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El abandono de los usos agrarios reduce el caudal del alto Pisuerga

El abandono de los usos agrarios reduce el caudal del alto Pisuerga

Una investigación de la Universidad de Valladolid muestra que el río porta menos agua desde la éxodo rural de mediados del siglo XX

En el entorno del alto Pisuerga, en la provincia de Palencia, viven actualmente en torno a 500 personas distribuidas en 18 núcleos de población. Hace un siglo, eran 3.500. La emigración de los habitantes de esta zona de montaña a centros industriales en la mitad del siglo XX tuvo consecuencias sobre el caudal del río. Un equipo de investigación de la Universidad de Valladolid (UVa) ha observado que el abandono de los usos agrícolas y la renaturalización de la cuenca en combinación con el calentamiento global ha producido un descenso en la corriente hasta de un 21%.

“Posiblemente, no haya tan poca población en esta zona desde la repoblación del siglo IX”, lamenta Alfonso Pisabarro, investigador del Departamento de Geografía de la Universidad de Valladolid y responsable del estudio. Entre los años 50 y 80 del siglo pasado, seis de cada siete habitantes de esta parte de la Montaña Palentina cambió los pastos y cultivos de subsistencia de sus antepasados por trabajos en los entornos fabriles, como el de Bilbao. Los pastizales para el ganado y los cultivos de subsistencia dejaron paso al bosque de robles y al matorral fundamentalmente. “Observamos que existía una pérdida de recursos hídricos en el alto Pisuerga que llegaba hasta el 21% desde 1960 a 2015, sobre todo en la entrada del embalse de Requejada, y quisimos conocer las razones”, explica el geógrafo de la Facultad de Filosofía y Letras.

La primera razón les llevó a estudiar los efectos de la crisis climática sobre el río. Así, el equipo, dirigido por el catedrático Enrique Serrano, comparó las temperaturas y la pluviometría a partir de datos de las estaciones meteorológicas del entorno desde 1956 a 2015, pero aunque las temperaturas se habían incrementado en consonancia con el calentamiento global, estas junto a las precipitaciones no explicaban la totalidad del descenso de caudal del río. Existían pédidas de caudal significativas entre los años 1980 y 2000.

Entonces, los investigadores dirigieron su mirada a los usos del suelo de la cuenca. Al llevar los datos al descenso de recursos hídricos en este afluente del Duero, encajaba la regresión de la agricultura con el descenso de caudal. “Al no existir ninguna extracción humana para el consumo ni conductos subterráneos, la única otra forma de que se absorba el agua en la cuenca es la vegetación. Al incrementarse sobre todo el matorral, el río tenía menos agua que transportar”, resume Pisabarro.

Para conocer y cuantificar los cambios de uso del suelo, el equipo científico empleó fotografías aéreas estadounidenses y españolas depositadas en el Instituto Tecnológico Agrario de Castilla y León (ITACYL) e imágenes satelitales de la NASA y de la Agencia Espacial Europea. El trabajo ha sido publicado en la revista científica Geografiska Annaler.

Viaducto de Requejada. Foto: Alfonso Pisabarro

Sedimentos

Al llevar menos caudal el Pisuerga, el equipo investigador concluyó también que el río tenía menos capacidad de transportar sedimentos. A partir de depósitos en el embalse de Requejada, en el término municipal de Cervera de Pisuerga, se observó también que el tamaño de las arenas era cada vez menor. Como la fuerza y el volumen de la corriente son menores que hace unas décadas, el tamaño de los cantos arrastrados tiende a reducirse. En las muestras, asimismo, aparecían un mayor contenido vegetal en los niveles más cercanos en el tiempo.

Pisabarro, que desde el 3 de julio de 2019 es doctor en Patrimonio Cultural y Natural por la Universidad de Valladolid, también ha estudiado en su tesis los efectos del descenso de las nevadas en la Cordillera Cantábrica debido a la crisis climática. Desde la década de los 80 y 90, explica, se ha producido un descenso brusco de estos fenómenos meteorológicos. Combinado con el cambio de usos del suelo, el río también ve alterado el comportamiento de su caudal. “De forma general, se puede decir que la nieve controla el funcionamiento de la cuenca, por lo que es cierto el refrán de que ‘año de nieves, año de bienes”, resume.

Los datos observados en el alto Pisuerga son extrapolables a otros ríos de la Cordillera Cantábrica, sobre todo en su vertiente sur desde la provincia de León hasta la de Burgos. En la investigación ha colaborado personal del Instituto Pirenaico de Ecología (del CSIC) y de la Universidad Nacional de Educación a Distancia (UNED).

Bibliografía

Alfonso Pisabarro, Ramón Pellitero, Enrique Serrano & Juan Ignacio López-Moreno, ‘Impacts of land abandonment and climate variability on runoff generation and sediment transpor in the Pisuerga headwaters (Cantabrian Mountains, Spain)’, Geografiska Annaler: Series A. Physical Geography. DOI: https://doi.org/10.1080/04353676.2019.1591042

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Un modelo anticipa el comportamiento de la principal bacteria causante de gastroenteritis

Un modelo anticipa el comportamiento de la principal bacteria causante de gastroenteritis

La Universidad de Valladolid (UVa), en colaboración con la de León y la Carlos III de Madrid, estudia cómo se adaptan cepas no patógenas de  ‘Escherichia coli’ a diferentes condiciones para combatir a sus ‘hermanas’ nocivas

La bacteria Escherichia coli es un habitante habitual del nuestro intestino. La mayoría de las cepas es inofensiva, pero pueden existir variantes patógenas que producen problemas gastrointestinales. La Universidad de Valladolid, en colaboración con las universidades de León y la Carlos III de Madrid, ha estudiado cómo se adaptan las cepas no patógenas a diferentes condiciones para anticiparse al comportamiento de sus hermanas más nocivas. El resultado puede ayudar a la mejorar la seguridad de los alimentos.

El problema principal de la bacteria es su presencia en algunos alimentos. Las versiones patógenas de E. coli tiene como reservorio al ganado vacuno. De ahí, mediante condiciones deficientes de limpieza y desinfección de locales y utensilios, y una manipulación poco higiénica de los alimentos, puede llegar a la cadena alimentaria. Carnes mal cocinadas, productos lácteos no pasteurizados, verduras contaminadas y mal lavadas o agua contaminada podrían contener la toxina producida por esta bacteria, la mayor causante de gastroenteritis a nivel mundial. Curiosamente, en Estados Unidos e Reino Unido donde el consumo de leche fresca se ha convertido en una costumbre culinaria, se ha producido un mayor número de casos de intoxicaciones por esta bacteria.

El equipo investigador ha estudiado a través de unos modelos matemáticos la variabilidad entre las cepas patógenas y no patógenas de la bacteria para describir su comportamiento. Para ello, se cultivaron diferentes cepas de E. coli tanto patógenas como no patógenas en tres medios diferentes: un medio estándar de laboratorio, en leche y en jugo de carne. Después, se calcularon varios parámetros de crecimiento de los microorganismos, como el tiempo de latencia (así se conoce al tiempo que necesita la bacteria para adaptarse al medio) y la velocidad máxima de crecimiento. Las condiciones de los experimentos en los tres medios intentaron asemejar situaciones bajo temperatura ambiente superiores a las de refrigeración (15, 20 o 25ºC) o bajo temperatura óptima para el microorganismo (30, 35 o 40ºC).

El estudio demostró que existe muy poca variabilidad entre las cepas patógenas y las otras no patógenas, ya que ambas tienen un comportamiento similar bajo las condiciones estudiadas. “Sus valores en cuanto a sus tiempos de latencia y sus velocidades máximas de crecimiento son equiparables , por lo tanto, se pueden emplear los datos de unas para predecir el comportamiento de otras”, afirma Emiliano Quinto, investigador principal.

 

Transferencia del conocimiento

El objetivo principal de esta investigación, publicada recientemente en la revista científica Food Research International, es anticiparse al comportamiento de las bacterias más peligrosas. Para ello, es interesante conocer el tiempo que van a necesitar para adecuarse a un medio y estimar su velocidad de reproducción. Este conocimiento tiene una aplicación práctica en el análisis de riesgos en la industria alimentaria. Con los datos obtenidos de las cepas no patógenas de E. coli, se puede conocer el comportamiento de las patógenas y atajar su multiplicación a lo largo de la cadena alimenticia. Es decir, se sabe cuándo hay que emplear los medios técnicos disponibles en la industria alimenticia: refrigeración, esterilización o pasteurización; para acabar con la reproducción de la bacteria y no permitir que se genere la toxina asociada a problemas intestinales. “En la industria alimentaria, nos interesa saber en qué momento se tienen que emplear ciertos tratamientos técnicos. Lo ideal es abordar a la bacteria antes de que acabe su tiempo de adaptación para que no tenga tiempo de reproducirse”, prosigue Quinto, profesor del Área de Nutrición y Bromatología.

Modelos matemáticos

Para conocer el comportamiento de las bacterias se trabajó desde el punto de vista de la variabilidad, un concepto estadístico. Se consideró la población bacteriana de una manera heterogénea y se realizó un estudio matemático desde la individualidad de los organismos. Para ello, se emplearon dos estrategias de estimación estadística desarrolladas en conjunto con el departamento de Estadística de la Universidad Carlos III de Madrid. La primera de ellas es paramétrica, basada en una distribución general sobre medidas positivas, y el segundo de tipo no paramétrico, mediante métodos de remuestreo bootstrap.

Bibliografía

E.J.Quinto, J.M.Marín, I. Caroa, J. Mateo, M.P.Redondo-del-Río, B.de-Mateo-Silleras, D.W.Schaffner, “Bootstrap parametric GB2 and bootstrap nonparametric distributions for studying shiga toxin-producing Escherichia coli strains growth rate variability”. Food Research International. Volume 120, June 2019, Pages 829-838. https://doi.org/10.1016/j.foodres.2018.11.045

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Investigadores forestales rescatan construcciones de barro para frenar la erosión

Investigadores forestales rescatan construcciones de barro para frenar la erosión

La UVa propone métodos tradicionales para construir diques de tierra integrados en el paisaje para el control de sedimentos

Desde hace más de siglo y medio se emplean dos soluciones para el problema de la erosión en los terrenos. La primera de ellas, es la repoblación vegetal para recuperar los bosques. La segunda, la construcción de diques forestales con hormigón, piedra o gaviones que cortan flujos torrenciales en cárcavas y barrancos. Sin embargo, estas estructuras quedan de manera permanente, lo que  causa un impacto paisajístico. La Universidad de Valladolid (UVa) ha planteado de manera experimental una nueva solución: usar técnicas clásicas de construcción en tierra para restaurar barrancos dañados por la erosión.

Esta tipología de presas basadas en técnicas constructivas con tierra tradicionales no ha sido usada nunca para la restauración de barrancos ni cárcavas. Encontramos presas de tierra, por ejemplo, en el río Arlanzón (Burgos), pero nunca con el objetivo propuesto en este estudio: una estructura resistente e impermeable que consiga estabilizar las zonas erosionadas por torrentes o escorrentías y capturar los sedimentos que irían directamente a los ríos. Además, los investigadores del Departamento de Ingeniería Agrícola y Forestal de la UVa pretenden “recuperar los terrenos degradados en zonas no muy torrenciales basándonos en una técnica tradicional de construcción en tierra, como es el muro tapial”, resalta Joaquín Navarro, investigador principal del estudio. “Castilla y León es un sitio ideal para utilizar esta estrategia”, concluye.

Técnicas tradicionales

Una de las innovaciones principales que propone la investigación publicada recientemente en la revista científica Science of the Total Enviroment es la sustitución del núcleo de arcilla compacto que normalmente compone estas presas, por un muro tapial. El muro tapial es una construcción tradicional de tierra empleada en todo el mundo. Es una barrera de tierra realizado con una técnica similar al adobe que se ha usado tradicionalmente en el Magreb, Egipto y también en Castilla y León. Con esta técnica, se rescatan estrategias de construcción tradicional en tierra, se trabaja con materiales de la zona y se reduce el volumen de la obra, es decir, se consigue estabilizar la estructura usando menos tierra. El grupo de investigación pertenece a la Escuela Técnica Superior de Ingenierías Agrarias de Palencia y en este trabajo colabora con la compañía Obras con Calma, una empresa especializada en la construcción tradicional en tierra, emplazada en Amayuelas (Palencia).

El dique de tierra tiene grandes ventajas frente a los de hormigón y piedra que vienen usando hasta ahora. La primera de ellas es que la presa queda completamente integrada en el paisaje, por medio de un paramento aguas abajo revegetable. La segunda es que se puede construir fácilmente con los materiales propios de la zona donde se localiza. Por último, el resultado es una parcela completamente restaurada y cubierta de vegetación, que además de retener sedimentos actúa como sumidero de CO2. No en vano, la parte visible de la presa se cubre con tierra vegetable sembrada para conseguir una presa verde. En concluisión, con estas presas o diques se consigue una estabilización del barranco mucho más integrada y respetuosa con el paisaje, además de actuar en la regulación del clima y la protección de la calidad de las aguas.

Coste y solución

En este momento, el precio de estas construcciones es elevado. No precisamente porque los materiales empleados sean caros, sino porque la aparición de nuevos métodos constructivos ha hecho que los tradicionales se releguen a un segundo plano. Por lo tanto, el conocimiento que existía sobre estas técnicas se ha ido perdiendo con el paso del tiempo y su abandono. En la actualidad, el precio de la construcción tradicional se eleva con respecto al del hormigón ya que se necesitan especialistas que asesoren sobre su empleo. “Si se recupera y desarrolla su mercado, el precio de la obra va a disminuir rápidamente”, asegura Navarro. Es por eso que, en otras zonas del mundo, donde estas técnicas se siguen empleando, el precio de la obra es mucho más bajo que en España.

Por el momento, los investigadores de la UVa en colaboración con la Universidad Católica de Ávila, solo han podido llevar a cabo el diseño, los cálculos y las comprobaciones de seguridad. A la espera de patrocinadores que financien su proyecto, siguen probando su propuesta en pequeños prototipos. Este estudio fue galardonado el año pasado con el premio Ruiz de la Torre concedido por el Colegio Oficial de Ingenieros de Montes, a mejor Trabajo Fin de Máster de España, presentado por Sergio Galicia.

Distribución de la erosión

Viajar por España y observar zonas desérticas donde abundan cárcavas, argallos y barrancos es muy habitual. Estos lugares sufren gran erosión debido a la histórica sobreexplotación de la superficie y desaparición de bosques, grandes retenedores de torrentes y escorrentías que sin ellos desgastan el terreno. La construcción de diques de retención con hormigón o piedra han sido empleadas como la opción más eficaz en zonas como los Pirineos, Levante o las cuencas del río Corneja (Ávila) y Carrión (Palencia).

Bibliografía

S. Galicia, J. Navarro-Hevia, A. Martínez-Rodríguez, J. Mongil-Manso, J. Santibáñez “‘Green’, rammed earth check dams: A proposal to restore gullies under low rainfall erosivity and runoff conditions”. Science of The Total Environment. Volume 676, 1 August 2019, Pages 584-594. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2019.04.189

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La ponderación más precisa de la difusión del agua en el cuerpo mejora la resonancia magnética

La ponderación más precisa de la difusión del agua en el cuerpo mejora la resonancia magnética

Las universidades de Valladolid (UVa) y Wisconsin-Madison mejoran las imágenes obtenidas en las resonancias magnéticas de difusión

Las resonancias magnéticas son una modalidad de imagen que permite analizar la composición y estructura del cuerpo. Sin embargo, sus resultados no siempre gozan de la calidad deseada. El movimiento natural de los órganos, producido por la palpitación del corazón o por la propia respiración, por ejemplo, y el tiempo de adquisición de las propias imágenes provocan ruido e interferencias. Un equipo internacional compuesto por ingenieros de Telecomunicaciones de la Universidad de Valladolid e ingenieros y médicos de la de Wisconsin-Madison (Estados Unidos) ha encontrado una manera para obtener imágenes mejor calidad y nitidez, y así facilitar  la caracterización y el diagnóstico de ciertas enfermedades.

Para ello, se han centrado en las resonancias magnéticas de difusión, que es una modalidad de imagen de resonancia magnética que mide la forma en la que se propaga el agua en el organismo. El cuerpo humano está compuesto en su mayor parte por este fluido. El equipo investigador ha creado un algoritmo para mejorar la medida de la difusión del líquido por órganos y tejidos. Esta labor es de gran complejidad, dado que las medidas son muy variables y poco reproducibles debido tanto a efectos fisiológicos como físicos.

La fluidez del agua en el organismo influye en la calidad de las resonancias magnéticas. Una mayor difusión implica menor señal e intensidad de la imagen, y  por lo tanto, unos resultados en la resonancia magnética de peor calidad. El objetivo del grupo de estudio del Laboratorio de Procesado de Imagen del que forma parte Óscar Peña-Nogales es conseguir unas resonancias con altas ponderaciones en difusión, necesarias para el adecuado diagnóstico de ciertas enfermedades, pero, asu vez, adquirir las imágenes en el menor tiempo de adquisición posible para obtener imágenes de mayor calidad.

Hígado y resonancias

El corazón y el hígado son de los dos órganos con más movimiento en el cuerpo humano. El corazón, debido al pálpito; y el hígado, a la respiración y, como consecuencia de su cercanía al corazón, también del pálpito. Para desarrollar esta investigación, el equipo multidisciplinar se centró en el hígado debido a la experiencia de sus colegas estadounidenses en el tema. La colaboración entre ambos equipos -UVa y Wisconsin- ha sido imprescindible ya que “ellos cuentan con mayor disponibilidad de recursos”, afirma Peña-Nogales. Por este motivo, mientras en Valladolid se realizó el desarrollo teórico y simulaciones, en Madison se analizaron voluntarios sanos y pacientes con lesiones hepáticas.

Uno de los obstáculos que afrontó la investigación ha sido precisamente el análisis de la difusión del agua en los órganos. Cuando se toman las resonancias, los aparatos no solo recogen el agua del tejido del órgano a estudiar, sino también el de la sangre de las venas que lo componen. Esta información no deseada puede confundir a la hora de realizar valoraciones médicas.

Mejor señal adquirida

Hasta ahora, existían técnicas para reducir el movimiento natural de los órganos a la hora de realizar una resonancia, pero prolongaban mucho el tiempo de adquisición de la imagen y por lo tanto se obtenía una menor señal, lo que hace que las imágenes tengan menor intensidad y calidad. Esta investigación, publicada recientemente en la revista científica Magnetic Resonance in Medicine, es novedosa no solo por buscar la reducción de movimiento sino también por reducir ese tiempo de adquisición.

De forma añadida, también acaba otros efectos físicos presentes en el proceso de adquisición, como son los campos magnéticos no deseable que distorsionan la imagen obtenida. Con pequeñas modificaciones en el algoritmo propuesto acaban con este y otros problemas físicos. Ahora, el objetivo principal es “seguir comprobando con casos clínicos que la técnica funciona, y seguir expandiendo la metodología para minimizar otras distorsiones que aparecen en las imágenes”, concluye Peña-Nogales.

Bibliografía

Peña‐Nogales, Ó, Zhang, Y, Wang, X, de Luis‐Garcia, R, Aja‐Fernández, S, Holmes, JH, Hernando, D. Optimized Diffusion‐Weighting Gradient Waveform Design (ODGD) formulation for motion compensation and concomitant gradient nulling. Magn Reson Med. 2019; 81: 989– 1003. https://doi.org/10.1002/mrm.27462

Zhang, Y, Peña‐Nogales, Ó, Holmes, JH, Hernando, D. Motion‐robust and blood‐suppressed M1‐optimized diffusion MR imaging of the liver. Magn Reson Med. 2019; 82: 302– 311. https://doi.org/10.1002/mrm.27735