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lunes, enero 30, 2012

Los albores de la formación de Pangea en el noroeste de España

Geólogos de la Universidad de Salamanca y de la Universidad Complutense de Madrid (UCM) han hallado evidencias directas de la orientación del vector de convergencia continental entre Gondwana y Laurrusia durante los albores del ensamblaje del supercontinente Pangea.


La formación y destrucción de océanos, así como la disgregación y ensamblaje de continentes a partir de otros más pequeños, son hechos científicos documentados que pasan desapercibidos a escala temporal humana. Algunas de las cadenas montañosas más conocidas del mundo, como los Alpes y el Himalaya, o los Pirineos y las Béticas en España, son resultado de la colisión entre placas tectónicas.



Figura 1.- Reconstrucción de la distribución de continentes en el Devónico Superior. El óvalo señala la posición de la península Ibérica, mientras que las flechas indican el vector de convergencia continental. La sección A-B corresponde con el esquema mostrado en la Figura 2

En su lento pero incesante movimiento sobre la superficie del globo terrestre, los continentes que han existido a lo largo de la historia geológica han dejado un amplio registro de sus interacciones mutuas sobre el sustrato rocoso en el que vivimos. De entre todas ellas destaca la unión de todos los continentes existentes en uno solo, denominado Pangea, hace aproximadamente 300 millones de años.


EL CHOQUE DE GONDWANA Y LAURRUSIA
Los vestigios del ensamblaje de Pangea se encuentran diseminados por todo el mundo. Aunque es en el noroeste de la Península Ibérica donde se exponen con una calidad excepcional que permite un análisis detallado por parte de la comunidad científica. Enfocados en este sector, grupos de investigación españoles e internacionales han llevado a cabo durante las últimas décadas estudios multidisciplinares que han abordado diferentes aspectos y etapas de su desarrollo. En concreto, se ha hecho hincapié en aquellos procesos que tuvieron lugar durante la colisión de los dos principales continentes involucrados en la formación de Pangea: Gondwana y Laurrusia (Figura 1).


Antes de chocar y formar algunas de las grandes cadenas montañosas que conocemos, uno de los continentes involucrados en la colisión se introdujo por debajo del otro, penetrando dentro de su manto subyacente. Este mecanismo, denominado subducción continental, tuvo lugar durante las primeras etapas de la formación de Pangea, tras el cierre del Océano Réico. Así, un amplio sector del margen externo del continente Gondwana subdujo bajo Laurrusia, hace aproximadamente 370 millones de años (Figura 2). Existen evidencias de este evento a lo largo de España, Portugal, Francia, Alemania y Europa oriental. Sin embargo, los datos que existían hasta la fecha sólo permitían establecer que ambos continentes se aproximaban entre sí en términos absolutos.


EL RASTRO DEJADO POR LA SUBDUCCIÓN
La subducción de una porción de un continente produce un estado de gran desequilibrio físico en el interior de la Tierra, el cual tiende a ser corregido mediante la expulsión del bloque enterrado en el manto de vuelta hacia la superficie. Gracias a ello es posible estudiar sobre el terreno los cambios mineralógicos y físicos que ocurren en los márgenes continentales durante la subducción, e inferir a partir de ellos la mecánica de su enterramiento. Pero a pesar de lo aparentemente accesible que pueda resultar este tipo de información, lo cierto es que las transformaciones físico-químicas que tienen lugar durante el proceso de exhumación borran, casi por completo, la impronta creada durante la subducción que sólo se conserva en casos excepcionales.

Figura 2.- Esquema de la subducción continental durante el comienzo del ensamblado de Pangea en el noroeste de Iberia. Las flechas indican el vector de convergencia continental

Trabajos de campo y de laboratorio llevados a cabo en las provincias de A Coruña y Pontevedra, han permitido desvelar la huella dejada por la subducción continental en los macizos rocosos que constituían el margen más externo de Gondwana en el que se encontraba el noroeste de la península Ibérica. Fruto de la colaboración a través de un proyecto de investigación CONSOLIDER entre los Dres. Rubén Díez Fernández y José Ramón Martínez Catalán de la Universidad de Salamanca, y los Dres. Ricardo Arenas y Jacobo Abati de la Universidad Complutense de Madrid, los datos aportados por la tesis doctoral del Dr. Rubén Díez Fernández indican una subducción continental oblicua dextra del margen de Gondwana (Figura 2). En otras palabras, Gondwana y Laurrusia convergieron oblicuamente durante las primeras fases del ensamblaje de Pangea, moviéndose lateralmente hacia la derecha uno respecto del otro en términos relativos (Figura 1).

“Los resultados de esta investigación derivan de un profundo conocimiento y ordenación en el espacio y en el tiempo de las estructuras geológicas formadas durante el enterramiento y la subsiguiente exhumación”, explica Rubén Díez Fernández, investigador del Departamento de Geología de la Universidad de Salamanca y coautor de este estudio publicado en la revista Gondwana Research, una de las revistas internacionales de Geociencias de mayor impacto científico en la actualidad. Ambos procesos produjeron en los macizos rocosos ubicados en el margen de Gondwana una deformación tal, que su comprensión ha requerido varios años de intensa labor cartográfica y análisis geométrico. Se trata de un tipo de información desconocida hasta la fecha y rara vez documentada en otras cadenas montañosas del mundo por la complejidad inherente a su obtención. Con este trabajo se sientan las bases de una nueva vía de exploración científica dedicada a una mejor comprensión de los mecanismos tempranos de colisión continental y formación de supercontinentes.


Figura 3: (Izq.): Paragneises con albita derivados de la transformación de rocas sedimentarias durante la subducción y exhumación del margen de Gondwana. Costa da Morte, al oeste de Malpica de Bergantiños (A Coruña); (Centro) Ortogneises derivados de granitos intensamente deformados durante la exhumación del margen de Gondwana. En la esquina superior derecha se preserva una lente de eclogitas (color oscuro), que evidencia el proceso de subducción inicial. Costa da Morte, Praia dos Riás (A Coruña); (Dcha.) Pliegues tumbados formados en paragneises con albita. Definen uno de los patrones de deformación desarrollados durante la exhumación del margen de Gondwana. Costa da Morte, al oeste de Malpica de Bergantiños (A Coruña)



Fuente de las imágenes: Rubén Díez Fernández

Díez Fernández, Rubén, Martínez Catalán, José R., Arenas, Ricardo, Abati, Jacobo, The onset of the assembly of Pangaea in NW Iberia: Constraints on the kinematics of continental subduction, Gondwana Research (2012), doi: 10.1016/j.gr.2011.08.004


Rubén Díez Fernández

 Vía: Madri+d, 30/01/2012
F: http://www.madrimasd.org/informacionidi/noticias/noticia.asp?id=51346&origen=notiweb_suplemento&dia_suplemento=lunes&seccion=noticias

viernes, enero 13, 2012

Testigos de hielo extraídos de un glaciar en los Alpes orientales podrían ayudar a reconstruir el pasado ambiental de la zona

Un equipo internacional de investigadores ha comenzado a analizar los que podrían convertirse en los primeros testigos de hielo perforados en un glaciar de los Alpes orientales. 

Dichos testigos provienen de un glaciar cercano a la cima del monte Ortles, un pico de 3.905 m de altura localizado en el noreste de Italia. De los cuatro núcleos, tres miden 75 m de largo y el otro 60 m.

El equipo, formado por investigadores de Austria, Estados Unidos, Italia y Rusia, espera que los resultados de su trabajo sirvan para crear un registro del clima del pasado y de los cambios ambientales acaecidos en la región a lo largo de varios siglos. Si los científicos estuvieran de suerte, estos testigos podrían incluso contener secretos que se remontan a mil años atrás. Los investigadores esperan además que contengan vestigios de actividad humana primitiva en la región como, por ejemplo, subproductos atmosféricos de la fundición de metales.

Los testigos de hielo que están analizando son importantes pues, hasta ahora, siempre se había creído que un glaciar estaba a una altitud demasiado baja para poder contener hielo que estuviera lo suficientemente frío como para haber conservado un registro climático claro. Si bien el tercio superior de los testigos muestra, en efecto, que el agua derretida se había filtrado hacia abajo, lo que muy posiblemente afecta al registro, los dos tercios restantes de los testigos contienen hielo inalterado que debería servir a los miembros del equipo de investigación para reconstruir la historia climática de la zona.

Este proyecto es también pionero por trabajar con testigos de hielo extraídos en la parte oriental de los Alpes, con lo que ofrece una imagen mucho más clara del cambio climático en este rincón de Europa.

Investigaciones previas habían demostrado que en cotas elevadas de dicha región se había producido un aumento de las temperaturas estivales de hasta dos grados centígrados en los últimos treinta años. A pesar de la fusión en las partes superiores de los testigos, los investigadores esperan encontrar un registro que comienza en los años ochenta y continúa hasta varios siglos atrás, o tal vez más.

"Este glaciar ya está cambiando de arriba hacia abajo de manera irreversible", explicó el jefe de la expedición, Paolo Gabrielli de la Universidad de Ohio (Estados Unidos). "Está pasando de ser un glaciar 'frío', en el que el hielo es estable, a convertirse en un glaciar 'templado' en el que el hielo se puede degradar. El glaciar entero podría hacer la transición hacia un estado templado en más o menos el próximo decenio."

Tales cambios inminentes en las temperaturas del glaciar significan que es muy importante recuperar estos núcleos lo antes posible, ya que una vez que hayan desaparecido se llevarán con ellos el valioso registro del pasado que encierran.

Apoyándose en los patrones climáticos, el hielo de los testigos que se formó a lo largo de veranos anteriores probablemente ofrezca una imagen de lo que fue el clima en el pasado en una zona cercana a la montaña, tal vez sólo de entre diez y cien kilómetros de distancia. Pero el hielo formado durante los inviernos pasados debería ofrecer indicios que ayuden a conformar la imagen de lo que ocurrió en un área mucho más amplia.

Un análisis del hielo también podría ofrecer respuestas a cuestiones importantes sobre la región como, por ejemplo, de qué manera ha cambiado el clima durante la transición entre el Período Cálido Medieval y la Pequeña Edad de Hielo.

Vía: Madri+d, 13/01/2012
F:http://www.madrimasd.org/informacionidi/noticias/noticia.asp?id=51184&origen=notiweb

La biodiversidad es un elemento clave para el funcionamiento de los ecosistemas

Un equipo internacional de investigadores, liderado por el ecólogo y profesor de la Universidad Rey Juan Carlos Fernando T. Maestre, concluye un estudio empírico cuyos resultados sugieren que la preservación de la biodiversidad vegetal es crucial para frenar los efectos negativos del cambio climático y la desertificación en zonas áridas. El trabajo se publica en la prestigiosa revista Science bajo el título “Plant species richness and ecosystem multifunctionality in global drylands”.


Los resultados de este estudio indican que el funcionamiento del ecosistema mejora conforme aumenta el número de especies vegetales, y que dicho funcionamiento disminuye conforme aumenta la temperatura media anual, en zonas áridas de todo el planeta. Si bien existen evidencias de que la biodiversidad es un factor importante para el correcto funcionamiento de los ecosistemas y que, por lo tanto, aquellos en los que conviven más especies proporcionan más servicios y funcionan mejor, este trabajo es el primero en evaluar de forma explícita las relaciones entre la funcionalidad del ecosistema y la biodiversidad bajo condiciones naturales a una escala global.


El muestreo de campo ha consistido en una observación directa de 224 ecosistemas naturales dispersos a lo largo de 16 países de todos los continentes excepto la Antártida, y ha sido completado por un escrupuloso examen de más de 2600 muestras de suelo, llevado a cabo en los laboratorios de las universidades Rey Juan Carlos (REDLABU), Pablo de Olavide (Sevilla) y de Jaén. Los investigadores han analizado 14 variables relacionadas con el ciclo de elementos esenciales para la vida, como el carbono, el nitrógeno y el fósforo, que son a su vez buenos indicadores del funcionamiento de los ecosistemas y de los servicios que nos prestan (mantenimiento de la fertilidad del suelo, control de la erosión, regulación del clima mediante la fijación de CO2 atmosférico, etc.). De esta forma, no sólo se ha estimado el estado funcional de los ecosistemas, sino que se ha obtenido información para poder identificar el inicio de procesos de degradación de los mismos que, en zonas como las estudiadas, pueden llevar a su desertificación.

Las zonas áridas tienen gran importancia a nivel mundial, ya que cubren el 41% de la superficie terrestre, alojan al 38% de la población humana y poseen una gran significación para el mantenimiento de la biodiversidad global, al albergar el 20% de los principales centros de diversidad de plantas y el 30% de las principales áreas de aves endémicas. Estos ecosistemas son también muy vulnerables ante el cambio climático y la desertificación, dos de los principales problemas ambientales a los que se enfrenta la humanidad. “Este estudio proporciona evidencias empíricas sobre la importancia de la biodiversidad para mantener y mejorar la funcionalidad de los ecosistemas áridos, semi-aridos y seco-subhúmedos. La calidad y cantidad de servicios ecosistémicos depende en buena medida de variables como las evaluadas, por lo que los resultados obtenidos indican que el aumento del número de especies de plantas puede mejorar la provisión de los mismos. Igualmente, y dado que la desertificación a menudo comienza con la pérdida de la fertilidad del suelo, dicho aumento puede también aumentar la resistencia del ecosistema frente a la desertificación”, afirma el Dr. Maestre.

En definitiva, este trabajo pone de manifiesto la necesidad de considerar la biodiversidad a la hora de conseguir ecosistemas más funcionales y resistentes frente al cambio climático y la desertificación. En este sentido, Maestre apunta que “los resultados indican que el calentamiento global que está sufriendo el planeta disminuirá la funcionalidad de las zonas áridas, lo que repercutirá negativamente en su capacidad de producir servicios clave para el mantenimiento de la vida sobre el planeta. A día de hoy no somos capaces de ponernos de acuerdo en limitar las emisiones de gases de efecto invernadero causantes del calentamiento global, pero podemos contribuir a minimizar las consecuencias negativas del mismo, y a promover la resistencia de los ecosistemas frente a la desertificación, si se toman acciones decididas para conservar y restaurar la biodiversidad vegetal”, concluye.

La publicación de este estudio es la culminación de cinco años de investigaciones, y de un esfuerzo colectivo en el que han participado más de 50 investigadores pertenecientes a 30 instituciones de 16 países diferentes. Todo este trabajo, coordinado y liderado desde la Universidad Rey Juan Carlos (URJC) por el profesor Maestre, ha podido ser ejecutado gracias a la financiación aportada por numerosos organismos públicos y fundaciones privadas en los distintos países. Entre los fondos recibidos destacan muy especialmente el proyecto BIOCOM, dirigido por Maestre y financiado por el programa Starting Grants del Consejo Europeo de Investigación (una de las convocatorias de proyectos más prestigiosa a nivel mundial, dedicada a financiar proyectos punteros de jóvenes investigadores) y la red de investigación EPES, financiada por el programa Ciencia y Tecnología para el Desarrollo (CYTED) y coordinada por el Catedrático de Ecología de la URJC Adrián Escudero. La investigación realizada refuerza el trabajo iniciado a través del Programa Propio que impulsa el Vicerrectorado de Investigación de la URJC, que permitió a Maestre iniciar sus estudios sobre funcionalidad del ecosistema tras su incorporación a esta joven institución en 2005 gracias a un contrato de investigador “Ramón y Cajal” financiado por el Ministerio de Ciencia y Tecnología. 

Vía: Madri+d, 13/01/2012
F:http://www.madrimasd.org/informacionidi/noticias/noticia.asp?id=51173&origen=notiweb

miércoles, enero 11, 2012

¿Por qué las primeras lluvias tras el verano influyen en el cambio climático?

Un estudio llevado a cabo por investigadores de la Universidad Complutense de Madrid (UCM) junto con la Universidad de California UC Santa Barbara (UCM) sugiere que la emisión de CO2 por parte del suelo debido a la lluvia tras un periodo prolongado de sequía se debe principalmente a fenómenos físicos y no metabólicos. 

Tras un periodo prolongado de sequía, las primeras lluvias desencadenan un fenómeno conocido como “efecto Birch”. Este efecto consiste en el súbito aumento de la respiración del suelo, es decir, en un aumento de la emisión de CO2 a la atmósfera. Este proceso es especialmente relevante por su influencia en el cambio climático en ecosistemas mediterráneos, donde se produce un fenómeno de aridez estival importante.  

Aunque el proceso fue descrito en 1924 por A.N. Lebedyantsev en Rusia y estudiado en profundidad por H.F. Birch en la década de los años 50, desde entonces han surgido diversas explicaciones sin que ninguna interpretara completamente este fenómeno. En ellas se han implicado fenómenos biológico-metabólicos, tales como un incremento inmediato en la biomasa microbiana, el consumo masivo de diversas sustancias protectoras -conocidas como osmolitos- producidas por los microorganismos en su adaptación a la sequía, o el consumo rápido de los microorganismos muertos y sus restos tras la humectación; o simplemente físicos como puede ser la fractura de los agregados del suelo tras la humectación y liberación del carbono protegido.

En un reciente artículo, los profesores e investigadores Federico Navarro García y Miguel Ángel Casermeiro de la Universidad Complutense de Madrid, junto con el profesor Joshua P. Schimel, de la Universidad de California UC Santa Barbara, han encontrado la respuesta a este interrogante surgido a principio del siglo XX.  

Dichos investigadores analizaron los agregados del suelo que constituyen la unidad estructural del suelo y que, entre otras funciones, protegen al carbono de la degradación microbiana. Al comparar la respiración después de la humectación entre agregados íntegros y agregados destruidos, se observó una mayor producción de CO2 en los agregados destruidos sin que se produjera un incremento en la cantidad de microorganismos tras su rotura. Así pues, un incremento en la cantidad de carbono producido por la rotura de los agregados explicaría el aumento de la producción de CO2. Esta circunstancia pone de manifiesto el hecho de que el efecto Birch podría deberse principalmente a fenómenos físicos que incrementan la biodisponibilidad del carbono, y no a procesos metabólicos (al menos en el caso de la primera humectación, es decir, la primera lluvia tras un periodo prolongado de sequía).

Los resultados de este trabajo sugieren dos cuestiones importantes. En primer lugar, que los agregados previenen la emisión de los gases de efecto invernadero tras un periodo prolongado de sequía puesto que protegen la materia orgánica de la descomposición microbiana; y, en segundo lugar, que, contrariamente a lo establecido, la materia orgánica durante los periodos de sequía sufre modificaciones bioquímicas independientes de la actividad celular.


Federico Navarro-García / Miguel Ángel Casermeiro


Federico Navarro-García, Miguel Ángel Casermeiro y Joshua P. Schimel. 2012. When structure means conservation: Effect of aggregate structure in controlling microbial responses to rewetting events. Soil Biology and Biochemistry, 44(1): 1-8. DOI: doi:10.1016/j.soilbio.2011.09.019. http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S003807171100352X

Vía: Madri+d, 10/01/2012
F:http://www.madrimasd.org/informacionidi/noticias/noticia.asp?id=51060&origen=notiweb_suplemento&dia_suplemento=lunes&seccion=