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Los volcanes se encuentran entre los fenómenos naturales más poderosos y destructivos de la Tierra. Pueden arrojar gases calientes y peligrosos, cenizas, lava y rocas que pueden provocar pérdidas desastrosas de vidas y propiedades, especialmente en zonas densamente pobladas.

Pero también pueden crear nuevas superficies terrestres y enriquecer el suelo con nutrientes, convirtiéndolos en terreno fértil para la colonización de plantas y el desarrollo de ecosistemas.

Los científicos llevan mucho tiempo interesados ​​en estudiar los volcanes, no sólo para comprender sus orígenes y dinámica, sino también para monitorear su actividad y predecir sus erupciones.

Sin embargo, los métodos tradicionales de monitoreo volcánico, como la sismología, la geodesia y la geoquímica, suelen ser costosos, complejos y riesgosos, y requieren la instalación y el mantenimiento de instrumentos en entornos peligrosos.

¿Qué pasaría si existiera una forma más sencilla, segura y económica de monitorear los volcanes, utilizando las plantas que crecen sobre ellos y sus alrededores?

Esta es la idea detrás de un nuevo proyecto de investigación liderado por el Dr. Gastón Muñoz, ecólogo vegetal de la Universidad de Chile, quien lleva más de una década estudiando los efectos de la actividad volcánica en las plantas y sus microorganismos asociados.

Las plantas como bioindicadores de la actividad volcánica.

(Foto: ALFREDO ESTRELLA/AFP vía Getty Images)


Las plantas tienen una relación simbiótica con el entorno que las rodea, siendo un indicador vital de la salud general del paisaje, así como cambios significativos en el mismo.

Uno de esos impulsores de la respuesta de las plantas son las emisiones de gases, que son uno de los principales productos de la actividad volcánica.

Las emisiones de gases de los volcanes pueden tener efectos tanto positivos como negativos en las plantas, según su tipo, concentración y duración.

Algunos gases, como el dióxido de carbono y el vapor de agua, pueden mejorar el crecimiento de las plantas y la fotosíntesis, mientras que otros, como el dióxido de azufre y el sulfuro de hidrógeno, pueden causar daños a las hojas, clorosis, necrosis y reducción de la biomasa.

El Dr. Muñoz y su equipo han estado midiendo los efectos de las emisiones de gases en plantas en diferentes zonas volcánicas de Chile, como los volcanes Chaitén, Puyehue-Cordón Caulle y Villarrica.

Han descubierto que las plantas pueden mostrar diferentes niveles de tolerancia y sensibilidad a las emisiones de gases, dependiendo de su especie, genotipo y plasticidad fenotípica.

Al analizar las respuestas fisiológicas, bioquímicas y moleculares de las plantas a las emisiones de gases, los investigadores han podido identificar biomarcadores específicos que pueden indicar la presencia e intensidad de la actividad volcánica.

Por ejemplo, han descubierto que la actividad de enzimas antioxidantes, como la catalasa y la peroxidasa, puede aumentar en plantas expuestas a niveles elevados de dióxido de azufre, como forma de hacer frente al estrés oxidativo.

Los investigadores también han descubierto que la composición y diversidad de las comunidades microbianas asociadas con las plantas, como las bacterias y hongos que viven en sus raíces y hojas, pueden cambiar en respuesta a las emisiones de gases.

Estos microorganismos pueden tener efectos beneficiosos o perjudiciales sobre la salud de las plantas, dependiendo de sus funciones e interacciones.

Por ejemplo, algunos microorganismos pueden ayudar a las plantas a adquirir nutrientes, como nitrógeno y fósforo, del suelo volcánico, que suele ser pobre en materia orgánica y mineralización.

Otros pueden proteger a las plantas de patógenos, plagas y estrés abiótico, como la sequía y la salinidad.

Sin embargo, algunos microorganismos también pueden competir con las plantas por los recursos o producir toxinas que pueden dañarlas.

Utilizando técnicas moleculares, como la metagenómica y el metabarcode, los investigadores han podido caracterizar la diversidad y función de las comunidades microbianas en diferentes escenarios volcánicos e identificar indicadores específicos que pueden reflejar el impacto de las emisiones de gases en la salud de las plantas.

Un nuevo sistema eficaz de seguimiento de la actividad volcánica

Con base en sus hallazgos, el Dr. Muñoz y su equipo propusieron una nuevo sistema de seguimiento eficaz de actividad volcánica, con base en la sanidad vegetal y sus microorganismos asociados. El sistema consta de tres pasos principales:

Selección de especies de plantas y sitios adecuados para el seguimiento.

Los investigadores sugieren utilizar especies de plantas nativas que sean abundantes, extendidas y representativas de la vegetación local, y que tengan diferentes niveles de tolerancia y sensibilidad a las emisiones de gases.

Los sitios deben estar ubicados a diferentes distancias y direcciones de la fuente volcánica y deben tener condiciones ambientales similares, como tipo de suelo, clima y elevación.

Medición de las respuestas de las plantas y los microbios a las emisiones de gases

Los investigadores sugieren utilizar una combinación de métodos de campo y de laboratorio, como inspección visual, muestreo de hojas, muestreo de gases, mediciones fisiológicas, ensayos bioquímicos, análisis moleculares y modelos estadísticos, para evaluar los efectos de las emisiones de gases en la salud de las plantas y sus microorganismos asociados. .

Las mediciones deben realizarse periódicamente, preferiblemente antes, durante y después de eventos volcánicos, y deben compararse con sitios de control que no se vean afectados por las emisiones de gases.

Interpretar y comunicar los resultados.

Los investigadores sugieren utilizar un sistema codificado por colores, similar al sistema de semáforo utilizado por algunos observatorios vulcanológicos, para indicar el nivel de actividad volcánica y su riesgo potencial para la salud humana y ambiental.

El sistema utilizaría colores verde, amarillo, naranja y rojo, según la intensidad y frecuencia de las emisiones de gases y el grado de respuesta de las plantas y los microbios a las mismas.

Los resultados deben comunicarse a las autoridades y partes interesadas pertinentes, como vulcanólogos, gestores de emergencias, agricultores y turistas, utilizando un lenguaje y gráficos claros y sencillos.

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