Ciencia para todos desde el CEBAS

Durante la jornada del martes, el CEBAS-CSIC contó con la visita de la Dra. María Dolores López Belchí, de la Facultad de Agronomía de la Universidad de Concepción (Chile) que realizó una charla sobre algunas plantas chilenas destacadas por su potencial para el desarrollo de ingredientes funcionales.

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Portada Seminario

 

La charla viajó desde el Norte de Chile, donde se encuentra el desierto más árido del mundo hasta la Patagonia chilena. Plantas como el chañar, el matico, la murtilla, el maqui o el calafate entre otros fueron presentados junto a su actividad biológica y su perfil químico. Se destacaron bayas como el maqui (Aristotelia chilensis) y el calafate (Berberis microphylla) con alto contenido de antocianos, siendo considerados unas de las frutas con mayor capacidad antioxidante que se conocen en el mundo.

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Esta visita fue organizada por el Dr. Diego Moreno y la Dra. Cristina García Viguera, con el que ambos grupos han desarrollado diferentes actividades de internalización tanto en Chile como en España, entre ellas estudiantes de doctorado chilenos han realizado estancias en el CEBAS-CSIC estudiando el potencial del calafate o la fresa blanca, así del mismo modo se ha contado con los dos investigadores del CSIC en seminarios y cursos de posgrado organizados en la Universidad de Concepción en Chile.

 

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Con la financiación del Ministerio de Ciencia y Educación Superior (Ministra Nauki i Szkolnictwa Wyższego) de Polonia, los investigadores Dr. Diego Ángel Moreno Fernández, Dr. Ángel Gil Izquierdo y el Profesor de Investigación Dr. Federico Ferreres de Arce, realizaron una visita técnica y de colaboración con el grupo de la Profesora Dra. Aneta Wojdyło, del Departamento de Tecnología de Frutas, Hortalizas y Cereales en la Facultad Biotecnología y Ciencias de Alimentos.

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En este grupo se llevan a cabo diversas investigaciones, desarrollos e innovaciones con alimentos de origen vegetal para obtener alimentos enriquecidos en nutrientes y compuestos bioactivos beneficiosos para el consumidor y de calidad organoléptica mejorada, líneas de interés común con nuestro grupo en el CEBAS-CSIC

Durante la estancia, se organizaron varias reuniones científico-académicas con el Decanato de la Facultad y con los jefes de grupos de investigación, para establecer colaboraciones futuras en áreas de interés común de los alimentos y productos de origen vegetal, su calidad, seguridad y bioactividad.

Además, en el apartado formativo, se impartieron conferencias a los profesores y alumnos de grado, postgraduados y de doctorado de dicha Universidad sobre las líneas de investigación que llevan los investigadores del CEBAS-CSIC sobre compuestos bioactivos de alimentos vegetales y sus beneficios en la salud.

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En esta visita además, se dedicaron varias jornadas a una labor intensa de formación aplicada en fitoquímica, espectrometría de masas y metabolómica vegetal, sobre diferentes aspectos y contenidos: Optimización de equipos y condiciones analíticas, sesiones de análisis de muestras vegetales y extractos de diferente procedencia, y el uso de equipamientos avanzados de UPLC-QTOF-MS/MS tanto para la identificación como para la cuantificación de bioactivos de alimentos y extractos vegetales, así como de metabolitos obtenidos a partir de los mismos. Estas actividades se llevaron a cabo por los investigadores Dr. Ángel Gil y Prof. Dr. Federico Ferreres, con estudiantes de doctorado y jóvenes doctores del grupo de trabajo en WUELS.

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Con toda esta actividad formativa de personal investigador se persigue potenciar las capacidades de análisis y resolución de problemas en técnicas avanzadas de metabolómica por parte del grupo en Polonia, que permitan avances en la colaboración científico-técnica de ambos grupos de investigación para el futuro.

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Queremos expresar con esta nota nuestro agradecimiento a la acogida tan positiva que hemos recibido en WUELS (Wroclaw, Polonia). Esta visita ha servido para potenciar las interacciones y relaciones entre nuestros grupos y además, ha sido una buena oportunidad para presentar y divulgar la actividad científico-técnica de calidad que se realiza en el CEBAS-CSIC.

Diego A. Moreno Fernández    (30-mayo-2019)                                                                     

 

El Dr. Gonzalo Gonzalez Barberá (CEBAS-CSIC) participa en un estudio sobre la función de las barreras vegetales para luchar contra la erosion y mejorar la riqueza medioambiental y los usos agrícolas.

Para más informaciòn:

BARRERAS VEGETALES

Felipe Bastida (CEBAS-CSIC) describe el suelo como ecosistema clave en regular el clima y el flujo de CO2 en la tierra

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Un grupo científico multidisciplinar liderado por el Dr. Ildefonso Martínez de la Fuente* ha publicado en la prestigiosa revista científica Nature Communications (https://www.nature.com/articles/s41467-019-11677-w) la primera demostración de la existencia de un comportamiento condicionado de tipo pavloviano en organismos unicelulares.

En este novedoso estudio han participado investigadores pertenecientes a tres institutos del CSIC (Instituto CEBAS de Murcia, Instituto López-Neyra de Granada e Instituto Biofisika de Leioa), dos universidades (Universidad del País Vasco y Universidad Ben-Gurion de Israel) y el Hospital Universitario de Cruces perteneciente a la red de Osakidetza/Servicio vasco de salud.

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En los experimentos pavlovianos se utilizaron numerosas células pertenecientes a dos especies unicelulares distintas Metamoeba leningradensis y Amoeba proteus. En la imagen puede observarse una célula de la especie Amoeba proteus

Siguiendo el enfoque metodológico experimental que Ivan Pavlov realizó con perros, hace más de un siglo, y por el que fue galardonado con el premio Nobel en 1904, estos investigadores han confirmado en dos especies unicelulares distintas (Amoeba proteus y Metamoeba leningradensis) el aprendizaje asociativo celular.

Hasta ahora, el condicionamiento asociativo, el principal tipo de aprendizaje mediante el cual los organismos dotados de sistema nervioso central responden eficientemente a los estímulos ambientales, se ha constatado en diferentes especies animales, desde cefalópodos hasta humanos, pero nunca había sido observado en células individuales.

Para demostrar la existencia de un comportamiento condicionado de tipo pavloviano en organismos unicelulares, los investigadores utilizaron un campo eléctrico como estímulo condicionado y un péptido quimiotáctico específico como estímulo no condicionado, y a continuación analizaron las trayectorias migratorias de más de 700 células individuales bajo diferentes condiciones experimentales. Los resultados mostraron inequívocamente que los organismos unicelulares eran capaces de aprender nuevos comportamientos mediante asociación de estímulos.

El Dr. Martínez de la Fuente y su grupo han puesto de manifiesto en sus experimentos que estas células aprenden nuevos comportamientos migratorios, los recuerdan y memorizan durante largos periodos de tiempo (45 minutos en promedio), respecto de su ciclo celular (24 horas, en condiciones óptimas de laboratorio) y posteriormente los olvidan. Nunca hasta ahora se había observado semejantes comportamientos en organismos unicelulares.

Estos experimentos pavlovianos tuvieron su origen en análisis físico-matemáticos realizados en redes metabólicas complejas, publicados por el mismo grupo de investigación en 2013, donde utilizando herramientas avanzadas de Mecánica Estadística y técnicas de Inteligencia Artificial, pudieron verificar computacionalmente que las redes metabólicas parecen estar gobernadas por dinámicas de tipo Hopfield, las cuales manifiestan propiedades de memoria asociativa. Este estudio cuantitativo mostró que la memoria asociativa es posible también en organismos unicelulares. Tal memoria sería una manifestación de las propiedades emergentes subyacentes a las dinámicas complejas de las redes metabólicas celulares y correspondería por tanto a una memoria celular de tipo epigenético.

La demostración de la existencia de un comportamiento condicionado de tipo pavloviano en células, siguiendo los experimentos pavlovianos clásicos de principios del siglo XX, abre nuevas y prometedoras perspectivas de investigación, reforzando el papel de la Epigenética como uno de los principales focos de avance en la investigación biológica de los próximos años.

El nuevo hallazgo científico pone de manifiesto una propiedad celular desconocida hasta ahora, de gran trascendencia e importancia biológica. Las células continuamente están recibiendo señales, fundamentalmente, de naturaleza bioquímica y bioeléctrica, y estos experimentos muestran que los organismos unicelulares son capaces de asociar dichas señales, generando nuevos comportamientos migratorios que pueden ser recordados durante periodos relativamente prolongados. La constatación de esta nueva propiedad celular, permitirá comprender muchos procesos que hasta ahora no podían ser explicados con el actual marco conceptual, y abre una nueva perspectiva investigadora para las Ciencias de la Vida.

El descubrimiento del comportamiento condicionado de tipo Pavlov, en organismos unicelulares, poner de manifiesto un proceso fisiológico fundamental que gobierna la migración celular: el condicionamiento asociativo celular. La migración celular es un comportamiento sistémico, esencial en el desarrollo y el mantenimiento funcional tanto de las células libres como las de los organismos pluricelulares. En los humanos, la formación de los órganos durante el desarrollo embrionario, la respuesta inmune o la reparación tisular, por ejemplo, requieren de movimientos celulares migratorios muy precisos y complejos. Los errores en el control de estos procesos migratorios celulares pueden tener consecuencias graves, como el retraso mental, el desarrollo de enfermedades cardiovasculares y el cáncer. El proceso metastático, por el cual las células cancerígenas abandonan un tumor primario y migran hacia otros órganos para formar tumores secundarios es la principal causa de muerte en los pacientes con cáncer. El conocimiento de los procesos que controlan dicha migración contribuirá a reducir significativamente la mortalidad asociada a esta enfermedad. Esta conexión con la medicina aumenta aún más si cabe la importancia del hallazgo, y el grupo liderado por el Dr. Martínez de la Fuente además de proseguir con los experimentos de condicionamiento celular, ya ha encaminado también sus investigaciones para buscar aplicaciones en el terreno del cáncer.

* El Dr. Ildefonso Martínez de la Fuente es un científico perteneciente al Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) que desarrolla su actividad investigadora en el Instituto CEBAS, fue fundador y primer director científico del Instituto de Investigaciones Sanitarias BioCruces-Bizkaia, es también Profesor de Máster en la Universidad del País Vasco, y especialista en Biología de Sistemas.

De la Fuente IM, Bringas C, Malaina I, Fedetz M, Carrasco-Pujante J, Morales M, Knafo S, Martínez L, Pérez-Samartín A, López J, Pérez-Yarza G, Boyano MD (2019). Evidence of conditioned behavior in amoebae. Nat Commun;10 (1) : 3690. doi: 10.1038/s41467-019-11677-w.

 

 

El Grupo de Mejora Vegetal del CEBAS-CSIC, ha creado nuevas variedades de almendra extratardías que permitirá su cultivo en regiones más frías.

PAra más información:

PORTADA ALMENDRA

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El pasado día 17 de junio de 2019, el Dr. José A. Hernández visitó el CEIP Ginés Díaz San Cristóbal de Alhama donde organizó varias actividades de ciencia a los alumnos de 6º de primaria, donde fue recibido por los profesores Antonio Fernández Paredes y Mónica Caja. En primer lugar, les proyectó el video institucional del CEBAS y otro video sobre el cultivo in vitro de plantas. Igualmente, les dio una pequeña charla sobre el origen del CSIC y del CEBAS.

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A continuación, pasaron al taller de Fisiología y Bioquímica Vegetal. Les mostró cultivos in vitro de diferentes especies vegetales: plantas de estevia, paulonia, melocotonero, rosa, raíces pilosas de zanahoria morada y callos embriogénicos de estevia resistentes a salinidad. El Dr. José Antonio les dejó un bote con plantas in vitro de rosa, subcultivadas en un medio para enraizamiento. Los alumnos irán comprobando el crecimiento de las raíces.

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Con la ayuda de algunos alumnos, se hicieron homogenados de plántulas de guisante usando morteros de porcelana. Después de centrifugar los extractos les mostró la técnica de Bradford para la cuantificación de proteínas.

 

La siguiente actividad estuvo relacionada con la extracción de clorofila. De nuevo, con la ayuda de tres alumnos, tomaron hojas de plántulas de guisante, troceadas en pequeños trozos, y las pusieron en contacto con etanol. Además, se les mostró diferentes tubos que contenían clorofilas de hojas de melocotonero y de albaricoquero, extraídas con acetona al 80%.

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En la cuarta actividad del taller, el Dr. Hernández hizo una extracción de clorofilas en un mortero en presencia de etanol puro. Esta mezcla se puso en contacto con luz UV para mostrar la fluorescencia de las clorofilas. Al iluminar con la luz UV, el extracto de clorofilas emite luz roja.

 

Finalmente, y para demostrar a los alumnos que el ambiente y nuestras propias manos están llenas de microorganismos, tomamos 4 placas de medio MS y los alumnos tocaron el medio de cultivo con sus propios dedos. Estas placas se quedaron en el CEIP para que después de varios días comprueben los resultados.

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A continuación, el Dr. Hernández respondió a todas las preguntas y dudas de los alumnos.

Carolina Boix Fayos, Joris de Vente, Joris Eekhout, María Almagro, Elvira Díaz Pereira, Raquel Luján Soto, Javier Martínez, Pedro Pérez-Cutillas, Juan Albaladejo, Víctor Castillo y María Martínez-Mena.

El 17 de Junio se celebra el día de lucha contra la desertificación y la sequía de las Naciones Unidas (#2019WDCD), definido por la Convención de Lucha contra la Desertificación (https://www.unccd.int/actions17-june-world-day-combat-desertification/celebrate-2019wdcd). Este año, además, se cumplen 25 años de la firma de la Convención en París en 1994. En la misma participan 197 países y ha contribuido en toda esta etapa a la definición y concienciación del problema y a la búsqueda de soluciones impulsando el manejo sostenible de tierras. Recientemente la Convención introdujo un cambio de paradigma en la lucha contra la desertificación lanzando el concepto de Neutralidad en la degradación de tierras (Land Degradation Neutrality, LDN). Éste tiene como objetivo mantener o estimular el capital natural de tierras (suelo) y sus servicios ecosistémicos asociados (Cowie y colaboradores, 2018).

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Foto 1. Erosión concentrada (cárcava) en almendro de secano aterrazado sobre litología margosa, sin mantenimiento de terrazas. Tasa de erosión media de 70 toneladas/hectárea/año (Foto: Carolina Boix Fayos y María Martínez-Mena).

Desde el Centro de Edafología y Biología Aplicada del Segura (CEBAS-CSIC), el grupo de Erosión y Conservación de Suelos y Aguas lleva trabajando varias décadas en el estudio de los procesos involucrados en la desertificación, tanto en la definición de los problemas, como en la búsqueda de soluciones. Parte de nuestros estudios se centra en la degradación de los suelos y las consecuencias ambientales y sociales de los mismos, así como su conservación y restauración. Otros investigadores del equipo trabajan también en la adaptación de la vegetación al cambio climático (www.soilwaterconservation.es). En todos estos años hemos aprendido que el cambio de percepción sobre el suelo como capital natural, va de la mano de la implementación de soluciones sostenibles para su conservación, y todos los beneficios socioecológicos que conlleva.

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Figura 1. Lema del 25 aniversario de la creación de la Convención de Lucha contra la Desertificación y el día mundial de Lucha contra la Desertificación.

 

La erosión, un proceso natural acelerado por la excesiva degradación de tierras.

La erosión constituye un proceso de degradación de suelos, que junto con otros como la compactación, la salinización, la pérdida de materia orgánica, pérdida de nutrientes, la degradación de la estructura del suelo, que a su vez se asocian al deterioro de la capacidad de retención de agua, y la reducción de la infiltración, está presente en numerosas zonas del campo natural y cultivado de la Región de Murcia. Todo ello comporta una pérdida de la biodiversidad y del capital natural que provee el suelo como sustrato de procesos ecológicos y como filtro para numerosos procesos geomorfológicos.

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Foto 2 y 3. Cárcava abierta en almendro de secano en terreno nivelado (izquierda), cárcavas en terreno de cereal en barbecho (derecha). (Fotos: Carolina Boix Fayos y Elvira Díaz Pereira).

Uno de los principales temas abordados durante estos años, desde nuestro grupo de investigación, ha sido la medición de tasas de erosión de suelos en campo y el análisis del funcionamiento de los procesos erosivos. La variabilidad de las tasas de erosión en la Región de Murcia es grande dependiendo de la escala de medición, las variables ambientales (litología, cubierta vegetal, pendientes, condiciones climáticas), los usos y manejo del suelo.

En mediciones realizadas en campos de cultivo, los últimos datos apuntan a medias anuales de pérdidas de suelo por erosión entre 0,5 y 4 toneladas/hectárea/año en zonas agrícolas en secano, en función del uso de suelo, la litología y pendiente local. Estas mediciones recogen en su mayoría procesos de erosión superficial (salpicadura, erosión laminar, regueros permanentes o efímeros). Estas tasas están muy por encima de lo que se conoce como la tasa tolerable de erosión (tasa en la que se asegura que la tasa de formación de suelo para el mantenimiento de todas sus funciones está por encima de la tasa de erosión). Hay varias aproximaciones a la misma, los últimos estudios consideran en Europa una tasa de erosión por encima de 1 tonelada/hectárea/año como no sostenible a largo plazo (Verheijen y colaboradores, 2009). Sin embargo, eventos extremos de precipitación pueden dar lugar a tasas de erosión mucho más elevadas, que son responsables de la mayor parte de la erosión producida.

Aunque la mayoría de los estudios sobre erosión se han desarrollado en agroecosistemas de secano, recientemente hemos empezado a trabajar en regadío, donde los primeros resultados indican altas tasas de erosión debido a la enorme compactación de los suelos, pobres en materia orgánica y con muy escasa cubierta de vegetación, dependiendo del marco de plantación.

A escala de pequeñas cuencas de drenaje, con variedad de litologías, obtenemos una gran variabilidad de tasas de erosión, con una media de 11± 22 toneladas/hectárea/año (Quiñonero Rubio y colaboradores , 2016). Estas tasas de erosión son mayores que las obtenidas en campos de cultivo, debido a que al aumentar la escala de observación, aparecen otros procesos de erosión, que movilizan gran cantidad de sedimento, tales como la erosión por cárcavas, el colapso de márgenes laterales de los ríos y la propia erosión del lecho fluvial. Al mismo tiempo cuando observamos en superficies mayores, encontramos zonas de sedimentación o depósito de sedimentos que cierran el ciclo erosivo, por ejemplo en las llanuras aluviales de ríos y ramblas o pequeños conos aluviales al pie de terrazas de cultivo.

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Foto 4. Mantenimiento de parcelas de erosión en campo nivelado de cereales (Foto: María Martínez-Mena, Eloísa García e Inmaculada Montoya).

 

Si analizamos la erosión a una escala aún más amplia, cuantificamos tasas medias de exportación de sedimentos hacia los embalses de la cuenca del Segura alrededor de 3 toneladas/hectárea/año, al aparecer dentro de la misma cuenca hidrográfica amplias zonas de deposición. Sin embargo, esta tasa afecta a la capacidad del embalse de almacenamiento de agua, afectando al suministro doméstico y al riego y a su función de reducir las avenidas o inundaciones.

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Foto 5 y 6. Izquierda: Muestreador de sedimentos en cauce y medición de caudal, al fondo se puede apreciar desprendimientos de erosión lateral de los márgenes del cauce (cuenca de la Rogativa). Embalse del Taibilla al 33% de su capacidad, se puede apreciar la gran cantidad de sedimentos en las entradas fluviales (Fotos: María Almagro y Joris de Vente).

 

Así pues la erosión de suelos tiene múltiples efectos, locales y regionales, entre los efectos locales tenemos el deterioro de los suelos, con la pérdida de sus funciones como por ejemplo su potencial como hábitat para la biodiversidad, su capacidad de retención de agua, su capacidad de almacenar y secuestrar carbono, la pérdida de nutrientes y la reducción de la productividad agrícola. Los efectos regionales incluyen las inundaciones con barro, daños a carreteras y puentes, y la colmatación de embalses que así pierden su capacidad de almacenar agua afectando al suministro doméstico y al riego. En definitiva, los procesos de degradación del suelo, entre los que incluimos la erosión, suponen un deterioro de los servicios ecosistémicos, de los que hablamos más adelante.

Hablemos de soluciones sostenibles: beneficios medioambientales y sociales desde ya a largo plazo

Nuestro enfoque actual trata de buscar soluciones de manejo sostenible para la conservación del suelo y provisión de servicios ecosistémicos, que son los beneficios que el ecosistema genera para la sociedad (por ejemplo: control de la erosión, regulación del clima, disponibilidad de agua, mantenimiento de la biodiversidad, recreación, turismo etc.). Nuestra experiencia abarca trabajo coordinado en distintos aspectos del manejo sostenible en ecosistemas agroforestales. Abarcamos tanto la escala de detalle en fincas agrícolas en estrecha colaboración con los agricultores, como observación y monitorización de procesos en el campo a nivel de rambla, río y cuenca de drenaje. Finalmente llevamos los resultados a escala regional utilizando herramientas de modelización para poder estudiar los resultados en su conjunto, y así proveer a los técnicos, gestores y agricultores de criterios para la gestión y planificación.

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Foto 7. Cubierta verde (o abonado verde de Avena y Veza) bajo almendros de secano. Reducción del 70% de las tasas de erosión, reducción de la pérdida de nutrientes por erosión y mejora de propiedades físicas y químicas del suelo.

 

Nuestros resultados apuntan una reducción de las tasas de pérdidas de suelo por erosión de aproximadamente un 70% cuando aplicamos prácticas sostenibles (p.e. reducción de las pasadas de arado o la incorporación de abonos verdes, siembras de leguminosas, entre el cultivo principal). Esta reducción de la erosión lleva implícita una reducción de las pérdidas de carbono y nutrientes (principalmente nitrógeno y fósforo) que se producen por este proceso y que revierten positivamente en los costes de los agricultores a la hora de abonar el suelo para obtener un mejor rendimiento del cultivo. Un aspecto interesante es que el control de la erosión con tales prácticas sostenibles es prácticamente inmediato a la implementación y que la efectividad es mayor en eventos de lluvias más intensas, que son las responsables de las mayores pérdidas de suelo en la región y que aumentarán en el futuro como consecuencia del cambio climático.

 

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Foto 8. Detalle de las parcelas de la entrada a las parcelas de erosión para monitorización continua en terreno con abonado verde.

 

Otra de las prácticas sostenibles que estamos experimentando consiste en introducir esquemas de “diversificación” entre los cultivos actuales (www.diverfarming.eu). Por ejemplo intentamos aumentar la cobertura vegetal intercalada entre los cultivos perennes de secano, ya que existe un gran marco de suelo desnudo. Actualmente estamos introduciendo tomillo de invierno (Thymus hyemalis), tápenas (Capparis spinosa) y cártamo o alazor (Carthamus tinctorius) entre las filas de almendro (Prunus dulcis), sin adición de materia orgánica, ya que estas plantas prefieren para su instalación suelos poco evolucionados. Son plantas autóctonas, espontáneas, que actúan a modo de colonizadoras y en muchos casos arraigan en zonas marginales, muy resistentes a la sequía incluso extrema. Sin embargo, aún estamos en las fases previas para conseguir cultivarlas, no sin pocos problemas. Presentan un gran desarrollo radicular entre otros mecanismos de adaptación a los estreses, así crean suelo, bombean nutrientes, aportan materia orgánica y secuestran el carbono. La presencia de esta biomasa mejora la estructura y agregación, la capacidad de retención, de humedad y de aireación del suelo, así como el rendimiento del cultivo principal. Actúan sobre la disminución de la erosión, sobre el aumento de la microbiología del suelo, atraen a diversos polinizadores y fauna beneficiosa por sus floraciones. Estas plantas resultan atractivas por ser medicinales, contener aceites, se utilizan como condimento o alimento, o tintes. Sus usos se han mantenido en el tiempo con mayores o menores picos de interés, pero incluso hoy en día con ellas se pueden explorar nuevos mercados (www. https://cienciacebas.wordpress.com/2018/03/15/la-biodiversidad-en-la-agricultura-conjugar-servicios-ecosistemicos-y-beneficios-economicos/ ).

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Foto 9 y 10. Recogida de la almendra en parcelas experimentales con diversificación de tápena (arriba). Detalle de tápena joven en condiciones de extrema aridez entre almendros. ( Fotos: Elvira Díaz-Pereira).

 

Hemos estudiado también cómo en cuencas hidrológicas, con variados usos del suelo y problemas de erosión, “las soluciones basadas en la naturaleza” que implican, entre otros, el crecimiento estratégico de cobertura vegetal, pueden tener una relación coste-beneficio a largo plazo mayor que cuando se utilizan exclusivamente infraestructuras de obra (por ejemplo el uso de diques de retención sedimentaria). El uso de “infraestructura gris” (obras) es muy eficiente, aunque también más costoso en implementación y mantenimiento, por lo que quizá combinaciones de las mismas con “soluciones verdes”, o basadas en la naturaleza, son opciones sostenibles y eficaces a medio y largo plazo (Boix-Fayos y colaboradores, 2008; Quiñonero-Rubio y colaboradores, 2016).

Consideramos que el manejo sostenible de suelos agrícolas y forestales es una herramienta fundamental para desarrollar y gestionar el potencial de los suelos para proveer servicios ecosistémicos para la sociedad, ante los retos a los que nos enfrentamos debido al cambio climático.

Hemos implementado una variedad de prácticas agrícolas sostenibles, monitorizando con los propietarios diferentes indicadores de la calidad de suelo, su respuesta erosiva, su capacidad de almacenamiento de carbono y su efecto en el rendimiento de las cosechas. A lo largo de una década de investigación hemos podido comprobar los múltiples beneficios ambientales de dichas prácticas sostenibles y su potencial como estrategias de mitigación y adaptación frente al cambio climático. Entre los efectos positivos de dichas prácticas destacan: la mejora de la estructura y la capacidad de almacenamiento de agua en el suelo, disminución de las pérdidas de suelo y nutrientes por erosión, aumento del secuestro de carbono, reducción de las emisiones de CO2 del suelo a la atmósfera, y un aumento de la fertilidad de los suelos, lo que en su conjunto favorece que estos sistemas agrícolas estén más preparados para adaptarse al cambio climático caracterizado por un aumento los eventos extremos climatológicos como sequías y lluvias fuertes.

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Foto 11. Reunión con agentes sociales.

Para poder conocer el impacto de todas estas medidas anteriormente planteadas en áreas muy grandes utilizamos la modelización, que nos permite aplicar los ensayos de campo en regiones enteras. Un trabajo reciente revela cómo las fuertes tormentas y las sequías aumentarán su frecuencia bajo el cambio climático, poniendo en peligro la disponibilidad de agua en la cuenca del Segura (Eekhout y de Vente, 2019). El cambio climático conduce a una redistribución del agua del suelo hacia los embalses (por la disminución de la capacidad de infiltración y de retención de agua de los suelos), y al aumento del estrés de los cultivos y de la vegetación natural. Además, la erosión del suelo aumenta, disminuyendo la capacidad de almacenamiento de los embalses. En este estudio se simulan prácticas de manejo sostenible a gran escala en la cuenca del Segura, particularmente en cultivos de secano, con almendros y viñedos, y los resultados muestran cómo los impactos se revierten, disminuyendo enormemente el estrés de los cultivos y la erosión del suelo.

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Figura 2. Esquema de los efectos locales (on-site) del cambio climático sin (izquierda) y con (derecha) aplicación de medidas de manejo sostenible (resultados regionales de modelización). A la izquierda disminución del precipitación un 1%, aumento de la evapotranspiración un 7 %, aumento del estrés hídrico de la planta un 6%, disminución de la infiltración un 6%, disminución del contenido de agua en el suelo de un 11%, aumento de la salida de escorrentía y sedimentos aguas abajo de un 49 y un 55 % respectivamente. Derecha: disminución del precipitación un 1%, aumento de la evapotranspiración un 2 %, aumento del estrés hídrico de la planta un 1%, aumento de la infiltración un 7%, aumento del contenido de agua en el suelo de un 6%, disminución de la salida de escorrentía y sedimentos aguas abajo de un 24 y un 5 % respectivamente (Esquema de Joris Eekhout, de Eekhout y de Vente, 2019).

 

Oportunidades para la explotación responsable y la agricultura sostenible

Los resultados hasta el momento muestran suficientes indicios sobre cómo un manejo integrado y sostenible de la agricultura de secano puede revertir a medio y largo plazo en una mayor productividad agrícola y, especialmente, en una mejora de servicios ecosistémicos. Éstos son fundamentales para la sociedad tales como el control de la erosión y laminación de avenidas, el aumento de la disponibilidad de agua para los cultivos, el reciclaje y almacenamiento de nutrientes y la regulación de clima mediante la captura y almacenamiento de carbono en los suelos y en la vegetación. Todo ello pasa por el cambio de percepción sobre nuestros suelos. Los suelos no son un mero soporte para que crezca la vegetación natural o cultivada al que se maltrata con cambios de topografía, excesiva mecanización, contaminación, no prevención de la erosión, compactaciones etc., pensando que su estado no tiene importancia, pues toda el agua y nutrientes que necesitan los cultivos podemos adicionarlos. Esto último, además de los costes que implica, no tiene en cuenta las otras funciones y servicios que el suelo genera para la sociedad cuando se encuentra en buen estado. Es un recurso natural valioso con múltiples funciones y proveedor de servicios ecosistémicos clave. Desde este punto de vista los suelos cultivados en secano y regadío, o los desarrollados bajo vegetación no cultivada son un valiosísimo capital natural.

La agricultura de secano, que ocupa el 53 % de la superficie agraria utilizada en España, a menudo marginal y poco productiva y por tanto causa de abandono de explotaciones, despoblación rural y desequilibrios territoriales puede, bajo sistemas de gestión y manejo adecuados, tener un elevado potencial para generar servicios ecosistémicos de gran valor para la sociedad convirtiendo así la marginalidad en oportunidad.

 

Referencias

Boix-Fayos, C., Martínez-Mena, M. de Vente, J., Barberá, G. G., Castillo, V., 2008. The impact of land use change and check-dams on catchment sediment yield. Hydrological Processes 22, 922-4935.

Cowie, A.,Orr, B., Castillo Sanchez, V.M. y colaboradores, 2018.              Land in balance: the scientific conceptual framework for Land Degradation Neutrality. Environmental Science & Policy 79, 25-35.

Eekhout, J.P.C. and de Vente, J., 2019. Assessing the effectiveness of Sustainable Land Management for large-scale climate change adaptation. Science of the Total Environment, 654: 85-93.

Almagro, M., de Vente, J., Boix-Fayos, C., García-Franco, N., Melgares de Aguilar, J., González, D., Solé-Benet, A., Martínez-Mena, M., 2016. Sustainable land management practices as providers of several ecosystem services under rainfed Mediterranean agroecosystems. Mitigation and adaptation strategies for global change, 21:1029–1043.

Quiñonero-Rubio, J.M., Nadeu, E., Boix-Fayos, C. and de Vente, J., 2016. Evaluation of the effectiveness of forest restoration and check-dams to reduce catchment sediment yield. Land Degradation & Development, 27(4): 1018-1031.

Verheijen, F.G.A., Jones, R.J.A., Rickson, R.J., Smith, C.J. (2009). Tolerable versus actual soil erosion rates in Europe. Earth- Science Reviews 94, 23-28.

 

 

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