Alternativas tecnológicas para la recuperación y valorización del nitrógeno presente en los residuos orgánicos

La conciencia de los problemas asociados a la gestión de los residuos orgánicos y el interés por las oportunidades de su recuperación y valorización han ido tomando importancia en los últimos años, tanto en el campo de las deyecciones ganaderas como en el sector de las aguas residuales. Consecuentemente, las combinaciones tecnológicas que permitan cerrar los ciclos de los nutrientes y la recuperación energética han adquirido mayor importancia en la investigación así como en las nuevas normativas sectoriales. En este contexto se sitúa el trabajo realizado durante el periodo becado (octubre 2010 - noviembre 2011). En una primera etapa de estudio bibliográfico se identificaron i) el aumento de la eficiencia en el uso del nitrógeno en la agricultura y en la ganadería, ii) la reutilización del nitrógeno en los mismos ecosistemas agrícolas y iii) el tratamiento de las deyecciones para redistribuir el nitrógeno a zonas con poca disponibilidad, como las tres direcciones principales hacia las cuales se está focalizando el interés del sector agrícola. Se puso en marcha una planta piloto de stripping y absorción para estudiar la posibilidad de recuperar y valorizar el amoniaco presente en los purines en forma de solución amoniacal para la industria de fertilizantes. Los resultados obtenidos evidenciaron el rol fundamental de las características iníciales del substrato en el rendimiento global del proceso. En particular, elevados contenidos en materia orgánica resultaron en bajas eficiencias y en elevadas contaminaciones del producto obtenido. Finalmente, considerando sus potenciales ventajas tanto en la gestión de los residuos ganaderos como de las aguas residuales y focalizándose en las perdidas de nitrógeno se estudió un sistema descentralizado de separación de orina instalado en un centro de investigación. Los resultados preliminares permitieron caracterizar los principales procesos que ocurren en el sistema e identificar las posibles líneas futuras de investigación.

DESARROLLO DE UNA BASE DE DATOS Y UNA APLICACIÓN WEB DE ACCESO A LA MISMA PARA UN GRUPO DE INVESTIGACIÓN MARINA DE ORGANISMOS DE PROFUNDIDAD (DEEP-SEA)

Este proyecto se fraguó previamente a la elección de un trabajo final de carrera. Para poder entenderlo debo mencionar que trabajo como titulado superior de investigación y laboratorio en el Instituto de Ciencias del Mar (ICM)del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC), dentro de un grupo de investigación en oceanografía biológica, concretamente en recursos marinos renovables. En base a mi experiencia con este tipo de entorno de investigación, observe que existían una serie de mejoras de carácter técnico que se podrían introducir, y que ha la larga iban a facilitar mucho más el trabajo científico del grupo.Este grupo durante muchos años se ha dedicado a la obtención de datos de dos especies marinas de interés comercial del mar Mediterráneo que tienen su hábitat en aguas profundas: la gamba rosada (Aristeus antennatus) y la cigala (Nephrops norvegicus). Por ende, de manera colateral, datos de las especies que interaccionan con ellas, y que por este hecho se ven influenciadas al ser pescadas las anteriores. En estos años ha ido en aumento la evidencia de que ecosistemas más someros de nuestros mares tienen una relación mucho mayor de lo que se suponía con los ecosistemas profundos de los mismos. Además estos ecosistemas profundos influyen en los someros, también más de lo que cabía esperar, actuando de refugio de larvas y especies que tienen capacidad de sobrevivir en rangos batimétricos amplios. Si desean tener una visión más profunda al respecto pueden ver algunas de las últimas referencias bibliográficas a las que hago referencia en este párrafo acerca de este hecho, así como del incremento de la importancia de los grupos de investigación en el mundo dedicados a este tipo de investigación. En algunas de estas publicaciones han participado miembros del grupo al cual va dirigido el trabajo que aquí expongo.A medida que crecía el número de miembros del grupo, la importancia del mismo, la mejora tecnológica empleada en los muestreos, las colaboraciones internacionales con otras instituciones y la cantidad de proyectos en el grupo de investigación, crecía a su vez proporcionalmente, la cantidad de datos y la disparidad en formatos y sistemas de almacenaje (Hojas MS Excel o bases de datos MS Access, archivos de texto, etc.). Se ha hecho necesaria entonces la creación de una herramienta que los gestione de una forma común, y una base de datos para el almacenaje de los mismos de una forma coherente y robusta. Así mismo el hecho de tener los datos en una fuente común, posibilitará su distribución a otras bases de datos mundiales sobre la materia con las cuales se colabora, dependientes de organismos tan en la cresta a de la ola, como el Census of marine life (COML), el Alfred Wegener Institute (AWI) y el Center for Marine Environmental Sciences (MARUM)de Alemania. Estos a su vez carecen de datos de las zonas geográficas pertenecientes al mar Mediterráneo foco de la investigación del grupo.

Análisis de la dimensión social y económica de la relación de la comunidad de Cumbe con el manglar y los impactos de la industria camaronera

En los últimos años la industria camaronera ha adquirido mucha importancia en Brasil y genera presiones sobre ecosistemas y comunidades tradicionales que viven en equilibrio con su entorno. En Cumbe, una comunidad tradicional del municipio de Aracati, Ceará, Brasil, el ecosistema que rodea a su población es el manglar. Debido a esta fuerte presión, tanto el manglar como los servicios ambientales que la población local se beneficia, están transformándose. En este trabajo, la población local de Cumbe identifica, valora y caracteriza los servicios ambientales que les proporciona el manglar dándole así una vital importancia, que puede servir de precedente para una posible protección. Por otra parte, se hace una aproximación en términos económicos de la pesca artesanal y las granjas de camarón para discutir a corto y a largo plazo cuál es el modelo más sostenible a seguir.

Evaluación ambiental de la acuicultura de camarón sobre el ecosistema manglar en el tramo bajo del río Juguaribe

En los últimos años la acuicultura de camarón se ha desarrollado como industria potencial en Brasil y sus actividades generan presiones sobre ecosistemas y comunidades tradicionales que viven en equilibrio con su entorno. En Cumbe, una comunidad tradicional del municipio de Aracati, Ceará, Brasil, el ecosistema que rodea a su población es el manglar. Debido a esta fuerte presión, tanto el manglar como los servicios ambientales de los que la población local se beneficia, están en peligro. Este estudio pretende evaluar las diferencias entre tres áreas de manglar que están afectadas en diferente grado por la presión de las industrias camaroneras. Se evalúan parámetros biológicos y la estructura de los manglares para observar las posibles diferencias y relacionarlas con las diferentes variables.

Behavioural Flexibility: evolutionary past and its role in a changing world

A través de la historia de la vida, gran parte de los organismos han desarrollado estrategias para responder a un mundo en constante cambio. Hoy en día, las actividades humanas producen cambios ambientales a una velocidad sin precedentes, lo cual se traduce en grandes desafíos para la persistencia de biodiversidad. Esta investigación evalúa las respuesta de los animales a los cambios ambientales enfocándose en la flexibilidad del comportamiento como estrategia adaptativa. En una primera aproximación a una escala evolutiva, se otorgan evidencias del vínculo hasta ahora tenue entre la cognición e historias de vida, entregando un claro apoyo a la relación entre longevidad, vida reproductiva y el tamaño del cerebro en mamíferos. La longevidad es el centro de muchas hipótesis respecto a las ventajas de desarrollar un cerebro grande, como por ejemplo en la hipótesis del buffer cognitivo y las respuestas flexibles frente a nuevos ambientes. En un segundo nivel, se abordan factores extrínsecos e intrínsecos que podrían explicar las diferencias individuales en innovación, un componente clave en la flexibilidad del comportamiento. Por medio de una aproximación experimental, se evalúan potenciales escenarios que podrían conducir a consistentes diferencias individuales en uno de los principales factores subyacentes a la innovación (i.e. la motivación), y el potencial control endocrino sobre estos escenarios. Posteriormente, con el objetivo de evaluar la respuesta de los animales frente a los cambios ambientales actuales, se explora la respuesta de los animales frente a una de las actividades humanas mas disruptivas sobre los ecosistemas, la urbanización. Por medio de un analisis filogenetico comparativo a nivel global en aves se abordan los mecanismos implicados en la perdida de biodiversidad observada en ambientes urbanos. Los resultados entregan evidencias sobre la importancia de procesos de dispersión local junto con el papel clave de los rasgos de historia de vida, pero en un sentido diferente al clasicamente pensado. Finalmente por medio de una revisión bibliográfica se entregan evidencias teóricas y empíricas que respaldan el rol clave de la flexibilidad del comportamiento en confrontar los desafíos de una vida urbana. La integración de estos resultados muestra cómo el pasado evolutivo contribuye a hacer frente a los retos ambientales actuales, y pone de relieve posibles consecuencias ante un planeta más cambiante que nunca.

Behavioural Flexibility: evolutionary past and its role in a changing world

A través de la historia de la vida, gran parte de los organismos han desarrollado estrategias para responder a un mundo en constante cambio. Hoy en día, las actividades humanas producen cambios ambientales a una velocidad sin precedentes, lo cual se traduce en grandes desafíos para la persistencia de biodiversidad. Esta investigación evalúa las respuesta de los animales a los cambios ambientales enfocándose en la flexibilidad del comportamiento como estrategia adaptativa. En una primera aproximación a una escala evolutiva, se otorgan evidencias del vínculo hasta ahora tenue entre la cognición e historias de vida, entregando un claro apoyo a la relación entre longevidad, vida reproductiva y el tamaño del cerebro en mamíferos. La longevidad es el centro de muchas hipótesis respecto a las ventajas de desarrollar un cerebro grande, como por ejemplo en la hipótesis del buffer cognitivo y las respuestas flexibles frente a nuevos ambientes. En un segundo nivel, se abordan factores extrínsecos e intrínsecos que podrían explicar las diferencias individuales en innovación, un componente clave en la flexibilidad del comportamiento. Por medio de una aproximación experimental, se evalúan potenciales escenarios que podrían conducir a consistentes diferencias individuales en uno de los principales factores subyacentes a la innovación (i.e. la motivación), y el potencial control endocrino sobre estos escenarios. Posteriormente, con el objetivo de evaluar la respuesta de los animales frente a los cambios ambientales actuales, se explora la respuesta de los animales frente a una de las actividades humanas mas disruptivas sobre los ecosistemas, la urbanización. Por medio de un analisis filogenetico comparativo a nivel global en aves se abordan los mecanismos implicados en la perdida de biodiversidad observada en ambientes urbanos. Los resultados entregan evidencias sobre la importancia de procesos de dispersión local junto con el papel clave de los rasgos de historia de vida, pero en un sentido diferente al clasicamente pensado. Finalmente por medio de una revisión bibliográfica se entregan evidencias teóricas y empíricas que respaldan el rol clave de la flexibilidad del comportamiento en confrontar los desafíos de una vida urbana. La integración de estos resultados muestra cómo el pasado evolutivo contribuye a hacer frente a los retos ambientales actuales, y pone de relieve posibles consecuencias ante un planeta más cambiante que nunca.

Efecte de la recurrència dels incendis sobre la vegetació i el sòl a les zons de bosc del Macizo Central Ourensano

En els últims 30 anys, el número d’incendis patits a Galicia han augmentat de manera important. En el Massís Central Ourensano l’home ha utilitzat el foc com a eina de gestió forestal per tal de permetre pasturar al bestiar i per tal de recuperar terres per a pastos i culius. Aquesta pràctica ha generat grans extensions de matollar sec europeu on hi hauria d’haver formacions boscoses. Partim de la necessitat de recuperar zones de bosc i ecosistema original i per això mesurem el comportament de les diferents espècies que trobem al matollar y al bosc en aquestes altituds davant la pertorbació que suposen els incendis recurrents. Per realitzar això s’ha mostrejat la vegetació de zones cremades en moments diferents o repetides vegades, mesurant superfície i alçades així com nombre d’individus de cada espècie. També s’han analitzat perfils del sòl per tal de conèixer amb més detall les característiques de cada zona. S’ha observat mitjançant el mostreig com per a la recuperació del matollar el factor determinant és el temps, encara que no trobem un sòl de bona qualitat i profund, en una mitjana de 8 anys trobem un matollar ben desenvolupat amb una bona diversitat d’espècies i grau de cobertura. En canvi, per tal d’arribar a un estat de la successió vegetal on trobem un bosc és necessari que existeixin comunitats arbòries a prop per tal de que arribin individus al matollar desenvolupat. Cal aleshores treballar en l’educació de la població i en la cerca d’alternatives a la gestió forestal vigent, donant èmfasi en la valoració econòmica dels ecosistemes en bon estat i facilitant que aquest bon estat proporcioni beneficis a la població local. Per això cal generar una infraestructura per atraure un turisme rural respectuós amb el medi al mateix temps que es duen altres iniciatives com la implantació de centrals de biomassa als pobles que puguin proporcionar calefacció o aigua calenta. Generant llocs de feina i estalvis a la població d’una zona on l’economia encara es basa potencialment en la ramaderia. Al mateix temps l’esforç monetari dedicat a les plantacions ha de dedicar-se a generar espais al territori amb espècies autòctones com el roure en aquells matollars que presentin condicions adients per a recuperar el bosc.

Estudi de l'evolució i distribució de Rhynchophorus ferrugineus. Bloc 1: Anàlisi de l'evolució a Catalunya i determinació d'un model lineal generalitzat mixte

El morrut de les palmeres, R. ferrugineus, està actualment considerat com la plaga més perjudicial de les palmeres ja que la seva infestació produeix, de forma comuna, la seva mort. Des de la seva instal·lació en els països de la conca mediterrània, en els últims anys, són milers les palmeres que han mort degut a la plaga. La ràpida dispersió que s’ha produït de l’insecte així com la difícil detecció en els períodes primerencs de les infestacions fa que el R. ferrugineus posi en perill ecosistemes naturals de palmeres així com hàbitats rurals i urbans amb un ús ornamental d’aquestes plantes. És necessari desenvolupar estudis que permetin un millor coneixement del comportament d’aquest insecte així com, aquelles característiques intrínseques de la palmeres i variables externes que afavoreixen la instauració del coleòpter i, per tant, noves metodologies pel seu control.

Estudi de l'evolució i distribució de Rhynchophorus ferrugineus. Bloc 2: Aplicació d'un model lineal generalitzat mixte a les localitats de Matadepera i Tossa de Mar

El morrut de les palmeres, R. ferrugineus, està actualment considerat com la plaga més perjudicial de les palmeres ja que la seva infestació produeix, de forma comuna, la seva mort. Des de la seva instal·lació en els països de la conca mediterrània, en els últims anys, són milers les palmeres que han mort degut a la plaga. La ràpida dispersió que s’ha produït de l’insecte així com la difícil detecció en els períodes primerencs de les infestacions fa que el R. ferrugineus posi en perill ecosistemes naturals de palmeres així com hàbitats rurals i urbans amb un ús ornamental d’aquestes plantes. És necessari desenvolupar estudis que permetin un millor coneixement del comportament d’aquest insecte així com, aquelles característiques intrínseques de la palmeres i variables externes que afavoreixen la instauració del coleòpter i, per tant, noves metodologies pel seu control.

Earth's Changing Land

Entre el 14 i el 18 de març de 1998 es va celebrar a Barcelona la conferència Earth’s Changing Land sota la tutela dels programes internacionals Global Change in Terrestrial Ecosystems (GCTE) i Land Use and Land Cover Change (LUCC). L’objectiu principal de la trobada era presentar les darreres aportacions científiques sobre els efectes presents i previsibles del canvi global sobre els ecosistemes terrestres i la societat. Al mateix temps, es volia afavorir l’establiment de ponts de diàleg entre els professionals implicats en el canvi global

Efecto de los usos del suelo en la emisión de dióxido de carbono del suelo a la atmósfera en un agroecosistema semiárido del Valle del Ebro

Los cambios en los usos del suelo han contribuido de manera importante al incremento de gases de efecto invernadero en la atmósfera, especialmente de dióxido de carbono, aumentando sus emisiones desde 1970 en un 80%. Estos cambios causan la alteración de los suelos provocando un impacto sobre el ciclo del carbono, aumentando las tasas de descomposición de la fracción orgánica creando así un flujo de CO2 a la atmosfera. Entre las recomendaciones del Panel Intergubernamental de expertos sobre el Cambio Climático (IPCC, en inglés), y contemplado en el Protocolo de Kyoto, se encuentra el proceso de secuestro de carbono en suelos, que implica la eliminación del CO2 atmosférico por parte de las plantas y su almacenamiento como materia orgánica del suelo. Para poder favorecer dicho proceso, en un determinado tipo de ecosistema, es fundamental conocer cuáles son los factores que gobiernan la respiración del suelo y el impacto que tienen los diferentes usos en la emisión de CO2. En el presente trabajo se han estudiado 4 usos del suelo representativos del secano aragonés: un monocultivo de cebada en siembra directa (NT), un suelo abandonado labrado (AC), un suelo abandonado no alterado (AU) y un suelo forestal (FR) con el objetivo de conocer sus tasas de respiración, la influencia de diferentes parámetros edáficos en ellas, y proponer cambios en el uso del suelo que ayuden a mitigar estas emisiones. Además, se ha dedicado un apartado para conocer cómo influyen diferentes técnicas de fertilización nitrogenada (mineral y orgánica) en la respiración de un monocultivo de cebada en siembra directa. En cuanto a los usos, los resultados obtenidos tanto in situ como en laboratorio muestran una mayor respiración en AC, siendo los valores más bajos los de NT y FR. Una de las principales conclusiones es que la supresión del laboreo y del periodo de barbecho largo, así como la conversión de tierras abandonadas y marginales a cultivos y zonas forestales se presentan en este tipo de ecosistemas como prácticas de secuestro de carbono. En el estudio de aplicación de fertilizantes, no se observó ningún cambio en la respiración del suelo después de la aplicación de nitrógeno mineral. En cambio, el suelo fertilizado con purín sí que mostró picos de emisión durante las siguientes horas a la incorporación de éste, debido fundamentalmente a su alto contenido de carbono lábil.

Biotecnologia Ambiental. Aplicacions biotecnològiques a la millora del medi ambient

La biotecnología ambiental comprende el conjunto de actividades tecnológicas que facilitan la comprensión y la gestión de los sistemas biológicos en el medio ambiente, con el fin de proveer productos y servicios. Actualmente, la gestión del medio ambiente y de sus recursos naturales no se comprende si no se realiza de manera sostenible. Los avances científicos y tecnológicos le están permitiendo a la biotecnología ambiental, el desarrollo de nuevas herramientas y aplicaciones con los que responder a los principales retos medioambientales actuales. Entre estos debe destacarse la disponibilidad de recursos hídricos y energéticos. El papel esencial de los microorganismos tanto en el ciclo de los elementos como en el funcionamiento de los ecosistemas naturales ha comportado una estrecha relación entre la biotecnología ambiental y la ecología microbiana. Las nuevas técnicas moleculares de genómica, proteómica i metabolómica, han facilitado a la biotecnología ambiental plantearse nuevas perspectivas a partir de los recientes conocimientos estructurales y funcionales de los consorcios microbianos. La comprensión de la biodiversidad y la funcionalidad de los estos consorcios microbianos está introduciendo una nueva forma de gestionar los recursos naturales y el medio ambiente, de manera similar a como actualmente el estudio de los recursos humanos de una empresa resulta una herramienta esencial para la dirección de empresas y el establecimiento de planes estratégicos. Los principales ámbitos de interés actual de la biotecnología ambiental son aquellos aspectos medioambientales relacionados con el cambio climático, la búsqueda de nuevas fuentes energéticas renovables y alternativas, la mejora de los procesos de reciclaje, el aprovechamiento y la gestión de recursos hídricos, y la mejora de las interacciones entre salud y medio ambiente. No obstante, en nuestro ámbito territorial presentan una mayor importancia y demanda social las actividades y metodologías tecnológicas de la biotecnología ambiental relacionadas con los procesos de reciclaje y bioremediación de suelos contaminados, la mejora de la gestión y el control de la calidad de nuestros recursos hídricos y la mejora de aquellas actividades donde interacciona la salud y el medio ambiente. Las aportaciones significativas de la biotecnología ambiental en el desarrollo de energías realmente alternativas y en el control del cambio climático queda relegadas en un segundo término des de un punto de vista de su aplicabilidad actual y futura a corto plazo.

El género Mastogloia en los sistemas acuáticos del litoral mediterraneo español

Desde 1979 se ha estudiado la flora de diatomeas bentónicas de 60 ecosistemas acuáticos del litoral mediterráneo español. En este trabajo se resumen las observaciones realizadas sobre las especies del género Mastogloia Thwaites presentes en estos puntos. Se han identificado 18 especies y 4 variedades; 15 de las cuales se citan por primera vez de nuestras aguas epicontinentales. Los datos sobre la distribución de las frecuencias relativas (%) de cada uno de los táxones del género Mastogloia han permitido la tipificación de las localidades estudiadas. Esta clasificación está de acuerdo con la obtenida a partir de los datos sobre la mineralización de las aguas (LOPEZ, 1981b).

Asimetrias inducidas por la operación de energía externa en secuencias de sedimentos y de poblaciones

Mientras que muchos paleontologos reconocen o aceptan direcciones preferentes en los procesos de sucesión y de evolución, los biólogos y ecólogos que estudian organismos actuales, al enfrentarse con un gran número de posibilidades de cambio, suelen ser mhs escépticos. En mi opinion, la diferente actitud tiene que ver conla escala de los fenómenos, pero también con la asimetria de los cambios naturales. Una disponibilidad de energia alta e imprevisible determina discontinuidades y permite a los organismos hacer historia; un régimen de energia previsiblemente degradada a través de una organización, permite a la vida escribir historia La dinámica de las poblaciones planctónicas es un ejemplo ideal de la operación alternada de los regimenes energéticos. La productividad y las formas biológicas dependen de cómo la energiadisponible realiza trabajo en la matriz fisica del ecosistema. La sucesión solo se puede reconocer en régimen de degradación de energia; pero ello es solamente la mitad de la historia. Las secuencias o ciclos sedimentarios se pueden comparar con este modelo de plancton También aqui aparecen discontinuidades que empiezan con la deposición de materiales gniesos en un ambiente de alta energia y pasan gradualmente a materiales más finos, cada vez con mayor influencia de la vida en su composicion y segregación. La evolucion tiene un componente que procede de su adherencia necesaria a la sucesión. Las especies evolucionan colonizando distintos ambientes, uno tras otro, pero en todos y cada uno de ellos, están sometidos a presiones paralelas, dependientes de la sucesióii. Otras poblaciones de caracteristicas más oportunistas y generales saltan continuamente entre ambientes de gran energia, donde su evolución puede ser rápida, pero deja naturalmente pocos indicios. El registro fósil solo nos cuenta la mitad de la historia y la evolución nos parece tener direccion, simplemente como consecuencia de la asimetria fundamental en los cambios de los ecosistemas.

Community structure in mediterranean shallow lentic ecosystems: size-based vs. taxon-based approaches

The main environmental variables determining the community structure and the functioning of Mediterranean shallow lentic ecosystems are described. These ecosystems are characterized by the unpredictability of their water inputs and the high variability in their water level and physical and chemical composition. Variations in flooding, salinity, and water turnover are determinant in species composition and nutrient dynamics. Taxon-based and size-based approaches to the study of the community structure of aquatic organisms that colonise these ecosystems are also compared. The conventional taxonomic approach, based on the determination of species composition, has been used for the identification of patterns in species richness, distribution and temporal dynamics, and for ecological requirements of species and their potential use as ecological indicators. This taxonbased approach has been compared with a size-based approach, where individuals are classified by their size. Size-based approach gives complementary information about community structure and dynamics, especially when communities are dominated by a single species. The use of size diversity combined with species diversity is suggested for a more complete understanding of community structuring in this type of ecosystem. Detailed examples of two Mediterranean shallow lentic ecosystems, the salt marshes of the Empordà wetlands and the Espolla temporary karstic pond, which differ in hydrology and water origin, are used to discuss the suitability of these different approaches