Un model basat en tècniques de “machine learning” permet predir, a partir de dades de satèl·lits, si la reducció de l’activitat econòmica redueix els contagis. Desenvolupat amb participació del CSIC i de l’CREAF, el model permetrà afinar millor el temps i el grau de les mesures de confinament.

Un treball internacional amb participació dels científics Josep Peñuelas i Jordi Sardans, del CSIC i del CREAF, ha desenvolupat un model per predir, a partir de dades satel·litals de contaminació per diòxid de nitrogen, l’eficàcia del confinament per frenar epidèmies com la COVID-19. El model desenvolupat és capaç de predir com s’acceleren els contagis quan s’aixequen les mesures de confinament. Per tant, la informació permet optimitzar el temps i la intensitat de la implementació d’intervencions no farmacèutiques, i millorar l’efectivitat de control de la COVID-19 i en general de les pandèmies.

El Prof. Josep Peñuelas, investigador del CSIC i del CREAF explica que “el model millora significativament les prediccions fins ara usades per l’OMS i altres organitzacions governamentals i no governamentals”.

“Tal com hem vist en el treball, en l’hivern 2020-2021, prop d’un milió de casos diaris de COVID-19 es podrien haver evitat si s’haguessin optimitzat el temps i els nivells de restricció del confinament”, comenta Rong Wang, científic de la Universitat de Fudan (Xina) i coordinador d’aquesta investigació, que ha comptat amb finançament del programa PANDÈMIES 2020 de l’AGAUR.

La investigació es publica a la prestigiosa revista PNAS i ha comptat amb la participació d’una vintena de centres de recerca internacionals. Es tracta d’un treball interdisciplinari, amb especialistes en contaminació atmosfèrica, economia, epidemiologia, anàlisi de dades i intel·ligència artificial.

Els científics han aplicat tècniques d’aprenentatge automàtic que permeten seguir com es redueix l’activitat econòmica monitoritzant en temps gairebé real els nivells de diòxid de nitrogen (NO2) a l’atmosfera.

NO2, un indicador de l’activitat socioeconòmica

Per entrenar el model, s’han introduït i comparat els nivells de NO2 observats pels satèl·lits en les setmanes de confinament després del brot de COVID el 2020, amb els de les mateixes àrees en els anys 2016-2019.

Les observacions cobreixen 211 àrees geogràfiques, de les quals 31 són províncies a la Xina, 51 són estats dels EUA i 129 països d’Europa, Àsia, Est, Àfrica i Amèrica Llatina. Aquestes dades s’han correlacionat amb el nombre de contagis en cadascuna d’aquestes àrees en les setmanes de confinament i les posteriors, en què es van aixecar les mesures.

A més, els càlculs s’han ajustat per tenir en compte variables meteorològiques, ambientals i socials que poden influir tant en els nivells de NO2 com en la dispersió dels contagis, i que no estan relacionats amb l’activitat econòmica.

El model resultant pot predir la desacceleració en els contagis en les 211 àrees a partir de les observacions de NO2 i els 10 indicadors ambientals i socioeconòmics més determinants. En aquest sentit, el model també permet veure altres possibles resultats en funció de les mesures implementades.

“Sabíem que mesures no farmacològiques com el confinament són efectives per contenir les epidèmies com la de la COVID-19, però encara ens faltava una avaluació quantitativa de l’efectivitat i el moment adequat d’aplicació d’aquestes intervencions en diferents regions del món”, conclou Jordi Sardans, des del CREAF.

Article de referència: Xiaofan Xing et al. 2021. Predicting the effect of confinement on the COVID-19 spread using machine learning enriched with satellite air pollution observations. PNAS. DOI: 10.1073/pnas.2109098118 

Font: https://delegacion.catalunya.csic.es/monitorar-el-dioxid-de-nitrogen-en-latmosfera-permet-predir-si-el-confinament-sera-eficac-per-frenar-epidemies-com-la-covid19/?lang=ca

Un modelo basado en técnicas de “machine learning” permite predecir, a partir de datos satelitales, si la reducción de la actividad económica reduce los contagios. Desarrollado con participación del CSIC y del CREAF, el modelo permitirá afinar mejor los tiempos y el grado de las medidas de confinamiento.

Un trabajo internacional con participación de los científicos Josep Peñuelas y Jordi Sardans, del CSIC y del CREAF, ha desarrollado un modelo para predecir, a partir de datos satelitales de contaminación por dióxido de nitrógeno, la eficacia del confinamiento para frenar epidemias como la COVID-19. El modelo desarrollado es capaz de predecir cómo se aceleran los contagios cuando se levantan las medidas de confinamiento. Por lo tanto, la información permite optimizar el tiempo y la intensidad de la implementación de intervenciones no farmacéuticas, y mejorar la efectividad de control de la COVID-19 y en general de las pandemias.

El Prof. Josep Peñuelas, investigador del CSIC y del CREAF explica que “el modelo mejora significativamente las predicciones hasta ahora usadas por la OMS y otras organizaciones gubernamentales y no gubernamentales”.

“Tal como hemos visto en el trabajo, en el invierno 2020-2021, cerca de un millón de casos diarios de COVID-19 se podrían haber evitado si se hubieran optimizado los tiempos y los niveles de restricción del confinamiento”, comenta Rong Wang, científico de la Universidad de Fudan (China) y coordinador de esta investigación, que ha contado con financiación del programa PANDÈMIES 2020 de la AGAUR.

La investigación se publica en la prestigiosa revista PNAS, y ha contado con la participación de una veintena de centros de investigación internacionales. Se trata de un trabajo interdisciplinar, con especialistas en contaminación atmosférica, economía, epidemiología, análisis de datos e inteligencia artificial.

Los científicos han aplicado técnicas de aprendizaje automático que permiten seguir como se reduce la actividad económica monitorizando en tiempo casi real los niveles de dióxido de nitrógeno (NO2) en la atmosfera.

NO2, un indicador de la actividad socioeconómica

Para entrenar el modelo, se han introducido y comparado los niveles de NO2 observados por los satélites en las semanas de confinamiento tras el brote de COVID en 2020, con los de las mismas áreas en los años 2016-2019.

Las observaciones cubren 211 áreas geográficas, de las cuales 31 son provincias en China, 51 son estados de los EE.UU. y 129 países de Europa, Asia, Medio Este, África y Latinoamérica. Esos datos se han correlacionado con los números de contagios en cada una de esas áreas en las semanas de confinamiento y las posteriores, en las que se levantaron las medidas.

Además, los cálculos se han ajustado para tener en cuenta variables meteorológicas, ambientales y sociales que pueden influir tanto en los niveles de NO2 como en la dispersión de los contagios, y que no están relacionados con la actividad económica. 

El modelo resultante puede predecir la desaceleración en los contagios en las 211 áreas a partir de las observaciones de NO2 y los 10 indicadores ambientales y socioeconómicos más determinantes. En ese sentido, el modelo también permite ver otros posibles resultados en función de las medidas implementadas.

“Sabíamos que medidas no farmacológicas como el confinamiento son efectivas para contener las epidemias como la de la COVID-19, pero aún nos faltaba una evaluación cuantitativa de la efectividad y el momento adecuado de aplicación de estas intervenciones en diferentes regiones del mundo”, concluye Jordi Sardans desde el CREAF.

Artículo de referencia: Xiaofan Xing et al. 2021. Predicting the effect of confinement on the COVID-19 spread using machine learning enriched with satellite air pollution observations. PNAS. DOI: 10.1073/pnas.2109098118

Un trabajo internacional con participación de los científicos Josep Peñuelas y Jordi Sardans, del CSIC y del CREAF, ha desarrollado un modelo para predecir, a partir de datos satelitales de contaminación por dióxido de nitrógeno, la eficacia del confinamiento para frenar epidemias como la COVID-19. El modelo desarrollado es capaz de predecir cómo se aceleran los contagios cuando se levantan las medidas de confinamiento. Por lo tanto, la información permite optimizar el tiempo y la intensidad de la implementación de intervenciones no farmacéuticas, y mejorar la efectividad de control de la COVID-19 y en general de las pandemias.

El Prof. Josep Peñuelas, investigador del CSIC y del CREAF explica que “el modelo mejora significativamente las predicciones hasta ahora usadas por la OMS y otras organizaciones gubernamentales y no gubernamentales”.

“Tal como hemos visto en el trabajo, en el invierno 2020-2021, cerca de un millón de casos diarios de COVID-19 se podrían haber evitado si se hubieran optimizado los tiempos y los niveles de restricción del confinamiento”, comenta Rong Wang, científico de la Universidad de Fudan (China) y coordinador de esta investigación, que ha contado con financiación del programa PANDÈMIES 2020 de la AGAUR.

La investigación se publica en la prestigiosa revista PNAS, y ha contado con la participación de una veintena de centros de investigación internacionales. Se trata de un trabajo interdisciplinar, con especialistas en contaminación atmosférica, economía, epidemiología, análisis de datos e inteligencia artificial.

Los científicos han aplicado técnicas de aprendizaje automático que permiten seguir como se reduce la actividad económica monitorizando en tiempo casi real los niveles de dióxido de nitrógeno (NO2) en la atmosfera.

NO2, un indicador de la actividad socioeconómica

Para entrenar el modelo, se han introducido y comparado los niveles de NO2 observados por los satélites en las semanas de confinamiento tras el brote de COVID en 2020, con los de las mismas áreas en los años 2016-2019.

Las observaciones cubren 211 áreas geográficas, de las cuales 31 son provincias en China, 51 son estados de los EE.UU. y 129 países de Europa, Asia, Medio Este, África y Latinoamérica. Esos datos se han correlacionado con los números de contagios en cada una de esas áreas en las semanas de confinamiento y las posteriores, en las que se levantaron las medidas.

Además, los cálculos se han ajustado para tener en cuenta variables meteorológicas, ambientales y sociales que pueden influir tanto en los niveles de NO2 como en la dispersión de los contagios, y que no están relacionados con la actividad económica. 

El modelo resultante puede predecir la desaceleración en los contagios en las 211 áreas a partir de las observaciones de NO2 y los 10 indicadores ambientales y socioeconómicos más determinantes. En ese sentido, el modelo también permite ver otros posibles resultados en función de las medidas implementadas.

“Sabíamos que medidas no farmacológicas como el confinamiento son efectivas para contener las epidemias como la de la COVID-19, pero aún nos faltaba una evaluación cuantitativa de la efectividad y el momento adecuado de aplicación de estas intervenciones en diferentes regiones del mundo”, concluye Jordi Sardans desde el CREAF.

Artículo de referencia: Xiaofan Xing et al. 2021. Predicting the effect of confinement on the COVID-19 spread using machine learning enriched with satellite air pollution observations. PNAS. DOI: 10.1073/pnas.2109098118

Fuente: https://delegacion.catalunya.csic.es/monitorizar-el-dioxido-de-nitrogeno-en-la-atmosfera-permite-predecir-si-el-confinamiento-sera-eficaz-para-frenar-epidemias-como-la-covid19/

The importance of forests in the global carbon cycle that sustains life on Earth is undisputable. The multifunctional roles of forests extend to many aspects such as moderating air temperature and supporting a vast array of biodiversity on Earth. Forests also provide economic (e.g. timber, food, and fiber) and social benefits (e.g. subsistence for local populations and cultures. However, global climate change and human activities such as farming, mining, infrastructure expansion, are causing deforestation and subsequent degradation of soil properties and functions.

Afforestation, act or process of establishing a forest especially on land not previously forested, is an effective method to restore degraded land. Afforestation methods vary in their effects on ecosystem multifunctionality, but their effects on soil biodiversity have been largely overlooked.

In a new study published in the journal Global Change Biology authors studied the linkages between different afforestation practices and soil biodiversity in a tropical coastal forest in South China. The afforestation practices were initiated in the 1960s with no afforestation practices (bare land) and Eucalyptus exserta rotation monoculture. Later, in 1974, some Eucalyptus forests were clear-cut and reforested with native tree species. The study tested whether afforestation with native tree mixtures would restore the community composition, diversity, and abundance of diverse soil biota to levels of undisturbed native forests, while authors expected these effects to be less in Eucalyptus rotation monoculture forests. Furthermore, they also tested if afforestation with native tree mixtures would increase functional characteristics of soil biota more than afforestation with Eucalyptus rotation monocultures.

Sixty years after afforestation from bare land, plant species richness and the abundance of plant litter (398 ± 85 g m−2) and plant biomass (179 ± 3.7 t ha−1) in native tree species mixtures were restored to the level of native forests (287 ± 21 g m−2 and 243.0 ± 33 t ha−1, respectively), while Eucalyptus monoculture only successfully restored the litter mass (388 ± 43 g m−2) to the level of native forests. Soil fertility in Eucalyptus monoculture and species mixtures was increased but remained lower than in native forests.

Authors give the example of soil nitrogen and phosphorus concentrations in species mixtures (1.2 ± 0.2 g kg−1 and 408 ± 49 mg kg−1, respectively; p < 0.05) were lower than in native forests (1.8 ± 0.2 g kg−1 and 523 ± 24 mg kg−1, respectively; p < 0.05). Soil biodiversity, abundance (except for nematodes), and community composition in species mixtures were similar or greater than those in native forests. In contrast, restoration with Eucalyptus monoculture only enhanced the diversity of microbes and mites to the level of native forests, but not for other soil biota.

According with this study, afforestation with native species mixtures can end up restoring vegetation and most aspects of the taxonomic and functional biodiversity in soil whereas monoculture using fast-growing non-native species cannot. “Native species mixtures show a greater potential to reach completely similar levels of soil biodiversity in local natural forests if they received some more decades of afforestation. Multifunctionality of soil biotic community should be considered to accelerate such processes in future restoration practices”, highlights Dr. Wenjia Wu from the Key Laboratory of Vegetation Restoration and Management of Degraded Ecosystems & CAS Engineering Laboratory for Vegetation Ecosystem Restoration on Islands and Coastal Zones, China.

“Although sixty years afforestation with native species did not reach the full level of soil fertility, abundance, and functional characteristics of belowground community of the more than 200-year-old native forest, certain traits of diversity of soil biota reached similar levels. This indicates that the overall habitat restoration may take several decades, with likely consequences for ecosystem functioning. However, the afforestation with native species can end up reaching similar levels of diversity than native forests whereas plantations using fast-growing non-native species cannot”, summarizes Prof. Josep Penuelas from CREAF-CSIC Barcelona.

Reference: Wu, W., Kuang, L., Li, Y., He, L., Mou, Z., Wang, F., Zhang, J., Wang, J., Li, Z., Lambers, H., Sardans, J., Peñuelas, J., Geisen, S., Liu, Z. 2021. Faster recovery of soil biodiversity in native species mixture than in Eucalyptus monoculture after 60 years afforestation in tropical degraded coastal terraces. Global Change Biology. doi: 1 0.1111/gcb.15774, in press..

Prof. Josep Peñuelas research professor of the CSIC and CREAF and director of the Global Ecology Unit CREAF-CSIC-UB-UAB had been ranked among the first 100 researchers in Spain and Spaniards abroad according to their Google Scholar Citations public profiles.

The list published by Webometrics and the National Research Council of Spain (CSIC) reaches the 16^th Edition. The list consists of the Top 91 000 profiles ranked first by h-index in decreasing order and then by the total number of citations. In the near future Webometrics and CSIC will intend to add rankings by discipline, genre or academic age.

Other distinguished members of the Global Ecology Unit as Prof. Jordi Sardans (among the first 1000 researchers), Prof. Iolanda Filella (among the first 1100), Prof. Marc Estiarte (among the first 1250) and Prof. Joan Llusià (among the first 1500) are also ranked in the list.

Link: https://www.webometrics.info/en/GoogleScholar/Spain

El mundo avanza hacia una modelización climática más precisa, una formulación de políticas más equitativa y una producción de alimentos más sostenible, gracias a Imbalance-P, con Josep Peñuelas, Michael Obersteiner, Ivan Janssens and Philippe Ciais.

Josep Peñuelas, Michael Obersteiner, Ivan Janssens y Philippe Ciais, los investigadores europeos a cargo del proyecto Imbalance-P. Imagen: European Research Council

Este proyecto interdisciplinario European Research Council (ERC) Synergy Synergy ha permitido el trabajo conjunto entre cuatro científicos especializados en diversidad de ecosistemas, biogeoquímica, modelización de la Tierra y economía de los recursos: Josep Peñuelas, del CREAF y del CSIC, Ivan Janssens de la Universidad de Ambetes; Philippe Ciais, del Laboratoire des Sciences du Climat et de l’Environnement , y Michael Obersteiner, del International Institute for Applied Systems Analysis.

Gracias a Imbalance-P, el desequilibrio de nutrientes está ahora firmemente incluido en la agenda mundial y sus resultados ya influyen en la comunidad científica y política mundial. Los frutos de una intensa y sinérgica colaboración entre los cuatro destacados investigadores europeos son los impresionantes resultados: se han publicado más de 500 artículos, muchos de ellos en Science y Nature.Gracias a Imbalance-P, el desequilibrio de nutrientes está ahora firmemente incluido en la agenda mundial y sus resultados ya influyen en la comunidad científica y política mundial.

En su trabajo, los cuatro científicos se concentran en el impacto sobre el cambio climático, la biodiversidad, la seguridad alimentaria e incluso sobre la geopolítica que provoca el desequilibrio entre la disponibilidad de fosforo, carbono y nitrógeno. Entre estos elementos esenciales para la vida, la disponibilidad de carbono y de nitrógeno aumenta rápidamente en la mayor parte del mundo, pero la del fósforo no lo hace y es, por tanto, un recurso finito.

Frenar la pérdida de biodiversidad

Uno de los resultados más evidentes del proyecto Imbalance-P es que se han demostrado vías viables para frenar la pérdida de biodiversidad. Para ello, se han incluido datos sobre el ciclo de los nutrientes en relación con el funcionamiento de los ecosistemas en 9 modelos de biodiversidad. “La inclusión de la dimensión de los nutrientes en los modelos climáticos es especialmente importante para los países con mucha vegetación, como Rusia o Brasil”, según explica Obersteiner, “y hemos demostrado que es factible hacerlo”. Asimismo, se han mejorado y desarrollado modelos del sistema terrestre con más detalle que nunca, parametrizando los componentes de los ciclos de los tres nutrientes, a partir de datos de diferentes ecosistemas en Europa, América, Groenlandia, África y Asia.

Los nuevos Modelos del Sistema Tierra desarrollados permiten ahora evaluar en profundidad las posibilidades de producción biofísica optimizada para alimentar a una sociedad humana global cada vez más numerosa y exigente. Además, estos modelos permiten computar miles de nuevos escenarios globales del sistema Tierra que contemplan diferentes estrategias de gestión global, lo que potencialmente informará el desarrollo de un nuevo conjunto de objetivos del sistema Tierra basados en la ciencia.

“Este trabajo ERC Synergy nos ha permitido aprender mucho unos de otros. Así es como se consigue una ciencia de vanguardiaa”.

JOSEP PEÑUELAS, investigador del CREAF y del CSIC.

A lo largo de los dos últimos años, los cuatro científicos han combinado sus conocimientos y han despertado a la comunidad científica sobre lo que los desequilibrios de nutrientes pueden significar para nuestro planeta y para nuestra especie. “Este trabajo ERC Synergy nos ha permitido aprender mucho unos de otros. Así es como se consigue una ciencia de vanguardia”, afirma Josep Peñuelas.

Peñuelas, Ciais, Janssens y Obersteiner han cerrado de forma global el ciclo del fósforo y han generado un nuevo conocimiento integrado de los impactos de los desequilibrios de carbono, nitrógeno y fósforo en la diversidad y la función de los ecosistemas naturales, el clima, la agricultura y la sociedad. Las respuestas de la vida, la sociedad y el sistema de la Tierra están estrechamente interconectadas, pero hasta ahora se han considerado en su mayor parte en una investigación monodisciplinar fragmentada.

Fuente: Blog CREAF

The world is leading towards more accurate climate modelling, more equitable policymaking, and more sustainable food production thanks to the Imbalance-P project, with Josep Peñuelas, Michael Obersteiner, Ivan Janssens and Philippe Ciais.

Josep Peñuelas, Michael Obersteiner, Ivan Janssens and Philippe Ciais, the European researchers in charge of the Imbalance-P project. Image: European Research Council

The interdisciplinary European Research Council (ERC) Synergy project brought together four leading researchers specialising in ecosystem diversity, biogeochemistry, Earth modelling and resource economics: CREAF and CSIC researcher Josep Peñuelas, Ivan Janssens from University of Antwerpen; Philippe Ciais from Laboratoire des Sciences du Climat et de l’Environnement , and Michael Obersteiner from the International Institute for Applied Systems Analysis.

Thanks to Imbalance-P, the issue of nutrient imbalance is now firmly on the global agenda and its results are already influencing the global scientific and policy community. The fruits of an intense, synergistic collaboration among the four highlighted scientists are the impressive results: more than 500 papers have been published, most of them in top-tier journals such as Science and Nature.Thanks to Imbalance-P, the issue of nutrient imbalance is now firmly on the global agenda and its results are already influencing the global scientific and policy community.

In their work, the four scientists focus on the impact on climate change, biodiversity, food security and even geopolitics caused by the imbalance in the availability of phosphorus, carbon and nitrogen. Among these elements essential for life, the availability of carbon and nitrogen is increasing rapidly in most parts of the world, but the availability of phosphorus is not, and is therefore a finite resource.

Halting biodiversity loss

One of the results with the greatest impact of the Imbalance-P project is that it has demonstrated viable pathways towards curbing biodiversity loss. For this purpose, data on on nutrient cycling have been included, as it relates to ecosystem functioning in 9 biodiversity models. “The inclusion of the nutrient dimension in climate modelling is especially important for countries with a lot of vegetation, like Russia or Brazil”, according to Michael Obersteiner, “and we have demonstrated that this is feasible to do”. Earth system models have also been improved and developed in more detail than ever before, parameterising the components of the three nutrient cycles, based on data from different ecosystems in Europe, America, Greenland, Africa and Asia.

The new developed Earth System Models now allow in-depth assessments of optimized biophysical production possibilitislaes to feed an ever increasing and more demanding global human society. Moreover, these models make it possible to compute thousands of new global scenarios of the Earth system looking at different global management strategies, which will potentially inform the development of a new set of science-based Earth system targets.

“This Synergy grant enabled us to learn a lot from each other. This is how breakthrough science is achieved”.

JOSEP PEÑUELAS, researcher at CREAF and at CSIC.

Over the last two years the four of them combined their expertise and awoken the scientific community to what nutrient imbalances could mean for our planet, and for our species. “This Synergy grant enabled us to learn a lot from each other. This is how breakthrough science is achieved”, says Josep Peñuelas.

Peñuelas, Ciais, Janssens and Obersteiner have comprehensively closed the phosphorus cycle and generated new integrated knowledge of the impacts of carbon, nitrogen and phosphorus imbalances on the diversity and function of natural ecosystems, climate, agriculture and society. The responses of life, society and the Earth system are closely interconnected, but have so far been largely considered in fragmented monodisciplinary research.

Source: CREAF Blog

El món avança cap a una modelització climàtica més precisa, una formulació de polítiques més equitativa i una producció d’aliments més sostenible, gràcies al projecte Imbalance-P, amb Josep Peñuelas, Michael Obersteiner, Ivan Janssens i Philippe Ciais. 

Josep Peñuelas, Michael Obersteiner, Ivan Janssens i Philippe Ciais, els investigadors europeus a càrrec de projecte Imbalance-P. Imatge: European Research Council

Aquest projecte interdisciplinari European Research Council (ERC) Synergy ha permès el treball conjunt entre quatre científics especialitzats en diversitat d’ecosistemes, biogeoquímica, modelització de la Terra i economia dels recursos: Josep Peñuelas, del CREAF i del CSIC, Ivan Janssens, de la Universitat d’Anvers; Philippe Ciais, del Laboratoire des Sciences du Climat et de l’Environnement, i Michael Obersteiner, de l’International Institute for Applied Systems Analysis.

Gràcies a Imbalance-P, el desequilibri de nutrients està ara fermament inclòs en l’agenda mundial i els seus resultats ja influeixen en la comunitat científica i política mundial. Els fruits d’una intensa i sinèrgica col·laboració entre els quatre destacats investigadors europeus són els impressionants resultats: s’han publicat més de 500 articles, molts d’ells a Science i Nature.

En el seu treball, els quatre científics es concentren en l’impacte sobre el canvi climàtic, la biodiversitat, la seguretat alimentària i fins i tot sobre la geopolítica que provoca el desequilibri entre la disponibilitat de fòsfor, carboni i nitrogen. Entre aquests elements essencials per a la vida, la disponibilitat de carboni i de nitrogen augmenta ràpidament en la major part del món, però la de el fòsfor no ho fa i és, per tant, un recurs finit.Gràcies a Imbalance-P, el desequilibri de nutrients està ara fermament inclòs en l’agenda mundial i els seus resultats ja influeixen en la comunitat científica i política mundial.

Frenar la pèrdua de biodiversitat

Un dels resultats més evidents d’Imbalance-P és que s’han demostrat vies viables per frenar la pèrdua de biodiversitat. Per això, s’han inclòs dades sobre el cicle dels nutrients en relació amb el funcionament dels ecosistemes en 9 models de biodiversitat. “La inclusió de la dimensió dels nutrients en els models climàtics és especialment important per als països amb molta vegetació, com ara Rússia o el Brasil”, segons explica Obersteiner, “i hem demostrat que és factible fer-ho”. Així mateix, s’han millorat i desenvolupat models de sistema terrestre amb més detall que mai, parametritzant els components dels cicles dels tres nutrients, a partir de dades de diferents ecosistemes a Europa, Amèrica, Groenlàndia, Àfrica i Àsia.

Els nous Models del Sistema Terra desenvolupats permeten ara avaluar amb profunditat les possibilitats de producció biofísica optimitzada per alimentar una societat global cada vegada més nombrosa i exigent. A més, aquests models permeten computar milers de nous escenaris globals del sistema Terra que contemplen diferents estratègies de gestió global, la qual cosa potencialment informarà el desenvolupament d’un nou conjunt d’objectius de sistema Terra basats en la ciència.

“Aquest treball ERC Synergy ens ha permès aprendre molt els uns dels altres: és així com s’aconsegueix una ciència d’avantguarda”.

JOSEP PEÑUELAS, investigador del CREAF i el CSIC.

Al llarg dels dos darrers anys, els quatre científics han combinat els seus coneixements i han despertat a la comunitat científica sobre el que poden significar per al nostre planeta i per a la nostra espècie els desequilibris de nutrients. “Aquest treball ERC Synergy ens ha permès aprendre molt els uns dels altres: és així com s’aconsegueix una ciència d’avantguarda”, afirma Josep Peñuelas.

Peñuelas, Ciais, Janssens i Obersteiner han tancat de manera global el cicle del fòsfor i han generat un nou coneixement integrat dels impactes dels desequilibris de carboni, nitrogen i fòsfor en la diversitat i la funció dels ecosistemes naturals, el clima, la’gricultura i la societat. Les respostes de la vida, la societat i el sistema de la Terra estan estretament interconnectades, però fins ara s’han considerat en la seva major part en una investigació monodisciplinar fragmentada.

Font: Blog CREAF

Iceland was colonized about 1,000 years ago by Vikings, a navigating people who turned the economy upside down. Newcomers also left a mark on the natural environment that would never be erased again, as did many other people who have colonized islands around the world.

In Iceland from the year 920 the activity of the first settlers accelerated changes in vegetation, intensified erosion and destroyed forests in favor of pastures. Image: Pûblic domain.

The raw materials and resources offered by the remote island in the Arctic Ocean aroused a strong interest in the newcomers, who would forever influence the economy of the area, northern Europe and almost the whole world.  But the Vikings left an imprint on Iceland’s natural environment that would never be erased again, like many of the other peoples who colonised islands around the world.

In Iceland, although the rate of change in an ecosystem’s plant-life is linked to the climate prior to the arrival of humans, from the year 920 onwards the activity of the first settlers accelerated changes in the plant biodiversity, intensified erosion and destroyed forests in favour of pastures. The wood needed to build boats, the stone and metal of an island so rich in resources were plundered for years.

Today, most inhabited islands around the world have undergone at least two different waves of settlement, each with its own characteristic changes and increasingly complex legacy. This is due to the irreversible nature of the changes that have occurred, which are becoming faster and faster.

Santo Antão Island, Cape Verde (North Atlantic), where European settlers first landed 370 years ago. Cape Verde is considered the first tropical European colony in the Atlantic. Image: Sandra Nogué.

The article ‘The human dimension of biodiversity changes on islands’ published at the end of April 2021   in the journal Science indicates that changes in the plant life of an island ecosystem caused by human colonisation are 11 times greater than those due to climate or effects such as predicted volcanic eruptions. The research has been carried out on 27 islands around the world.

The research was carried out on 27 islands around the world, with geographical locations and climates as diverse as those of the South Pacific Ocean, the Indian Ocean, the South Atlantic and the Arctic Ocean, among others. Image: Sandra Nogué.

This modification caused by human action is irreversible and is constantly reproducing itself, centuries after colonisation by humans. The first author of the article is the researcher Sandra Nogué, from the Southampton University (United Kingdom), who analysed the data and shaped the work while she was a visiting researcher at CREAF, when she collaborated with researcher Josep Peñuelas. The study involves an international team of professionals from all over the world, including Manuel Steinbauer, who co-led the paper, researcher at the University of Bayreuth (Germany) and at the University of Bergen (Norway).

The islands, an ideal laboratoryIt is one of the first times that human impact on a landscape is quantified. It has been made possible by analyzing fossilized pollen from 5,000 years ago extracted from sediments.

The study is one of the first times it has been possible to quantify the human impact on a landscape, as until now it has been difficult to separate the effects of climate and other environmental impacts on continental masses from those caused by early humans. The research team has studied fossilised pollen from 5,000 years ago, extracted from sediments from the 27 islands, which has allowed them to understand the composition of the vegetation on each island and how it changed from the oldest pollen samples to the most recent ones.

“The islands are ideal laboratories for measuring human impact,” says Sandra Nogué, “as most of them were colonised in the last 3,000 years, when the climates were similar to today. Knowing when an isolated territory was colonised facilitates the scientific study of the changes in the composition of its ecosystem in earlier and later years, and provides an idea of its magnitude”.

For this reason it has been key to know that the population of the Polynesian islands arrived 3,000 years ago to remote islands such as Poor Knight (New Zealand, South Pacific Ocean) and also to Fiji (South Pacific); that in 2,800 years ago they arrived in New Caledonia (Pacific), and 370 years ago Europeans landed at Cabo Verde (North Atlantic), considered the first tropical European colony in the Atlantic. And, for example, on some islands in the archipelago of the Canary Islands (Atlantic Ocean), the European population arrived between 1,800 and 2,000 years ago, while on the Mauritius Islands (Indian Ocean), European settlers arrived only 302 years ago.

In some islands of the Canary Islands (Atlantic) the European population arrived between 1,800 and 2,000 years ago. This has made it possible to maintain the ‘laurisilva’ vegetation. Image: Sandra Nogué.

“Those that were colonised by more modern populations, such as the Galapagos Islands (Equator, Pacific Ocean, first inhabited in the 16th century) or the New Zealand Poor Knight, had a greater impact on their environment,” exposes Nogué. “On the other hand, the occupied areas were previously inhabited by more primitive populations, who developed a life more closely linked to the natural rhythm and more sustainable and, therefore, the territory was more resilient to human setllement“. For example, the study shows that the islands where humans arrived more than 1,500 years ago, such as Fiji and New Caledonia, experienced a slower rate of change.

“This difference in change could mean that the previously populated islands were more resistant to the arrival of humans. But it is more likely that the land-use practices, technology and species introduced by the later settlers were more transformative than those of the earlier ones,” explains the lead researcher of the study.

“This scientific study can help guide restoration efforts and understand the territory’s ability to respond to change”.

JOSEP PEÑUELAS, researcher at CREAF.

Although it is not possible to expect the ecosystems to recover the situation before the settlements, the work can help to “guide restoration efforts and to understand the capacity of the territory to respond to change”, in the words of Josep Peñuelas.

From Fiji to Cabo VerdeThe research team has found that human disturbances outweigh natural phenomena and the changes they cause are often irreversible.

The trends were observed in geographic locations and climates as diverse as those of the South Pacific Ocean, the Indian Ocean, the South Atlantic and the Arctic Ocean, among others. Changes in ecosystems can also be due to various natural factors, such as earthquakes, volcanic eruptions, extreme weather conditions and changes in sea level. However, the research team has found that the disturbances caused by humans outweigh all these phenomena and the change is often irreversible. For this reason, they recommend that conservation strategies take into account the long-term impact of humans and the extent to which current ecological changes differ from those of pre-human times.

The results show little evidence that the ecosystems affected by humans resemble the dynamics present before their arrival. Therefore, anthropogenic impacts on islands are long-lasting components of these systems that usually involve an initial cleansing (for example, through the use of fire), and are compounded by the introduction of a range of species and the extinction of endemic ones, in addition to ongoing disturbance.

Source: http://blog.creaf.cat/en/noticias/human-settlement-changes-plant-biodiversity-islands-11-times-more-intense-climate-science/

Islàndia va ser colonitzada fa uns 1.000 anys per víkings, un poble navegant i negociant que li va capgirar l’economia. Però els nouvinguts també van deixar una empremta en l’entorn natural que mai més s’esborraria, igual com molts d’altres pobles que establerts a illes d’arreu del món.

A Islàndia a partir de l’any 920 l’activitat dels primers pobladors va accelerar canvis en la vegetació, va intensificar l’erosió i va destruir boscos a favor de les pastures. Imatge: Domini públic.

Les matèries primeres i els recursos que oferia la remota illa de l’Oceà Àrtic van despertar un fort interès dels nouvinguts, que van capgirar per sempre més l’economia de la zona, del nord d’Europa i de gairebé tot el món. Però els víkings van deixar una empremta en l’entorn natural d’Islàndia que mai més s’esborraria, igual com molts d’altres pobles que han colonitzat illes arreu del món.

A Islàndia, si bé la vegetació mostra canvis vinculats al clima previs a l’arribada dels humans, a partir de l’any 920 l’activitat dels primers pobladors va accelerar canvis en la vegetació, va intensificar l’erosió i va destruir boscos a favor de les pastures. La fusta necessària per construir embarcacions, la pedra i el metall d’una illa tan rica en recursos van ser saquejats durant anys.

Actualment, la majoria d’illes habitades de tot el món han experimentat almenys dues onades d’assentament diferents, cadascuna amb canvis característics i obtenint com a herència llegats cada vegada més complexos. Això és degut a la condició irreversible dels canvis que s’han produït, que cada vegada són més ràpids.

Illa de Santo Antão, Cabo Verde (Atlàntic Nord), on colonitzadors europeus van desembarcar per primera vegada fa 370 anys. Cabo Verde es considera la primera colònia europea tropical de l’Atlàntic. Imatge: Sandra Nogué.

L’article ‘The human dimension of biodiversity changes on islands’ publicat avui a la revista Science indica que els canvis en la vida vegetal de l’ecosistema d’una illa produïts per la colonització humana són 11 vegades més gran que els deguts al clima o a efectes com ara erupcions volcàniques previs. La investigació s’ha dut a terme a 27 illes d’arreu del món.

La investigació s’ha dut a terme a 27 illes d’arreu del món, d’ubicacions geogràfiques i climes tant diversos com els de l’Oceà Pacífic Sud, l’Índic, l’Atlàntic Sud o l’Oceà Àrtic, entre d’altres. Imatge: Sandra Nogué.

Aquesta modificació causada per l’acció humana és irreversible i es va reproduint de manera constant, segles després de la colonització per part de l’home. La primera autora de l’article és la investigadora Sandra Nogué, de la Universitat de Southampton (Regne Unit), que va analitzar les dades i donar forma al treball mentre era investigadora visitant al CREAF, període en què va col·laborar amb l’investigador Josep Peñuelas. A l’estudi hi intervé un equip internacional amb professionals d’arreu del món, entre els que també té un paper rellevant Manuel Steinbauer, co-autor de l’article i investigador de la Universitat de Bayreuth (Alemanya) i de la Universitat de Bergen (Noruega).

Les illes, un laboratori idealÉs una de les primeres vegades que es quantifica l’impacte humà en un paisatge. S’ha pogut fer analitzant pol·len fossilitzat de fa 5.000 anys extret de sediments.

L’estudi constitueix una de les primeres vegades que es pot quantificar l’impacte humà en un paisatge, ja que fins ara a les masses continentals era difícil separar els efectes del clima i d’altres impactes ambientals dels provocats pels primers humans. L’equip de recerca ha estudiat pol·len fossilitzat de fa 5.000 anys, extret de sediments de les 27 illes, que ha permès entendre la composició de la vegetació de cadascuna i com va canviar des de les mostres de pol·len més antigues fins a les més recents.

“Les illes són laboratoris ideals per mesurar l’impacte humà”, apunta Sandra Nogué, “ja que la majoria van ser colonitzades els últims 3.000 anys, quan els climes eren similars als actuals. Saber quan es va colonitzar un territori aïllat facilita l’estudi científic dels canvis de la composició del seu ecosistema en anys anteriors i posteriors, i aporta una dimensió de la seva magnitud”.

Per això ha sigut clau conèixer que la població de les illes de la Polinèsia va arribar fa 3.000 anys a illes remotes com ara Poor Knight (Nova Zelanda, Oceà Pacífic Sud) i també a les Fidji (Pacífic Sud); que en fa 2.800 que van arribar a Nova Caledònia (Pacífic), i 370 anys que els europeus van desembarcar a Cabo Verde (Atlàntic Nord), considerada la primera colònia europea tropical de l’Atlàntic. I, per exemple, a algunes illes de l’arxipèlag de les Canàries (Atlàntic) la població europea hi va arribar fa entre 1.800 i 2.000 anys, mentre que a les Illes Maurici (Oceà Índic) només fa 302 anys que hi van posar un peu colonitzadors europeus.

A algunes illes de l’arxipèlag de les Canàries (Atlàntic) la població europea hi va arribar fa entre 1.800 i 2.000 anys. Això ha permès mantenir la vegetació de la laurisilva. Imatge: Sandra Nogué.

“Les que van ser colonitzades per poblacions més modernes, com ara les Galápagos (Equador, Oceà Pacífic, habitades per primera vegada al segle XVI) o la neozelandesa Poor Knight, van rebre més impacte en el seu medi ambient”, explica Nogué. “En canvi, les ocupades prèviament van rebre poblacions més primitives, que hi van desenvolupar una vida més lligada al ritme natural i més sostenible i, per tant, el territori va ser més resilient a la colonització”. Per exemple, l’estudi evidencia que les illes a les que van arribar els humans fa més de 1.500 anys, com Fiji i Nova Caledònia, van experimentar un ritme de canvi més lent.

“Aquesta diferència en el canvi podria significar que les illes poblades abans van ser més resistents a l’arribada dels humans. Però és més probable que les pràctiques d’ús de la terra, la tecnologia i les espècies introduïdes pels últims pobladors fossin més transformadores que les dels primers”, explica la investigadora principal del treball.

“Aquest estudi científic pot ajudar orientar els esforços de restauració i a entendre la capacitat de resposta del territori al canvi”.

JOSEP PEÑUELAS, investigador del CREAF.

Si bé no es pot esperar que els ecosistemes recuperin la situació anterior als assentaments, el treball pot ajudar a “orientar els esforços de restauració i a entendre la capacitat de resposta del territori al canvi”, en paraules de Josep Peñuelas.

De les Fidji a Cabo VerdeL’equip d’investigació ha comprovat que les pertorbacions causades pels humans superen els fenòmens naturals i els canvis que provoquen solen ser irreversibles.

Les tendències es van observar en ubicacions geogràfiques i climes tant diversos com els  propis de l’Oceà Pacífic Sud, l’Índic, l’Atlàntic Sud o l’Oceà Àrtic, entre d’altres. Els canvis en els ecosistemes també poden ser deguts a diversos factors naturals, com ara terratrèmols, erupcions volcàniques, condicions meteorològiques extremes i canvis en el nivell del mar. Malgrat tot, l’equip d’investigació ha comprovat que les pertorbacions causades per l’home superen tots aquests fenòmens i el canvi sol ser irreversible. Per això, aconsellen que les estratègies de conservació tinguin en compte l’impacte a llarg termini dels humans i el grau en què els canvis ecològics actuals difereixen dels de l’època pre humana.

Els resultats mostren pocs indicis que els ecosistemes afectats per l’home s’assemblin a les dinàmiques presents abans de la seva arribada. Per tant, els impactes antropogènics a les illes són components duradors d’aquests sistemes que solen implicar una neteja inicial (per exemple, mitjançant l’ús de foc), i es veuen agreujats per la introducció d’una sèrie d’espècies i l’extinció de endèmiques, a més de pertorbacions contínues.

Font: Blog CREAF