Colapso del ecosistema

Un ecosistema , abreviatura de sistema ecológico , se define como un conjunto de organismos que interactúan dentro de un entorno biofísico . ^{[ 2 ] : 458} Los ecosistemas nunca son estáticos y están continuamente sujetos a procesos tanto estabilizadores como desestabilizadores. ^{[ 3 ]} Los procesos estabilizadores permiten que los ecosistemas respondan adecuadamente a los cambios desestabilizadores, o perturbaciones, en las condiciones ecológicas, o que se recuperen de la degradación inducida por ellos. Sin embargo, si los procesos desestabilizadores se vuelven lo suficientemente fuertes o rápidos como para cruzar un umbral crítico dentro de ese ecosistema, a menudo descrito como un "punto de inflexión" ecológico, entonces ocurre un colapso del ecosistema (a veces también denominado colapso ecológico ) ^{[ 4 ]} . ^{[ 5 ]}

El colapso de un ecosistema no implica la desaparición total de la vida en la zona, pero sí conlleva la pérdida de las características definitorias del ecosistema original, incluyendo típicamente los servicios ecosistémicos que proporcionaba. El colapso de un ecosistema suele ser irreversible, e incluso si la recuperación es posible, tiende a ser lenta y difícil. ^{[ 6 ] [ 1 ]} Los ecosistemas con baja resiliencia pueden colapsar incluso durante un período relativamente estable, lo que generalmente conduce a su reemplazo por un sistema más resiliente en la biosfera . Sin embargo, incluso los ecosistemas resilientes pueden desaparecer durante períodos de rápido cambio ambiental, ^{[ 5 ]} y el estudio del registro fósil permitió identificar cómo ciertos ecosistemas sufrieron un colapso, como el colapso de la selva tropical del Carbonífero o el colapso de los ecosistemas del lago Baikal y el lago Hovsgol durante el Último Máximo Glacial . ^{[ 7 ] [ 8 ]}

Hoy, la extinción del Holoceno en curso es causada principalmente por el impacto humano en el medio ambiente , y la mayor pérdida de biodiversidad hasta ahora se ha debido a la degradación y fragmentación del hábitat , que eventualmente destruye ecosistemas enteros si no se controla. ^{[ 9 ]} Ha habido múltiples ejemplos notables de este colapso de ecosistemas en el pasado reciente, como el colapso de la pesquería de bacalao del noroeste del Atlántico . ^{[ 10 ]} Es probable que ocurran más si no hay un cambio de rumbo, ya que las estimaciones muestran que el 87% de los océanos y el 77% de la superficie terrestre han sido alterados por la humanidad, con el 30% del área terrestre global degradada y una disminución global en la resiliencia de los ecosistemas. ^{[ 6 ]} La deforestación de la selva amazónica es el ejemplo más dramático de un ecosistema masivo y continuo y un punto crítico de biodiversidad bajo la amenaza inmediata de la destrucción del hábitat por la tala, y la amenaza menos visible, pero cada vez mayor y persistente del cambio climático . ^{[ 11 ] [ 12 ]}

La conservación biológica puede ayudar a preservar tanto las especies amenazadas como los ecosistemas amenazados. Sin embargo, el tiempo apremia. Así como las intervenciones para preservar una especie deben ocurrir antes de que su población caiga por debajo de los límites viables, momento en el que se produce una deuda de extinción independientemente de lo que ocurra después, los esfuerzos para proteger los ecosistemas deben darse en respuesta a las señales de alerta temprana, antes de que se cruce el punto de inflexión que conduzca a un cambio de régimen . Además, existe una brecha sustancial entre el alcance del conocimiento científico sobre cómo ocurren las extinciones y el conocimiento sobre cómo colapsan los ecosistemas. Si bien se han realizado esfuerzos para crear criterios objetivos utilizados para determinar cuándo un ecosistema está en riesgo de colapsar, estos son relativamente recientes y aún no son tan completos. Mientras que la Lista Roja de Especies Amenazadas de la UICN existe desde hace décadas, la Lista Roja de Ecosistemas de la UICN solo se ha estado desarrollando desde 2008. ^{[ 1 ] [ 6 ]}

El colapso de los ecosistemas se ha definido como una "transformación de la identidad, pérdida de características definitorias y reemplazo por un ecosistema nuevo", e implica la pérdida de "características bióticas o abióticas definitorias", incluyendo la capacidad de sustentar las especies que solían estar asociadas con ese ecosistema. ^{[ 1 ]} Según otra definición, es "un cambio desde un estado de referencia más allá del punto en que un ecosistema ha perdido características y funciones definitorias clave, y se caracteriza por una disminución de la extensión espacial, un aumento de la degradación ambiental, disminuciones o pérdida de especies clave , interrupción de los procesos bióticos y, en última instancia, pérdida de servicios y funciones del ecosistema". ^{[ 6 ]} El colapso de los ecosistemas también se ha descrito como "un análogo de la extinción de especies ", y en muchos casos, es irreversible, apareciendo en su lugar un nuevo ecosistema, que puede conservar algunas características del ecosistema anterior, pero tiene una estructura y función muy alteradas. ^{[ 1 ]} Hay excepciones en las que un ecosistema puede recuperarse más allá del punto de colapso, ^{[ 13 ]} pero por definición, siempre será mucho más difícil revertirlo que permitir que un ecosistema perturbado pero funcional se recupere, requiriendo una intervención activa y/o un período de tiempo prolongado incluso si puede revertirse. ^{[ 6 ] [ 1 ]}

Si bien los colapsos de ecosistemas pueden ocurrir de forma natural debido a perturbaciones —como incendios, deslizamientos de tierra, inundaciones, fenómenos meteorológicos extremos, enfermedades o invasiones de especies— , en los últimos cincuenta años se ha observado un aumento notable de las perturbaciones causadas por el ser humano. ^{[ 4 ] [ 14 ]} La combinación del cambio ambiental y la presencia de la actividad humana resulta cada vez más perjudicial para los ecosistemas de todo tipo, ya que nuestras acciones sin restricciones suelen aumentar el riesgo de cambios abruptos (y potencialmente irreversibles) tras una perturbación, cuando un sistema, de otro modo, habría podido recuperarse. ^{[ 14 ]}

Algunos comportamientos que inducen la transformación son: la intervención humana en el equilibrio de la diversidad local (mediante la introducción de nuevas especies o la sobreexplotación ), las alteraciones en el equilibrio químico de los ambientes a través de la contaminación, las modificaciones del clima o el tiempo local con el cambio climático antropogénico y la destrucción o fragmentación del hábitat en sistemas terrestres/marinos. ^{[ 4 ]} Por ejemplo, se ha descubierto que el sobrepastoreo causa degradación de la tierra , específicamente en el sur de Europa , lo que es otro factor que impulsa el colapso ecológico y la pérdida del paisaje natural. La gestión adecuada de los paisajes pastorales puede mitigar el riesgo de desertificación . ^{[ 15 ]}

A pesar de la sólida evidencia empírica y las perturbaciones altamente visibles que inducen el colapso, anticipar el colapso es un problema complejo. El colapso puede ocurrir cuando la distribución del ecosistema disminuye por debajo de un tamaño mínimo sostenible, o cuando desaparecen procesos y características bióticas clave debido a la degradación ambiental o la interrupción de las interacciones bióticas. Estas diferentes vías hacia el colapso pueden usarse como criterios para estimar el riesgo de colapso del ecosistema. ^{[ 16 ] [ 17 ]} Aunque los estados de colapso del ecosistema a menudo se definen cuantitativamente, pocos estudios describen adecuadamente las transiciones desde el estado prístino u original hacia el colapso. ^{[ 18 ] [ 19 ]}

En otro ejemplo, una investigación de 2004 demostró cómo, durante el Último Máximo Glacial (UMG), las alteraciones en el medio ambiente y el clima provocaron el colapso de los ecosistemas de los lagos Baikal y Hovsgol , lo que a su vez impulsó la evolución de las especies. ^{[ 7 ]} El colapso del ecosistema de Hovsgol durante el UMG dio lugar a un nuevo ecosistema, con una biodiversidad limitada en especies y bajos niveles de endemismo durante el Holoceno. Dicha investigación también muestra cómo el colapso del ecosistema durante el UMG en el lago Hovsgol condujo a mayores niveles de diversidad y mayor endemismo como consecuencia de la evolución posterior.

En el período Carbonífero , los bosques de carbón , grandes humedales tropicales , se extendían por gran parte de Euramérica (Europa y América). Esta tierra albergaba imponentes licópsidos que se fragmentaron y colapsaron abruptamente. ^{[ 8 ]} El colapso de las selvas tropicales durante el Carbonífero se ha atribuido a múltiples causas , incluyendo el cambio climático y el vulcanismo . ^{[ 20 ]} Específicamente, en este tiempo el clima se volvió más frío y seco, condiciones que no son favorables para el crecimiento de las selvas tropicales y gran parte de la biodiversidad que albergan. El colapso repentino del medio ambiente terrestre provocó la extinción de muchas plantas vasculares grandes, artrópodos gigantes y diversos anfibios , permitiendo que las plantas con semillas y los amniotas tomaran el control (aunque también sobrevivieron parientes más pequeños de los afectados). ^{[ 8 ]}

Los bosques subtropicales de hoja ancha de Rapa Nui en la Isla de Pascua , anteriormente dominados por una palmera endémica , se consideran colapsados ​​debido a los efectos combinados de la sobreexplotación, el cambio climático y las ratas exóticas introducidas. ^{[ 21 ]}

El mar de Aral era un lago endorreico situado entre Kazajistán y Uzbekistán . En su día fue considerado uno de los lagos más grandes del mundo, pero ha ido reduciéndose desde la década de 1960 tras el desvío de los ríos que lo alimentaban para la irrigación a gran escala. En 1997, su tamaño se había reducido al 10 % de su tamaño original, dividiéndose en lagos hipersalinos mucho más pequeños , mientras que las zonas desecadas se transformaron en estepas desérticas. ^{[ 1 ] [ 22 ]}

El cambio de régimen en el ecosistema de afloramiento del norte de Benguela se considera un ejemplo de colapso de ecosistemas en ambientes marinos abiertos . ^{[ 23 ]} Antes de la década de 1970, las sardinas eran los consumidores vertebrados dominantes, pero la sobrepesca y dos eventos climáticos adversos ( Benguela Niño en 1974 y 1984) llevaron a un estado de ecosistema empobrecido con alta biomasa de medusas y gobios pelágicos . ^{[ 24 ]}

Otro ejemplo notable es el colapso del bacalao de los Grandes Bancos a principios de la década de 1990, cuando la sobrepesca redujo las poblaciones de peces al 1% de sus niveles históricos. ^{[ 10 ]}

Actualmente no se considera que haya colapsado, pero está muy cerca de hacerlo si no hay intervención.

Las sabanas del norte de Australia, Kimberley y la península de Cabo York , se consideran algunos de los ecosistemas intactos más grandes del mundo. Kimberley alberga 2000 especies de plantas nativas y Cabo, aproximadamente 3000. Ambas son hogar de cientos de aves, mamíferos, reptiles e insectos. Debido a las malezas que favorecen los incendios, el paisaje ha cambiado de bosques a pastizales con el paso de los años. La presión adicional del cambio climático, el sobrepastoreo y la silvicultura ha comenzado a provocar una disminución significativa. ^{[ 25 ]}

Los manglares del norte de Australia siguen perdiendo nutrientes y superficie terrestre. Aproximadamente 7400 hectáreas (18 286 acres) de manglares se perdieron en la mayor mortandad registrada entre 2015 y 2016. ^{[ 26 ]}

La Gran Barrera de Coral registró su primer evento de blanqueamiento en 1998, y la mayor propagación de blanqueamiento ocurrió en 2020. ^{[ 27 ]} Se registra que aproximadamente el 50% del coral se ha perdido, a partir de 2023. ^{[ 28 ]} A medida que el coral se blanquea, no solo muere, sino que los organismos que dependen de él para sobrevivir también se ven afectados. Se estima que la Gran Barrera de Coral sustenta a más de 9000 organismos. ^{[ 29 ]} El continuo declive de la Gran Barrera de Coral se debe a muchos factores, siendo los más importantes el cambio climático y la contaminación .

Sitio Patrimonio de la Humanidad: Shark Bay se considera el más vulnerable según el Índice de Vulnerabilidad al Cambio Climático . El ecosistema sustenta a la comunidad, pero su deterioro debido al calentamiento global y al cambio climático lo ha afectado gravemente. Las praderas marinas no son sostenibles con el cambio climático y constituyen la principal fuente de hábitat para los peces y la vida marina. ^{[ 30 ]}

El Gran Lago Salado de Utah es considerado un ecosistema clave y un factor económico fundamental para el estado de Utah. Ha perdido más del 73 % de su agua y el 60 % de su superficie desde 1850. ^{[ 31 ]} A menos que se tomen medidas drásticas, se prevé que el lago se seque por completo y cause daños irreparables que afectarán el bienestar de la vida silvestre, la salud pública, el deterioro ambiental y el declive económico.

Existen dos herramientas comúnmente utilizadas conjuntamente para evaluar los riesgos para los ecosistemas y la biodiversidad: los protocolos genéricos de evaluación de riesgos y los modelos de simulación estocástica. La más destacada de las dos tácticas es el protocolo de evaluación de riesgos, en particular debido a la Lista Roja de Ecosistemas (LRE) de la UICN, que es ampliamente aplicable a muchos ecosistemas incluso en circunstancias con escasos datos. Sin embargo, dado que el uso de esta herramienta consiste esencialmente en comparar sistemas con una lista de criterios, a menudo se ve limitada en su capacidad para analizar el deterioro de los ecosistemas de forma holística; por lo tanto, se suele utilizar junto con modelos de simulación que consideran más aspectos del deterioro, como la dinámica del ecosistema , las amenazas futuras y las relaciones socioecológicas. ^{[ 17 ]}

El RLE de la UICN es un estándar global que se desarrolló para evaluar las amenazas a diversos ecosistemas a escalas local, regional, nacional y global, así como para impulsar los esfuerzos de conservación frente al declive sin precedentes de los sistemas naturales en la última década. ^{[ 19 ] [ 33 ]} Y aunque este esfuerzo aún se encuentra en las primeras etapas de implementación, la UICN tiene como objetivo evaluar el riesgo de colapso de todos los ecosistemas del mundo para 2025. ^{[ 19 ]} El concepto de colapso de ecosistemas se utiliza en el marco para establecer categorías de riesgo para los ecosistemas, siendo la categoría Colapsado el punto final de la evaluación de riesgos. Otras categorías de amenaza (Vulnerable, En Peligro y En Peligro Crítico) se definen en términos de la probabilidad o riesgo de colapso. ^{[ 1 ]} Un artículo de Bland et al. sugiere cuatro aspectos para definir el colapso de ecosistemas en las evaluaciones de riesgo: ^{[ 18 ]}

1. Definiendo cualitativamente los estados iniciales y colapsados
2. describir las transiciones de colapso y recuperación
3. identificar y seleccionar indicadores de colapso
4. establecer umbrales de colapso cuantitativos.

Detección y seguimiento precoces

Los científicos pueden predecir puntos de inflexión para el colapso de los ecosistemas. El modelo más utilizado para predecir el colapso de la red trófica se llama R50, que es un modelo de medición fiable para la robustez de la red trófica. ^{[ 35 ]} Sin embargo, existen otros: por ejemplo, las evaluaciones de ecosistemas marinos pueden utilizar la base de datos RAM Legacy Stock Assessment Database. En un ejemplo, se estudiaron 154 especies diferentes de peces marinos para establecer la relación entre las presiones sobre las poblaciones de peces, como la sobrepesca y el cambio climático , estas poblaciones; rasgos como la tasa de crecimiento y el riesgo de colapso del ecosistema. ^{[ 36 ]}

La medición de la "ralentización crítica" (CSD, por sus siglas en inglés) es un método para desarrollar señales de alerta temprana ante un posible o probable inicio de un colapso inminente. Se refiere a una recuperación cada vez más lenta tras perturbaciones. ^{[ 37 ] [ 38 ]}

En 2020, un artículo sugirió que una vez que se alcanza un "punto de no retorno", las rupturas no ocurren gradualmente sino rápidamente y que la selva amazónica podría cambiar a una mezcla de árboles y pastos tipo sabana en 50 años y los arrecifes de coral del Caribe podrían colapsar en 15 años una vez que se haya alcanzado un estado de colapso. ^{[ 39 ] [ 40 ] [ 41 ] [ 32 ]} Otro indicó que las grandes perturbaciones de los ecosistemas ocurrirán antes bajo un cambio climático más intenso: bajo el escenario de altas emisiones RCP8.5 , los ecosistemas en los océanos tropicales serían los primeros en experimentar una interrupción abrupta antes de 2030, con los bosques tropicales y los entornos polares siguiéndoles para 2050. En total, el 15% de los conjuntos ecológicos tendrían más del 20% de sus especies abruptamente perturbadas si el calentamiento finalmente llega a 4 °C (7.2 °F) ; Por el contrario, esto ocurriría en menos del 2% si el calentamiento se mantuviera por debajo de 2 °C (3,6 °F) . ^{[ 42 ]}    

colapso de la selva tropical

El colapso de la selva tropical se refiere al colapso ecológico real pasado y teórico futuro de las selvas tropicales . Puede implicar la fragmentación del hábitat hasta el punto en que queda poco bioma de selva tropical , y las especies de la selva tropical solo sobreviven en refugios aislados. La fragmentación del hábitat puede ser causada por las carreteras. Cuando los humanos comienzan a talar los árboles para la explotación maderera, se crean carreteras secundarias que quedarán en desuso después de su uso principal. Una vez abandonadas, a las plantas de la selva tropical les resultará difícil volver a crecer en esa área. ^{[ 43 ]} La fragmentación del bosque también abre el camino a la caza furtiva. A las especies les resulta difícil encontrar un nuevo lugar donde asentarse en estos fragmentos, lo que provoca el colapso ecológico. Esto lleva a la extinción de muchos animales en la selva tropical.

En muchas selvas tropicales, incluidas las del Amazonas , se observa un patrón clásico de fragmentación forestal , específicamente un patrón en forma de espina de pescado formado por la construcción de caminos que se adentran en el bosque. Esto es motivo de gran preocupación, no solo por la pérdida de un bioma con muchos recursos sin explotar y la muerte masiva de organismos vivos, sino también porque se sabe que la extinción de especies vegetales y animales está correlacionada con la fragmentación del hábitat. ^{[ 44 ]}

En el año 2022, una investigación reveló que más de tres cuartas partes de la selva amazónica han estado perdiendo resiliencia debido a la deforestación y el cambio climático desde principios de la década de 2000, según lo medido por el tiempo de recuperación de perturbaciones a corto plazo (la desaceleración crítica), lo que refuerza la teoría de que se está acercando a una transición crítica . ^{[ 12 ] [ 11 ]} Otro estudio de 2022 encontró que los bosques tropicales, áridos y templados están perdiendo resiliencia de manera sustancial. ^{[ 34 ] [ 45 ]}

Arrecifes de coral

Una de las principales preocupaciones de los biólogos marinos es el colapso de los ecosistemas de arrecifes de coral. ^{[ 46 ]} Un efecto del cambio climático global es el aumento del nivel del mar, que puede provocar la inundación de los arrecifes o el blanqueamiento de los corales . ^{[ 46 ]} La actividad humana, como la pesca, la minería, la deforestación, etc., representa una amenaza para los arrecifes de coral al afectar su nicho ecológico. Por ejemplo, existe una correlación demostrada entre una pérdida de diversidad de arrecifes de coral del 30-60% y la actividad humana, como las aguas residuales y/o la contaminación industrial. ^{[ 47 ]}

Casi ningún otro ecosistema es tan vulnerable al cambio climático como los arrecifes de coral . Las estimaciones actualizadas de 2022 muestran que incluso con un aumento promedio global de 1,5  °C (2,7  °F) sobre las temperaturas preindustriales, solo el 0,2 % de los arrecifes de coral del mundo aún podrían soportar las olas de calor marinas , en comparación con el 84 % que puede hacerlo ahora, y la cifra se reduciría al 0 % con 2  °C (3,6  °F) y más allá. ^{[ 48 ] [ 49 ]} Sin embargo, en 2021 se descubrió que cada metro cuadrado de área de arrecife de coral contiene alrededor de 30 corales individuales, y su número total se estima en medio billón, equivalente a todos los árboles del Amazonas o todas las aves del mundo. Por lo tanto, se predice que la mayoría de las especies individuales de arrecifes de coral evitarán la extinción incluso cuando los arrecifes de coral dejen de funcionar como los ecosistemas que conocemos. ^{[ 50 ] [ 51 ]} Un estudio de 2013 encontró que entre 47 y 73 especies de coral (6-9%) son vulnerables al cambio climático, mientras que ya están amenazadas de extinción según la Lista Roja de la UICN , y entre 74 y 174 (9-22%) especies de coral no eran vulnerables a la extinción en el momento de la publicación, pero podrían estar amenazadas bajo el cambio climático continuo, lo que las convierte en una futura prioridad de conservación. ^{[ 52 ]} Los autores de las estimaciones recientes del número de corales sugieren que esas proyecciones anteriores eran demasiado altas, aunque esto ha sido cuestionado. ^{[ 50 ] [ 53 ] [ 54 ]}

Hasta el momento, no existe mucha información sobre métodos efectivos de conservación o reversión para el colapso de los ecosistemas. En cambio, se ha prestado mayor atención a la previsibilidad del colapso de los ecosistemas, a si es posible y a si resulta productivo explorarlo. ^{[ 19 ]} Esto probablemente se deba a que los estudios exhaustivos de ecosistemas en riesgo son un desarrollo y una tendencia más recientes en los campos ecológicos, por lo que la dinámica del colapso es demasiado reciente para observarla o aún está en desarrollo. Dado que los estudios aún no son a largo plazo, a menudo resulta difícil extraer conclusiones sobre la reversibilidad o el potencial de transformación a partir de estudios más recientes y específicos. ^{[ 5 ]}

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