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Señales previas al colapso

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Señales previas al colapso

Área: Ecología — Jueves, 5 de Mayo de 2011
En un experimento controlado de campo descubren señales previas al colapso de un ecosistema.
Foto
Lagos Peter (arriba) y Paul (abajo). Fuente: Steve Carpenter.
Creemos que de todas las cosas que podemos estudiar, el tiempo atmosférico, debido a su naturaleza caótica, es muy difícil de predecir, pero no es así. Pese a que muchas veces nos quejamos de su exactitud, la verdad es que se puede predecir el tiempo atmosférico con unos pocos días de anticipación. Y si es a un día los pronósticos casi nunca fallan.
La situación es muy distinta para otros sistemas, por mucho que los inversores de bolsa lo deseen, no podemos saber la cotización a un día vista. Los terremotos son otro ejemplo de impredecibilidad, principalmente porque no tenemos muchos datos de lo que pasa ahí abajo. Los sistemas ecológicos son otro caso complejo que se resisten a ser predicho, pues, aunque tengamos acceso al ecosistema, no conocemos muy bien su naturaleza, sobre todo porque es ahora cuando se está empezando a aplicar modelos matemáticos. 
La idea sería predecir y, por tanto, impedir el colapso de una ecosistema si somos capaces de ver los primeros signos de ese fatal destino. Durante mucho tiempo los ecólogos creían que los colapsos ecológicos no se podrían predecir.
Un ejemplo de lo que no tendría que pasar fue ver cómo las reservas pesqueras de bacalao del Atlántico desaparecían en los noventa por culpa de la sobrepesca sin que nadie se diera cuenta. Así que este tema no es sólo un asunto académico abstracto, sino que puede tener consecuencias en un aspecto tan básico de nuestras vidas como la alimentación.
Los colapsos ecológicos están aumentando en mundo debido principalmente a la acción humana, se cazan ciertas especies, hay sobrepesca o se altera el ecosistema con contaminación. A todo ello se le suma el cambio climático producido por nuestras emisiones de gases de efecto invernadero.
En esencia, las diversas especies que pueblan un ecosistema mantienen entre sí un delicado equilibrio. Hay sistemas de reatrolimentación que restauran ese equilibrio. Así por ejemplo, si aumentan los depredadores entonces disminuyen las presas de los que se alimentan y los depredadores mueren de hambre y esto permite la recuperación de sus presas. Pero los mecanismos de recuperación no aguantan perturbaciones muy graves. Muchos sistemas tienen puntos de no retorno, e incluso el clima también los tiene. Los ecosistemas no son la excepción entre los sistemas complejos en este asunto.
Hay sistemas en donde una sola especie puede producir un desastre, como la proliferación de algas tóxicas en ciertos mares. Si se aprende a ver los primeros signos de un colapso quizás eso nos ayude a evitarlo. Hay ciertos modelos que parecen indicar que esto es posible, pero tratar de aplicarlos a la realidad es otra cosa. Así por ejemplo, los investigadores han encontrado en sus modelos de sistemas económicos, sistemas de asistencia sanitaria, de la bolsa de valores o de ataques epilépticos que hay oscilaciones que preceden el colapso.
Uno de los primeros casos en los que se vio estas señales fue en las simulaciones de plagas de insectos en los bosques de Canadá, plagas que se producen cada pocas décadas y que devastan dichos bosques en la realidad. En esos modelos se observaron señales raras que precedían el desastre. El problema fue resuelto por William Brock, de UW-Madison, que usó una rama de las Matemáticas Aplicadas conocida como teoría de las fluctuaciones para mostrar que esas señales eran, de hecho, señales de un cambio catastrófico.
Ahora se publica un estudio en el que se describen los signos de alarma que preceden a un colapso ecológico en un sistema real: oscilaciones en el nivel de clorofila. En los lagos de Wisconsin Peter y Paul viven normalmente peces comedores de zooplancton (básicamente compuesto por pulgas de agua) que dominan dicho ecosistema.
Un equipo de investigadores dirigido por Stephen Carpenter, de la Universidad de Wisconsin-Madison, introdujo gradualmente durante tres años en el lago Peter una especie foránea de pez depredador e hizo un seguimiento cuidadoso de las poblaciones de seres en los lagos. El lago Paul se mantuvo como grupo de control. Los investigadores pudieron estimar la población de algas, zooplancton y peces de manera regular a través de capturas periódicas. Incluso midieron los parámetros físico-químicos cada 5 minutos. Llegó un momento en el pusieron el ecosistema al límite y el pez foráneo terminó dominando la red alimenticia.
Observaron que se producían oscilaciones periódicas en la cantidad de algas del lago un año antes de que la cadena alimenticia colapsara. En esta caso la señal de alarma es al parecer clara y fuerte. Las oscilaciones, que en este caso sirven de indicador del colapso, se deben a los cambios en el comportamiento alimenticio de los peces más pequeños como resultado de la introducción de los peces depredadores. Los peces pequeños se desplazaban hacia aguas más someras donde se sienten menos amenazados y dejan las aguas del interior libres de ellos mismos. Entonces, cómo sólo interacciona el zooplancton y el fitoplancton en el agua de esa zona (los depredadores sólo comen peces) se produce una fluctuación clara en la población de algas (y en la de pulgas de agua). Básicamente, el sistema de las aguas interiores es como el descrito por la ecuación de Volterra.
Según Marten Scheffer, de la Universidad de Wageningen (Holanda), estas señales de alarma previa son universales y esto hace que el resultado sea excitante. Añade que aislar este tipo de señales de aviso de un ecosistema no sólo sirve para predecir catástrofes, sino que además puede ayudar a determinar qué ecosistemas responden bien a su conservación y así centrar en ellos los esfuerzos.
El desafío es determinar qué señales de alarma son las más apropiadas para cada ecosistema, estructuras que muchas veces no están bien estudiadas o comprendidas.
La idea es estudiar otros sistemas para así encontrar las señales tempranas de alarma. Pueden ser en arrecifes de coral, lagos, bosques u otros tipos, y tratar de ver cómo las sobrepesca, las plagas de insectos, la sobreexplotación, los cambios químicos y otros tipos de agentes los alteran.
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Fuentes y referencias:
Nota de prensa.
Artículo orginal.

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Thalia