11 agosto, 2011

Los ecosistemas se mantienen en un mundo cambiante gracias a la biodiversidad

No hay dudas que la biodiversidad mundial se está reduciendo poco a poco debido principalmente a la actividad humana (Ej.: expansión de las ciudades, extracción de los recursos naturales, contaminación de los ríos, etc.). Debido a esto, se han lanzado argumentos para conservar determinadas especies o ecosistemas creando áreas naturales protegidas y zonas de conservación. Sin embargo, aún no está claro si se requieren de muchas o pocas especies para mantener un ecosistema. Un grupo internacional de investigadores ha demostrado que un mayor número de especies permite mantener funcionando un ecosistema durante más años según un artículo publicado en Nature.

EcosystemServices

He escuchado hasta el cansancio decir que el Perú es un país megadiverso —somos el quinto país en el mundo en número de especies. Contamos con el 10% de todas las especies de plantas conocidas (unas 25,000 aprox.) de las cuales el 30% son endémicas. De estas 25,000 especies, unas 5,000 tienen usos tradicionales (Ej. medicinales, alimenticias, colorantes, alucinógenas, etc.). Sin embargo, la biodiversidad no sólo sirve para presumir de ella, sino que conforman algo más grande e importante llamado ecosistema.

Todas aquellas especies que se relacionan entre sí en un estrecho equilibrio con su entorno físico forman un ecosistema. Así que nuestra mayor riqueza es la gran cantidad de ecosistemas diferentes que tenemos.

Los ecosistemas nos proveen de alimentos, medicinas, materiales de construcción, agua para beber y regar; regulan el clima y el brote de enfermedades [Leer este artículo en BioUnalm]; permiten que nuestros desechos se vuelvan a convertir en nutrientes (ciclo del carbono y nitrógeno); y por si fuera poco, nos proveen de lugares de distracción y recreación. A todo esto se le conoce como Servicios de los Ecosistemas. Entonces, si la pérdida de la biodiversidad afecta el funcionamiento de los ecosistemas, directamente también nos afecta a nosotros.

Si nos ponemos a estudiar un ecosistema, nos daremos cuenta que está formado por decenas, cientos o hasta miles de especies diferentes (dependiendo del ecosistema), desde gigantescos arbustos hasta insignificantes hormigas, pasando por aves, hongos y, por qué no, bacterias. Ahora analicemos que pasaría si quitamos a una de las especies del ecosistema, ¿dejará de funcionar?. Tal vez esa especie no cumpla con una función importante en el ecosistema y pase desapercibida si desaparece. Tal vez hay muchas especies de las cuales se puede prescindir y aún así no afectar la funcionalidad del ecosistema, o sea, son pocas las especies necesarias para que un ecosistema funcione adecuadamente. O tal vez pueda ser el caso de que cada una de las especies, por más insignificantes que sean, cumplen un rol minúsculo pero importante en el ecosistema.

Hasta ahora no se tiene una respuesta clara para estas hipótesis. Hay estudios que dicen que se requiere de pocas especies, ya que los servicios de los ecosistemas se sustentan en ciertos grupos de especies y no en todas las que conforman el ecosistema; mientras que otros dicen que se requiere de una mayor diversidad de especies porque todos interactúan e influyen en el comportamiento de las otras.

Los resultados contradictorios se deben a que los estudios se enfocan en una determinada función del ecosistema, digamos como ejemplo, reposición de nutrientes al suelo. Si sólo nos enfocamos en esa función, obviamente no todas las especies que conforman el ecosistema estarán involucrados en la degradación de la biomasa muerta y la liberación de nutrientes. Así que aquellas especies que no formen parte de esta función serán prescindibles. En otras palabras, al analizar un sólo contexto funcional no se requerirá de mucha biodiversidad para mantener el servicio del ecosistema.

Sin embargo, que pasa cuando se analiza un ecosistema como un todo, o sea multifuncional, pero no sólo en un espacio y tiempo dado, sino a lo largo del tiempo, en diferentes lugares y en un ambiente cambiante. Se ha hipotetizado que un mayor número de especies, o sea una mayor biodiversidad, promueve el mantenimiento de los servicios de los ecosistemas cuando se toma en consideración todos estos factores.

Para esquematizar este párrafo les pongo la siguiente imagen, donde se puede ver un estudio que toma en consideración dos funciones y dos tiempos diferentes. La hipótesis nula (Ho) es NO y la hipótesis alternativa (Ha) es YES. Para este caso, todas las Ho fueron rechazadas. Los símbolos corresponden a especies diferentes.

ecosistema

Entonces, para entrar en el artículo, lo que hicieron Isbell et al. fue tomar los datos de 17 estudios de biodiversidad diferentes hechos en Europa [Puedes ver los estudios usados en la Información Suplementaria del artículo], considerando múltiples tiempos, espacios, funciones y ambientes cambiantes y enfocándose sólo en las especies de plantas que viven en las praderas europeas.

Cuando los investigadores analizaron los contextos funcionales individualmente —una determinada función, en un momento y espacio dados— observaron que sólo el 27% de las 147 especies de plantas estudiadas promovían y mantenían el ecosistema funcionando. Esto quiere decir que la gran mayoría de especies tenían funciones redundantes (también conocido como superposición de funciones) y que tal vez su presencia no sea indispensable. Este resultado concuerda con el obtenido con aquel estudio que decía que se requiere de pocas especies para mantener funcionando un ecosistema.

Sin embargo, cuando analizaron todas las funciones en diferentes contextos de espacio, tiempo y ambientes cambiantes, el número de especies que mantenían funcional el ecosistema aumentaban a medida que se incrementaban el número de contextos funcionales diferentes. Según los datos obtenidos por Isbell et al. el 84% de las 147 especies de plantas promovían y mantenían el funcionamiento del ecosistema —la superposición de funciones se reducía.

ecosistema2

Estos resultados demuestran claramente que se requiere de un mayor número de especies, o sea, una mayor biodiversidad, para promover y mantener el funcionamiento de los ecosistemas a lo largo de los años, en diferentes regiones y en ambientes que cambian constantemente, algo que es muy común en nuestros días. Por otro lado, aquellas especies que promovían una determinada función en diferentes años, no eran las mismas que promovían varias funciones en un mismo año (Fig 2d).

Todo esto se traduce a que los servicios de los ecosistemas estarán asegurados siempre y cuando conservemos la biodiversidad, ya que tendrán la capacidad de responder y adaptarse a los ambientes cambiantes de nuestros días.

Sin embargo, este estudio sólo ha tomado en cuenta a las especies de plantas que hay en las praderas europeas, sería muy interesante hacer el mismo estudio en zonas con una mayor diversidad biológica como en la Amazonía, Borneo, la Sabana Africana. Sin dudas sería un trabajo mucho más difícil por el gran número de especies de plantas diferentes que hay en esas regiones. Por otro lado, el estudio estaría completo si también se toma en cuenta las especies de animales y de microorganismos, los cuales también juegan roles importantes en los ecosistemas.


Referencia:

ResearchBlogging.orgIsbell, F., Calcagno, V., Hector, A., Connolly, J., Harpole, W., Reich, P., Scherer-Lorenzen, M., Schmid, B., Tilman, D., van Ruijven, J., Weigelt, A., Wilsey, B., Zavaleta, E., & Loreau, M. (2011). High plant diversity is needed to maintain ecosystem services Nature DOI: 10.1038/nature10282

Esta entrada participa en el Carnaval de Biología de Verano (2° parte) celebrado en ¡Jindetrés Sal!

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2 comentarios:

  1. Fantástica reflexión, siempre asumimos (yo lo hago) que cada especie es valiosísima para el ecosistema y su equilibrio; pero la ciencia no consiste en asumir, sino en comprobar.

    Seguramente gracias a los vertiginosos avances en bioinformática y lo que llaman "biología de sistemas" pronto se podrán analizar conjuntamente muchas más variables, creo que entonces lo más probable es que se revele la total interconexión entre cualquier especie y las demás, si tenemos en cuenta microorganismos, animales, y plantas.

    Gracias por la aportación!

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  2. La bioinformática tiene que salir al rescate, es imposible analizar tal magnitud de datos de la forma tradicional, las conexiones entre las especies que forman parte de un ecosistema formaría una estructura bastante parecida a las redes neuronales, sumamente enmarañada y compleja pero, a su vez, con un sentido lógico.

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