Las tres constantes vitales de los ecosistemas terrestres son el crecimiento vegetal y el uso eficiente del agua y del carbono

Josep Peñuelas, investigador del CSIC en el CREAF, ha colaborado en un articulo en Nature que propone tres indicadores claves para valorar el funcionamiento de un ecosistema terrestre y valorar si se encuentra en buen estado de salud o bienestar. 

Las constantes vitales nos dan información sobre nuestro estado de salud. Estas son la tensión arterial, la frecuencia cardíaca, la frecuencia respiratoria, la saturación de oxígeno y la temperatura corporal. Según como las tengamos podemos saber si estamos bajo alguna forma de estrés (virus, infección, etc) o de inflamación, por ejemplo. ¿Podríamos obtener indicadores parecidos, pero sobre la salud de los ecosistemas terrestres? Esta fue la pregunta que Mirco Migliavacca del Max Planck de Biogeoquímica de Jena y un equipo internacional en el que ha participado el CREAF se hizo hace un tiempo. Las conclusiones de su investigación han sido publicadas en un artículo en la prestigiosa revista Nature en el que proponen tres indicadores clave que nos indican si los ecosistemas terrestres funcionan correctamente. El primer indicador, por orden de importancia, es su capacidad máxima de crecer y producir vegetación, el segundo es la eficiencia en el uso del agua por parte de sus plantas y el tercero es la eficiencia en el uso del carbono. Según el artículo científico, monitorizar estos tres indicadores permite conocer el estado de salud de un ecosistema y de allí poder predecir su capacidad de adaptarse, sobrevivir y prosperar en respuesta a los cambios climáticos y ambientales. "Utilizando sólo estos tres factores principales, podemos explicar casi el 72% del estado de salud de un ecosistema", añade Migliavacca. "Además, dado que la eficiencia en el uso del agua es el segundo factor principal, nuestros resultados subrayan que disponer de agua es algo crucial para el rendimiento de los ecosistemas. Esto será decisivo para las consideraciones sobre el impacto del cambio climático", afirma Markus Reichstein, director del departamento de Integración Biogeoquímica del MPI de Biogeoquímica y coautor.

“Llegar a determinar indicadores de bienestar de los ecosistemas terrestres no es tarea fácil, los ecosistemas son complejos en cuanto a su estructura y sus respuestas a los cambios ambientales, por lo que hay que analizar muchos distintos y ver aquellos parámetros que sí responden a los cambios y nos dan información sobre si están funcionando bien, si están bajo estrés, o en el peor de los casos, si están en declive”,  Josep Peñuelas, investigador del CSIC en el CREAF y coautor del artículo.

Las 3 constantes vitales  El indicador de productividad primaria máxima (como de activa esta la planta creciendo) refleja la capacidad del ecosistema de absorber CO₂. El indicador de uso del agua es una combinación de métricas que representan la eficiencia del uso del agua del ecosistema, una relación entre el carbono absorbido y el agua transpirada por las plantas. El indicador de la eficiencia del uso del carbono refleja el uso del carbono por un ecosistema, que representa el carbono respirado frente al carbono captado. Los tres indicadores funcionales identificados dependen de cómo está estructurada la vegetación en cada ecosistema. Por ejemplo, de como de verde es, de qué contenido en nitrógeno hay en las hojas, de la altura de la vegetación y de la biomasa. Por ello, este resultado subraya que la estructura del ecosistema es muy relevante y que, por lo tanto, hay que tener en cuenta que, si queremos incidir en la salud de los ecosistemas, será importante considerar que la estructura se puede moldear de forma natural, por las perturbaciones, y que se puede hacer de forma artificial, mediante la gestión forestal. Al mismo tiempo, la eficiencia en el uso del agua y del carbono también depende críticamente del clima y, en parte, de la aridez, lo que señala el papel crítico del cambio climático para el funcionamiento futuro de los ecosistemas. "Nuestro análisis exploratorio constituye un paso crucial hacia el desarrollo de indicadores del funcionamiento y la salud de los ecosistemas", evalúa el profesor Markus Reichstein, "y contribuye a una evaluación exhaustiva de la respuesta de los ecosistemas del mundo a los cambios climáticos y medioambientales".

Si queremos incidir en la salud de los ecosistemas, será importante considerar que la estructura se puede moldear de forma natural, por las perturbaciones, y que se puede hacer de forma artificial, mediante la gestión forestal. 

El equipo ha abordado esta cuestión combinando múltiples flujos de datos y métodos. Por ejemplo, han utilizado datos medioambientales procedentes de redes mundiales de estaciones que siguen multitud de ecosistemas, combinados con observaciones por satélite, modelos matemáticos y métodos de descubrimiento estadístico y causal.  Los investigadores inspeccionaron las tasas de intercambio de dióxido de carbono, vapor de agua y energía en 203 estaciones de control de todo el mundo que pertenecen a la red FLUXNET, una red de colaboración de múltiples equipos de investigación que recogen y comparten sus datos. Los lugares seleccionados abarcan una gran variedad de zonas climáticas y tipos de vegetación. Para cada lugar calcularon un conjunto de propiedades funcionales de los ecosistemas, e incluyeron además cálculos sobre las variables promedio del clima y la disponibilidad de agua en el suelo, así como las características de la vegetación y los datos por satélite sobre la biomasa de la vegetación.

Los ecosistemas terrestres proporcionan servicios que son fundamentales para la sociedad, como la producción de biomasa (madera y frutos), la eficiencia de la vegetación en el uso de la luz solar y el agua (relacionados con la refrigeración del planeta y la regulación del clima), la retención de agua y la protección en frente la erosión y, en última instancia, la seguridad alimentaria. Los cambios climáticos y medioambientales, así como los impactos del mismo ser humano, amenazan continuamente la prestación de estas funciones. Estos tres indicadores son claves porqué definen qué funciones son esenciales para el funcionamiento de un ecosistema, y con ello, podemos entender cómo responderá a estas amenazas.   Articulo: 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.