Les plantes i el canvi climàtic

Des de fa uns quants anys hem sentit parlar del canvi climàtic. Avui dia ja és una evidència i també una preocupació. No només ens afecta a nosaltres, als humans, sinó que també a tota la vida. S’ha parlat bastant de l’escalfament global, però potser no s’ha fet tanta transmissió del que succeeix amb la vegetació. Són moltes coses les que es veuen afectades pel canvi climàtic i la vegetació també n’és una d’elles. A més, els canvis produïts en aquesta també ens afecten a nosaltres. Però, quins són aquests canvis?, com els pot regular la vegetació? I, com podem ajudar a mitigar-los a través d’aquesta?

CANVIS EN LA VEGETACIÓ

Distribució dels biomes

En general, degut al canvi climàtic s’espera un increment de les precipitacions a algunes parts del planeta, mentre que en d’altres s’espera un descens. També es denota un increment global de la temperatura. Això comporta un desplaçament en la localització dels biomes, les grans unitats de vegetació (per exemple: selves, boscos tropicals, tundres, etc.).

Triangle dels biomes segons altitud, latitud i humitat (Imatge de Peter Halasaz).

Per una altra banda, existeix una tendència al augment de la distribució de les espècies en els rangs septentrionals (latituds altes) i un detriment en regions meridionals (latituds baixes). Això porta greus problemes associats; el canvi en la distribució de les espècies afecta a la seva conservació i la seva genètica. En conseqüència, les poblacions situades als marges meridionals, que han estat considerades molt importants per a la conservació a llarg termini de la diversitat genètica i pel seu potencial evolutiu, es veuen en perill per aquesta pèrdua. I, en canvi, els rangs septentrionals es veurien afectats per l’arribada d’altres espècies competidores que podrien desplaçar a les presents, essent doncs invasores.

Distribució de les espècies

Dins l’escenari del canvi climàtic, les espècies tenen una certa capacitat per reajustar la seva distribució i per adaptar-se a aquest.

Però, quin tipus d’espècies podrien estar responent més ràpidament a aquest canvi? Es dedueix que aquelles amb un cicle de vida més ràpid i una capacitat de dispersió major seran les que mostrin una major adaptació i responguin millor. Això podria comportar una pèrdua de les plantes amb ritmes més lents.

La calcida blanca (Galactites tomentosa) una planta de cicle ràpid i amb gran dispersió (Imatge de Ghislain118).

Un factor que facilita el reajustament en la distribució és la presència de corredors naturals: aquests són parts del territori geogràfic que permeten la connectivitat i desplaçament d’espècies d’un lloc a un altre. Són importants per evitar que aquestes quedis aïllades i puguin desplaçar-se cap a noves regions.

Un altre factor és el gradient altitudinal, aquest proporciona molts refugis per a les espècies, facilita la presència de corredors i permet la redistribució de les espècies en altitud. Per tant, en aquells territoris on hi hagi més rang altitudinal es veurà afavorida la conservació.

En resum, la capacitat de les espècies per fer front al canvi climàtic depèn de les característiques pròpies de l’espècie i les del territori. I, per contra, la vulnerabilitat de les espècies al canvi climàtic es produeix quan la velocitat que aquestes presenten per poder desplaçar la seva distribució o adaptar-se és menor a la velocitat del canvi climàtic.

A nivell intern

El canvi climàtic també afecta a la planta com a organisme, ja que li produeix canvis al seu metabolisme i a la seva fenologia (ritmes periòdics o estacionals de la planta).

Un dels factors que porta a aquest canvi climàtic és l’increment de la concentració de diòxid de carboni (CO₂) a l’atmosfera. Això podria produir un fenomen de fertilització de la vegetació. Amb l’augment de CO₂ a l’atmosfera s’incrementa també la captació d’aquest per les plantes, augmentat així la fotosíntesi i permetent una major assimilació. Però, no és tot avantatges, perquè per això es produeix una pèrdua d’aigua important, degut a que els estomes (estructura que permeten l’intercanvi de gasos i la transpiració) romanen oberts molt temps per incorporar aquest CO₂. Per tant, hi ha efectes contraposats i la fertilització dependrà de la planta en sí, com també del clima local. Molts estudis han demostrat que diverses plantes reaccionen diferent a aquest increment de CO₂, ja que el compost afecta a varis processos fisiològics i per tant les respostes no són úniques . Per tant, ens trobem amb un factor que altera el metabolisme de les plantes i que no es pot predir com seran els seus efectes sobre elles. A més, aquest efecte fertilitzat està limitat per la quantitat de nutrients presents i sense ells la producció es frena.

Procés de fotosíntesi (Imatge de At09kg).

Per un altre costat, no hem d’oblidar que el canvi climàtic també altera el règim estacional (les estacions de l’any) i que això afecta al ritme de la vegetació, a la seva fenologia. Això pot comportar repercussions inclús a escala global; per exemple, podria produir un desajust en la producció de plantes cultivades per a l’alimentació.

PLANTES COM A REGUALADORES DEL CLIMA

Encara que no es pot parlar de les plantes com a reguladores del clima global, esta clar que hi ha una relació entre el clima i la vegetació. Però, aquesta relació és un tant complicada perquè la vegetació té tan efectes d’escalfament com de refredament del clima.

La vegetació disminueix l’albedo; els colors foscos absorbeixen més la radiació solar i per tant menys llum solar es reflecteix cap al exterior. A més. al ser organismes amb superfície rugosa s’augmenta l’absorció. En conseqüència, si hi ha més vegetació, la temperatura local (calor transferida) augmenta més.

Però, per altra banda, al augmentar la vegetació hi ha més evapotranspiració (conjunt de l’evaporació d’aigua d’una superfície i la transpiració a través de la planta). De manera que el calor es consumeix en passar l’aigua líquida a forma gasosa, el que comporta un refredament. A més, l’evapotranspiració també ajuda augmentar les precipitacions locals.

Efectes biofísics de diferents usos del sòl i la seva acció sobre el clima local (Imatge de Jackson et al. 2008. Environmental Research Letters.3: article 0440066).

Per tant, és un efecte ambigu i en determinats entorns pesa més l’efecte de refredament, mentre que en altres té més rellevància el d’escalfament.

MITIGACIÓ

Avui dia hi ha varies propostes per reduir el canvi climàtic, però com poden ajudar les plantes?

Les comunitats vegetals poden actuar com a embornals, reserves de carboni, ja que a través de l’assimilació de CO₂ ajuden a compensar les emissions. Un maneig adequat dels ecosistemes agraris i dels boscos pot ajudar a la captació i emmagatzematge del carboni. Per altra banda, si s’aconsegueix reduir la desforestació i augmentar la protecció d’habitats naturals i boscos, es reduirien les emissions i s’estimularia aquest efecte embornal. Tot i així, existeix el risc de que aquests embornals es puguin convertir en fonts d’emissió; per exemple, degut a un incendi.

Finalment, presentar els biocombustibles: aquests, a diferència dels combustibles fòssils (com el petroli), són recursos renovables, ja que es tracta de cultius de plantes destinats al ús de combustible. Encara que no aconsegueixen retirar CO₂ de l’atmosfera ni redueixen emissions de carboni, eviten l’increment d’aquest a l’atmosfera. Per aquest motiu no arribarien a ser una tècnica del tot mitigadora, però mantenen el balanç d’emissió i captació neutre. El problema és que poden generar efectes colaterals a nivell social i ambiental, com l’increment de preus d’altres cultius o la desforestació per a instaurar aquests cultius, cosa que no hauria de succeir.

Cultiu de canya de sucre (Saccharum officinarum) a Brasil per produir biocombustible (Imatge de Mariordo).

REFERÈNCIES

• Apunts de Ciències de la Biosfera, Anàlisi de la Vegetació i Fisiologia Vegetal, Grau de Biologia Ambiental, UAB.
• Hample & R. J. Petit. 2005. Conserving biodiversity under climate change: the rear edge matters. Ecology letters 8 (5): 461-467.
• Botanic Gardens Conservation International. 2015. How does climate change affect plants?. https://www.bgci.org/climate/climate_change_effects/
• Earth Observatory. 2015. How plants can change our climate. http://earthobservatory.nasa.gov/Features/LAI/LAI2.php

Mercuri en dofins llistats (Stenella coeruleoalba) del Mediterrani (II): efectes i detoxificació

Aquí teniu la segona part i última en que tracto el tema del mercuri en els dofins llistats del Mediterrani. Si en la primera part varem parlar sobre l’origen i els nivells del mercuri, en aquesta ocasió està centrat en els efectes i la seva detoxificació. Espero que sigui del vostre interès!

 

ORIGEN I NIVELLS DE MERCURI EN DOFINS LLISTATS DEL MEDITERRANI (RESUM)

El mercuri del Mediterrani té un origen principalment natural, degut als depòsits naturals de cinabri (HgS) que hi ha al llarg de la conca del Mediterrani, especialment a Itàlia. És per aquest motiu que els dofins del Mediterrani tenen uns dels nivells més elevats al món, tenint la màxima concentració al fetge, seguit del del pulmó, el ronyó i els músculs.

 

EFECTES DEL MERCURI EN ELS DOFINS

El mercuri presenta múltiples formes intercanviables a la biosfera, però la bioacumulació al llarg de la xarxa tròfica es produeix gràcies al metilmercuri (MeHg), una forma orgànica amb una alta afinitat pels lípids. Les formes inorgàniques són menys tòxiques que les orgàniques. Així doncs, la concentració de metilmercuri, més que la concentració total de mercuri, és el millor indicador dels possibles efectes tòxics. De tota manera, el metilmercuri representa menys del 10% del mercuri total del fetge en adults (Cardellicchio et al. 2000, Krishna et al. 2003), tot i que en els animals que s’alleten representa aproximadament un 50% (Cardellicchio et al. 2002b) i en joves és entre el 13-35% (Cardellicchio et al. 2002b).

Tot i que no es pot relacionar directament la mort dels dofins trobats a les costes del Mediterrani amb el mercuri, és raonable pensar que aquest, en sinèrgia amb altres contaminants, podria causar trastorns en la fisiologia dels animals (Cardellicchio et al. 2002a). A grans trets, el mercuri causa desordres seriosos en teixits com el fetge, el ronyó i el cervell (Augier et al. 1993)

Els danys primaris causats pel mercuri es produeixen al sistema nerviós central, incloent dèficits motors i sensitius i deficiència comportamental.

S’ha observat que el límit de tolerància de mercuri al fetge de mamífers és de 100 – 400 μg/g en pes humit (Frodello et al. 2000, Cardellicchio et al 2000, Cardellicchio et al. 2002b). En dofins mulars (Tursiops truncatus) de l’Atlàntic s’han associat anormalitats del fetge amb l’acumulació crònica de mercuri (Krishna et al. 2003). En concret, s’ha observat l’acumulació de lipofucsina (pigment marró) en les àrees portals del fetge, derivat del dany en cèl·lules causat per la inhibició que causa el metall dels enzims digestius lisosòmics, el que hauria reduït la degradació de proteïnes i, així, causant l’acumulació del pigment i la mort de les cèl·lules. Si això fos cert també pels dofins llistats, les poblacions mediterrànies d’aquesta espècie estan en greu risc.

També s’observen anorèxia, letargia, trastorns reproductors i alteracions i mort de fetus. A la vegada, el mercuri produeix una disminució de les defenses, facilitant l’aparició de malalties infeccioses i pneumònia.

 

DETOXIFICACIÓ DEL MERCURI

Malgrat els elevats valors trobats en dofí llistat, els animals no presenten signes evidents d’intoxicació per mercuri. Com que els dofins tenen molt poca capacitat per eliminar el mercuri, han desenvolupat diversos mecanismes de detoxificació d’aquest metall, de manera que es generen formes menys tòxiques que les originals (André et al. 1990, Leonzio et al. 1992, Augier et al. 1993, Monaci et al. 1998, Cardellicchio et al. 2000, Cardellicchio et al. 2002b, Krishna et al. 2003, Roditi-Elasar et al. 2003, Pompe-Gotal et al. 2009).

La detoxificació de mercuri la realitza principalment el fetge (detoxificació i emmagatzematge) i el ronyó (eliminació), tot i que el pulmó podria tenir algun paper també en la detoxificació (Augier et al. 1993).

La vida mitjana d’eliminació del metilmercuri en dofins llistats és de 1000 dies (Itano i Kawai 1981). S’han identificat dos mecanismes de detoxificació de metilmercuri principals: l’associació a seleni i a metal·lotioneïnes (Augier et al. 1993).

 

Associació a seleni

S’ha identificat l’efecte antagònic que tenen el mercuri i el seleni al llarg de tot el regne animal, incloent els dofins (Leonzio et al. 1992, Monaci et al. 1998, Frodello et al. 2000, Cardellicchio et al. 2000, Cardellicchio et al. 2002b, Krishna et al. 2003, Roditi-Elasar et al. 2003, Pompe-Gotal et al. 2009).

S’han observat grànuls esfèrics i poligonals de seleniür de mercuri (HgSe) (també anomenat tiemannita) a nivell intracel·lular, situats sobretot als macròfags del fetge, les cèl·lules de Kupfer i els túbuls proximals del ronyó, però també al sistema respiratori, als pulmons i als nodes limfàtics hilars en dofins llistats (Cardellicchio et al. 2002b, Krishna et al. 2003). El mercuri ingerit amb l’aliment, es transporta fins al fetge a través de les venes portals, on es converteix en seleniür de mercuri i s’hi acumula (Krishna et al. 2003), el que explica els elevats nivells de mercuri total del fetge dels dofins llistats del Mediterrani.

Palmisano et al. (1995) han proposat dues fases en el mecanisme de desmetilació i acumulació: a nivells baixos de mercuri el metall es reté sobretot en la forma metilada, mentre que a nivells alts (probablement per sobre del llindar de 100 μg/g en pes fresc de mercuri total) té lloc la desmetilació. De fet, la relació molar Hg:Se al fetge de dofins llistats és aproximadament 1 un cop superat aquest nivell llindar (Krishna et al. 2003), mentre que pren valors inferiors a 1 en la resta de teixits com el múscul (Leonzio et al. 1992).

Sembla ser que l’acció protectora del seleni contra el mercuri disminueix en la part final de la vida dels dofins (Leonzio et al. 1992).

 

Associació a metal·lotioneïnes

La detoxificació del mercuri en dofins també es realitza per la complexació a metal·lotioneïnes (MT), proteïnes riques en cisteïna capaces d’unir-se a metalls pesants a través dels grups tiol dels seus residus de cisteïna (André et al. 1990, Caurant et al. 1996; Cardellicchio et al. 2002b). Tot i que no és el mecanisme principal de detoxificació, s’observa un màxim d’un 10% del mercuri intracel·lular dels hepatòcits associat a aquestes proteïnes en rates (Gerson i Shaikh 1982).

 

CONCLUSIONS

• La concentració de mercuri varia substancialment segons el teixit i òrgan que es té en consideració, però segueix el següent patró general: fetge >> pulmó > ronyó > múscul. A la pell, meló, blubber i cervell, pren valors insignificants.
• Els nivells del Mediterrani són més alts que a l’Atlàntic i Pacífic i pren els valors màxims a la costa francesa, al mar de Liguria i al mar Tirrè.
• La concentració de mercuri està correlacionada amb l’edat i la longitud, però no amb el sexe.
• Malgrat els nivells de mercuri dels dofins llistats del Mediterrani són molt elevats, no presenten efectes tòxics gràcies a la detoxificació del metall amb seleni i metal·lotioneïnes.

 

REFERÈNCIES

• Andre J, Boudou A, Ribeyre F i Bernhard M (1990). Comparative study of mercury accumulation in dolphins (Stenella coeruleoalba) from French Atlantic and Mediterranean coasts. The Science of the Total Environment 104:191-209
• Augier H, Park WK i Ronneau C (1993). Mercury Contamination of the Striped Dolphin Stenella coeruleoalba Meyen from the French Mediterranean Coast. Marine Pollution Bulletin 26:306-311
• Cardellicchio N, Decataldo A, Di Leo A i Giandomenico S (2002a). Trace elements in organs and tissues of striped dolphins (Stenella coeruleoalba) from the Mediterranean sea (Southern Italy). Chemosphere 49:85-90
• Cardellicchio N, Decataldo A, Di Leo A i Misino A (2002b). Accumulation and tissue distribution of mercury and selenium in striped dolphins (Stenella coeruleoalba) from the Mediterranean Sea (southern Italy). Environmental Pollution 116:265-271
• Cardellicchio N, Giandomenico S, Ragone P i Di Leo A (2000).Tissue distribution of metals in striped dolphin (Stenella coeruleoalba) from the Apulian coast, Southern Italy. Marine Environmental Research 49:55-66
• Frodello JP, Roméo M i Viale D (2000). Distribution of mercury in the organs and tissues of five toothed whale species of the Mediterranean. Environmental Pollution 108:447-452
• Gerson JR i Shaikh ZA (1982). Uptake and binding of cadmium and mercury to metallothionein in rat hepatocyto primary cultures. Biochemistry Journal 208:465-472
• Itano K i Kawai S (1981). Changes of mercury contents and biological half-life of mercury in the striped dolphin. In: Fujiyama H (Ed.) Studies on the Levels of Oganochlorine Compounds and Heavy Metals in Marine Organisms. University of Ryukyus, 49-73
• Krishna D, Virginie D, Stéphane P i Jean-Marie B (2003). Heavy metals in marine mammals. In: Vos JV, Bossart GD, Fournier M i O’Shea T (Eds.) Toxicology of Marine Mammals. Taylor and Francis Publishers, Washington DC, 135-167
• Leonzio C, Focardi S i Fossi C (1992). Heavy metals and selenium in stranded dolphins of the Northern Tyrrhenian (NW Mediterranean). The Science of the Total Environment 119:77-84
• Monaci F, Borrl A, Leonzio C, Marsili L i Calzada N (1998). Trace elements in striped dolphin (Stenella coeruleoalba) from the western Mediterranean. Envirnmental Pollution 99:61-68
• Palmisano F, Cardellicchio N i Zambonin PG (1995). Speciation of mercury in dolphin liver: a two-stage mechanism for the demethylation accumulation process and role of selenium. Marine Environment Research 40(2):109-121
• Pompe-Gotal J, Srebocan E, Gomercic H i Prevendar Crnic A (2009). Mercury concentrations in the tissues of bottlenose dolphins (Tursiops truncatus) and striped dolphins (Stenella coeruleoalba) stranded on the Croatian Adriatic coas. Veterinarni Medicina, 54(12):598-604
• Roditi-Elasar M, Kerem D, Hornung H, Kress N, Shoham-Frider E, Goffman O i Spanier E (2003). Heavy metal levels in bottlenose and striped dolphins off the Mediterranean coast of Israel. Marine Pollution Bulletin 46: 504-512

 

Licencia Creative Commons Atribución-NoComercial-CompartirIgual 4.0 Internacional.