Les tres constants vitals dels ecosistemes terrestres són el creixement vegetal i l'ús eficient de l'aigua i el carboni

Josep Peñuelas, investigador del CSIC al CREAF, ha col·laborat en un article a Nature que proposa tres indicadors claus per valorar el funcionament d'un ecosistema terrestre i valorar si es troba en bon estat de salut o benestar.

Les constants vitals ens donen informació sobre el nostre estat de salut. Aquestes són la tensió arterial, la freqüència cardíaca, la freqüència respiratòria, la saturació d'oxigen i la temperatura corporal. Segons com les tinguem, podem saber si estem sota alguna forma d'estrès (virus, infecció, etc.) o d'inflamació, per exemple. Podríem obtenir indicadors semblants, però sobre la salut dels ecosistemes terrestres? Aquesta va ser la pregunta que Mirco Migliavacca del Max Planck de Biogeoquímica de Jena i un equip internacional en què ha participat el CREAF es va fer fa un temps. Les conclusions de la seva investigació han estat publicades en un article a la prestigiosa revista Nature on proposen tres indicadors clau que ens indiquen si els ecosistemes terrestres funcionen correctament. El primer indicador, per ordre d'importància, és la capacitat màxima de créixer i produir vegetació, el segon és l'eficiència en l'ús de l'aigua per part de les plantes i el tercer és l'eficiència en l'ús del carboni. Segons l'article científic, monitoritzar aquests tres indicadors permet conèixer l'estat de salut d'un ecosistema i poder predir la seva capacitat d'adaptar-se, sobreviure i prosperar en resposta als canvis climàtics i ambientals. "Fent servir només aquests tres factors principals, podem explicar gairebé el 72% de l'estat de salut d'un ecosistema", afegeix Migliavacca. "A més, atès que l'eficiència en l'ús de l'aigua és el segon factor principal, els nostres resultats subratllen que disposar d'aigua és crucial per al rendiment dels ecosistemes. Això serà decisiu per a les consideracions sobre l'impacte del canvi climàtic", afirma Markus Reichstein, director del departament d'Integració Biogeoquímica de l'MPI de Biogeoquímica i coautor.

“Arribar a determinar indicadors de benestar dels ecosistemes terrestres no és una tasca fàcil, els ecosistemes són complexos quant a la seva estructura i les seves respostes als canvis ambientals, per la qual cosa cal analitzar-ne de molts diferents i decidir aquells paràmetres que sí que responen als canvis i ens donen informació sobre si estan funcionant bé, si estan sota estrès, o en el pitjor dels casos, si estan en declivi” Josep Peñuelas, investigador del CSIC al CREAF i co-autor de l'article.

Les 3 constants vitals L'indicador de productivitat primària màxima (com d'activa està la planta) reflecteix la capacitat de l'ecosistema d'absorbir CO₂. L'indicador d'ús de l'aigua és una combinació de mètriques que representen l'eficiència de l'ús de l'aigua de l'ecosistema, una relació entre el carboni absorbit i l'aigua transpirada per les plantes. L'indicador de l'eficiència de l'ús del carboni reflecteix l'ús del carboni per un ecosistema, que representa el carboni respirat davant del carboni captat.

L'estructura de l'ecosistema és molt rellevant i que, per tant, cal tenir en compte que, si volem incidir en la salut dels ecosistemes, serà important considerar que l'estructura és clau i que es pot modelar de manera natural, per les pertorbacions, i que es pot fer de manera artificial, mitjançant la gestió forestal.

Els tres indicadors funcionals identificats depenen de com està estructurada la vegetació a cada ecosistema. Per exemple, de com de verd és, de quin contingut en nitrogen hi ha a les fulles, de l'alçada de la vegetació i de la biomassa. Per això, aquest resultat subratlla que l'estructura de l'ecosistema és molt rellevant i que, per tant, cal tenir en compte que, si volem incidir en la salut dels ecosistemes, serà important considerar que l'estructura és clau i que es pot modelar de manera natural, per les pertorbacions, i que es pot fer de manera artificial, mitjançant la gestió forestal. Alhora, l'eficiència en l'ús de l'aigua i del carboni també depèn críticament del clima i, en part, de l'aridesa, cosa que assenyala el paper crític del canvi climàtic per al futur funcionament dels ecosistemes. "La nostra anàlisi exploratòria constitueix un pas crucial cap al desenvolupament d'indicadors del funcionament i la salut dels ecosistemes", avalua el professor Markus Reichstein, "i contribueix a una avaluació exhaustiva de la resposta dels ecosistemes del món als canvis climàtics i mediambientals ".

L´equip ha abordat aquesta qüestió combinant múltiples fluxos de dades i mètodes. Per exemple, han utilitzat dades mediambientals procedents de xarxes mundials d'estacions que segueixen multitud d'ecosistemes, combinades amb observacions per satèl·lit, models matemàtics i mètodes de descoberta estadística i causal. Els investigadors van inspeccionar les taxes d'intercanvi de diòxid de carboni, vapor d'aigua i energia a 203 estacions de control de tot el món que pertanyen a la xarxa FLUXNET, una xarxa de col·laboració de múltiples equips de recerca que recullen i comparteixen les dades. Els llocs seleccionats comprenen una gran varietat de zones climàtiques i tipus de vegetació. Per a cada lloc van calcular un conjunt de propietats funcionals dels ecosistemes, i van incloure a més a més càlculs sobre les variables mitjana del clima i la disponibilitat d'aigua a terra, així com les característiques de la vegetació i les dades per satèl·lit sobre la biomassa de la vegetació.

Els ecosistemes terrestres proporcionen serveis que són fonamentals per a la societat, com ara la producció de biomassa (fusta i fruits), l'eficiència de la vegetació en l'ús de la llum solar i l'aigua (relacionats amb la refrigeració del planeta i la regulació del clima ), la retenció d'aigua i la protecció davant de l'erosió i, en darrera instància, la seguretat alimentària. Els canvis climàtics i mediambientals, així com els impactes del mateix ésser humà, amenacen contínuament la prestació d'aquestes funcions. Aquests tres indicadors són clau perquè defineixen quines funcions són essencials per al funcionament d'un ecosistema, i amb això podem entendre com respondrà aquestes amenaces.

Article: Migliavacca, M., Musavi, T., Mahecha, M. D., Nelson, J. A., Knauer, J., Baldocchi, D. D., ... & Reichstein, M. (2021). The three major axes of terrestrial ecosystem function. Nature, 598(7881), 468-472.