse mucho más en diversos edafotaxa. Debe también tenerse en cuenta que diferentes tipos de suelos se encuentran constituidos por materiales que poseen diferentes propiedades a la hora de difundir el calor. Hace ya decenios, mientras hacía el servicio militar, estuve colaborando con el lamentablemente fallecido Aureliano Blanco de Pablos del CEBAS (ahora conocido por el IRNASA) del CSIC en Salamanca. Aureliano era microclimatólogo y realizamos varias experiencias de campo juntos acerca de la temperatura y humedad del suelo a diferentes profundidades. Una de las primeras lecciones que aprendí, es que, por lo general, la temperatura desciende rápidamente conforme avanzamos desde la superficie hacia la base del solum, siendo las fluctuaciones día/noche  e incluso las estacionales, escasas conforme penetramos desde arriba hacia abajo, por el consabido amortiguamiento de los materiales edáficos. De aquí mi experiencia para poder discutir la sorprendente nota de prensa de la que hablamos hoy.  

 En la Universidad de Berkeley, algunos “expertos” parecen haberse preocupado por el olvido en los estudios de cambio climático a la hora de medir la temperatura del perfil edáfico hasta varios metros de profundidad, y estimar sus repercusiones sobre la pérdida de carbono, vía respiración del suelo. Por lo tanto, sus indagaciones hubieran estado más que justificadas, si no hubiera sido porque de suelos debían saber muy poco mientras que de sus microclimas, nada en absoluto, si se lee la nota de prensa. Utilizaron un instrumental muy sofisticado y durante más de un año. Los resultados obtenidos eran llamativamente alarmantes: estimaron una gran pérdida de carbono al aumentar artificialmente la temperatura, por lo que: ¡cómo no!, la nota de prensa advierte al “mundo, mundial”, de los efectos devastadores que se producirían de aumentar tres o cuatro grados la temperatura de la atmósfera, como predicen algunos modelos climáticos (muchas mayores emisiones de CO2 que las previstas hasta la fecha).   Y una vez más: ¡cómo no!, clamaron que esta grave omisión, repercute seriamente en las estimas y predicciones de los modelos climáticos. Eso sí por su ignorancia en todo lo relacionado con la microclimatología del suelo, calentaron el perfil del suelo por igual (homogéneamente), desde la superficie hasta más de dos metros. ¿Un error sin importancia?. ¡Pues va a ser que no!. Se trata de una barbaridad injustificable.  Reitero que si calentamos el aire tres o cuatro grados, la elevación de la temperatura a uno o dos metros será muchísimo menor, no llegando en casi ningún caso a sobrepasar unas décimas de grado. En consecuencia todos sus alarmistas cálculos se vienen abajo. Estudiar los efectos de los cambios climáticos sobre un recurso natural demanda trabajar conjuntamente con expertos en el tema. Empero al parecer a los primeros ¿expertos? Les parece irrelevante. Y así una gran idea se convierte en un deplorable estudio falazmente alarmante. No me dedico  a buscar notas de prensa y menos aún a leer papers con vistas a criticar a los expertos que trabajan sobre cambio climático, os lo puedo asegurar. Simplemente me leo las noticias de los boletines a los que estoy inscrito y….. por cada una de ellas razonable, se publican varias que son para tirarse de los pelos. Y hablamos de la Universidad de Berkeley. ¡Pero qué pena!, cuánto dinero y esfuerzo malgastado por no leer algo, unos principios básicos, antes de comenzar la investigación.   

Juan José Ibáñez  

Os dejo con la noticia en Suajili, ya que para que voy a traducir tanta tontería……

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La Inteligencia de las plantas y el ensamblaje de sus rizosferas: Conversaciones mutualistas entre raíces y los microorganismos del suelo (rizosferas)

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Diálogos entre rizosfera y raíces: Colaje Google imágenes.

 La bellísima noticia que tenemos la oportunidad de ofreceros hoy, nos informa del fascinante mundo de las relaciones entre los organismos pluricelulares y los microrganismos que necesitan para sobrevivir. Como podréis leer vosotros mismos más abajo, existen muchas similitudes cualitativas profundas entre lo que acaece en el microbioma humano y el vegetal (“Microorganismos del Suelo y Microbioma Humano ¿Cuál es la relación?”.  Este post abunda en la hermosa historia que os mostramos en el post que versaba a cerca de La Inteligencia de los bosques y su comunicación bajo el Suelo. También os explicamos como “El Sistema Inmune de las Plantas se Encuentra en los Suelos”. Como podréis leer deleitándoos simultáneamente, las raíces de las plantas exudan las sustancias pertinentes para que alrededor de sus rizosferas prosperen los microbios que más les benefician en la captación del agua y los nutrientes que necesitan para desarrollarse, a la par que actúan como un sistema inmune que las defienden de los patógenos. No cabe duda que sus exudados atraen a sus mejores socios, intentando expulsar de su entorno a los nocivos o inútiles.

 Y así, una vez más se difumina la frontera entre lo que definimos como individuo y el concepto de ecosistemas, dando lugar, en parte a esa vida reticulada que esconde el suelo. No cabe duda de que el mecanismo de comunicación más importante entre las diferentes especies que cohabitan en la biosfera resulta ser de naturaleza química, que a la postre sirve a la hora de generar mecanismos de cooperación y apoyos mutuos, en redes enormemente diversas, útiles extensas y complejas.    Del mismo modo, todo a punta a que son las raíces las que  conducen al ensamblaje lo más óptimo posible de sus rizosfera.  Hace varios años le pregunté a una experta en rizosferas sobre los organismos modificados genéticamente. Ella más o menos me contestó. ¿no me gusta entrar en polémicas, pero si puedo asegurarte que cuando se le tocan los genes a las plantas, sus rizosferas cambian drásticamente. ¿cada uno que extraiga sus propias conclusiones.

 Os dejo pues con la nota de prensa original y su traducción al inglés. Que disfrutéis.

Juan José Ibáñez

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Paisajes agrarios, regadíos y cambio climático

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Más que una noticia científica, el estudio que presentamos hoy nos informa de algo que todos debiéramos sospechar aunque resulte mucho más difícil de corroborar científicamente (Climatic effect of irrigation over the Yellow River basinLos grandes espacios agrarios irrigados pueden afectar al mesoclima del territorio”. Y así, el escrito termina señalando que “El riego agrícola afecta el clima regional principalmente a través del cambio que sufre la dinámica de las aguas superficiales. Se han realizado investigaciones sobre el efecto del cambio climático causado por el de la humedad del suelo, pero el papel del riego no ha sido suficientemente analizado”. Gloriosa conclusión. ¡Sin comentarios!. Un momento….. Si existe algo de sustancia.  Desde que el hombre es hombre, ha deforestado grandes extensiones de terreno, como por ejemplo usando el fuego. Y además desde que se descubrió el riego, se han cultivado con este sistema espacios geográficos muy amplios en muchos lugares del planeta, dando lugar al nacimiento de civilizaciones que, a la postre crearon una retroalimentación positiva, es decir irrigado más, deforestado más, etc. Por lo tanto, el cambio climático antropogénicamente inducido comenzó en el Paleolítico y se recrudeció en el Neolítico. Pero todo ello ya lo explicamos hace años. El Antropoceno pues comenzó tras el Pleistoceno o antes, que no hace unas decenas de años como defienden los que se olvidan del pasado

 Obviamente, la evaporación de grandes cantidades de agua del suelo a la atmósfera debe repercutir sobre las condiciones climáticas del lugar, de igual modo que una menor evaporación realimenta sequías. Ahora, nuestros sabios se afanarán en la búsqueda del Santo Grial, es decir un modelito o algoritmo que pretenda infructuosamente predecir cuáles serán  las consecuencias usando unos pocos parámetros. ¡Misión Imposible!, como ocurre con las relaciones deforestación-cambio climático a escala regional, y esas sí que han sido objeto de numerosos estudios, desde el Amazonas hasta la “Madre Rusia”. ¿Resultados?: Ninguno, o simplemente la banal conclusión de que la pérdida de masas forestales genera un descenso en las precipitaciones del espacio afectado sin poder precisar más.

 La razón resulta ser trivial en ambos casos. Todo depende de la extensión del área analizada, del tipo de clima, del tipo de suelo, del tipo de vegetación, del tipo de riego y así un largo etc. No hay fórmulas milagrosas cuando entran en juego tantos factores. En el mejor de los casos, aun suponiendo que un modelito se ajuste a lo que acaece en un territorio, jamás será extrapolable a otro. Y tal dilema en la ciencia actual, en lugar de que los expertos reconozcan la dificultad insalvable del tema, tendrá como resultado la publicación de tropecientos artículos científicos en los que se divague hasta la extenuación sobre un asunto sin solución científica, hoy por hoy. El problema no es el proceso, que seguro que se da en la naturaleza,al alterarse los balances hidrológicos de regiones amplias. Y de eso en Rusia saben mucho, ya que nefastas planificaciones en la elaboración de planes hidrológicos con vistas a extender la agricultura de regadío, dieron lugar a desastres ecológicos de un enorme calado.

 ¿Tiene usted calor en este momento?. ¿Dispone de una manguera de riego para refrescar el suelo o el césped?. Si usted atesora tal fastuosa herramienta tecnológica, seguro que podrá refrescar un poco al aire a su alrededor. Pero tal hecho es trivial, mientras encontrar soluciones mágicas otra muy distinta. Piense en global y prediga localmente, como mucho. Y si se aburre, redacte un artículo sobre cualquier cosa que pueda afectar al clima de un modo u otro; hay tantos y tantos factores que de un modo u otro pueden afectar al sistema climático……….

Y cuando el agua subterránea escasee o la fluvial sea usada antes de alcanzar el área estudiada, volverá a cambiar el clima. ¿Verdad?.

Os dejo pues con esta fastuosa noticia de papel mojado.

Juan José Ibáñez    

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Las Rocas desprenden enormes cantidades de nitrógeno al suelo

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El nitrógeno que desprenden las rocas al suelo. Imágenes de El Himalaya y los Andes, Fuente: Imágenes Google

¿Cómo?. Según el estudio que presentamos hoy los autores defienden que la respuesta es afirmativa. ¡Qué lástima que estudios tan interesantes, como el que os vamos a mostrar hoy, se encuentren salpicados de imprecisiones, propaganda y, como, no alusiones continuas al cambio climático, varias de ellas sin sentido. Pero a lo que vamos. Se trata de una sorpresa para todos aquellos que trabajamos en el mundo de los suelos y sus relaciones con los restantes compartimentos de la biogeosfera global. “hasta el 26 por ciento del nitrógeno en los ecosistemas naturales proviene de las rocas, y la fracción restante se capta de la atmósfera”, exclamas estos investigadores” (…)  la meteorización del nitrógeno resulta ser una fuente de nutrientes globalmente importante para los suelos y ecosistemas en todo el mundo (…)”Estos resultados van a requerir la reescritura de los libros de texto“. Suponiendo que indagaciones posteriores confirmaran los resultados de esta investigación, efectivamente, sí habría que redactar de nuevo los manuales de edafología. Empero la ciencia requiere corroboraciones que confirmen este aserto. “Un árbol no hace un bosque”. Del mismo modo apuntan, como era de esperar, que tal aportación litológica, hasta ahora desconocida, varía según rocas, ambientes y paisajes. Sin embargo, la nota de prensa no explicita cuales, que tipo de rocas, si bien precisan más en espacios geográficos concretos.  

Respecto a los locuaces  y repetitivos comentarios del cambio climático, reitero que algunos pueden ser apropiados, pero la mayoría no. Eso sí, en vista de la originalidad del estudio, no analizaré en detalle cada uno de ellos. Mejor callarse y dejaros con la noticia, ya que desde el punto de vista de las ciencias del suelo, de ser cierta, no cabe duda que sería una gran aportación.  

Os dejo ya con la noticia traducida del inglés al castellano español.

Juan José Ibáñez

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Metales pesados, antibióticos y suelos: en la base de la resistencia antibiótica

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 Colaje de Almadén y los experimentos realizado por los autores de este post

Dra. Marina Robas Mora; Dr. Pedro Antonio Jiménez Gómez y Dr. Agustín Probanza Lobo

 Universidad San Pablo CEU. Facultad de Farmacia; Dto. de Ciencias Farmacéuticas y de la Salud; Área de Microbiología

 La aparición de resistencias a antibióticos en bacterias patógenas (que previamente eran sensibles) es uno de los principales retos a los que se enfrenta la Microbiología actual.  Cada vez hay más evidencias de microorganismos ambientales altamente resistentes a los antibióticos. Los genes que dan lugar a esta resistencia ambiental tienen la capacidad de ser transferidos a patógenos y, de hecho, existen pruebas de que algunos genes de resistencia se han originado en bacterias ambientales.

Teniendo en cuenta lo anterior, y considerando que la contaminación, en general, y por metales pesados, en particular, puede seleccionar de forma cruzada resistencia microbiana a antibióticos, pasamos de tener un problema de naturaleza puramente ambiental a un claro ejemplo de riesgo para la salud pública. Varios autores ya habían descrito que el efecto de los contaminantes sobre la biosfera es mucho más amplio que la dimensión puramente ambiental, pudiendo afectar la estructura y la actividad de la microbiota ambiental. En este sentido, la cross-selección entre la contaminación por mercurio y la resistencia a antibióticos (los mismos determinantes genéticos responsables de la resistencia a antibióticos y a metales) es una de sus consecuencias y un claro ejemplo de los efectos de este tipo de contaminantes, no solo sobre el medio ambiente, sino potencialmente sobre la salud humana y animal. A día de hoy, no está completamente descrito el alcance del impacto que la contaminación por genes de resistencia pueda tener para la salud humana, así como para la evolución de las poblaciones microbianas. Los estudios sobre la resistencia a antibióticos en suelos demuestran que las bacterias ambientales portan genes de resistencia a antibióticos independientemente de la actividad humana. Estas bacterias, muchas de ellas no olvidemos que son productoras naturales de este tipo de sustancias, por tanto, actúan como reservorios naturales de genes de resistencia y suministran  genes transferibles, lo que constituye un  problema  de  salud pública que se creía superado. Lamentablemente, la ignorancia humana ha llevado erróneamente a considerar que el suelo es una esponja de lo más adecuada para almacenar y absorber con una enorme resiliencia todos los desechos que le incorporásemos con la consecuente, aunque no siempre considerada, reducción de su potencial empleabilidad. Si a esto le sumamos que de todos los ambientes posibles, el suelo es, probablemente, el ambiente más heterogéneo y actúa como el sumidero de todos los residuos y desechos imaginables, entre ellos los efluentes urbanos, ganaderos, industriales, sanitarios,… ninguno previsiblemente libre de antibióticos, abandonamos la dimensión ambiental para generar un cóctel de lo más prometedor, de interacciones microorganismos-sustancias químicas, cuyo potencial efecto sobre la flora y fauna desconocemos por completo.

Un claro ejemplo de ello (que nos puede servir como referencia para entender la dinámica edáfica), es el ámbito en el que hemos estado trabajando durante los últimos cuatro años, y que vio la luz en forma de Tesis Doctoral, es la situación que se vive en la que probablemente sea la zona minera más importante a nivel global: el Distrito Minero de Almadén. Éste es conocido por ser la región del mundo que más ha abastecido con mercurio desde la época de los Romanos hasta su cierre en el año 2003. Tanto es así que los datos más actuales disponibles revelan la existencia de valores elevados (o incluso extremadamente elevados) del contaminante en suelos (de casi 9000 μg/g, frente a los 1-1,5 μg/g que establece como límite la legislación vigente para este metal pesado). Así mismo, se han detectado niveles alarmantes en cangrejos y en plantas, (algunas de las cuales podrían haber sido empleadas como pasto o incluso para consumo humano). Conociendo esta información y sabiendo que esta concentración va in crescendo según ascendemos en la cadena alimentaria, parece lógico que la mayor parte de los estudios que se llevan a cabo a día de hoy en la zona, sean con fines restauradores o rehabilitadores a fin de mitigar los problemas causados por la contaminación por mercurio y encontrar usos alternativos del suelo que impulsen de nuevo la economía local. Sin embargo, los métodos físico-químicos tradicionalmente empleados, aunque permiten obtener buenos resultados en procesos de descontaminación de suelos afectados con metales pesados, son caros y pueden resultar agresivos con el medio ambiente, por lo que actualmente se plantea otra posible vía de actuación, la biológica, como una alternativa más eficaz, económica y respetuosa con el medio ambiente. Esto implica el empleo de organismos para reducir, eliminar, contener o transformar los contaminantes en suelo, agua y aire, a través del empleo de métodos biotecnológicos como la biorremediación. Una de las técnicas más conocidas de remediación biológica es la fitorremediación. Si se optimiza el efecto sinérgico entre las plantas y sus microorganismos asociados a la raíz pasa a denominarse fitorrizorremediación que es precisamente donde hemos desarrollado nuestra línea de trabajo. Fue precisamente buscando bacterias asociadas a las raíces (rizosfera) de plantas naturalmente crecidas en los suelos de Almadén (para su ulterior uso en procesos de fitorrizorremediación) que nos dimos cuenta de un hecho que nos abriría un nuevo enfoque del estudio. Las complejas comunidades microbianas que estábamos estudiando con fines restauradores, presentaban elevados niveles de resistencia a antibióticos. La pregunta es obligada ¿cómo es posible que, en medio de un paraje natural sin elevada presión antrópica (o ganadera) encontremos resistencias antibióticas a sustancias del mundo clínico, como por ejemplo quinolonas? ¿cómo han llegado hasta ahí? ¿qué significado biológico tienen? pero no solo eso, lejos de terminar ahí, seguimos con las sorpresas al comprobar que esa resistencia comunitaria varía en función de si analizamos suelos rizosféricos o si analizamos suelos libres, ¿qué papel juega la vegetación, más concretamente la rizosfera de las plantas en la selección de su microbiota edáfica simbiótica?

Aún estamos lejos de dar respuesta a todas estas preguntas (aunque trabajamos incesantemente en ello) pero lo que es innegable es que esta situación es extrapolable a muchos otros ambientes en los que la presencia de un contaminante favorece la selección de cepas naturalmente resistentes y de cepas capaces de adquirir mecanismos de resistencia a partir de elementos génicos móviles, tales como integrones, transposones o plásmidos. Desafortunadamente, el medio natural es sensible a este problema, y la resistencia a antibióticos amenaza la prevención y tratamiento de un rango creciente de infecciones causadas por bacterias. Por ello, un elevado número de gobiernos de todo el mundo están dedicando esfuerzos para combatir un problema que amenaza los logros de la medicina moderna. Ya la Organización Mundial de la Salud en el año 2014, emitió un comunicado en el que alertaba de que una era post-antibiótica en la que las infecciones más comunes o incluso lesiones menores pueden suponer un riesgo para la vida, lejos de ser una visión apocalíptica y fatalista, es una posibilidad en el presente siglo XXI.

 Y así es como hemos pasado de lo que a primera vista es un problema meramente ambiental, la contaminación de los suelos con metales pesados, a un problema global de salud pública; la resistencia a antibióticos. Queda mucho por hacer y nos comprometemos a seguir en esta prometedora línea de investigación, ya que los problemas siempre deben abordarse desde la base. La crisis de resistencia antibiótica a la que estamos asistiendo en los últimos años, que por fin empieza a hacerse eco en los medios de comunicación y a llegar a los oídos de la población en general, no puede o, mejor dicho, no debe abordarse exclusivamente atendiendo a la cúspide de la pirámide: el ámbito clínico. Debemos ahondar en el problema y buscar el origen y no solo en las consecuencias (que también), respondiendo a alguna de estas preguntas: ¿Cuál es el verdadero origen de la resistencia a los antibióticos? ¿Cómo y en qué momento entra en contacto la población con dichas resistencias? ¿Es por un abuso de antibióticos como nos hacen ver a través de una inadecuada prescripción médica, o un uso (abuso) inadecuado de los antibióticos, o más bien la sobreexposición es inconsciente a través de los alimentos (vegetales y animales) y consumo de aguas? ¿Quizá una combinación de todo lo anterior? Por ello, hacemos un llamamiento a un análisis más global e integrado de la problemática. Que la resistencia a antibióticos en un problema clínico es indiscutible, pero también ambiental, no olvidemos ninguna de las dos caras de la moneda o nos será muy difícil dar en la diana.

Autores:

Dra. Marina Robas Mora

Dr. Pedro Antonio Jiménez Gómez

Dr. Agustín Probanza Lobo

 

Universidad San Pablo CEU.

Facultad de Farmacia

Dto. de Ciencias Farmacéuticas y de la Salud

Área de Microbiología

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Del olor a tierra mojada a la transmisión aérea de las bacterias patógenas del suelo

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Fuente: Google imágenes

Ya os hemos narrado en otros post, actualmente se reconoce que los microorganismos viven en una biosfera y edafosfera globalizadas, siendo transportados por el aire a largas distancias, ya sean patógenos o no.  También pueden llovernos ranas, peces sapos y ¿culebras?, como os narramos e uno de los post previamente aludidos. Eso sí, el hombre y su alocada tecnología intenta emularlos de la forma más sangrienta, como esas bombas y misiles que también diluvian sobre las cabezas de muchos pobres o desheredados de la Tierra.

Hoy os vamos a mostrar un curioso trabajo que pretende explicar cómo pudieran dispersarse los microorganismos desde el suelo, a través del aire, tras los impactos de las gotas de lluvia, incluidos los que inducen enfermedades patogénicas. El contenido se basa en la siguiente nota de prensa reproducida y traducida de la original que llevaba por título: “A light rain can spread soil bacteria far and wide” (Una llovizna también puede ser un medio para la propagación lejana y amplia de bacterias), aparecida en el boletín de noticias TerraDaily, Como veis, el título no nos informa de novedad alguna, aunque la noticia “creo que sí”. Tan solo os traduzco los fragmentos más interesantes, pudiendo ver la nota de prensa original al final de este post. Vamos allá……

Utilizando imágenes de alta resolución, los investigadores del Departamento de Ingeniería Mecánica del MIT observaron el efecto de las gotas de lluvia que caían sobre un suelo seco cargado de bacterias. Cuando caen a velocidades que imitan a las de una lluvia ligera, a temperaturas similares a las que acaecen en las regiones tropicales, las gotas liberan aerosoles, algo así como un “rocío de niebla”, según los autores. Cada aerosol transportó hasta varios miles de bacterias del suelo. Los investigadores encontraron que estos microorganismos permanecieron vivos más de una hora después. (…) Si estas bacterias aerotransportadas fueran transportadas más lejos por el viento, podrían recorrer grandes distancias, antes de colonizar y asentarse en el suelo de la una nueva ubicación.

“Imagínese que una planta infectada con un patógeno en una zona determinada, así como que el agente patógeno se hubiera extendido por los suelos de los alrededores. En tal caso, la lluvia podría dispersarlo aún más. Las gotas artificiales de los sistemas rociadores también podrían producir este tipo de dispersión, por lo que la investigación en cuestión atesora implicaciones fitopatológicas, es decir, sobre el control de la dispersión de los patógenos”. Según los cálculos de los científicos que llevaron a cabo el estudio, la precipitación mundial pudiera ser responsable de entre el 1 y el 25 por ciento de la cantidad total de bacterias emitidas desde el suelo. (….).  A medida que las gotitas de agua entran en contacto con el suelo (caen sobre el mismo) atraparán pequeñas burbujas de aire de su superficie, elevándose después para estallar a través de la gotita, creando un spray que albergará gotitas más pequeñas de agua o aerosoles. En ese momento, el grupo propuso que este mecanismo pudiera explicar los orígenes delpetricor“- el característico olor a tierra que a menudo sigue a una tormenta de lluvia. Otros científicos se pusieron en contacto con ellos ya que habían “notado” que tal proceso podía ser el motivo desencadenante de una enfermedad concreta (más detalles en la nota de prensa original).

 En el laboratorio, el equipo examinó el efecto de la lluvia sobre tres especies no infectadas por bacterias del suelo patógenas, sobre seis tipos de suelo seco, entre los que se incluyeron arcilla, arcilla arenosa y arena. Los investigadores simularon la lluvia haciendo caer gotas individuales de agua desde varias alturas diferentes (condicionando pues su velocidad de descenso) sobre estos “suelos”, a través del agujero de un pequeño disco que se colocó justo encima, con vistas a capturar cualquier aerosol que estallara desde la superficie. También comprobaron si la temperatura era otra variable a tener en cuenta, variando la temperatura superficial del medio edáfico, Todo ello ayuda a emular distintas  intensidades de lluvia.

Encontraron que las gotitas produjeron el mayor número de aerosoles en suelos con temperaturas de alrededor de 86 grados Fahrenheit, similares a las que acaecen en las regiones tropicales. Las gotitas también producían más aerosoles cuando impactaban sobre los suelos de arcilla arenosa; La arena tendía a absorber las gotitas por completo antes de que se formaran burbujas o aerosoles. Los autores observaron mayores recuentos de aerosoles cuando las gotas cayeron a velocidades de entre 1,4 y 1,7 metros por segundo – aproximadamente la intensidad de una lluvia ligera o llovizna.  Justo a tal velocidad, el agua penetra en el suelo sin generar salpicaduras, pero lo suficientemente rápido como para atrapar aire, “Este último, confinado, libera burbujas que estallan, liberando así los aerosoles. Encontramos pues una  relación entre la distribución del tamaño del aerosol y el número de burbujas que explotan“.

Seguidamente, los investigadores firmantes del estudio recogieron los aerosoles que rociaron sobre el disco pequeño, transfiriéndolo a recipientes apropiados como para llevar a cabo un conteo del número de bacterias en cada aerosol. Encontraron que el número de bacterias variaba de cero a varios miles en una sola gota de esa agua de lluvia, dependiendo del tipo de suelo, la densidad de bacterias dentro de un suelo dado, la temperatura del mismo y la velocidad del impacto de las gotas.

El equipo identificó tres parámetros principales necesarios para estimar el número total de bacterias u otras partículas que pueden ser dispersadas por una sola gota de lluvia golpeando una superficie porosa: la densidad de bacterias y burbujas de aire en una superficie dada, así como un parámetro al que denominaron eficiencia de aerosolización, es decir la relación entre el número de bacterias en una superficie y el número de bacterias que finalmente se dispersan desde la misma.

Usando estos tres parámetros, los investigadores estimaron que el número total de bacterias dispersadas por las gotas de lluvia puede oscilar entre 10.000 billones y 800.000 billones de microorganismos al año. Como resultado, la precipitación global puede contribuir a liberar del 1,6 al 25% de la cantidad total de bacterias del sueloa tierra. Obviamente, se requiere más investigación con vistas a  reducir la gama de emisiones globales de bacterias por la lluvia, pero la generación de aerosoles por las aguas precipitaciones podría ser un importante mecanismo de transferencia de bacterias al medio ambiente. Finalmente, los investigadores que realizaron esta investigación se proponen ahora averiguar si este mecanismo pudiera ser también responsable de ciertas infecciones en humanos, animales y plantas, así como los impactos climáticos derivados de la formación de nubes, por la nucleación de hielo.

Juan José Ibáñez (más…)

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Suelos Contaminados y Agua Fósil: Hipotecando nuestro futuro

agua-fosil-contaminada 

Agua Fósil: Fuente: la Ciudad sobre el Lago

 El Homo depredador, y su soberana estupidez no reparan en medios para descapitalizar nuestro ansiado futuro sustentable. Mientras la ciencia alardea acerca de sus conocimientos y portentosas tecnologías con vistas a salvar el planeta de su más que probable tenebroso destino, la realidad se obstina en contradecir tales asertos. Eso sí, a veces nos deparan sorpresas tan indeseables como desmitificadoras de lo que muchos investigadores se ufanan de proclamar como “verdad científica”.  Y aquí tenemos la denominada “agua fósil”, que da muestra de nuestro poder demoledor. Ahora resulta que ese agua ni es fósil, ni aislada, ni libre de contaminantes, ni nada por el estilo, estando conectada con las superficiales, que estamos contaminando, y los suelos ya cargados de sabrosonas sustancias peligrosas, vía atmósfera e hídrica. No debe extrañarnos por tanto estas otras noticias, aparecidas en los medios de comunicación hace unos meses: “Las fosas más profundas del océano tienen niveles “extraordinarios” de contaminación”. Contaminación sin fronteras, soslayando el terrible basurero en que estamos convirtiendo el espacio exterior vía satelital. ¡Lo hemos conseguido”. ¿Qué debemos degradar/contaminar/extinguir ahora?. ¡Pongámonos a ello!. ¿no hay problema!. Parece ser que es lo único que sabemos hacer a la perfección: ecocidio, que a la postre equivale a suicidio.  No nos engañemos, por mucho que le intenten convencer, este es el mejor aval de esa gloriosa geoingeniería planetaria.

 Hasta no hace mucho tiempo, se pensaba que la corteza litosférica se encontraba aislada del manto terrestre, cuando no es así. Posiblemente, tarde o temprano se descubra que lo mismo ocurre entre el manto y el núcleo de nuestro planeta azul-contaminado. Tampoco las aguas subterráneas se encuentran desconectadas de las más superficiales y así in largo etc. Gaia y Gea son sistemas abiertos, por lo que cualquier “creencia”, que no ciencia, que pretenda clasificarla en compartimentos estanco  se encuentra destinada a ser refutada, cuando no a obstaculizar futuros progresos.

 Ahora resulta que ese agua fósil”, se encuentra contaminada, como mínimo con productos radioactivos, y si es así, con todo lo que vertimos en nuetra sociedad super-contaminante.  ¿Quedan reservas de agua virgen” para el futuro? Pues va a ser que no, ya o verán. Virgen, genuinamente virgen, ya no queda nada. Y reiteramos que si, como de fe la noticia de hoy, los ensayos termonucleares terminaron depositando sus venenosos elementos en donde creíamos que era imposible, con toda seguridad, lo mismo se encuentra ocurriendo con otros productos polucionantes, ya hablemos de fertilizantes, agroquímicos, nanopartículas, etc. etc.  Todo es cuestión de tiempo. ¡Acabemos con Gaia y Gea, para que ese estúpido debate sobre el denominado Antropoceno mute de mala ciencia en realidad!. Y no añadiré ni una palabra más, ya que la nota de prensa habla por sí sola.

Juan José Ibáñez

 Encuentran radiactividad en las aguas subterráneas de todo el mundo

Una investigación ha descubierto restos de un isotopo radiactivo en el agua subterránea acumulada en pozos de todo el mundo, que se usa para consumo humano y el riego de cultivos. Esta contaminación amenaza también al agua fósil, almacenada a más de 250 metros de la superficie terrestre durante más de 12.000 años, donde han encontrado rastros del agua de lluvia actual.


FUENTE | Tendencias21; 05/05/2017

 Una investigación que analizó el agua subterránea en más de 6.000 pozos de todo el mundo ha encontrado restos de tritio, un isótopo radiactivo que se extendió por todo el mundo como resultado de las pruebas con bombas termonucleares, en la mitad de los pozos analizados. El estudio, dirigido por el hidrogeólogo Scott Jasechko, de la Universidad de Calgary, se ha publicado en Nature Geoscience, según informa la citada universidad en un comunicado.

Este descubrimiento señala que la lluvia contaminada y la nieve derretida pueden mezclarse con las aguas subterráneas fósiles y contaminar potencialmente el agua antigua, que hasta ahora se consideraba a salvo de la influencia humana.

El agua más reciente contiene más carbono radioactivo por haber estado expuesta a la atmósfera terrestre y al suelo contaminado por los ensayos nucleares del siglo pasado. Las aguas fósiles se han mantenido aisladas bajo tierra durante mucho tiempo, sin que la actividad humana las afecte.

Sin embargo, aunque se encuentran a más de 250 metros de la superficie terrestre, las aguas fósiles, que tienen más de 12.000 años de antigüedad, presentan ahora rastros de agua de lluvia actual, lo que las vuelve vulnerables a los contaminantes derivados de actividades modernas en la superficie, según los investigadores.

Continua…….

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