*Tulio Arredondo y Ulises Rodríguez Robles

Tan solo hace un par de décadas, los científicos o estudiantes interesados en abordar algún fenómeno ambiental, lo hacían desde la perspectiva y con las herramientas que ofrecía la ecología y sus diferentes enfoques. El crecimiento de la población humana causó un aumento paralelo en la demanda de alimentos y bienes y así con un deterioro concomitante de la naturaleza al adoptarse estilos de vida que exigen un consumo desmesurado de recursos naturales que conllevaron la producción de innumerables contaminantes a la atmosfera, agua y suelo, y que nos ha puesto en la frontera de una catástrofe ambiental terrestre.

Esta crisis ambiental incluye fenómenos muy complejos como son: la destrucción de la capa de ozono, el calentamiento atmosférico, la acidificación de océanos, la aceleración de tasas de extinción de especies, el blanqueamiento de corales, la muerte masiva de bosques, etcétera. Para resolver estos problemas se requiere de un entendimiento claro de los procesos biofísicos y de como se han alterado los mecanismos naturales de retroalimentación entre las diferentes esferas geológicas.

Las herramientas que ofrecen las disciplinas ambientales tradicionales ya no son suficientes para entender los fenómenos de la Era Geológica del Antropoceno (nueva era geológica); como lo es el cambio ambiental global. Afortunadamente, han surgido dos aspectos que han coadyuvado para el surgimiento de disciplinas multidisciplinarias, una es el desarrollo de la tecnología aplicado al diseño de instrumentación ambiental y otra la necesidad de colaboración interdisciplinaria.

Los problemas ambientales generados por el hombre son altamente complejos que involucran varias disciplinas para aproximarse a un entendimiento de un problema ambiental, y por tanto, al desarrollo de una posible solución. Por ejemplo, el problema del cambio climático y en específico, el calentamiento de la atmósfera y el papel que juegan los ecosistemas para mitigar los efectos del CO2 atmosférico, capturándolo y secuestrándolo, tiene que ver primero con el entendimiento de que el CO2 es un gas en la atmósfera, que tiene la capacidad de absorber energía termal (infrarroja), que al irse acumulando causa un aumento de la temperatura atmosférica. Este principio ha servido para diseñar los sensores que sirven para monitorear la concentración de CO2 en la atmósfera o el que toman las plantas. En este último caso, se han diseñado estaciones llamadas micrometeorológicas que incluyen sensores que se colocan sobre diferentes ecosistemas; los sensores estiman el CO2 que captura la vegetación en el proceso de fotosíntesis y el que emite el ecosistema por la respiración, donde la diferencia representaría el papel de la vegetación como fuente o sumidero de Carbono. Una estación de este tipo representa solo un punto que puede ser de aproximadamente 1 km2, así que, para estimar la contribución de regiones, se emplean sistemas de información geográfica (SIG) y sensores remotos para generar índices de verdor los cuales permiten estimar valores equivalentes de captura y emisión que se calibran con los valores obtenidos en las estaciones micrometeorológicas. Este ejemplo ilustra como confluyen disciplinas como la física atmosférica, micrometeorología, instrumentación, fisiología de ecosistemas, sistemas de información geográfica y percepción remota, para entender procesos de cambio climático.

Si bien en el ejemplo anterior, para comprender este fenómeno intervienen varias disciplinas independientes, existen algunos fenómenos que han exigido la creación de disciplinas multidisciplinarias tales como la Ecohidrología que trata sobre hidrología a través de suelos-vegetación-atmósfera, la Biogeología que examina el papel del substrato geológico en la abundancia y distribución de la vida y la Socio-ecología que examina la influencia de la sociedad y sus actividades en la conservación de la naturaleza. Las biogeociencias se enfocan en el estudio y la comprensión de procesos biológicos, químicos y físicos de la vida terrestre, así como sus interacciones dentro y entre la geosfera, hidrósfera y atmósfera.

Indudablemente que para estudiar esta complejidad de aspectos se requiere de un equipo multidisciplinario que a diferencia del ejemplo anterior, en el que se trabaja con los productos de otras disciplinas, en este caso, se planea y avanza como un estudio integrado. Los autores de esta nota han usado esta aproximación de las biogeociencias para estudiar un fenómeno del cambio ambiental global y que tiene que ver con la muerte masiva de planteles forestales.

Un artículo reciente por el profesor Craig D. Allen del US Geological Survey, reportó hasta el año 2010 una extensión de 10 millones de km2 de áreas boscosas que han sufrido muerte repentina alrededor del mundo. Aunque los mecanismos identificados causantes de la muerte involucran el fallo hidráulico, la inanición de carbohidratos y la infestación de plagas y enfermedades, el factor que dispara estos mecanismos es la sequía prolongada debido al cambio climático, sin embargo, otros factores pueden también modular la intensidad de la sequía. En este estudio particular, se investigó cual era el papel del sustrato geológico como un factor preponderante del decaimiento y muerte forestal de bosques de zonas semiáridas y suelos someros y rocosos de San Luis Potosí y Guanajuato. Para esto, primero incorporamos estudios de geofísica tales como el radar de penetración (GPR, ground penetrating radar) y tomografías de resistividad eléctrica (ERT, electrical resistivity tomography). El GPR emite ondas electromagnéticas al subsuelo las cuales rebotan con características particulares dependiendo del material y son captadas por una antena receptora con lo que se identifica el material geológico.

El ERT, emite pulsos eléctricos entre diferentes electrodos que se colocan en el suelo y las mediciones de resistividad de la corriente eléctrica también permiten reconstruir las características del sustrato geológico, capas del sustrato, granularidad, fracturamiento, profundidades etc., y con esto generar imágenes de las características del subsuelo y así estimar su capacidad de almacenar humedad disponible para el bosque. Con el uso de estas técnicas se pudo confirmar que los niveles más bajos de humedad en el sustrato coincidían con indicadores aparentes de decaimiento forestal y que incluían la presencia de altas densidades en el dosel forestal de una planta considera epífita, Tillandsia recurvata (nombre común: paixtle o clavel del aire). Se espera que una planta epífita a diferencia de una planta parásita, no adquiera recursos (agua o nutrientes) de la planta donde se posa, lo que no le causa debilitamiento y susceptible a plagas y enfermedades. Para constatar que ese era el caso, implementamos un estudio isotópico para identificar la fuente de agua del paixtle, conociendo que su fuente primaria es el agua atmosférica, y un estudio fisiológico para medir el nivel de estrés hídrico del árbol.

Estos estudios revelaron, que los árboles localizados en sitios de menor fracturamiento si exhiben durante ciertos periodos mayores niveles de estrés hídrico y que el paixtle además de utilizar el agua atmosférica, también intercambia agua con el árbol donde se posa y esto ocurre en ambas direcciones; del árbol a la Tillandsia y de esta al árbol. No queda claro aun a estas alturas del estudio, si el agua que proviene del paixtle pudiera compensar la deficiencia de humedad del sustrato que enfrenta el árbol. El estudio continúa, pero esto es solo un ejemplo de estas nuevas disciplinas que convergen en las biogeociencias y su potencial para el entendimiento de fenómenos globales.

*El doctor José Tulio Arredondo Moreno es investigador de la División de Ciencias Ambientales del Instituto Potosino de Investigación Científica y Tecnológica (IPICYT); y el doctor Ulises Rodríguez Robles es Profesor Investigador de la Universidad de Guadalajara (UdeG).