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 estabilizadores y desestabilizadores por igual. [3] Los procesos de estabilización permiten a los ecosistemas responder adecuadamente a cambios desestabilizadores, o perturbaciones, en las condiciones ecológicas, o recuperarse 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 se produce un colapso del ecosistema (a veces también denominado colapso ecológico ) [4] . [5]
El colapso del ecosistema no significa la desaparición total de la vida en el área, pero sí resulta en la pérdida de las características definitorias del ecosistema original, que generalmente incluyen los servicios ecosistémicos que pudo haber proporcionado. El colapso de un ecosistema es efectivamente irreversible la mayoría de las veces, e incluso si la reversión es posible, tiende a ser lento y difícil. [6] [1] Los ecosistemas con baja resiliencia pueden colapsar incluso durante un período comparativamente 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 épocas de rápidos cambios ambientales, [5] y el estudio del registro fósil pudo identificar cómo ciertos ecosistemas sufrieron un colapso, como el colapso de la selva tropical del Carbonífero o el colapso del lago Baikal y Ecosistemas del lago Hovsgol durante el Último Máximo Glacial . [7] [8]
Hoy en día, la actual extinción del Holoceno 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 tal colapso del ecosistema en el pasado reciente, como el colapso de la pesquería de bacalao del noroeste del Atlántico . [10] Es probable que ocurran más sin 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 un 30% de la superficie terrestre mundial degradada y una disminución global del ecosistema. resiliencia. [6] La deforestación de la selva amazónica es el ejemplo más dramático de un ecosistema masivo y continuo y un punto crítico de biodiversidad que se encuentra bajo la amenaza inmediata de la destrucción del hábitat a través de 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 es esencial. Así como las intervenciones para preservar una especie deben realizarse antes de que caiga por debajo de los límites de población viables, momento en el cual se produce una deuda de extinción independientemente de lo que venga después, los esfuerzos para proteger los ecosistemas deben realizarse en respuesta a señales de alerta temprana, antes del punto de inflexión hacia una Se cruza el cambio de régimen . Además, existe una brecha sustancial entre el conocimiento científico sobre cómo se producen 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, son comparativamente recientes y aún no son tan completos. Si bien la Lista Roja de especies amenazadas de la UICN había existido durante décadas, la Lista Roja de Ecosistemas de la UICN solo había estado en desarrollo desde 2008. [1] [6]
El colapso del ecosistema 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", incluida 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 el que un ecosistema ha perdido características y funciones clave que lo definen, y se caracteriza por una extensión espacial decreciente, una mayor degradación ambiental, disminuciones o pérdida de especies clave , alteración de procesos bióticos y, en última instancia, pérdida de servicios y funciones ecosistémicas ". [6] El colapso del ecosistema también ha sido 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 que ha alterado considerablemente su estructura y función. [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 revertir que permitir que un ecosistema perturbado pero en funcionamiento se recupere, lo que requiere una intervención activa y/o un período prolongado de tiempo incluso si puede revertirse. [6] [1]
Si bien los eventos de colapso pueden ocurrir naturalmente con perturbaciones en un ecosistema (a través de incendios, deslizamientos de tierra, inundaciones, eventos climáticos severos, enfermedades o invasión de especies ), ha habido un aumento notable en las perturbaciones causadas por el hombre en los últimos cincuenta años. [14] [15] La combinación de cambio ambiental y la presencia de actividad humana es cada vez más perjudicial para los ecosistemas de todo tipo, ya que nuestras acciones irrestrictas a menudo aumentan el riesgo de cambios abruptos (y potencialmente irreversibles) posteriores a la perturbación; cuando de otro modo el sistema habría podido recuperarse. [15]
Algunos comportamientos que inducen a la transformación son: intervención humana en el equilibrio de la diversidad local (mediante introducción de nuevas especies o sobreexplotación ) , alteraciones en el equilibrio químico de los ambientes a través de la contaminación, modificaciones del clima local o del tiempo con cambio climático antropogénico , y destrucción o destrucción del hábitat. fragmentación en sistemas terrestres/marinos. [14] Por ejemplo, se descubrió que el pastoreo excesivo causa degradación de la tierra , específicamente en el sur de Europa , que es otro factor del colapso ecológico y la pérdida de paisajes naturales. Una gestión adecuada de los paisajes pastoriles puede mitigar el riesgo de desertificación . [dieciséis]
A pesar de la fuerte evidencia empírica y de 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 los procesos y características bióticos clave desaparecen debido a la degradación ambiental o la interrupción de las interacciones bióticas. Estas diferentes vías de colapso pueden usarse como criterios para estimar el riesgo de colapso del ecosistema. [17] [18] Aunque los estados de colapso de los ecosistemas a menudo se definen cuantitativamente, pocos estudios describen adecuadamente las transiciones desde un estado prístino u original hacia el colapso. [19] [20]
En otro ejemplo, una investigación de 2004 demostró cómo durante el Último Máximo Glacial (LGM), las alteraciones en el medio ambiente y el clima llevaron a un colapso de los ecosistemas del lago Baikal y del lago Hovsgol , lo que luego impulsó la evolución de las especies. [7] El colapso del ecosistema de Hovsgol durante el LGM dio lugar a un nuevo ecosistema, con una biodiversidad limitada en especies y bajos niveles de endemismo , en Hovsgol durante el Holoceno. Esa investigación también muestra cómo el colapso del ecosistema durante el LGM en el lago Hovsgol condujo a mayores niveles de diversidad y mayores niveles de endemismo como subproducto 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 sostenía imponentes licopsidos que se fragmentaron y colapsaron abruptamente. [8] El colapso de las selvas tropicales durante el Carbonífero se ha atribuido a múltiples causas , entre ellas el cambio climático y el vulcanismo . [21] Específicamente, en este momento el clima se volvió más frío y seco, condiciones que no son favorables para el crecimiento de los bosques tropicales y gran parte de la biodiversidad dentro de ellos. El repentino colapso del entorno terrestre provocó la extinción de muchas plantas vasculares grandes , artrópodos gigantes y diversos anfibios , lo que permitió que las plantas con semillas y los amniotas se hicieran cargo (pero también sobrevivieron parientes más pequeños de los afectados). [8]
Los bosques latifoliados subtropicales 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 la introducción de ratas exóticas. [22]
El mar de Aral era un lago endorreico entre Kazajstán y Uzbekistán . Alguna vez fue considerado uno de los lagos más grandes del mundo, pero se ha ido reduciendo desde la década de 1960 después de que los ríos que lo alimentaban fueran desviados para riego a gran escala. En 1997, había disminuido al 10% de su tamaño original, dividiéndose en lagos hipersalinos mucho más pequeños , mientras que las áreas secas se han transformado en estepas desérticas. [1] [23]
El cambio de régimen en el ecosistema de surgencia del norte de Benguela se considera un ejemplo de colapso del ecosistema en ambientes marinos abiertos . [24] Antes de la década de 1970 , las sardinas eran los consumidores de vertebrados dominantes, pero la sobrepesca y dos eventos climáticos adversos ( Benguela Niño en 1974 y 1984) llevaron a un estado de ecosistema empobrecido con una alta biomasa de medusas y gobios pelágicos . [25]
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]
Hay dos herramientas que se utilizan comúnmente juntas para evaluar los riesgos para los ecosistemas y la biodiversidad: protocolos genéricos de evaluación de riesgos y modelos de simulación estocástica. La más notable de las dos tácticas es el protocolo de evaluación de riesgos, particularmente debido a la Lista Roja de Ecosistemas (RLE) de la UICN, que es ampliamente aplicable a muchos ecosistemas incluso en circunstancias de escasez de datos. Sin embargo, debido a que el uso de esta herramienta consiste esencialmente en comparar sistemas con una lista de criterios, a menudo tiene una capacidad limitada para observar el deterioro de los ecosistemas de manera integral; y, por lo tanto, se utiliza a menudo junto con modelos de simulación que consideran más aspectos del declive, como la dinámica de los ecosistemas, las amenazas futuras y las relaciones socioecológicas. [18]
El RLE de la UICN es un estándar global que fue desarrollado para evaluar las amenazas a diversos ecosistemas a escala local, regional, nacional y global, así como para impulsar los esfuerzos de conservación ante el declive sin precedentes de los sistemas naturales en la última década. [20] [27] Y aunque este esfuerzo aún se encuentra en las primeras etapas de implementación, la UICN tiene el objetivo de evaluar el riesgo de colapso de todos los ecosistemas del mundo para 2025. [20] El concepto de colapso de los ecosistemas se utiliza en el marco para establecer categorías de riesgo para los ecosistemas, utilizando la categoría Colapsado como punto final de la evaluación de riesgos. Otras categorías de amenaza (vulnerable, en peligro y en peligro crítico) se definen en términos de probabilidad o riesgo de colapso. [1] Un artículo de Bland et al. sugiere cuatro aspectos para definir el colapso del ecosistema en las evaluaciones de riesgos: [19]
Los científicos pueden predecir puntos de inflexión para el colapso de los ecosistemas. El modelo más utilizado para predecir el colapso de la red alimentaria se llama R50, que es un modelo de medición confiable para la robustez de la red alimentaria. [29] Sin embargo, hay otros: es decir, 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. [30]
La medición de la "desaceleración crítica" (CSD) es un enfoque para desarrollar señales de alerta temprana sobre un posible o probable inicio de un colapso que se aproxima. Se refiere a una recuperación cada vez más lenta de las perturbaciones. [31] [32]
En 2020, un artículo sugirió que una vez que se alcanza un "punto sin retorno", los colapsos no ocurren de manera gradual sino rápida y que la selva amazónica podría convertirse en una mezcla de árboles y pasto similar a la sabana dentro de 50 años y los arrecifes de coral del Caribe. podría colapsar dentro de 15 años una vez que se haya alcanzado un estado de colapso. [33] [34] [35] [26] Otro indicó que grandes alteraciones de los ecosistemas ocurrirán antes bajo un cambio climático más intenso: bajo el escenario RCP8.5 de altas emisiones , los ecosistemas en los océanos tropicales serían los primeros en experimentar una interrupción abrupta. antes de 2030, seguidos por los bosques tropicales y los ambientes polares para 2050. En total, el 15% de los conjuntos ecológicos verían interrumpidas abruptamente más del 20% de sus especies si el calentamiento finalmente alcanzara los 4 °C (7,2 °F); por el contrario, esto le sucedería a menos del 2% si el calentamiento se mantuviera por debajo de 2 °C (3,6 °F). [36]
El colapso de la selva tropical se refiere al colapso ecológico pasado real y futuro teórico de las selvas tropicales . Puede implicar una fragmentación del hábitat hasta el punto en que quede poco bioma de selva tropical, y las especies de selva tropical sólo sobrevivan en refugios aislados. La fragmentación del hábitat puede deberse a las carreteras. Cuando los humanos comienzan a talar árboles para talar, se crean caminos secundarios que quedarán sin uso después de su uso principal. Una vez abandonadas, las plantas de la selva tropical tendrán dificultades para volver a crecer en esa zona. [37] La fragmentación de los bosques también abre el camino a la caza ilegal. Las especies tienen dificultades para encontrar un nuevo lugar donde asentarse en estos fragmentos provocando un colapso ecológico. Esto lleva a la extinción de muchos animales en la selva tropical.
En muchas selvas tropicales, incluidas las del Amazonas , se está produciendo un patrón clásico de fragmentación forestal , específicamente un patrón de "espina de pescado" formado por el desarrollo de caminos hacia el bosque. Esto es motivo de gran preocupación, no sólo por la pérdida de un bioma con muchos recursos sin explotar y la muerte generalizada de organismos vivos, sino también porque se sabe que la extinción de especies de plantas y animales se correlaciona con la fragmentación del hábitat. [38]
En el año 2022, una investigación encontró que más de las 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, medida 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 sustancialmente resiliencia. [28] [39]
Una de las principales preocupaciones de los biólogos marinos es el colapso de los ecosistemas de arrecifes de coral. [40] ). Un efecto del cambio climático global es el aumento del nivel del mar, que puede provocar el ahogamiento de los arrecifes o el blanqueamiento de los corales . [40] La actividad humana, como la pesca, la minería, la deforestación, etc., representa una amenaza para los arrecifes de coral al afectar el nicho de los arrecifes de coral. Por ejemplo, existe una correlación demostrada entre una pérdida de diversidad de los arrecifes de coral de entre un 30% y un 60% y la actividad humana, como las aguas residuales y/o la contaminación industrial. [41]
Hasta el momento todavía no hay mucha información sobre métodos efectivos de conservación o reversión del colapso de los ecosistemas. Más bien, se ha prestado mayor atención a la previsibilidad del colapso de los ecosistemas, a si es posible y si es productivo explorarlo. [20] Esto probablemente se debe a que los estudios exhaustivos de los 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 emergiendo. Dado que los estudios aún no son a largo plazo, a menudo es difícil sacar conclusiones sobre la reversibilidad o el potencial de transformación a partir de estudios más nuevos y más específicos. [5]