Estudios con radiotrazadores: del océano al cráter de un volcán

El cambio climático es uno de los grandes problemas a los que se enfrenta la sociedad y, para combatirlo, los equipos científicos desarrollan nuevas técnicas e investigaciones que nos ayuden a comprender, mitigar y reducir el impacto que está causando en nuestro planeta. Tanto en los océanos como en los suelos hay evidencias de cómo están cambiando las condiciones ambientales y, gracias a ello, se puede medir el impacto del cambio climático en el medioambiente y la biodiversidad.

Un radiotrazador es una sustancia que contiene moléculas en las que uno o varios átomos han sido sustituidos por un radioisótopo. Esto es, un isótopo radioactivo que se desintegra emitiendo partículas y radiación electromagnética denominada gamma. Gracias al desarrollo de instrumentación nuclear, se puede detectar esta radiación gamma y, de este modo, es posible utilizarlos para visualizar el flujo de ciertas sustancias a lo largo de diferentes recorridos. Esto permite diagnosticar enfermedades, evaluar el funcionamiento de sistemas hidráulicos complejos o, incluso, medir la captación de ciertas sustancias por seres vivos en ciertos ecosistemas en peligro. Se trata, por tanto, de una suerte de GPS, que permite identificar movimientos espaciales de diferentes sustancias.

En los últimos meses, en el marco de una colaboración entre el CSIC y la Universidad de Costa Rica, Enrique Nácher, investigador del CSIC en el Instituto de Física Corpuscular (IFIC, CSIC-UV) y Mario Cubero, catedrático e investigador de la Universidad de Costa Rica (UCR), han arrancado una colaboración para llevar a cabo una serie de estudios de medioambiente y cambio climático utilizando radiotrazadores. El objetivo es identificar problemas concretos y poder desarrollar posteriormente soluciones e investigaciones aplicadas. Para ello, se ha iniciado un importante trabajo de campo, destacando el estudio de los ecosistemas marinos y la recogida de muestras de diferentes tipos de suelos y sedimentos en el cráter de un volcán.

Desde las profundidades de mares y océanos…

El proyecto REMO, financiado por la GVA en el marco de la iniciativa ThinkInAzul, plantea hacer estudios de la sensibilidad de los moluscos y corales a la acidificación de los océanos y mares causada por el cambio climático. Para realizar estos estudios se utiliza Calcio-45 como radiotrazador, es decir, un isótopo radioactivo del calcio que permite saber dónde se acumula este y, por tanto, facilita investigar la síntesis del carbonato de calcio en las conchas de moluscos o esqueletos de corales en diferentes acuarios y con niveles de acidez distintos.

El Instituto de Física Corpuscular (IFIC), está estudiando, junto a investigadores del Oceanogràfic de Valencia, el aumento de la acidez de los mares y océanos como uno de los efectos directos del cambio climático por el incremento del dióxido de carbono (CO₂) en la atmósfera. La medición de calcificación en acuarios con radiotrazadores, trabajando con corales y moluscos del Oceanogràfic resulta una técnica de análisis pionera en España, no es invasiva ni genera daño a las especies en estudio. Además, permite cotejar los resultados con los obtenidos en espacios abiertos, sirviendo de punto de apoyo en las investigaciones.

La parte más innovadora del proyecto se encuentra en el análisis del calcio que captan estos invertebrados, utilizando un detector que está desarrollando el IFIC con tecnología de instrumentación nuclear. Los investigadores emplean un radiotrazador disuelto en el agua -Calcio-45 radioactivo que no perturba el estudio-, y se mide la cantidad que capta el animal de una forma no perjudicial ni destructiva para su organismo. La técnica también permite monitorizar la captación de calcio de un mismo individuo durante todo su crecimiento y desarrollo.

En este sentido la colaboración con la UCR será muy enriquecedora puesto que en su Centro de Investigaciones Marinas (CIMAR) plantean experimentos similares de acidificación y captación de calcio en moluscos, utilizando otras técnicas indirectas, como la media incremental del peso, que permitirán la intercomparación de resultados con el proyecto REMO y el intercambio de know how.

Además de estos primeros estudios, el grupo del IFIC tiene como objetivo a largo plazo la implementación de su uso en otros campos de la investigación científica con ecosistemas marinos, como puede ser la nutrición, la parasitología, la microbiología y la ecología, en otros organismos que incorporan calcio en otras formas moleculares como las medusas y el sulfato de calcio.

… hasta el cráter de un volcán activo

Por otra parte, Nácher y Cubero realizaron el pasado mes de octubre una expedición que recorría diferentes localizaciones de Costa Rica. Una de ellas consistió en subir o, más bien, bajar, al cráter del volcán Poás, ubicado a 2.708 metros de altura, reconocido como una de las principales cumbres del país, considerado uno de los centros eruptivos más importantes de Costa Rica y una de las maravillas naturales del país. Al tratarse de un volcán activo, hay diferentes sustancias en el ambiente que dificultan la respiración, y por ello se debe ir bien protegido con máscaras respiratorias, y también la manipulación de aparatos electrónicos, debido a las condiciones del entorno.

Del cráter emanan gases continuamente, principalmente azufre y cloro, sin embargo, al contrario que en otros volcanes, la mayor parte del azufre reacciona con el agua del lago que cubre el cráter y precipita, quedando en forma sólida en la superficie del lago. El cloro no precipita y sale expulsado en forma de gas que se hace muy incómodo de respirar, provocando fuerte escozor de garganta y ojos, lo que hace indispensable el uso de máscaras apropiadas.

La subida al Poás se hace en coche, pero lo complicado es bajar al interior del cráter, ya que se trata de un descenso de cerca de dos horas entre zonas de lava sólida de la erupción de 2017, otras de tierra erosionada y sobre todo muchos cortados. Después, el recorrido por todo el cráter lleva otra hora y media tomando muestras de tierra, cenizas, lava, agua del lago con temperaturas de unos 50ºC y agua de las emanaciones, en las cuales, la temperatura alcanza los 70ºC. La presencia del vulcanólogo y guía Geoffroy Avard fue clave para poder realizar esta actividad de campo.

Además, el equipo también recorrió diferentes emplazamientos del Bosque Nuboso de Monteverde, una reserva natural de más de 10.500 hectáreas de selva tropical con una alta cantidad de biodiversidad, que cuenta con seis zonas ecológicas, el 90% de las cuales es bosque virgen. En esta ocasión los investigadores recorrieron distintas zonas del bosque buscando posibles emplazamientos cercanos a las estaciones meteorológicas existentes, llegando a localizarse cuatro, para dejar cubetas con distintos tipos de suelo como arcillas y pastos entre otros, y estudiar posteriormente la presencia de Berilio-7 usando detectores de radiación gamma.

El análisis de las muestras

El objetivo principal de esta expedición ha sido el análisis de las muestras recogidas durante el viaje, de forma paralela en los laboratorios de radioactividad ambiental de la Universitat de València, el LARAM, y de la Universidad de Costa Rica, el CICANUM. Este estudio busca la presencia de Berilio-7 en las muestras recogidas, puesto que se trata de un radioisótopo natural que se origina a partir de la interacción de los rayos cósmicos con la atmósfera terrestre, y se introduce en el debido a las lluvias principalmente. Es ideal, por tanto, para la medición de la redistribución del suelo, sobre todo mediante los procesos de erosión y sedimentación, ocasionada por las precipitaciones en cortos periodos de tiempo.

La obtención de los resultados de ambas investigaciones permitirá conocer mejor los procesos producidos en las zonas volcánicas y en los océanos, permitiendo así identificar problemáticas ambientales concretas y desarrollar estrategias para combatir el cambio climático y la crisis ambiental.

A corto y medio plazo los investigadores del IFIC y de la UCR continuarán esta colaboración para hacer medidas intercomparativas en el marco de estos proyectos de estudios ambientales con radiotrazadores, de especial relevancia para la consecución de los objetivos de desarrollo sostenible, en particular los relacionados con preservar los suelos, los mares y los océanos y las especies que habitan en ellos. Ambos grupos buscarán sinergias y aplicaciones a través de proyectos de intercambio en los que prima la interdisciplinariedad y la cooperación.

Ángela Molina-IFIC Comunicación/CSIC Comunicación

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