Fent la viu-viu

La pel·lícula de “Jurassic Park” es basa en la idea que es poden clonar els animals extints. Per fer-ho caldria trobar una cèl·lula viable de l’animal ben conservada i convertir-la en un clon. Una altra manera podria ser inserir l’ADN de la criatura extinta en la cèl·lula d’un organisme viu. Bé, ja sabem que ara per ara, tot plegat és ficció però a la natura, hi ha veritables animals, plantes i organismes que han estat inactius durant períodes de temps molt llargs i són els campions de la “resurrecció”.

18ZIMM-master675

NY Times. P. Boelen.

A les illes de l’Antàrtida, el clima no permet que creixi res. Res, excepte molses que estan acostumades a condicions extremes. Les molses creixen en forma de manta i van brotant en la part superior quan les condicions són bones. Quan no hi ha sol, la molsa es torna marró i vella, i a més a més, es pot quedar congelada durant centenars d’anys.

Uns investigadors varen perforar la manta de les molses per entendre el seu creixement i van veure una cosa ben estranya. En tota la perforació es podien veure brots de molsa. Normalment, les plantes es descomponen i no té cap sentit que brotin. La pregunta era si la molsa congelada podria créixer de nou després de segles de foscor. I era una pregunta una mica agosarada perquè ningú havia aconseguit reviure molses que havien estat congelades durant molt de temps. Doncs sí, aquestes molses, amb llum al laboratori i molta humitat, es van posar a créixer. I el  més sorprenent és que amb la datació varen veure que és una molsa de més de 1.500 anys, vaja, de l’edat mitjana.

Aquesta ja té el record Guinness de  les molses supervivents! Ara bé, els científics han reviscut altres organismes com virus, bacteris, plantes i animals que han estat inactius durant centenars, milers, fins i tot milions d’anys. Aquí van alguns exemples. Uns investigadors russos han trobat llavors de plantes conservades en el permafrost de 32.000 anys que creixen, uns viròlegs francesos han descobert un virus en el permafrost siberià de 30.000 anys que encara pot infectar amebes, i uns limnòlegs han reactivat ous de Daphnia (puça d’aigua) d’un llac que havien estat enterrats durant 700 anys i els crustacis han crescut fins a ser adults. Ara bé, els campions de la “resurrecció” són els bacteris. Hi ha bacteris que poden reviure després d’estar atrapats en el gel antàrtic durant 8 milions d’anys, ja que passen gran part del seu temps en un estat de latència. Qui havia de pensar que els organismes podrien fer aquestes coses?

Tot plegat em porta a pensar que, de manera pràctica, es podria utilitzar el gel o el sediment congelat com una mena de còpia de seguretat on emmagatzemar organismes en fase latent. Ara bé, ens pensem que els organismes poden reviure amb l’ajuda dels científics, però a mi em sembla que ho podrien fer sense la nostra ajuda.

Quantes espècies hi ha al planeta?

beetle

Nou tipus d’escarabat, l’Arispoda, trobat a Nova Caledònia.

El científic Robert May va comentar una vegada que si ens visités un extraterrestre, una de les seves primeres preguntes seria: quantes formes de vida (espècies) diferents teniu en aquest planeta? I va afegir que ens hauríem d’avergonyir de la nostra millor resposta doncs tant podríem defensar que són més de 100 milions com menys de 3 milions. Quina incertesa!

Conèixer el nombre d’espècies al planeta és una de les preguntes més bàsiques en ciència i a la vegada, una pregunta que molts científics eviten. Tenir una xifra ens permet saber quantes espècies es poden descobrir i quantes ens falta per conèixer. Però és difícil tenir un nombre precís perquè només tenim descrita una petita part de l’inventari de les espècies, només tenim una petita part del món mostrejada i moltes vegades les espècies no estan ben identificades. Per tot plegat, hem de dir honestament: no ho sabem.

Ens hem passat 250 anys classificant i no sabem quantes espècies existeixen? Avui en dia hi ha 1.2 milions d’espècies catalogades però no podem parlar del nombre total de l’inventari. Molts experts opinen que el 86% de les espècies a la terra i 91% de les de l’oceà encara estan per catalogar. Quanta feina! Hi ha qui diu que es necessitarien 7.000 experts per produir un inventari d’espècies d’una hectàrea representativa d’un bosc i fer-ho en un temps raonable.

És clar que hi ha excepcions. És possible tenir un registre on la flora i fauna és ben coneguda. També hi ha grups ben estudiats com els ocells (9.000 espècies), els mamífers (10.000 espècies) i els escarabats (300.000 espècies). Però fixeu-vos que són organismes “grans” i que si ens pregunten quantes espècies d’invertebrats hi ha, ui!, i quins microorganismes hi ha al mar, uf!, i què hi ha en el mar profund, doncs mmhh… Podríem pensar que aquests grups i llocs tenen una alta diversitat però, de fet, no ho tenim documentat. A més a més, potser tampoc tenim diners per fer-ho.

Llavors, com obtenim una resposta (mitjanament satisfactòria)? doncs, tot i la subjectivitat, una de les millors maneres de contestar la pregunta és l’opinió dels experts. Una altra manera de respondre és fer estimes indirectes, amb les dades existents (llistes i llistes d’espècies), amb la proporció d’espècies noves de llocs pocs mostrejats, amb la taxa de descobriment de noves espècies, i amb tot això s’extrapola un nombre, però aquestes prediccions només s’han fet en grups concrets, insectes, animals, fongs, plantes. Alguns treballs han combinat expertesa amb estadística, fins hi tot en el mar. Per tant, el valor total és del tot incert.

Senyor extraterrestre, tenim curiositat per saber quantes espècies hi ha i de fet des d’un punt de vista pràctic necessitem saber-ho perquè el món està canviant. Perquè la humanitat visqui feliç hem de decidir què tenim, què volem conservar i a on, perquè no es pot tenir tot. Ai! i aquí també tenim moltes discussions: què hem de protegir? quina és la diversitat necessària per garantir que els ecosistemes funcionin? I un llarg etc. de preguntes que s’han d’explicar en una altra entrada, però per anar pensant, aquí van algunes preguntes. Protegim espècies com el linx ibèric, l’ós bru, l’àguila imperial ibèrica o el gall fer, però, hem de protegir les 300.000 espècies d’escarabats que hi ha? ens ho podem permetre? què passa si en perdem alguna? la seva funció en l’ecosistema canviaria?

(Bio)diversitat

Quan sento noticies tipus: “el canvi climàtic canviarà la biodiversitat de les espècies” o “la pèrdua de biodiversitat amenaça l’existència humana”, m’esgarrifo i penso: “canvi, pèrdua… de què?” A veure si m’explico. Sí, la biodiversitat és noticia i tots estem d’acord que els ecosistemes s’estan degradant i tenim la percepció que el nombre d’espècies del planeta està decreixent, però no estic segura que s’entengui el que es vol dir quan es parla de biodiversitat, què representa i quin és el paper de l’home en tot plegat.

El terme biodiversitat prové del grec βιο-, vida, i del llatí diversĭtas, -ātis, diversitat i es refereix al conjunt d’essers vius que conviuen en un entorn. El terme i concepte ve de l’escola americana de la meitat del segle XX i en un principi s’anomenava “diversitat biològica”. Més tard, en una conferència, en E. O. Wilson parlava contínuament de “diversitat biològica” i un oficinista que anava transcrivint la xerrada va pensar que si escrivia “biodiversitat” en comptes de “diversitat biològica” aniria més ràpid. I la paraula “biodiversitat” va triomfar i ja ara és d’ús generalitzat tant entre científics com entre els mitjans de comunicació.

Quan es va posar de moda parlar de biodiversitat als 90, en R. Margalef va acceptar el terme i ho va explicar en un sentit diferent i complementari del terme diversitat. Lluny de ser un joc de paraules, les diferencies entre termes ens és útil i en Margalef ens va proposar una bona comparació per entendre-ho. La “biodiversitat” seria el “diccionari” de la natura, o sigui totes les espècies que hi ha. Bé, però un diccionari sense gramàtica serveix de poc, oi? Així doncs el símil de la “diversitat” seria un llibre, on els elements (paraules o espècies) es fan servir, es relacionen i transmeten una història. La diversitat correspondria a les relacions entre les especies i la seva funció en l’ecosistema.

Avatar-landscape1

Ara, penseu en un museu, un zoo, l’arca de Noè, en tots els bitxos i plantes de la pel·lícula d’Avatar. Tots aquests exemples representen una alta biodiversitat, però ja es veu que aquests “ecosistemes” només poden existir si hi posem molt d’esforç o d’imaginació. Per si sols no funcionen!

En les noticies, en la premsa, arreu, se sol parlar de biodiversitat (concepte inventari) més que diversitat (concepte funció), perquè és més fàcil presentar pàgines del diccionari de la natura que descobrir-ne la gramàtica o la història que explica, oi? Quan es diu “el canvi climàtic canviarà la biodiversitat …” o “la pèrdua de biodiversitat amenaça…” s’està dient que estem canviant l’inventari de les espècies, però, de fet, s’està dient molt poc o res sobre el seu funcionament en l’ecosistema.

Conèixer l’inventari de les espècies en un lloc és útil, però en realitat, el que ens interessa és conèixer el paper que juguen les espècies. Hi ha espècies abundants i d’altres rares, algunes tenen un paper clau, i d’altres no sembla que duen a terme cap funció important, però potser és que són poc conegudes. Les espècies que no duen a terme cap funció important desapareixeran i apareixeran d’altres de noves que es podran consolidar i aprofitar oportunitats funcionals. Sí que la diversitat reflexa una certa estructura i cal esperar que en un món estable, biodiversitat tingui certa semblança a diversitat, però això ho deixo per un altre dia.

Quant val un bosc?

Santa Fe del Montsey i Riera de Gualba

Camins d’aigua dins dels colors de la tardor. Q. Dasquens.
http://quimdasquens.blogspot.com.es/

Avui en dia hi ha una tendència a valorar-ho tot, fins i tot el sistemes naturals. La qualitat de l’aigua, la biodiversitat, la massa forestal, tot es pot valorar. Hi ha una visió econòmica dels recursos i dels serveis que tots considerem gratuïts i dels quals ens beneficiem. Tot i que posar un preu a aquests recursos és criticable i a molts no ens agrada, no cal dir que hi ha certs sectors de la societat que entenen molt bé la òptica econòmica perquè facilita la pressa de decisions.

Quant penseu que val un bosc? i, com ho faríeu per calcular-ho? doncs hi ha un munt de models econòmics, amb punts de vista ben diferents. Els models varien entre els que només valoren els béns que proporciona el sistema natural fins els que tenen en compte el valor absolut del sistema, on es considera que, si es destruís, no es podria substituir.

Anem a calcular.

  • Podem pensar que el bosc ens proporciona fusta, i per tant, el valor del bosc és la quantitat de fusta pel seu preu de mercat. Això ens dona un valor 1 que, a preu actual, s’aproxima a uns quants mils d’euros per hectàrea. Però, hi haurà algú que dirà que valorar els beneficis extrets d’una matèria primera és només una part de la valoració. I a més, què valores? perquè si considerem que el bosc proporciona bolets, el preu puixa, que els bolets són més cars que la fusta!
  • Podem pensar que un bosc té varies funcions: capta CO2, reté la terra i evita l’erosió degut a les pluges i un llarg etcètera. Si no tinguéssim el bosc i haguéssim de reproduir totes les funcions, quan costaria? Llavors s’ha de fer una estimació del valor de les funcions del recurs natural = valor 2.
  • Hi haurà que dirà que ja li està bé això, però, a més a més vol un bosc per anar-hi a passejar i li donarà un valor recreatiu. Com es calcula això? doncs, per exemple, valorant quant de temps s’està disposat a invertir per visitar un paratge = valor 3.
  • Hi haurà que pensi que si, que tot això està molt bé, però el que cal és protegir i mantenir el bosc per les futures generacions = valor 4. Aquest sí que és un valor un pèl abstracte i no tothom pensa en aquest sentit, doncs, per als éssers humans, el que vagi més enllà de la vida dels seus fills no compta, perquè, de fet, no sabem el que passarà en els propers anys.
  • I per últim, i ja el més radical, hi haurà qui pensarà que el valor del bosc està en el valor intrínsec de l’existència, el valor de la natura perquè si, i tot plegat s’ha de considerar un bé absolut no reemplaçable = valor 5.

Segons les prioritats i valors de cadascú, anirem sumant.

Tot plegat no és nou. La consciència que els sistemes naturals proporcionen beneficis per a la societat i que són de gran valor econòmic ve dels anys 60 i al llarg del temps s’ha anat desenvolupat els diferents models de valoració. Fins i tot, als 90, hi ha qui va proposar un valor per tota la natura. Per si ho voleu saber: el valor dels sistemes ecològics i el capital natural que produeix tota la biosfera es va estimar entre 16-54 bilions de dòlars EUA per any (bilió = milió de milions o un 1012, ull! que en anglès un 1012 l’anomenen “trillion”, per tant, el nostre trilió no coincideix amb seu “trillion”). Per comparar la dada de tants zeros, cal dir que el valor multiplica per tres el producte interior brut dels EUA d’aquell any. També s’ha de dir que, tot i proposar un número, els autors del treball indicaven que tot plegat era una estimació mínima a causa de les incerteses.

Ara bé, malgrat que ha passat el temps, l’interès i l’esforç que s’ha fet en aquest sentit, avui en dia, encara hi moltes preguntes obertes per entendre el concepte del valor dels sistemes naturals. I després de molta feina i discussions no s’ha aconseguit arribar a un resultat satisfactori. No és fàcil traduir a euros el paper de la pol·linització de les abelles en l’agricultura o el potencial dels milers de biomolècules i gens útils del mar que encara no s’han descobert o analitzat. De fet hi ha molts dubtes sobre els mètodes de valoració i com s’interpreten. Imagineu doncs fer la suma total del valor de la natura!

Llavors, tornem a la pregunta, té sentit preguntar quin és el valor d’un bosc per al benestar de les persones? No, no té sentit posar-hi preu, però el que potser té sentit és preguntar el que costa que l’ecosistema funcioni bé. Es més fàcil valorar el que guanyem si el sistema funciona bé i el que perdem si el sistema funciona malament. L’exemple és l’aigua. L’aigua és important per a la vida i com a element de l’ecosistema, no hi ha dubte. És un recurs que satisfà necessitats de la població i és la clau del desenvolupament (agricultura, generació d’energia, etc). És fàcil imaginar les dificultats de la nostra vida sense o amb l’aigua contaminada. Llavors, l’aigua s’ha de veure com un patrimoni a protegir, no com un producte comercial. És per això que molts països han desenvolupat tota una legislació al voltant d’aquest patrimoni. Tot i així, i per fomentar un ús sostenible i raonable del recurs per part de tots, a la vegada, han establert un preu per l’ús de l’aigua. Potser no ho sabem entendre d’una altra manera?

La valoració econòmica dels sistemes naturals és imperfecte, però serveix per fer entendre a tothom el valor que tenen. Ja ho veieu oi? preu i valor no és el mateix, i no hi posem preu a allò que considerem mot valuós. El que ens hem de quedar és que el missatge de la valoració si que val, la xifra no.

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.

Alícia, la reina i el gat

Alice2

Well, in our country,” said Alice, still panting a little, “you’d generally get to somewhere else — if you run very fast for a long time, as we’ve been doing.”

A slow sort of country!” said the Queen. “Now, here, you see, it takes all the running you can do, to keep in the same place. If you want to get somewhere else, you must run at least twice as fast as that!

El diàleg és del conte “A través del mirall” d’Alícia al País de les Meravelles, on l’Alícia i la Reina corren per quedar-se al mateix lloc.

Podríem adaptar la idea al món actual, doncs sembla que tot s’ha convertit en una gran cursa, però la idea de seguir funcionant només per romandre al mateix lloc està adoptada en el terreny de la biologia evolutiva. El biòleg Leigh Van Valen va utilitzar el model de la Reina Roja per descriure l’evolució que s’estableix entre els organismes i el seus enemics quan estan en plena guerra. Són dinàmiques, com la competència o la depredació, que s’estableixen entre les preses o els hostes amb els seus virus, bacteris, depredadors o paràsits.

Per exemple, en un model hoste i paràsit, l’hoste ha de córrer evolutivament per evitar ser superat pel seu paràsit, però és clar, l’enemic també està en marxa. Per tant, es pot suposar que els paràsits imposaran una selecció d’hostes resistents, mentre que els hostes seleccionaran una millor infectivitat dels paràsits. Aquesta selecció recíproca dóna lloc a la coevolució, amb canvis continus tant de l’hoste com del paràsit. I com es donen aquests canvis? La Reina Roja prediu que la recombinació genètica i la reproducció sexual poden ser suficients per permetre que els organismes d’una determinada espècie es puguin adaptar al que passa al seu entorn.

Al laboratori treballem amb un model hoste i paràsit. Utilitzem diferents especies de dinoflagel·lades com a hostes i una flagel·lada paràsita que les infecta. Els nostres experiments concorden amb el que el model de la Reina Roja prediu. Les dinoflagel·lades presenten dues fases en el seu cicle de vida, l’asexual i la sexual. Quan exposem les dinoflagel·lades al paràsit, aquestes tendeixen a seguir el camí de la sexualitat i s’afavoreix un genotip resistent en front l’enemic. Amb la reproducció sexual, els gens es van remodelant en cada generació. És una dinàmica de selecció a nivell d’espècie, gradual i continua, on el sistema, a la llarga, roman estable.

A nivell genètic, però, la competència entre dos organismes i la coevolució pot adoptar altres formes diferents. En comptes d’aquesta dinàmica gradual, es poden fixar mutacions avantatjoses de manera successiva. Imagineu que els paràsits evolucionen produint armes eficaces per infectar. A la vegada, els seus hostes han de contrarestar aquests avenços amb antídots. En aquest cas es parla de la “cursa armamentista” (continuem amb termes bèl·lics!). Aquest tipus de coevolució té conseqüències radicalment diferents al model de la Reina Roja. La cursa armamentística condueix a una evolució ràpida dels gens involucrats. La contrapartida de seguir aquesta estratègia és que aquesta “cursa” no creix fora de control, ni els organismes es transformen en màquines perfectes de “captura-fugida” perquè tenir estratègies de lluita suposa un altre cost per l’organisme, per exemple, una disminució de l’èxit reproductiu. Ara, amb els cultius de laboratori, estem treballant per esbrinar quins costos tenen els hostes, metabòlics o de creixement, per exemple, quan els exposem als paràsits.

Ara bé, a part de la contribució dels factors genètics, la interacció entre dos organismes depèn dels trets fenotípics, els caràcters visibles que presenta l’organisme. Si tornem de nou a l’Alícia, recordareu que tenia un amic, el gat de Cheshire, el gat que apareix i desapareix. L’exemple biològic d’aquesta estratègia correspon a una microalga i el seu virus. Les microalgues tenen dues formes en el seu cicle de vida, que són radicalment diferents en com són i que fan, són les fases de reproducció asexual i sexual. Els virus infecten de manera molt efectiva a les microalgues quan estan en la fase de creixement. Però, quan els virus les comencen a atacar, les cèl·lules canvien cap a l’altre fase del seu cicle de vida. Amb aquest canvi, els virus no reconeixen la nova forma de la microalga i no la poden infectar. Com el gat de l’Alicia, la microalga desapareix literalment de la vista del virus per evitar la infecció, i es per això que els investigadors varen anomenar la estratègia d’amagar-se: “el gat de Cheshire”.

Manllevar idees i conceptes dels contes ens ajuda a explicar processos biològics quan tenen certa semblança. Ara, per un moment, penseu en sistemes complexes existents: internet, l’economia, estructures socials, estructures empresarials i organitzatives. Aquests sistemes encara que no siguin biològics, tenen els seus paràsits, virus, depredadors… els models teòrics d’abans també serveixen per aquests sistemes. Quina estratègia ha de seguir l’hoste per sobreviure? Intentar seguir una dinàmica d’equilibri per fer-se resistent? Dedicar recursos per lluitar contra del seu enemic? Canviar perquè la estratègia del teu enemic no t’atrapi?

Ens hem passat la setmana pensant i discutint la millor estratègia.

Sopa d’algues!

kids-swimming_1947658i

Nens nedant en una platja coberta d’algues a Zhanqiao Pier a Qingdao, Xina. China Foto Press.

Una proliferació d’algues mai vista: 28.900 quilòmetres quadrats de costa “verda” a la Xina!  Ras i curt: espècie oportunista + nutrients + temperatura + aigües estancades = proliferacions!

En les últimes dècades, les activitats humanes han canviat els règims de nutrients i la seva dilució a les aigües costaneres. Així doncs hem canviat els fluxos de nutrients (nitrogen i fòsfor) que arriben degut als fertilitzants utilitzats en agricultura, hem augmentat l’exportació de fòsfor degut als detergents, i hem incrementat les activitats d’aqüicultura. A més a més modifiquem la dilució de les aigües costaneres (o el que anomenem temps de renovació) construint ports, platges semitancades i proteccions marines.

Es coneix que les concentracions de nitrogen i fòsfor en les aigües marines litorals s’han duplicat en moltes regions costaneres del món en els últims 20 anys. D’aquesta manera s’està afavorint el procés d’eutrofització d’origen humà en l’ambient costaner. Tot plegat dóna lloc a una cascada de conseqüències, entre elles, una alteració de les comunitats dels organismes que viuen en aquesta zona.

Les comunitats d’organismes que habiten a la zona costanera són considerades de frontera i estan en equilibri amb aquests fluxos continent – oceà. Si canviem aquests fluxos és d’esperar que canviïn les comunitats. La disponibilitat més alta de nutrients la costa sovint porta a episodis de proliferacions algals, afavorits per la construcció d’obres costeres que confinen les aigües de la zona litoral. És ben conegut que les entrades de nutrients, l’escassa dilució i l’estabilitat de la columna de l’aigua afavoreixen les proliferacions de macroalgues o microalgues, i que aquests creixements produeixen un efecte indesitjat en el funcionament de l’ecosistema i en la qualitat de l’aigua afectada.

En aquest cas concret, l’espècie d’alga que prolifera, com el seu nom molt bé indica, la Enteromorpha proliferano és una espècie tòxica per a humans o animals, però el seu creixement accelerat produeix efectes negatius sobre l’ecosistema. I és clar, l’ús recreatiu de la platja quedarà clarament minvat. La E. prolifera és la principal responsable del color verd de les basses de rec, dels estanys i dels aiguamolls. El grup d’aquestes algues resisteix un alt grau de pol·lució, prefereixen llocs d’aigües tranquil.les i calentes, i són especialment abundants a l’estiu i tardor. Ja van tenir una proliferació similar al 2008 per les Olimpíades!

En molts països, la quantitat de nutrients que arriba a mar està sent gestionada. Per exemple s’ha canviat les activitats agrícoles i es fa un millor ús de fertilitzants, s’ha reduït la quantitat de fosfats en els detergents, s’ha millorat la filtració i depuració de l’aigua. Però que passa en països en creixement? Doncs que s’ha de fer un bon planteig de gestió. I solucions per remeiar els efectes de les proliferacions? Treure les algues, incrementar la dilució de les aigües… però n’hi ha una de molt efectiva: reduir, reduir i reduir… reduir nutrients i des de l’origen.

Si vols un mar bo, cuida la terra

Hi ha un fort lligam entre el que passa a terra i retorna a mar. Aquesta idea s’entén molt bé quan pensem en el cicle de l’aigua. L’evaporació del mar cau en forma de pluja sobre la terra, on s’escola o recorre el sòl a favor del pendent, arrossega materials i retorna al mar a través de la línia de costa. Aquesta aigua, quan arriba a mar, és diferent en funció de les característiques del territori sobre el que ha lliscat.

vol 9 06 n 133

Desembocadura de La Muga, entre Empuriabrava i els Aiguamolls de l’Empordà.

Per exemple, l’aigua que arriba a mar després de caure en una àrea urbana pot tenir mil vegades més nutrients i contaminants que la que ha lliscat sobre un bosc. L’aigua que ha passat per un territori natural és pobre en minerals i nutrients i és, també, molt diferent de l’aigua que s’escola en àrees agrícoles i arrossega part de la càrrega de fertilitzants que s’utilitzen en el camp.

Així la quantitat i qualitat dels materials transportats per l’aigua que arriba a mar depèn del que anomenem usos del territori.

Això sembla molt ben conegut, oi? però, de fet, només es coneix una part de la història. Sabem quanta aigua porten els rius cap mar o la que passa per les depuradores i s’aboca pels emissaris. Però no es coneix ben bé com és l’aigua que s’escola i arriba a mar de manera difusa i quanta n’arriba! I per què és important conèixer-ho? perquè condiciona com són les aigües litorals, sobretot a la Mediterrània, i per tant, les comunitats d’organismes que hi habiten.

Aquestes mesures que semblen tan rellevants i estan tan mal estudiades, ha donat peu a pensar un projecte nou de recerca. Ens hem ajuntat, amb molta il·lusió, investigadors de disciplines, experiències i punts de vista molt diferents per buscar la manera de resoldre aquesta incògnita. Pensar un projecte d’investigació és de les feines més engrescadores i gratificants que faig. Rumiar com resoldràs la pregunta que et fas, discutir les idees, conciliar punts de vista, posar-se d’acord amb el que hem de fer conjuntament en el grup de treball, tots pensant en un mateix objectiu, és el que hem fet durant les últimes setmanes. I fins hi tot, hem redactat una proposta que ha estat enviada a una convocatòria de la comissió europea en temes mediambientals.

Aquesta proposta és un “mar i muntanya”. I això és del tot excepcional! Hi participem biòlegs, ecòlegs terrestres i marins, geògrafs i gestors, especialistes en ciències del sòl, dinàmica del paisatge, ús de l’aigua, comunitats d’organismes que indiquen la qualitat de la zona costanera i gestió de l’aigua i del territori. Hem planejat utilitzar eines com les imatges de satèl·lit per quantificar el territori que tenim a Catalunya i quin ús li donem, models de pluviometria per saber l’aigua que cau i s’escola, dades de la qualitat de la zona litoral i les seves comunitats vivents. Tot per entendre el lligam dels usos del territori i com està el mar.

Durant tot el procés de pensar i discutir, tothom de l’equip ha après, uns dels altres, un munt de conceptes nous. Ara, quan tots mirem el mar, primer pensarem com és casa nostra i com voldríem que fos.

Vida latent

El retrocés de les glaceres és un indici del canvi global que vivim. Ara, aquest procés ens ha donat una altra pista. Es suposava que, quan un terreny nou es quedava exposat degut al retrocés de la glacera, les plantes, que quedaven exposades altre cop, estaven mortes i hi havia una colonització de les plantes properes al marge.

El que s’ha descobert és que hi ha molses que, tot i haver estat congelades sota una glacera, un cop queden descobertes, poden créixer després de segles d’inactivitat. I quan dic segles, vull dir entre 400 – 600 anys! Han trobat molses d’una glacera canadenca que varen ser sepultades durant la Petita Edat de Gel (1550 – 1850). Les molses estaven intactes i en les noves condicions ambientals, creixien. Ja es coneixia que les molses poden viure en condicions extremes excessives per altres plantes. Són plantes molt eficients, simples i fa més de 400 milions d’anys que existeixen, per tant han tingut temps de desenvolupar resistències. També es coneixia que poden romandre en estat latent durant molts anys, i després es reactiven, per exemple, en els deserts. Però, créixer després de segles, ha sorprès, doncs a més a més, qualsevol cèl·lula de la planta pot reprogramar-se per iniciar el desenvolupament de tota una nova planta. Això seria l’equivalent a les cèl·lules mare en cèl·lules animals.

IMG_0824

Marea baixa en un estuari atlàntic.

Per allò de l’associació d’idees, el tema de la vida latent m’ha fet pensar en les algues. Les microalgues també es poden recuperar després d’estar enterrades molt de temps en el fang més pudent, a les fosques i sense oxigen.

En el cicle biològic d’algunes microalgues, hi ha una fase que neda a la columna d’aigua i una altra de resistència. Segons les condicions, la fase nedadora s’enquista en la forma de resistència que anomen cist. Aquesta fase és similar a una llavor en les plantes. El cist no neda i sedimenta al fons del mar, on es conserva. Val a dir que, en el mar, hi ha sediments i sediments i aquestes fases s’acumulen en els més fins, les argiles i els llims. Si a més a més, són sediments on no hi ha oxigen, doncs es conserven millor.

Recordeu la típica olor d’ous podrits? Doncs si, recollim i remenem fangs per trobar les fases de resistència de les algues, però és, en aquests ambients tan desagradables, on trobem moltes espècies que ens interessen. Estan totes en dormició. Tamisem el fang, separem els cists i els posem en condicions òptimes de creixement, amb llum i oxigen. Es coneix que els cists poden germinar i créixerfins i tot, després d’un segle de repòs. No tenen el record guiness de les molses, però un segle també està bé. I tant se val que els cists hagin estat en repòs 10 o 80 anys, creixen igual. Així doncs, ens mirem els sediments marins com un banc de llavors d’espècies, on les fases resistents estan preparades per renéixer si es donen les condicions ambientals idònies.

Mira per on, tenim altres bancs, els bancs de biodiversitat en les glaceres i els fangs!