La nostra recerca se centra a entendre com els factors clau del canvi en els ecosistemes d'alta muntanya —canviant el clima, la química atmosfèrica canviant i l'ús del sòl— provoquen alteracions en els processos ecosistèmics que interactuen, des dels cicles de l'aigua i els nutrients fins a la dinàmica microbiana i ecològica.
Examinant aquests sistemes a escala temporal a curt i llarg termini, pretenem captar tant les respostes immediates dels ecosistemes com les trajectòries de canvi a llarg termini. Treballar en entorns remots d’aigua dolça, on la influència humana directa és mínima, ens permet detectar senyals ambientals que proporcionen indicadors clars i sensibles del canvi global.
Al centre del nostre enfocament hi ha el monitoratge ecològic a llarg termini, que serveix com a marc essencial per detectar, quantificar i interpretar el canvi ambiental. Mitjançant aquest enfocament basat en observatoris, podem integrar informació física, química i biològica per entendre i predir millor el funcionament de les aigües dolces de muntanya sota un entorn global canviant.
Exploreu les seccions següents per a una visió general dels principals temes de recerca de LOOP:
Canvi climàtic
Utilitzant registres a llarg termini de la temperatura de l'aire, precipitació, temperatura dels rius, cabal dels rius, capa de neu i cobertura de gel lacustre, estudiem com responen els ecosistemes d'alta muntanya a un clima canviant.
Tenim registres a llarg termini de la temperatura de l’aire, precipitacions, cabal dels rierols, aigua subterrània i nivell del llac, temperatura dels rierols i llacs, i cobertura de gel del llac. Aquestes mesures in situ es complementen amb mètodes avançats de teledetecció i observacions amb càmeres fenològiques (o fenocàmeres), que permeten un monitoratge detallat de la cobertura de neu i la dinàmica de la vegetació a les nostres conques d’estudi. Mesurem com els esdeveniments meteorològics extrems cada cop més freqüents i intensos—especialment les sequeres—alteren la transferència, el cicle i el destí aigües avall dels elements biogeoquímics clau al llarg del continu paisatgístic (des dels sòls fins a les aigües aigües avall) en les conques d’alta muntanya. Estudiem com la reducció de la capa de neu i l’augment de la congelació del sòl durant l’hivern afectaran els processos del sòl i dels ecosistemes aquàtics al llarg de les estacions. Aquests registres mostren canvis notables en el clima i en la variabilitat del clima durant les darreres dècades. La resposta dels ecosistemes a aquests canvis no ha estat ni simple ni lineal, sinó que sorgeix de respostes acumulatives a dinàmiques climàtiques que operen en múltiples escales temporals.
- PROJECTES RELACIONATS
RyC-Max
Alteracions en els cicles biogeoquímics de conques hidrogràfiques d’alta muntanya en el context del canvi global: implementació d’un pla de monitoratge.
DRYLAND
La sequera com a motor emergent de la pèrdua de carboni i nutrients del sòl i de la degradació de la qualitat de l’aigua en ecosistemes d’alta muntanya.
SERVICO2
Impactes del clima, la deposició de N i P i l’ús del sòl sobre l’aigua com a motor del servei ecosistèmic regulador dels gasos d’efecte hivernacle en les conques de capçalera.
Química atmosfèrica
Estudiem com responen les conques i les aigües interiors als canvis en la química de l'atmosfera, des de la disminució de la contaminació atmosfèrica provocada per restriccions a les emissions fins a inputs episodics com les intrusions de pols del Sàhara.
Un component important del canvi ambiental global és l’alteració dels fluxos atmosfèrics d’elements químics. Les regions d’alta muntanya actuen com a “dits freds”, concentrant la deposició atmosfèrica de sofre, nitrogen, microcontaminants orgànics, oligoelements, metalls i metal·loides, cosa que ha creat un llegat a llarg termini de contaminació antropogènica a les seves conques i sistemes aquàtics. Tot i que alguns inputs tenen origen natural, com la pols transportada des de regions àrides i desèrtiques a través dels oceans, molts s’intensifiquen per les activitats humanes. Les emissions industrials, la combustió de combustibles fòssils, l’agricultura intensiva i la combustió de biomassa han augmentat molt la càrrega atmosfèrica de nitrogen reactiu, compostos de sofre, metalls traça i contaminants orgànics. Aquests contaminants es transporten a llargues distàncies i es dipositen fins i tot en conques muntanyoses remotes, alterant l’equilibri químic dels sòls, les aigües i la biota. A més, els canvis climàtics en la temperatura, els patrons de precipitació i la dinàmica de la neu modulen encara més la diposició i remobilització d’aquestes substàncies, amplificant-ne els impactes ecològics i biogeoquímics.
Estudiem com responen els llacs i rierols als canvis en la química de l’atmosfera, especialment a la disminució de la contaminació atmosfèrica provocada per les restriccions federals sobre les emissions. Abans que s’introduïssin restriccions d’emissions, els paisatges pirinencs estaven exposats a la pluja àcida que lliurava compostos de sofre i nitrogen als seus sòls i aigües. Aquests inputs àcids van esgotar el calci i altres nutrients essencials i van augmentar la mobilitat de metalls tòxics com l’alumini. Com a resultat, l’acidificació aquàtica va provocar desequilibris nutricionals generalitzats a la zona i canvis en el patró de limitació ecològica de nutrients als llacs. També estudiem l’herència de la pluja àcida en processos aquàtics dels ecosistemes com la productivitat o l’estructura microbiana, i estudiem els efectes interactius de la recuperació de la pluja àcida sota l’estrès del canvi climàtic. Finalment, estudiem com els desplaçaments induïts per la pols en la quantitat i estequiometria de nutrients i contaminants dissolts importats a les conques hidrogràfiques d’alta muntanya provoquen alteracions biogeoquímiques de llacs i rierols.
Els paisatges pirinencs van patir dècades de pluges àcides moderades, que van eliminar el calci i altres nutrients clau dels sòls forestals. Estudiem l’herència de la pluja àcida en processos forestals com el creixement de la vegetació, i estudiem els efectes interactius de la recuperació de la pluja àcida sota els factors d’estrès del canvi climàtic. Els boscos de Hubbard Brook també es veuen afectats per l’augment del diòxid de carboni i altres gasos d’efecte hivernacle a l’atmosfera i pels canvis en la deposició de nutrients com el nitrogen i el calci.
- PROJECTES RELACIONATS
SERVICO2
Impactes del clima, la deposició de N i P i l’ús del sòl sobre l’aigua com a motor del servei ecosistèmic regulador dels gasos d’efecte hivernacle en les conques de capçalera.
RyC-Max
Alteracions en els cicles biogeoquímics de conques hidrogràfiques d’alta muntanya en el context del canvi global: implementació d’un pla de monitoratge.
Paleolimnologia
Utilitzem nuclis de sediments recuperats de llacs per revelar canvis a llarg termini impulsats pel clima i la influència humana. Aquests arxius naturals amplien les observacions més enllà dels registres instrumentals i proporcionen punts de referència per avaluar les transformacions actuals, des de la variabilitat climàtica de l'Holocè fins a la contaminació per plom antiga.
Els nuclis de sediments recuperats de diferents llacs ens han permès reconstruir el clima i la influència humana en llacs remots de muntanya i ecosistemes circumdants durant els darrers 15.000 anys. Els sediments del llac arxiven informació ambiental i ecològica molt més enllà dels límits del llac. En el context actual del canvi global, els sediments dels llacs de muntanya contenen una informació inestimable sobre els canvis postindustrials que es pot comparar amb intervals primerencs, previs a la pertorbació. Les reconstruccions paleolímniques ens permeten estendre les nostres observacions contemporànies enrere en el temps i ofereixen una referència per avaluar la importància dels canvis actuals. A més, els arxius de sediments ofereixen una visió a llarg termini de la dinàmica ecològica que no es pot capturar en sèries d’observació. Com que la natura mai no segueix el mateix camí dues vegades, el canvi a llarg termini és més gran que la suma de les fluctuacions a curt termini. Diversos nuclis recuperats de diferents llacs ens han permès reconstruir el clima hivernal durant l’Holocè i una contaminació per plom datada fa uns mil·lennis.
- PROJECTES RELACIONATS
PAISATGE AQUÀTIC
El paisatge aquàtic com a marc per a la coexistència d’espècies: les diatomees com a model.
Ecologia microbiana
Utilitzem eines moleculars i genòmiques avançades per estudiar com els microorganismes aquàtics i sedimentaris modelen i responen als canvis ambientals en ecosistemes aquàtics d'alta muntanya.
Estudiem com els microorganismes modelen i responen als canvis ambientals en ecosistemes aquàtics d’alta muntanya. Aquests llacs, rierols i zones humides remotes acullen comunitats microbianes altament especialitzades adaptades a condicions extremes i fluctuants de temperatura, radiació i disponibilitat de nutrients. Malgrat la seva mida microscòpica, aquests organismes tenen un paper fonamental en el cicle de nutrients, la purificació de l’aigua i la regulació de la productivitat dels ecosistemes. Es presta especial atenció a les comunitats planctòniques i bentòniques, incloent-hi cianobacteris i altres fotoautòtrofs que impulsen la producció primària en aquests ecosistemes. Les seves interaccions amb altres microorganismes i amb nivells tròfics més alts proporcionen coneixements essencials sobre la resiliència dels ecosistemes i retroalimentacions al canvi global. Mitjançant un seguiment ecològic a llarg termini i anàlisis comparatives, busquem revelar com la vida microbiana tant registra com mediadora les transformacions ambientals en conques d’alta muntanya
Utilitzem eines moleculars i genòmiques avançades per caracteritzar la diversitat microbiana i seguir com varia la composició de la comunitat a través de gradients espacials i temporals. Mitjançant la integració de dades microbianes, químiques i físiques, volem entendre els processos que controlen els fluxos de carboni i nutrients en entorns oligotròfics i com aquests es veuen afectats per l’escalfament climàtic, els canvis en les aportacions atmosfèriques i la variabilitat hidrològica.
- PROJECTES RELACIONATS
PAISATGE AQUÀTIC
El paisatge aquàtic com a marc per a la coexistència d’espècies: les diatomees com a model.
CIANOMONT
Floracions cianobacterianes en llacs d’alta muntanya: composició, causes i conseqüències.
PyriSentinel
Explorant la biodiversitat invisible als llacs pirinencs, sentinelles del canvi climàtic, mitjançant genòmica portàtil d’alta resolució.
Hidro-biogeoquímica
Estudiem com el canvi global altera el cicle i la transferència d'elements biogeoquímics clau a través del continu atmosfera–paisatge, des de la precipitació i els sòls fins als rius i conques aigües avall.
Estudiem com el canvi global està remodelant el transport, el cicle i la reactivitat d’elements biogeoquímics clau —com el carboni, nutrients i oligoelements— a través del continu atmosfera-paisatge, des de la precipitació i els sòls fins als rierols de capçalera i les conques aigües avall. En diverses conques experimentals dels Pirineus Centrals, monitoritzem variables biogeoquímiques i de biodiversitat clau en la deposició atmosfèrica, llacs i rierols, complementats per mesures detallades i experiments que ajuden a desxifrar els mecanismes que impulsen aquestes respostes dels ecosistemes.
També aprofitem tecnologies de sensors d’avantguarda per captar els mecanismes ràpids i no lineals que governen la transferència, el cicle i el destí d’aquests elements biogeoquímics clau a tot el paisatge. Desplegant sensors ambientals d’alta freqüència a través de gradients espacials en les nostres conques experimentals, estudiem quins esdeveniments i ubicacions exerceixen la major influència en aquesta modulació i, finalment, en els fluxos i el destí dels elements biogeoquímics a les conques hidrogràfiques de muntanya.
Utilitzem isòtops d’aigua (deuteri, triti i ¹⁸O) per determinar l'”edat” de l’aigua, o temps mitjà de residència (MRT) — el temps mitjà que l’aigua passa en una conca des de la seva diposició com a pluja o neu. Comprendre l’edat de l’aigua i els camins de flux proporciona un context essencial per interpretar la conca i la biogeoquímica aquàtica, ja que el temps de residència hidrològica regula el transport i la transformació de nutrients, carboni i elements traça dins dels ecosistemes muntanyosos.
- PROJECTES RELACIONATS
RyC-Max
Alteracions en els cicles biogeoquímics de conques hidrogràfiques d’alta muntanya en el context del canvi global: implementació d’un pla de monitoratge.
DRYLAND
La sequera com a motor emergent de la pèrdua de carboni i nutrients del sòl i de la degradació de la qualitat de l’aigua en ecosistemes d’alta muntanya.
SERVICO2
Impactes del clima, la deposició de N i P i l’ús del sòl sobre l’aigua com a motor del servei ecosistèmic regulador dels gasos d’efecte hivernacle en les conques de capçalera.
Variabilitat regional
Estudiem el districte dels llacs Pirineus, que acull més d'un miler de llacs d'alta muntanya influïts per diversos tipus de roca mare, climes i pendents altitudinals pronunciats. Aquesta diversitat modela el funcionament dels llacs, i les prospeccions a llarg termini mostren com l'escalfament climàtic i la deposició atmosfèrica estan alterant els seus ecosistemes.
Els Pirineus acullen una regió lacustre remarcable que conté poc més de mil llacs d’alta muntanya de més de 0,5 hectàrees, aproximadament la meitat dels quals es troben a cada costat de la serralada. Aquest laboratori natural abasta una sorprenent diversitat geològica i climàtica: els llacs es troben sobre roques de granit, pissarra, esquist, calcària i origen volcànic, cadascun aportant signatures químiques distintives a les aigües. La regió també es troba en una cruïlla climàtica: les conques occidentals estan influenciades pel règim atlàntic humit, mentre que les orientals experimenten condicions mediterrànies més fortes.
A més d’aquest contrast est-oest, els llacs es distribueixen al llarg d’un gradient altitudinal d’uns 1.600 fins a gairebé 3.000 metres sobre el nivell del mar, amplificant encara més la variació en la temperatura, la cobertura de gel i la productivitat biològica. Aquests gradients en litologia, clima i altitud modelen col·lectivament les característiques físiques, químiques i biològiques dels llacs pirinencs, produint un mosaic de tipus d’ecosistemes al llarg de tota la serralada.
Enquestes repetides a gran escala, realitzades des de 1987 a intervals aproximadament decennals, han proporcionat una visió sinòptica sense precedents d’aquests ecosistemes. Revelen no només la variabilitat espacial natural de les condicions dels llacs, sinó també tendències temporals emergents vinculades a l’escalfament climàtic, la deposició atmosfèrica i altres factors ambientals a escala regional.
- PROJECTES RELACIONATS