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Un Nuevo Concepto de Suelo ¿Respaldado por las Ciencías Físicas y la Nanotecnología?

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Bases para un nuevo concepto de suelos. Fuente: varias conferencias impartidas por Juan José Ibáñez y colgadas en su researchgate

representaciones canónicas del sistema edáfico y otra más en el blog tras muchos años de silencio……

No es lo mismo dedicarse a la investigación experimental y más aún si de ella se pueden desprender aplicaciones tecnológicas rápidamente que hacerlo sobre los fundamentos teóricos de una disciplina. Los científicos teóricos suelen producir menos en términos de publicaciones científicas. Sin embargo, no puede existir investigación aplicada sin otra previa básica sobre la que se asiente. Es obvio que no pueden separarse ambos enfoques mediante un muro infranqueable, ya que la permeabilidad entre ambas es frecuente, necesaria y saludable. Cierto es también que en física y matemáticas (las llamadas ciencias duras) los teóricos siempre han gozado de un gran prestigio y reputación pero en las ciencias experimentales lo contrario es cierto, al menos en la práctica. Generalmente, tan solo se permite teorizar a los prebostes del establishment, ya entraditos en años, por lo cual es lógico que, de una forma u otra, llevaran a cabo elucubraciones partiendo de los conocimientos por los que se hicieron famosos Sin embargo, partiendo de este modo de proceder difícilmente puede surgir ideas revolucionarias, que casi siempre nacen  de intelectos transgresivos. Tal lamentable hecho cabría denominarlo gerontocracia teórica. La historia de la ciencia reconoce que las grandes ideas surgen generalmente durante la juventud, no después de los cuarenta y tantos años. Y este es el caso, entre otras muchas disciplinas, de las ciencias del suelo. Empero la ciencia avanza a saltos cualitativos, la mayoría de los cuales proceden de ideas novedosas, que generalmente surgen de repente de la mente de alguna cabeza heterodoxa para su época.  

No albergo la menor duda de que los ciudadanos no acaban de entender la importancia del recurso suelo, por cuanto, al contrario de lo que suelen pensar, dista mucho de ser una mixtura heterogénea y casi azarosa, de granos minerales, materia organiza, organismos, agua y aire. De aquí que muchos colegas apelen al uso de metáforas como funciones o calidad del suelo, con vistas a exponer a los profanos la importancia de este recurso natural.  No obstante, una cuestión estriba en  describir el suelo informalmente apelando a estos “palabros” y otra bien distinta proponer una definición y concepto del suelo en base a estos dos vocablos antropomórficos y teleológicos. Por desgracia, función, calidad, salud, etc., han sido abrazados acríticamente por la mayor parte de la comunidad de edafólogos, algo prohibido por los actuales cánones del método científico, y con razón.  No entraremos en este post a discutir un tema, del que ya os ofrecí mi punto de vista, hace algunos años, en entregas precedentes.

Sin embargo, muchos profesionales de la ciencia del suelo, insisten en no entender que este tipo de conceptos teleológicos, en su sentido más amplio no pueden ni deben utilizarse para los fines mentados.  Y así, ante tal ignorancia, algunos de ellos, colegas muy afamados, buscan una definición concepto que se base en los mentados vocablos. He reflexionado mucho sobre el tema, hasta que pudiera ser que encontrara una posible solución. Se trata de exponer un concepto riguroso de suelo del que puedan derivarse fácilmente estos metafóricos vocablos, pero que no formen jamás parte su núcleo formal.

Esbozaré la idea aun a sabiendas que una propuesta más formal requeriría que colaboraran con migo un físico del suelo y un experto en bioquímica.  Quizás, algún día lo consiga, aunque debo reconocer que cuando he platicado sobre este tema con mis colegas, estos no han mostrado el menor interés, ya que tienen pánico a patinar sobre el hielo (por no decir un suelo embarrado).

La idea básica la dejáramos por el momento. No obstante comencemos defendiendo (a mí me resulta obvio) que debemos entender que el ciudadano debe asimilar rápidamente la diferencia entre lo que es un suelo y un material litológico. Olvidémonos soslayamos aquí las rocas duras, por cuanto las  similitudes brillan por su ausencia y sus diferencias son palmarias (a pesar que una buena parte de la edafosfera surge mediante edafogénesis de las mismas). Nos centraremos pues en las rocas sedimentaria y/o sedimentos

Pues bien ¿Cuál es la diferencia básica entre un suelo y un material sedimentario?, que no deja de ser también más que un medio poroso heterogéneo. Ambos lo son. La diferencia estriba en que un suelo atesora mucha más superficie en contacto con el agua, aire y microorganismos. Tal hecho se debe a la extraña ubicuidad de distribuciones de tamaños que son conforme a lo que en su día denominamos Curva de Willis. Ya analicemos la distribución de tamaños de las fracciones texturales (arena, limo y arcilla), ya los agregados que se forman entre estas debido a las sustancias húmicas, ya los tamaño de los poros, una y otra vez nos topamos que la distribución de frecuencia de tamaños es conforme a una ley de tipo potencial (fractal o multifractal) que no deja de ser un tipo concreto de la  aludida Curva de Willis. Dicho en cristiano, lo pequeño es mucho más abundante que lo intermedio, siendo lo grande muy escaso. Por ejemplo, si hablamos de poros, un buen suelo tiene muchísimos poros diminutos, bastante menos de tamaño intermedio y escasísimos grandes. De no ser así, la estructura del suelo no es eficiente para la retención de agua y nutrientes, así como para permitir la circulación del aire. La denominada superficie específica (effective surface area) pretende cuantificar el área explorable que atesora la matriz sólida de un suelo, o que se encuentra en contacto con el agua el aire y los microorganismos. ¿Cuanto mide un metro cuadrado de suelo?, estimado en su superficie, es decir en contacto con la atmósfera y  la biota emergida (no edáfica). Pues bien, resulta que podría ser de cientos de metros cuadrados, mucho, mucho más que en un sedimento no edafizado. En un próximo post os ofreceremos cifras más concretas que os asombrarán.

Este enorme aumento de superficie respecto a las propias de los sedimentos o rocas sedimentarias deleznables (que también varía según la textura de sus partículas), a través de la formación o génesis de un suelo, devendrá pues en una superficie específica muchísimo más elevada (que no deja de ser lo mismo, dicho con otras palabras). Y como a fin de cuentas son los agregados del suelo los que gobernarán el  sistema/entramado de espacios porosos, añadamos que su formación se encuentra condicionada por dos sustancias poliméricas que se comportan como geles: una orgánica como el carbono (ácidos húmicos, en su acepción más amplia) y otra inorgánica como el silicio (arcillas, muchas de las cuales, dicho sea de paso atesoran el tamaño de nanopartículas). Y aquí nos encontramos con el meollo de la cuestión: ¿Qué repercusiones tiene tal proceso?. Pues bien, básicamente serían las siguientes: (i) aumento de la capacidad de almacenamiento de agua; (ii) incremento de la superficie nutritiva o capaz de retener los nutrientes indispensables para la vida; (iii) a mayor superficie, también mayor área que pueden explorar las raíces, albergar una mayor cantidad de microorganismos del suelo (también hábitats si tenemos en cuenta la horizonación), y como corolario mayor biomasa microbiana, indispensable para que los agregados no se dispersen en sus partículas texturales constitutivas; y (iv) una mayor superficie catalítica, ya que no solo la materia orgánica, sino las nanopartículas pueden atesorar tal potencial  para desempeñar su esencial papel de reciclado ecosistémico. Por lo tanto, cada tipo de suelo atesorará una capacidad de carga potencial con vistas a llevar a cabo los cuatro ítems mentados en el párrafo precedente  (dependiendo de su textura y estructura) de sustentar tanto la biota aérea, edáfica, metabolismo ecosistémico etc.

¿Y ya está?. ¡Casi, casi…!. Obviamente el ambiente iónico de un suelo depende de la estructura pero también de que no existan sustancias y elementos químicos que ya sea por exceso, defecto o toxicidad, generen perturbaciones negativas a los organismos vivos. Hablamos de exceso de sales (salinidad y salinización), eutrofización (como por ejemplo una excesiva fertilización), mucho aluminio intercambiable debido a la escasez de nutrientes (acidificación), incorporación de sustancias tóxicas por el ser humano, y sean orgánicas inorgánicas u orgánicas:  contaminación).

Tampoco soslayemos que la compactación física del suelo debe generar una mengua de su superficie efectiva y como corolario de su capacidad de carga, redundando negativamente sobre las propiedades comentadas.

Si ustedes buscan ahora cuales son las funciones del suelo y reflexionan “un poquito”, comprenderán que se derivan de las propiedades que hemos enumerado.

Pues bien, la nanotecnología en su búsqueda de materiales con nuevas propiedades, a los que algunos irreverentemente con el método científico denominan supermateriales, ofrece un palmario ejemplo, de las asombrosas propiedades de estos compuestos. Mutatis mutandis, el mayor depositario de supermateriales se encontraría bajo nuestros pies. Y hoy vamos a ofreceros una nota de prensa (en realidad dos), entre otras muchas, que leída detenidamente nos da la razón: Materiales biohíbridos para descontaminar. Léanla detenidamente y lo comprobarán, al margen de hablar de los biofilms (biopelículas), que también aparecen en los suelos y superficies rocosas, y a los que obviamente también hemos dedicado algún post en este blog. Como el lector comprenderá, he detallado por encima los fundamentos de un nuevo concepto de suelo. Su formulación formal requiere precisar y matizar mucho más, por lo que, como ya adelantaba, necesitaría trabajar junto a un experto en humus y otro de física de suelos, al objeto de lograr un constructo teórico más preciso. Y aquí estoy, tanteando de vez en cuando. Nadie me rebate, simplemente dicen uffff y se desinteresan del tema. Creo que es un gran error pero (…)

Os dejo ahora con la nota de prensa y seguidamente un listado  de post previos en los que hemos explicado varios de los conceptos aquí expuestos.

Juan José Ibáñez

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Evolución, Divergencia y Radiación: Del Árbol de la Vida al Árbol de las Lenguas

Tan solo una sólida formación física y/o matemática nos permite comprender las regularidades y patrones que emergen de estructuras y procesos muy dispares en su naturaleza. Empero no es necesario dominar los números, sino la manera de pensar de sus practicantes, algo al alcance la cualquiera. Las ciencias duras, es decir las previamente  mentadas, son las únicas del árbol del conocimiento en donde los científicos intentan ordenar, jerarquizar, clasificar, y comprender la estructuras y procesos de su incumbencia de una forma coherente y reproducible. Vivimos en un momento de la historia de las indagaciones en la cual la mayoría de las restantes ramas del saber formal se encuentra constituida por expertos que exclusivamente se interesan por lo que ocurre en sus respectivas áreas de especialización. Como corolario, existe escasa permeabilidad entre las restantes disciplinas científicas, por lo que los avances conceptuales que acecen en  unas tardan mucho tiempo, si es que ocurre, en ser apreciados y trasladados por los colegas de otras. De ahí una de las principales grandezas de la ciencia que suele ser soslayada por incomprendida. He sufrido tal situación en numerosas ocasiones. Como regla general, si intentas demostrar que los patrones o regularidades detectadas por un ámbito del conocimiento, coinciden con los que han sido demostradas en otro, sugiriendo que deben existir relaciones subyacentes dignas de ser estudiadas, los evaluadores de las revistas te techan de mentecato y/o “vendemotos”. Ya hemos escrito más de un centenar de post en nuestra categoría  “Curso Básico Sobre Filosofía y Sociología de la Ciencia”  que dan fe que tal actitud deviene de una absoluta falta de conocimiento de lo que representa el método científico y la filosofía de la ciencia.

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Evolution de los mamiferos. Fuente: The Tree of Life: Tangled Roots and Sexy Shoots

Una de las variadas propiedades de los sistemas complejos estriba en que  pequeñas variaciones de las condiciones iniciales, como también las de  contorno que acaecen en la trayectoria de un sistema, generan un incremento de diversidad y complejidad con el tiempo. Un rasgo clave de la evolución biológica (el incremento de la diversidad) estriba precisamente en que la ramificación/bifurcación de las especies a lo largo de la historia crea una estructura semejante a un árbol que se ramifica sucesivamente en ramas y más ramas hasta las hojas (los individuos), como ocurre con los cauces fluviales si se observan desde la desembocadura hasta los nacimientos de los manantiales que la constituyen/alimentan. Por mucho que la mayor parte de los evolucionistas soslayen este asunto, durante el siglo XIX aparecieron diversas propuestas evolucionistas en distintos campos del saber. Más aún, Darwin no fue el primero en proponer una teoría evolutiva que fuera conforme a este simple patrón, como podrá apreciarse hoy y ya discutimos aquí sobre la teoría que a tal respecto propuso Herbet Spencer décadas antes que él. Recomendamos también que al visitante interesado que lean los siguientes post: El Origen y Evolución de la Complejidad y El Origen de la Diversidad Universal por cuanto le ayudarán a comprender mejor los contenidos de la presente entrega. La noticia que presentamos hoy, que pretende (…)

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Evolución y divergencia de las lenguas indoeuropeas , un mero ejemplo. Fuente: Español al día

La noticia que presentamos hoy,  al intentar sintetizar los resultados de un interesantísimo artículo en acceso abierto, resulta ser un ejemplo palmario de las tesis que hemos postulado en nuestra bitácora. Los autores dicen demostrar cómo, a partir de una lengua troncal común fueron naciendo y ramificándose durante 15.000 años todas las lenguas indoeuropeas. Empero sus indagaciones y el paralelismo con la evolución biológica no terminan ahí, como el lector avezado podrá entender. Ya comentamos que muchos patrones matemáticos son semejantes entre la evolución biológica y cultural, por no hablar de otras estructuras y procesos. Ambas se bifurcan y  diversifican con el transcurso del tiempo. Muchas lenguas y especies languidecen y desaparecen, mientras otras siguen ramificándose incesantemente. Ciertos rasgos permanecen, otros son volátiles, etc. También aquí la genética de poblaciones, así como la biología de la conservación, encuentran ciertos paralelismos en el mundo de la diversificación lingüística.  En cualquier caso, los rasgos esenciales de la diversidad de lenguas y especies son predichos a partir de unos pocos y elementales principios de los sistemas complejos (como hemos venido explicando en nuestra categoría “Redes Complejas, Ecológicas, Sociales”). No obstante los reduccionistas que no van más allá de los que les permiten sus gafas miopemente temáticasperseverarán en anteponer las diferencias más a las similitudes. Y así obstaculizarán por su cortedad de vista el progreso hacia la obtención de teorías más universales. Eso si: hoy por hoy, permanece el espíritu de físicos y matemáticos en la alta jerarquía del conocimiento científico. Esperemos que sus perspectivas de estructuración, cohesión y búsqueda no se extingan, en estos tiempos en donde las prisas y la  ignorancia lo impregnan todo, soslayándose las esencias. Resumiendo ¿Qué patrones conumes ateoran genes y nemes?. Si se leen el libro que recientemente he publicado junto con Luca Montanerella avanzarán un poco más en la comprensión de estos asuntos. Hablamos de los Números Mágicos.

Juan José Ibáñez

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