Profesor en la Universidad de Salamanca en la Facultad de Ciencias y el Instituto de Ciencia y Tecnología, así como docente visitante en varios países, ha creado una escuela de investigadores destacados en el estudio de los Cocolitóforos (algas planctónicas fundamentales en el ciclo C) en América del Norte y del Sur, Asia, Australia y Europa.

Pionero en España y en la comunidad internacional en el estudio de Cocolitóforos, algas planctónicas fundamentales en el ciclo C,

y por lo tanto en la caracterización y evolución del clima, como marcador paleoambiental. Partiendo de estudios de naturaleza bioestratigráfica, ha desarrollado en el contexto internacional una herramienta cuantitativa para llevar a cabo reconstrucciones de alta resolución en la historia del Océano con énfasis en el último millón de años y ambientes actuales, cubriendo altas y bajas latitudes.

Su compromiso con el medio ambiente le valió el Premio a la Protección del Medio Ambiente de Castilla y León en 2011.

Con más de doscientas publicaciones en las revistas científicas más prestigiosas (Science o Nature) y la dirección de 25 tesis doctorales en España y el extranjero, ha sido IP de proyectos nacionales e internacionales relacionados con la exploración del océano y su historia climática, lo que le ha valido ser uno de los científicos más destacados de las Ciencias de la Tierra, según los índices bibliométricos internacionales.

Es el representante español de Ocean Drilling Program en el European Scientific Consortium, IMAGES (Estudio Internacional del Cambio Global Marino), SCAR (Comité científico sobre investigación antártica), Integrated Ocean Discovery Program, Consejo asesor del Instituto Español de Oceanografía, entre otros.

Actualmente es Coordinador del Programa Nacional de Ciencias de la Tierra y del Agua en la Agencia Estatal de Investigación.

Miembro de la Subcommission on Neogene Stratigraphy (SNS), parte de la International Commission on Stratigraphy (ICS) de la International Union of Geological Sciences (IUGS).

Ha organizado cursos y exposiciones científicas en España, UE, las Américas y Asia, y es colaborador habitual en prensa, radio y televisión, así como en foros de divulgación relacionados con el Cambio Climático y las Ciencias Oceánicas.

Es director del Centro Cultural Hispano Japonés, reconocido en 2018 con el Premio de la Fundación Japón.

Una de las líneas de investigación a destacar es el estudio del entorno antártico, en particular de la dinámica climática vinculada a la del océano Austral adyacente, como elemento transmisor de la señal que se define en el Sur. La participación en varias campañas y el estudio de material recuperado en otras, le ha permitido generar una serie de modelos en los que se reproduce el desplazamiento de frentes y su repercusión en la dinámica global y en particular con las asociaciones biológicas actuales.

Estos trabajos han sido ampliamente citados, implementado el modelo climático de intercambio entre cuencas. De igual modo, en este contexto, destacar el descubrimiento de episodios en los que el flujo de agua crisoférica depositada en el casquete Antártico sufrió fusiones destacables.

Más recientemente, tras su participación en la expedición IODP 318, Tierra de Wilkes, son reseñables sus colaboraciones en la reconstrucción de la historia climática de ese continente, en especial episodios extremos, particularmente cálidos, que determinaron cambios sustanciales en el entorno oceánico y la Biosfera (Paleoceanography, 2012; Nature Geosciences, 2013a y 2013b o dentro del equipo IODP Expedition 318).

Otra de las regiones en las que ha trabajado exhaustivamente es el Pacífico ecuatorial y tropical. Científico invitado por ODP (expediciones 138 y 202, dos de las tres campañas llevadas a cabo en la región), ha tenido la oportunidad de cooperar con los más relevantes equipos norteamericanos y europeos (e.g Nature 1991). El trabajo en esta región se ha centrado en dos aspectos: la bioestratigrafía de nanofósiles calcáreos y la evolución climática y su repercusión regional y global.

La otra región en la que ha desarrollado su investigación, colaborando con equipos relevantes del contexto español e internacional, es el Mediterráneo. Responsable del estudio de Cocolitóforos, ha formado parte de los equipos que han mostrado la existencia de episodios de variabilidad climática de escala submilenaria, evidentes en secuencias marinas y comparables con los registrados en los hielos de Groenlandia y la Antártida. Los trabajos allí desarrollados han sido publicados en Science (2004), Paleoceanography, (1999), Marine Micropaleontology (1997), entre otras. Asimismo destaca el desarrollo de una función de transferencia para la estimación de paleosalinidades (Climate of the Past, 2015). Recientemente, como científico en la última campaña IODP (339) realizada en el golfo de Cádiz y entorno de Iberia, designado directamente por Texas A&M, participa en el equipo que se encarga del desarrollo de la secuencia climática para el último millón de años, comparable al registro de los testigos de hielo de la Antártida (IODP Site 1385) (Science, 2014).

Otra de las líneas de investigación sobresalientes se centró en el descubrimiento del primer impacto de un asteroide en ambientes oceánicos profundos. El Eltanin, un asteroide del que se calcula tuvo un diámetro próximo a 1 km, impactó en el sector Pacífico del océano Austral, dando lugar a la formación de una morfología de fondo extraordinaria, así como a la movilización de un importantísimo volumen de material. Los datos proporcionados mediante el análisis micropaleontológico posibilitó la datación en 2.5 Ma, así como la base para la reconstrucción de la geometría de la región oceánica devastada. Asimismo, el estudio de material circundante, una vez se desarrollaron campañas oceanográficas adicionales, posibilitó la modelización del megatsunami que siguió al impacto. Este trabajo se presentó en Nature (1997), así como en ulteriores monográficos (Deep Sea Res., 2002). En una situación científica, social y mediática en la que el impacto de asteroides es una preocupación destacada, la demostración del impacto del Eltanin, así como las consecuencias del mismo, constituye un modelo y referente.

Además de estos aspectos, son destacables los trabajos sobre el Neógeno en las cuencas Pacífica, Índica, Atlántica y Mediterránea, y Paleógeno en el sector del Caribe y Antártico. En esta faceta destaca la colaboración llevada a cabo con instituciones internacionales de relevancia, como son Woods Hole Institution, University of New Hampshire, Colgate University, Stanford, University of Utrecht, University of Cambridge, University of Birmingham, Université Pierre et Marie Curie, Texas A&M (USA) o JAMSTEC (Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology), entre otras.