Los microorganismos del fondo del mar proceden del oceáno superficial

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Los microorganismos del fondo del mar proceden del oceáno superficial

La mayor parte de la vida en el mar se encuentra en la superficie iluminada (en los primeros 200 metros), mientras que el océano profundo (hasta los 4.000 metros de profundidad) está casi desierto. A pesar de las diferencias entre estas regiones, un estudio liderado por el Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) (España) ha descubierto que la biodiversidad microbiana de ambas está íntimamente conectada. Los resultados del estudio, que se publican en la revista Proceedings of the National Academy of Science (PNAS), ayudan a comprender mejor el funcionamiento del planeta y la gran capacidad de dispersión de los microorganismos.

Científicos del Instituto de Ciencias del Mar del CSIC, en Barcelona, y de la King Abdullah University of Science and Technology, en Arabia Saudí, han llegado a estas conclusiones tras analizar las muestras tomadas durante la Expedición de Circunnavegación Malaspina 2010.

“La clave ha sido tomar muestras para analizar la diversidad de microorganismos libres y de los adheridos a partículas en la columna de agua y repetirlo en varias profundidades”, señala la investigadora del CSIC Mireia Mestre, que trabaja en el Instituto de Ciencias del Mar. “Hasta ahora no se había estudiado la conexión de las comunidades microbianas a lo largo de la columna de agua”, añade.

El hundimiento de partículas orgánicas formadas en la superficie del mar se produce a través de la denominada lluvia de partículas, un mecanismo que transporta material hacia el océano profundo y que, además, juega un importante papel en el ciclo del carbono, ya que secuestra el carbono en el fondo del océano e impide que vuelva a la atmósfera.

Los científicos tomaron muestras en ocho puntos de los océanos Índico, Pacífico y Atlántico. Mediante técnicas de secuenciación masiva de ADN y herramientas bioinformáticas se han caracterizado las comunidades microbianas marinas presentes en partículas de distintos tamaños y en diferentes profundidades (desde la superficie hasta los 4.000 metros de profundidad).

M. Montserrat Sala, científica del CSIC en el Instituto de Ciencias Marinas, apunta que el “estudio muestra que las partículas que caen desde la superficie funcionan como vectores que inoculan los microorganismos que llevan asociados en el mar profundo”.“El trabajo revela que este mecanismo de conexión entre superficie y océano profundo a través de partículas es muy importante, ya que entre el 80% y el 90% de las especies se encuentran en ambas profundidades”, destaca Josep M. Gasol, también investigador de este centro.

Esta concordancia, sin embargo, es más evidente en el caso de la comunidad microbiana asociada a partículas de mayor tamaño, que son las que sedimentan más rápidamente. Además, el trabajo sugiere que los microorganismos que llegan desde la superficie hasta las profundidades marinas determinan la biogeografía microbiana del océano profundo.

Los microorganismos dominan la biomasa y la biodiversidad del océano, y tienen un papel clave en los ciclos biogeoquímicos, como el secuestro de CO2 y la remineralización de carbono, entre otros. Sin estos procesos no existiría la vida en la Tierra tal y como se conoce. Por lo tanto, conocer el microbioma del océano ayuda a entender los procesos biogeoquímicos que ocurren a escala global.

“De la misma manera que el microbioma humano es importante para conocer los procesos metabólicos y la salud de las personas, conocer el microbioma del planeta es igualmente importante, ya que determina la vida en la Tierra”, concluye Mestre.

La Expedición de Circunnavegación Malaspina 2010, un proyecto dirigido por el CSIC que integra a más de 400 científicos de todo el mundo, arrancó el 15 de diciembre de 2010 con la salida del puerto de Cádiz del buque de investigación oceanográfica Hespérides, de la Armada Española. A bordo de este barco, los investigadores tomaron cerca de 200.000 muestras de agua, plancton, partículas de atmosféricas y gases para estudiar la biodiversidad del océano y el impacto del cambio global en el ecosistema oceánico. (Fuente: Consejo Superior de Investigaciones Científicas)

La UPC construye una planta para producir bioproductos y bioenergía a partir de aguas residuales, mediante microalgas

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La UPC construye una planta para producir bioproductos y bioenergía a partir de aguas residuales, mediante microalgas

El Grupo de investigación de Ingeniería y Microbiología del Medio Ambiente (GEMA) de la UPC (Catalunya, España) ha construido una planta piloto de 30 m3 para la producción de bioproductos y bioenergía a partir de microalgas cultivadas en aguas residuales. La planta se ha presentado hoy, 21 de junio, en el Agrópolis, un terreno experimental situado en Viladecans que forma parte del Campus del Baix Llobregat de la UPC.

En la planta de generación de bioproductos que se ha construido en el Agrópolis, situado en Viladecans, se investiga cómo producir nuevos recursos energéticos y productos de valor a partir de aguas residuales agrícolas y domésticas, en el marco del Innovative Eco-Technologies for Resource Recovery from Wastewater (INCOVER). Este proyecto incluye la recuperación de energía en forma de biometano y la obtención de otros productos tales como bioplásticos, fertilizantes biológicos y agua para riego.

Con capacidad para tratar un volumen de 2.000 a 8.000 litros diarios de agua residual contaminada, el equivalente al consumo de un edificio pequeño de viviendas, la planta piloto consta de tres fotobiorreactores tubulares -sistemas de producción transparentes y cerrados-, de 10 m³ cada uno, alimentados con aguas residuales agrícolas y domésticas que sirven para el crecimiento de microalgas. Asimismo, incluye un decantador lamelar que permite separar posteriormente la biomasa del agua tratada. Una parte de la biomasa es digerida mediante un digestor anaeróbico de 1 m³ a partir del cual se obtiene biometano, y otra parte se destina a la acumulación de bioplásticos (polihidroxialcanoats, PHA). El residuo sólido de esta digestión es estabilizado en un humedal artificial de 6 m², construido también en la Agrópolis, donde se producen biofertilizantes. Por último, el agua tratada en estos fotobiorreactores es sometida a una ultrafiltración y desinfección solar, seguida de columnas de adsorción de fósforo. Finalmente, el agua tratada sirve para reutilizar en cultivos (hasta 250 m² de campo) mediante un sistema de riego inteligente.

La riqueza del biometano obtenido es mucho mayor que la que se obtiene en procesos de digestión convencionales, donde pasa por una columna de absorción que retiene gases volátiles y otros contaminantes que disminuyen la riqueza del producto.

Los investigadores del Grupo de Ingeniería y Microbiología del Medio Ambiente (GEMMA) de la Universitat Politècnica de Catalunya (UPC), dirigido por el profesor Joan García, del Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental han experimentado y demostrado la capacidad de cierto tipo de microalgas -los cianobacterias- para producir y acumular bioplásticos. Adaptando las condiciones de los fotobiorreactores, se puede favorecer el aumento de la población de estos organismos, capaces de sintetizar y acumular bioplásticos en forma de gránulos en el citoplasma de la célula como reserva de nutrientes. Las propiedades de estos bioplásticos son muy similares a las de los plásticos tradicionales que provienen de la industria petroquímica y con la ventaja de que son totalmente biodegradables. Ahora también investigan cómo utilizarlos en el mercado de los embalajes y los envases. La previsión es llegar a conseguir 1,5 kg de bioplásticos al día.

La urbanización, el cambio climático, la agricultura intensiva y la contaminación, entre otros factores derivados de la actividad humana, suponen una amenaza para los recursos hídricos. Hasta ahora, las aguas residuales urbanas -siendo las más voluminosas- en el mejor de los casos se tratan y, una vez tratadas, se vierten al medio. A veces también se utilizan para regar, pero en pequeños porcentajes. En Cataluña, una de las comunidades autónomas donde más se reutiliza, tan sólo se aprovecha un 10% de estas aguas para riego de jardines o para el riego agrícola. Las aguas de drenaje agrícola son también una grave problemática, ya que van cargadas de nutrientes, pesticidas y herbicidas.

Actualmente, la escasez y la contaminación del agua es uno de los principales problemas medioambientales a tratar y la gestión de este recurso adquiere especial relevancia en países como los de la cuenca del Mediterráneo. Para hacer frente a este problema se deberían llevar a cabo diferentes estrategias de tratamiento y reutilización del agua y hacer un uso responsable.

Por este motivo, la Unión Europea ha puesto en marcha iniciativas para financiar ideas innovadoras. El proyecto INCOVER se inició en junio de 2016, en el marco del programa Horizon2020, como respuesta a la necesidad de nuevas soluciones en tratamiento y reutilización del agua. El principal objetivo es desarrollar tecnologías innovadoras y sostenibles para el tratamiento de aguas residuales que, a su vez, generen productos de valor añadido y residuo cero.

Se trata de cambiar el concepto del tratamiento de aguas residuales, para pasar de una tecnología de tratamiento de residuos en una tecnología de producción de recursos, contribuyendo, de este modo, a la generación de una economía circular.

El proyecto INCOVER, coordinado por el Centro Tecnológico Aimen, ha recibido recientemente el Premio de la Industria del Agua del Reino Unido ('Water Industry Award 2018'), en la categoría 'Iniciativa de recuperación y de lodos y recursos' ('Sludge & Resource Recovery').

Otras dos plantas piloto de estudio se incluyen en el marco del proyecto INCOVER: una en las instalaciones de Aqualia en Chiclana de la Frontera, Cádiz, y en Almería, y la otra en Alemania. Los objetivos del equipo de investigación de Almería, son similares a los de la línea de la UPC: obtención de bioplásticos, de metano, de fertilizantes biológicos y de agua desinfectada mediante sistemas solares para su posterior uso como agua de riego. La principal diferencia es que para el crecimiento de las microalgas no utilizan fotobiorreactores (sistemas cerrados), sino lagunas de carga alta (sistemas abiertos). Por otra parte, los sistemas de desinfección solar son diferentes y el tratamiento para obtener fertilizantes no se hace en humedales, sino en plantaciones de árboles.

En cuanto a la tercera línea de investigación, que se realiza en Leipzig, Alemania, es diferente ya que no tiene como finalidad las microalgas sino las levaduras. En este caso, los biorreactores son alimentados con aguas residuales de las cocinas del instituto de investigación y no generarán bioplásticos, sino ácidos orgánicos. El residuo de las levaduras se procesa para obtener carbón biológico, en lugar de metano, y carbones activos en vez de fertilizantes biológicos. (Fuente: UPC)

El mar subirá 6 metros mucho antes de lo previsto

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El mar subirá 6 metros mucho antes de lo previsto

 El pasado de La Tierra revela lo que ocurrirá con el calentamiento global

Un equipo internacional de científicos de 17 países ha realizado un análisis de los periodos climáticos históricos que han sido tan cálidos como el actual y ha concluido que un calentamiento global, incluso limitado a una subida de 2ºC respecto a la temperatura anterior a la revolución industrial, engendrará rápidos desplazamientos de las zonas climáticas y de los ecosistemas asociados.

Según explican en un comunicado, los casquetes polares se van a reducir significativamente durante muchos miles de años. Añaden que un calentamiento rápido de los polos supondrá una emisión complementaria de gases de efecto invernadero y que el nivel del mar subirá muchos metros durante los próximos mileniosl informa Tendencias 21.

Estas observaciones muestran asimismo que un buen número de los modelos climáticos actuales, utilizados para la simulación de los cambios que ocurrirán a lo largo de este siglo, seguramente han subestimado los cambios a largo plazo que pueden esperarse a tenor de lo que ha ocurrido en el pasado de la Tierra en momentos climáticos parecidos al actual.

Los investigadores han identificado muchos periodos climáticos del pasado que ha vivido el planeta a lo largo de los últimos 3,5 millones de años, durante los cuales la temperatura global se situó entre los 0,5ºC y los 2ºC por encima de los que tenía nuestro planeta antes de la era industrial.

Catástrofe por el efecto invernadero

El estudio de esos periodos similares al nuestro ha revelado que las temperaturas más cálidas se registraron en latitudes altas, en vez de las tropicales, lo que coincide con los resultados de las simulaciones surgidas de los modelos climáticos para un calentamiento global de 2ºC en el escenario del año 2100.

Aunque estos períodos cálidos semejantes al actual no siempre fueron causados por el aumento del CO2 atmosférico, su estudio ha permitido a estos investigadores conocer los efectos de un calentamiento global limitado a lo que preconiza el Acuerdo de París sobre el clima.

El estudio confirma que la migración de los ecosistemas y de las zonas climáticas se efectuará en general hacia los polos o las zonas de más altitud. También que el deshielo del permafrost lanzará gas carbónico y metano, lo que provocará un calentamiento adicional.

El análisis de lo que ocurrió en el pasado sugiere asimismo que un calentamiento global limitado a los 2ºC preconizado por el Acuerdo de París, amenaza con una catástrofe derivada de las emisiones de gases de efecto invernadero, incluso sin contabilizar el CO2 adicional que pueden aportar los suelos y el permafrost.

6 metros más de nivel del mar durante milenios

Otra constatación extraída de la experiencia pasada señala que un calentamiento global limitado a 1,5ºC o 2ºC por encima de la temperatura anterior a la era industrial, será suficiente para provocar un derretimiento sustancial de Groenlandia y de la Antártida a largo plazo.

También será suficiente para provocar una elevación del nivel del mar por encima de los seis metros, que se mantendrá durante miles de años. Ese proceso ocurrirá a una velocidad superior a la conocida en las últimas décadas de nuestra época actual, según los investigadores.

Las comparaciones entre datos del pasado y las simulaciones informáticas sugieren además que los modelos climáticos creados hasta ahora han subestimado el calentamiento global a largo plazo y su amplificación por lo que ocurre en las regiones polares.

Mientras que las proyecciones de los modelos climáticos parecen fiables para los cambios de amplitud moderada en el curso de las próximas décadas, estos modelos subestiman probablemente el cambio climático que ocurrirá a largo plazo como consecuencia del aumento de las emisiones de gases de efecto invernadero, según estos investigadores.

El Mar, El siglo XXI y La Humanidad

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