Por qué ecosistemas muy complejos logran mantenerse estables durante décadas
Una investigación internacional con la colaboración de varios departamentos del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) demostró que las diferencias entre animales y vegetales adultos y juveniles y la estructura interna de las poblaciones, y no solo las interacciones entre especies como se pensaba, contribuye a explicar por qué ecosistemas muy complejos logran mantenerse estables durante décadas.
Las diferencias entre adultos y juveniles dentro de las poblaciones animales y vegetales favorecen la estabilidad de los ecosistemas y ayudan a explicar por qué sistemas altamente complejos pueden mantenerse funcionales a lo largo del tiempo. Así lo concluyó un nuevo estudio científico desarrollado por un equipo de la Universidad de Oxford, el Instituto de Física Interdisciplinar y Sistemas Complejos (IFISC, CSIC-UIB) y el Centro de Estudios Avanzados de Blanes (CEAB-CSIC), publicado en la revista ‘Ecology Letters’.
Las diferencias entre adultos y juveniles favorecen la estabilidad de los ecosistemas
Según se desprende de la lectura del estudio, la investigación introduce una nueva perspectiva en uno de los grandes debates clásicos de la ecología: la relación entre complejidad y estabilidad. Desde los años setenta, la teoría ecológica dominante sostiene que cuanto mayor es el número de especies y de interacciones dentro de un ecosistema, mayor debería ser su inestabilidad. Sin embargo, esta predicción no siempre se cumple en la naturaleza. Ecosistemas como los bosques maduros o los arrecifes de coral, caracterizados por una enorme diversidad de especies y relaciones tróficas, han demostrado ser sorprendentemente estables durante largos periodos de tiempo.
El nuevo estudio propone que «una parte clave de esta estabilidad no solo reside en la estructura de las redes de interacciones entre especies (un aspecto ya ampliamente estudiado), sino también en la organización interna de cada población». En concreto, señala que «las diferencias entre etapas vitales, como juveniles y adultos, generan mecanismos compensatorios que actúan como un amortiguador frente a las perturbaciones externas».
Los autores subrayan que no todas las interacciones entre etapas vitales tienen el mismo efecto sobre la estabilidad. Según el modelo desarrollado, «algunas relaciones asimétricas, como la depredación de adultos sobre juveniles de otras especies, tienden a estabilizar las comunidades». En cambio, «otras interacciones, como la competencia directa entre juveniles y adultos por los mismos recursos, pueden tener un efecto desestabilizador».
«Sabemos que la estructura de las redes ecológicas es clave para entender por qué algunos ecosistemas son sorprendentemente estables, pero el papel de las diferentes etapas de vida ha sido históricamente ignorado en la mayoría de los modelos ecológicos. Nuestro estudio muestra que este nivel de organización es esencial para comprender cómo se mantiene la biodiversidad», explico el profesor de Ecología en la Universidad de Oxford Rob Salguero-Gómez, uno de los autores del trabajo.
Para analizar este fenómeno, el equipo desarrolló un nuevo marco teórico denominado ‘Structured Community Matrix’, que «amplía los modelos matemáticos clásicos utilizados para estudiar la estabilidad ecológica». «A diferencia de los enfoques tradicionales, este nuevo modelo permite incorporar tanto las interacciones entre especies como las relaciones internas dentro de cada población, considerando explícitamente las distintas etapas vitales», según explicaron los investigadores.
REDES TRÓFICAS Y COMUNIDADES ANUMALES Y VEGETALES
«El modelo es flexible y puede aplicarse a cualquier número de especies y estadios de vida, lo que lo hace válido para analizar redes tróficas, comunidades vegetales o sistemas animales de distinta complejidad», según los investigadores: «Esta herramienta permite redefinir conceptos clave como la resiliencia y la persistencia ecológica, al mostrar que las poblaciones no funcionan como unidades homogéneas».
«Las poblaciones no son bloques uniformes. Cuando incorporamos estructura dentro de cada especie, vemos que el sistema tiene más mecanismos compensatorios y puede responder mejor a las perturbaciones. Esta variable no ha sido habitualmente considerada por los enfoques establecidos en la disciplina, pero ahora proponemos un modelo que sí la incluye», señalo el investigador de CEAB-CSIC y primer autor del estudio, Àlex Giménez-Romero.
Para validar el modelo, los investigadores lo aplicaron a 33 redes tróficas reales de ecosistemas de todo el mundo, desde lagos continentales hasta sistemas marinos. «En todos los casos, las simulaciones mostraron que la introducción de diferencias entre etapas vitales incrementa la estabilidad de comunidades que, según los modelos tradicionales, deberían ser inestables o colapsar», concluyeron.
Estos resultados refuerzan la idea de que «los mecanismos de interacción entre distintos estadios de vida, y no solo entre especies diferentes, desempeñan un papel fundamental en el mantenimiento de la biodiversidad a largo plazo». En este sentido, el estudio sitúa la estructura poblacional como «un elemento central para comprender la dinámica de los ecosistemas, un aspecto que hasta ahora se había considerado secundario».
La investigadora del CEAB-CSIC y coautora del trabajo Según Meritxell Genovart afirmó que «el nuevo modelo pone de relieve que, para evaluar la estabilidad y la resiliencia de los ecosistemas, es importante tener en cuenta la estructura de la población y el hecho de que las interacciones interespecíficas pueden variar según las etapas de vida de los individuos».
Los autores avanzan que el siguiente paso «será incorporar al modelo otras formas de heterogeneidad, como diferencias de tamaño o de comportamiento, con el objetivo de mejorar las predicciones ecológicas en un contexto de cambio global». A su juicio, este enfoque «podría contribuir a entender mejor cómo responderán los ecosistemas al calentamiento climático, la pérdida de biodiversidad o las alteraciones provocadas por la actividad humana».
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