R+D CSIC és una publicació electrònica de la Oficina de Transferència de Tecnologia (OTT) per donar a conèixer la investigació dels centres del Consell Superior d'Investigacions Científiques (CSIC). Està elaborada per la Unitat de Comunicació i Transferència de Tecnologia, Delegació del CSIC a Catalunya.

© CSIC. La informació escrita continguda en aquestes planes pot ser reproduïda citant la font.

 

HORITZONS. Paisatges futurs de la recerca
Recerca en rius. Els nutrients en un ecosistema en moviment

23 de desembre de 2009

Els rius reben materials procedents dels boscos, camps o ciutats. De manera natural, aquests materials nodreixen els rius però, en excés, els poden contaminar. Investigadors del Centre d’Estudis Avançats de Blanes (CSIC) utilitzen una metodologia innovadora que permet seguir les rutes dels nutrients en els rius i conèixer l’impacte de l’activitat humana.

  



Diferents imatges del riu La Tordera.

 

Enllaços externs:

Centre d'Estudis Avançats de Blanes (CSIC)

Departament d'Ecologia de la Universitat de Barcelona

Consultar la publicació d'aquesta recerca a Biogeosciences

Escolta la veu d'Eugènia Martí a Veus científiques

 

 

 

 

 

 

 


Des que nèixen fins que moren al mar, els rius poden recórrer centenars o milers de quilòmetres, en els quals reben materials procedents de la conca que drenen. Aquests materials són transportats aigües avall i, en forma de nutrients orgànics o inorgànics, poden ser utilitzats pels organismes o transformats per processos químics naturals. Quan les entrades de materials arriben en excés, aquesta depuració natural deixa de funcionar de manera eficient. El Grup de Recerca de Biogeodinàmica i Biodiversitat del Centre d’Estudis Avançats de Blanes (CSIC) estudia els processos biològics, geològics i químics dels rius amb una nova metodologia que utilitza isòtops estables com a traçadors i que ha permès seguir amb molta precisió les rutes del nitrogen en els rius, i examinar com varien en funció del tipus d’usos a la conca. Un major coneixement de l’impacte de la contaminació per nitrogen en el funcionament dels rius ajudarà a gestionar millor els ecosistemes fluvials i riberencs.

"En els rius, el cicle del nitrogen es 'tanca' aigües avall; més aviat caldria visionar-lo com una espiral"

 

Un ecosistema en moviment

El continu moviment de les aigües del riu va portar a un conegut filòsof a afirmar que cap persona es banyaria dues vegades en el mateix riu. Sense intenció d’entrar en qüestions de caire filosòfic, el que és clar és que l’incessant moviment de les aigües converteix el riu en un ecosistema peculiar i altament dinàmic, on viuen i es relacionen diferents comunitats d’éssers vius (bacteris, fongs, algues, invertebrats, etc.), amb entrades i sortides de materials, que varien en funció del tram i de l’època de l’any.

La sort dels materials, normalment en forma de nutrients orgànics o inorgànics, un cop arriben al riu, depèn de diversos factors que tenen a veure amb el relleu geològic, el règim hídric, el lloc, la quantitat, el clima, etc. És possible que, a una determinada alçada del riu, uns organismes, posem per cas, les algues que viuen a la llera del riu, capturin els nutrients que necessiten, el quals queden retinguts temporalment. Aquests nutrients poden ser alliberats aigües avall per la ingesta de petits invertebrats o per senescència de les algues i, fins i tot, en alguns casos, els nutrients poden ser eliminats completament. De manera natural, els processos biològics i químics que transformen els nutrients actuen com una mena de sistema d’autodepuració, que li permeten al riu assimilar i transformar les entrades de l’exterior.

Des de fa anys, l’equip d’Eugènia Martí del Grup de Recerca de Biogeodinàmica i Biodiversitat del Centre d’Estudis Avançats de Blanes (CSIC), juntament amb investigadors del Departament d’Ecologia de la Universitat de Barcelona, estudia aquests processos biogeoquímics en els ecosistemes aquàtics. Actualment està aplicant una metodologia innovadora que utilitza isòtops estables, en combinació amb d’altres traçadors hidrològics i metabòlics, i permet seguir i quantificar les diferents vies de captació i transformació del nitrogen en rius.

Traçar el cicle del nitrogen

El nitrogen és imprescindible per formar les proteïnes dels éssers vius i, tot i que és l’element més abundant de l’atmosfera (79%), la major part d’organismes no el poden captar directament. És gràcies a una sèrie de processos, que formen part del cicle del nitrogen, que el nitrogen molecular de l’atmosfera passa a formes que els organismes poden utilitzar.

Al riu, l’entrada de nitrogen es pot donar en forma de matèria orgànica o inorgànica, particulada o dissolta. Un cop allà, aquest nutrient pateix una sèrie de transformacions a mida que va essent transportat aigües avall. Per això, en el cas dels rius, més que pensar en el cicle del nitrogen, caldria visionar aquest cicle en forma d’una espiral.

"L'eliminació de nitrogen cap a l'atmosfera pot ser una via clau per reduir el seu excés en els rius"

 

El nitrat (NO3) és la principal forma dissolta de nitrogen inorgànic i també la forma amb la qual alguns organismes assimilen el nitrogen. Els investigadors del Centre d’Estudis Avançats de Blanes (CSIC) i de la Universitat de Barcelona estudien la manera com el nitrat és retingut temporalment pels organismes, transformat en productes d’excreció, retornat a l’aigua i com també pot ser eliminat en forma de nitrogen molecular cap a l’atmosfera (desnitrificació). Per tal de superar les limitacions que suposen els habituals experiments d’enriquiment de nutrients i els d’incubacions, els investigadors han apostat per l’ús dels isòtops estables del nitrogen (15N) com a marcadors del NO3, els quals permeten quantificar varis processos simultàniament a escala de tram en el riu mateix.

La recerca s’ha centrat a investigar les rutes del nitrogen en tres trams diferents de la conca del riu Tordera en funció de l’ús del sòl adjacent als rius: forestal, agrícola i urbà. S’ha vist que en aquests ecosistemes el cicle de nitrogen es produeix de manera molt ràpida i que hi ha grans diferències en la captació de NO3, regeneració, transformació i exportació segons el tram.
Una de les principals constatacions és que en els trams humanitzats (urbà i agrícola) hi ha una activitat considerable d’eliminació del nitrogen cap a l’atmosfera (desnitrificació). Això podria indicar que, en ambients altament humanitzats, aquesta via d’eliminació de nitrogen pot constituir un mecanisme clau a l'hora de reduir l’excés d’aquest element procedent de l’agricultura i l’activitat urbana i que, alhora, podria contrarestar la menor eficiència d’assimilació per part dels organismes degut a les condicions de saturació.

Recerca i gestió

La recerca amb isòtops estables que realitza l’equip d’Eugènia Martí al Centre d’Estudis Avançats de Blanes (CSIC), de moment centrada en el cicle del nitrogen, pot traslladar-se a l’estudi biogeoquímic d’altres elements que tenen rellevància en els ecosistemes fluvials. En conjunt, la realització de major recerca en aquesta direcció permetrà obtenir un coneixement més complet del funcionament dels rius i també de l’impacte de l’activitat humana. En un altre ordre de les coses, aquesta recerca cada cop més inclou aspectes que avaluen les conseqüències d’un canvi climàtic, del qual els ecosistemes aquàtics no poden escapar.


A part de permetre conèixer millor els rius, aquesta recerca serveix per evidenciar, un cop més, que els rius són quelcom més que l’aigua que transporten. Són ecosistemes que estan formats per comunitats d’organismes vius que depenen del cabal d’aigua, de les entrades i sortides de nutrients, de la geologia, etc. S’espera que un major coneixement biogeoquímic dels rius facilitarà una millor gestió dels ecosistemes fluvials.

Laura Valls.
Unitat de comunicació científica.
Delegació del CSIC a Catalunya

PERFIL DEL GRUP
  
Eugènia Martí, investigadora del CSIC
Eugènia Martí. Científic Titular del CSIC al Centre d'Estudis Avançats de Blanes

Eugènia Martí

Es va doctorar l’any 1995 al Departament d'Ecologia de la Universitat de Barcelona i posteriorment va fer una estada de gairebé tres anys al Laboratori Stream en el Departament de Biologia de la Universitat State d'Arizona (Arizona, EUA). Des de 1999 ha estat treballant en el CEAB (CSIC) en col·laboració amb el grup d'ecologia fluvial. La seva investigació se centra principalment en la biogeoquímica i els processos hidrològics en els ecosistemes de riu, així com sobre les interaccions entre els corrents i les zones riberenques. Està familiaritzada amb l'ús de tècniques convencionals i d'isòtops estables. Encara que la seva recerca inicial es va centrar principalment en els rius pristins (fonamentalment de les zones semiàrides i àrides), en els últims anys ha dirigit la recerca en els rius amb un impacte de l’activitat humana.

Escolta la veu d'Eugènia Martí a Veus científiques