Tenir idees i posar-les a prova

Fem créixer el fitoplàncton i evitarem l’escalfament global! Una idea simple i elegant o atrevida i esbojarrada?

laura4

Fitoplàncton vist al microscopi òptic. L. Arín.

El fitoplàncton obté energia amb la fotosíntesi i en el procés absorbeix diòxid de carboni. Aquest diòxid de carboni no s’allibera necessàriament a l’atmosfera com ho fan les plantes. Part d’aquest carboni queda incorporat en les cèl·lules. Quan el fitoplàncton mor, sedimenta al fons de l’oceà, on es descompon. Aquest carboni orgànic roman en els sediments marins durant centenars d’anys. El procés és un ”segrest” de carboni de l’atmosfera cap el fons del mar i és per això que avui en dia entenem els oceans com embornals naturals de carboni.

El ferro és un nutrient essencial per al creixement del fitoplàncton i la forma dissolta és escassa a l’oceà. On hi ha manca de ferro, hi ha poc fitoplàncton. Una explicació és que la manca d’aquest nutrient manté aquests organismes limitats. Així que a principi dels anys 90 es va proposar la hipòtesis del ferro. La idea era que es podría fertilitzar l’oceà amb ferro, la fertilització augmentaria de manera espectacular la quantitat de fitoplàncton, i aquest després d’absorbir el diòxid de carboni, sedimentaria, per tant, es trauria carboni de circulació i es podria refredar el planeta. “Give me half a tanker of iron and I’ll give you the next ice age”, va dir mig en broma l’oceanògraf John Martin. Evitar l’escalfament global! El concepte era simple i les conseqüències incalculables.

El fitoplàncton com a control climàtic? Per alguns semblava una bestiesa. Les calculadores d’alguns oceanògrafs demostraven que els números de la fertilització i segrest de carboni no quadraven. Altres estaven convençuts que les poblacions minses de fitoplàncton en alguns oceans és perquè hi ha algú que se’l menja. Però, ningú tenia les proves per demostrar-ho. Potser la hipòtesis era certa.

El 1989, es va posar a prova la idea de la fertilització amb ferro amb un experiment a petita escala a l’Oceà Antàrtic. Es van omplir ampolles amb aigua de mar amb poblacions naturals de fitoplàncton, en algunes ampolles es va afegir ferro i en d’altres no es va afegir res i tot plegat es va posar a la llum del sol. En sis dies, el fitoplàncton va créixer de manera espectacular a l’aigua de mar enriquida amb ferro i el fitoplàncton sense ferro es va mantenir igual. S’havia trobat el que s’esperava: el ferro limita el creixement del fitoplàncton. Els resultats es van publicar a una revista molt prestigiosa i la idea es va transmetre al món.

Ara bé, alguns científics varen dir que les ampolles excloïen els depredadors que controlen el creixement de fitoplàncton i a més, el que passa en una ampolla no és podia generalitzar a l’oceà. La prova s’havia de fer a l’oceà.

Si? s’havia de modificar químicament una zona del mar per observar l’efecte? La controvèrsia estava servida. Tradicionalment, la investigació marina s’havia limitat a l’observació i els experiments “de l’ampolla” al laboratori per aprendre com funciona l’oceà. S’havia de fer geoenginyeria? Hi havia perill pel medi natural? Els efectes secundaris de la fertilització amb ferro a gran escala no es coneixien. Afegir ferro en àrees pobres marines és com regar un desert, s’està canviant un ecosistema. I amb tot això, hi havia un segon punt controvertit. Si es demostrava la hipòtesi del ferro, els polítics la podrien fer servir com a excusa per abandonar les polítiques de reducció del diòxid de carboni. Per què reduir el problema de l’escalfament global si la ciència podria proporcionar una solució ràpida, oi?

bloomMER_FR_20111202_51029_H1

Proliferacions de fitoplàncton a l’Oceà Atlàntic Sud, desembre del 2011. Els blaus i els verds corresponen a diferents tipus i quantitats de fitoplàncton. Imatge del satèl·lit Envisat, resolució de 300 m. http://www.esa.int/Our_Activities/Observing_the_Earth

Els científics van debatre aquest temes i van arribar a la conclusió que la hipòtesi de ferro s’havia de provar in situ i que una prova a petita escala no posaria en perill el medi natural. Així que, per primera vegada, al 1993, la hipòtesis del ferro es va posar a prova a l’oceà sota la mirada internacional. Un vaixell cap al sud-oest de les Illes Galàpagos, un laboratori portàtil, una grua del centre de la nau, grans barrils amb grànuls de ferro. Durant sis setmanes, els oceanògrafs varen treballar en un laboratori de la mida d’un vagó de metro. Hi havia moltes raons per què l’experiment es fes de manera impecable. També hi havia un rerefons particular, en John Martin havia mort per un càncer aquell any.

Així que es va fertilitzar una zona de 64 quilòmetres quadrats amb ferro. Per seguir la zona de mar rica en ferro es va idear una boia flotant com a guia del moviment de la mar. El vaixell podia seguir la zona en qüestió i durant l’experiment es treia aigua de la zona fertilitzada i la zona no fertilitzada per fer el seguiment del fitoplàncton. En tan sols un dia, la tripulació va veure que la mar tenia d’un color diferent: el fitoplàncton havia crescut. Martin tenia raó. I es va seguir l’experiment durant nou dies per calcular quan havia augmentat el fitoplàncton. Però en aquest experiment, la biomassa només va augmentar tres vegades més. La resposta de l’oceà a la fertilització era relativament feble i no era tant com esperaven. Tot i que la hipòtesi de ferro s’havia demostrat, els resultats donaven a entendre que l’ús de ferro per disminuir l’escalfament global no seria pràctic. La relació amb el clima no s’havia provat.

Els investigadors varen seguir pensant i discutint. I si la fertilització fos continua? El ferro que arriba a l’oceà prové de la pols dels deserts amb el vent i això passa de manera continua. Així que al 1995, una segona expedició científica va afegir ferro dues vegades i els resultats van ser impressionants. Aquest cop, el fitoplàncton va augmentar 30 vegades més. I, de tots els grups de fitoplàncton, les diatomees són les que més van créixer. A més a més, aquest cop es varen descobrir punts molt rellevants a l’hora de dissenyar els experiments i entendre els resultats. El ferro necessitava mantenir-se en solució i seguir estant disponible per als organismes a la zona superficial amb llum perquè tingues un efecte, i això no havia passat en el primer experiment. Altres aspectes rellevants a tenir en compte eren la composició de la comunitat de fitoplàncton, la fisiologia dels organismes, la relació dels compostos nutritius existents, les condicions oceanogràfiques, etc.

Des de llavors, s’han fet 9 experiments internacionals per entendre els efectes de la fertilització de ferro. Un d’ells es va dur a terme en aigües pobres en silici, un nutrient essencial necessari pel creixement de les diatomees. En aquest cas, va haver una proliferació de fitoplàncton però no de diatomees perquè el silici es va esgotar ràpidament. La quantitat de carboni segrestada va ser relativament petita perquè els depredadors es varen menjar el fitoplàncton i aquest no va sedimentar. Aquest experiment confirmava que el “segrest” potencial de carboni depenia en gran mesura de l’elecció del lloc de l’experiment i dels organismes que hi proliferen.

Un dels altres experiment es va realitzar en una àrea amb continguts alts de nitrats, un altre nutrient essencial necessari pel creixement del fitoplàncton. Aquest cop, el fitoplàncton que va créixer eren diatomees del gènere Pseudonitzschia. Aquest gènere és ben conegut doncs conté espècies tòxiques per la fauna marina i els humans. I així va ser, durant l’experiment varen trobar nivells alts del compost tòxic, l’àcid domoic. Aquesta toxina podia afectar directament als organismes que consumien el fitoplàncton i transferir la toxina als peixos i als ocells. L’ adició de ferro podia alterar significativament les xarxes tròfiques marines!

Desprès de tots els experiments i el camí recorregut, les conclusions dels estudis són que una única fertilització segresta molt poc carboni, i per tant, per captar una quantitat rellevant de carboni caldria una fertilització continua i a més gran escala que la realitzada fins ara. La fertilització pot tenir efectes inesperats sobre els cicles biogeoquímics i cap dels experiments realitzats fins ara descriu els efectes de les proliferacions de fitoplàncton a llarg termini. Els crítics i els defensors estan d’acord en què la majoria de les preguntes sobre l’impacte, la seguretat i l’eficàcia de la fertilització amb ferro de l’oceà només poden ser respostes amb més estudis. També s’està d’acord que no sembla correcte vendre la idea de l’adició de ferro amb les dades obtingudes doncs encara cal una demostració inequívoca de l’eliminació del diòxid de carboni, que aquest quedi retingut en els sediments marins per un temps llarg i que tot plegat té impactes ambientals acceptables i predictibles.

Si voleu saber més del tema, dintre de poc tenim una oportunitat única. Aquest any, el Premi Ramon Margalef ha estat concedit a la investigadora Sallie Chisholm per la seva contribució a la comprensió dels organismes fotosintètics dominants en l’oceà i per ser capdavantera en demostrar els efectes negatius de la fertilització amb ferro a l’oceà a les xarxes tròfiques. Aquí podeu trobar un article d’opinió sobre el tema. Quan vingui a l’octubre, la Dra Chisholm ens podrà explicar molt més de la forma d’estudiar l’oceà i tot el que s’ha après durant aquest camí. Serà molt interessant escoltar-la!

Saviesa popular

Fosca

Proliferació de microalgues a la platja de La Fosca, Palamós.

Durant les vacances gaudeixo més de llegir llibres. Saps que tens moltes hores per endavant i que ningú no vindrà a destorbar-te. Quan érem feliços de’n Rafel Nadal, novel·la costumista, explica les vivències d’una família d’onze fills, els àpats, les picabaralles entre germans, el dies a la platja… un moment! rebobinem, el dies a la platja…a la platja de La Fosca!

Hi ha un fenomen que es repeteix cada estiu a La Fosca des de fa molt de temps: una proliferació de microalgues. Ho tenim registrat de manera sistemàtica des de fa 19 anys a l’ICM. I ves per on, hi ha una família que fa molts i molts anys estiueja a aquesta platja. Penso, com hi puc contactar amb la família Nadal-Farreras? La percepció d’algú que ha estat observant un fenomen durant molts anys ens pot servir i de molt! Anar enrere en el temps és difícil però, si s’hi pot anar, pot resultar molt útil.

Amb les noves tecnologies, les persones podem ser molt accessibles i és fàcil d’imaginar com he aconseguit quedar amb en Joaquim Nadal per parlar de les “taques” de La Fosca. Així, com que és una persona molt propera i ara ja ens coneixem, em permeto tutejar en Quim.

Quedem i parlem. En Quim m’explica la seva percepció del fenomen totalment encertada i d’una manera temporal em descriu el que ha succeït a la Fosca en tres fases. Sap el que passa, i a més, té memòria. Vull posar anys a tot! Li pregunto, des de quan hi ha taques verdes a La Fosca? Podem posar un any d’inici?

En Quim té paciència i m’explica. En un principi el clavegueram de les cases de la zona abocaven directament a la platja. Si, penso jo, això passava en totes les zones costaneres abans de les normatives ambientals. En Quim segueix, les taques que es veien a la platja no eren precisament verdes. Si, li dono la raó, el tema dels abocaments d’aigües residuals es va resoldre a partir de mitjans dels anys vuitanta, quan les xarxes de sanejament de la costa catalana van anar produint una millora del sanejament de les aigües residuals. Es va produir un canvi substancial a tota la costa quan les depuradores, col·lectors i emissaris, es van construir i posar en servei.

Tot i així en Quim recorda una segona etapa en que la xarxa de sanejament de la zona no rutllava del tot bé. Llavors recorda com de tant en tant les taques fecals es barrejaven amb unes taques verdes. Però un cop solucionat el tema de sanejament, les taques verdes continuaven allà. Era principis dels anys 90. En aquell temps l’Agencia Catalana de l’Aigua ens havia contactat per tal d’esbrinar què eren les taques i a què eren degudes. Les primeres mostres rebudes a l’ICM ja varen demostrar que les taques verdes eren degudes a una dinoflagel·lada, l’Alexandrium taylori, una microalga amb unes característiques particulars. Les grans concentracions de microalgues donaven coloració a l’aigua, però, a diferencia d’altres especies, aquesta no generava cap risc per als banyistes. En els anys següents, el fet que la proliferació de la microalga fós recurrent cada any puntualment els mesos d’estiu, ens va donar la raó d’unes declaracions desafortunades on es deia que tota la “contaminació” de La Fosca era deguda als col·lectors i fosses sèptiques del passeig.

En Quim continua amb la tercera etapa on ja no hi ha problemes de sanejament però els banyistes veuen que hi ha una terbolesa i coloració a l’aigua. I això no passa tot el dia! Penso, potser no sap la vida i miracles de les algues però el que em diu es totalment encertat. Jo li explico que al Juliol i Agost quan hi ha la màxima concentració d’algues, al matí, l’aigua és transparent i cap al migdia, l’aigua és torna totalment verda. Això és degut a que l’alga microscòpica migra en la columna d’aigua. A mesura que el dia avança es desplaça cap a la superfície buscant la llum i es fa evident la seva presència en forma de taques verdes ben delimitades. Aquestes taques són visibles des de terra i des de l’aire com podeu veure a la foto.

Ara és en Quim que pregunta: és un problema local? No, no, és un fenomen més global. Aquesta dinoflagel·lada està present en tota la Mediterrània. Vàrem treballar amb aquesta espècie en un projecte europeu i es va definir la seva distribució geogràfica. Coneixem la presència de l’organisme i els llocs on hi prolifera, com la Costa Brava, Mallorca, Menorca, Eivissa, Sardenya, Sicília, illes gregues. L’alga troba unes condicions que li són extraordinàriament favorables en alguns llocs a on és recurrent cada estiu. Per exemple aquest any, les proliferacions a l’Estartit han estat espectaculars!

Li explico que com que antigament el fenomen de les taques verdes venia associat o barrejat amb el tema dels abocaments i es dóna en llocs molt turístics, fa pensar que les taques verdes són degudes a una situació causada per excés de nutrients a l’aigua. Si, en principi hi ha proliferacions d’algues que poden ser degudes a un excés de nutrients, però en aquest cas haig de dir és un fenomen natural no associat a abocaments antròpics i per exemple, en zones gens urbanitzades, com cala Castell, també s’hi dóna el fenomen.

Anem acabant la conversa i ens posem d’acord ràpidament. En el nostre país, hi ha una demanda molt alta de qualitat paisatgística i de les zones marines per part dels ciutadans i les activitats turístiques. El cas de les taques desvaloritzen l’entorn. No s’hi pot fer massa res, però el que si es pot fer és explicar-ho. Quan vàrem començar a investigar el fenomen, gairebé no es coneixia res. Durant molts anys hem anat investigant la distribució de l’Alexandrium taylori, el seu cicle de vida, les seves estratègies biològiques i el cas és un dels exemples d’interacció física i biològica que expliquem a les conferències científiques internacionals. Penso que és un exemple bonic de com el coneixement ens ha portat a entendre un fenomen natural i com els científics tenim l’obligació d’explicar-ho perquè tothom en prengui consciència. A més, en aquest cas, la saviesa popular funciona!

Gracies Quim! M’ha agradat molt aprendre una mica més de tot plegat.

Sempre la mateixa cançó

Em sona aquesta cançó!

Ho heu pensat més d’una vegada mentre escolteu qualsevol música d’un país occidental? I a més, la cançó és repetitiva i s’enganxa? Es podem identificar patrons darrere de la música de manera objectiva? Es podem detectar diferències entre la música nova i vella? Es pot esbrinar si els músics canvien al llarg dels anys i hi ha una “evolució” del seu discurs musical?

Si, tot això es pot fer. Es pot analitzar d’una manera objectiva l’ús el to, el timbre i la sonoritat de les cançons. Uns investigadors varen analitzar 464.411 cançons per esbrinar els patrons i regularitats en la música popular occidental. La música analitzada respon a estils com rock, pop, hip hop, metall i electrònica entre 1955 i 2010. Però, es clar, atès que una cançó dura de mitjana 4 minuts i que un expert, per poder anotar els paràmetres d’interès per estudiar la peça, necessita d’un mínim de 4 escoltes, la investigació hauria necessitat 16 anys d’escolta, 365 dies l’any, 24 hores al dia! Els investigadors se les han empescat per utilitzar ordinadors amb eines i conceptes d’estadística i xarxes complexes per buscar patrons que caracteritzen la música contemporània.

Sembla que les cançons compostes en les últimes dècades tendeixen a assemblar-se molt entre elles, més que amb les antigues. Això vol dir que, en dècades anteriors, els grups experimentaven amb la sonoritat molt més que ara. Així doncs, les composicions musicals més recents presenten una menor diversitat de timbres i es tendeixen a interpretar amb els mateixos instruments. Si féssim un paral·lelisme entre els paràmetres musicals de les cançons amb les paraules d’un text, sembla doncs, que cada vegada hi ha menys “paraules” diferents.

img3392yv

Barca a la platja de Calella de Palafrugell.

I els investigadors no només saben això! Donada una nota musical, és relativament fàcil predir quina serà la següent. I proposen una “recepta teòrica” per crear cançons que sonin modernes i actuals: canvis d’acords senzills, instruments comuns i volum fort. A més a més, si es realitzen aquests canvis sobre cançons antigues, sonen a noves!. Us venen al cap moltes peces antigues que han estat recuperades?. Doncs només cal seguir les directrius mencionades, sense alterar la semàntica del discurs de la cançó. Tot plegat és un procés d’homogeneïtzació, segurament degut a la força de les modes. I penso, les cançons no haurien d’incorporar patrons diferents per tal de jugar amb els records i expectatives de l’oient? i fer la cançó atractiva i original en comptes de ser repetitiva? La música és una expressió cultural clau que capta la nostra atenció. No hauríem de perdre aquesta diversitat.

…tot i així, haig de reconèixer que existeixen excepcions. A vegades, la versió modificada d’una cançó supera a l’original. A l’anunci d’una cervesa molt coneguda, han traduït l’havanera La Bella Lola a l’anglès. Sona a nova, però no ho és: what a delight, I felt inside, when from the beach, she grabbed her scarf and waved at me, then she would come, straight up to me and hold me tight, I knew that we were meant to be.

Quina versió preferiu?

No hi ha música sense ciència

Per si voleu escoltar la música mentre llegiu: Monsieur Cousteau. Els Amics de les Arts 

transparent-hydromedusae-arndt_18386_600x450

Hidromedusa. I. Arndt.

Parli’m d’aquells móns llunyans, de les espècies per catalogar.
Que ningú mai ha vist abans. Porti’m a aquells mars remots, on els indicadors de profunditat diuen que és de valents baixar.

Un viatge fragmentat. Un fascicle setmanal. Sóc l’home que busca. Perquè sempre he volgut ser part d’una tripulació. Perquè no hi ha color si em fa dir què vull ser de gran: Jo, Jacques Cousteau.

Mil balenes a tocar. Sentir l’electrostàtica i el mar. Calypso ve, Calypso va. Ser-hi sense haver-hi estat. Veure els colors dels esculls de corall. Vostè escafandre, jo xandall confiï amb mi, anem més avall!

transparent-jelly-larva-arndt_18387_600x450

Larva. I. Arndt.

Que amb aquest comandament puc eternitzar el moment o puc tornar enrere. Perquè sempre he volgut ser part d’una tripulació. Que jo amb vostè vull anar tan lluny, tan lluny que no hi arribi la ficció. 

transparent-cowfish-newbert_18385_600x450

Juvenil. C. Newbert.

Perquè sempre he volgut ser part d’una tripulació. Perquè hi ha coses noves sota el sol que esperen un explorador.

 

transparent-sea-butterfly-arndt_18393_600x450

Cargol de mar. I. Arndt.

Monsieur Cousteau, per què a vostè els taurons no li fan por? 

Monsieur Cousteau, a mi no em cal l’Alta Definició. 

Monsieur Cousteau, com més avall te’n vas, hi ha més pressió. Monsieur Cousteau, creuant l’oceà des d’una habitació. Monsieur Cousteau, la mare em crida des del menjador…”

Tinc molta curiositat de saber com un grup de música acaba parlant de ciència, d’expedicions, de diversitat d’espècies, de l’oceà. Són totes les paraules clau que m’interessen!

Aquesta entrada la dedico a un parell de noies que conec molt bé. Potser elles podrien preguntar als “seus amics” com és que els hi agrada tant l’oceanografia i la biologia marina.