Un ecosistema , abreviatura de sistema ecológico , se define como una colección 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. [3] Los procesos estabilizadores permiten a los ecosistemas responder adecuadamente a los 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 lo suficientemente 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 de un ecosistema no significa la desaparición total de la vida en la zona, pero sí da lugar a la pérdida de las características definitorias del ecosistema original, que normalmente incluyen los servicios ecosistémicos que puede haber proporcionado. El colapso de un ecosistema es efectivamente irreversible en la mayoría de los casos, e incluso si la reversión es posible, tiende a ser lenta y difícil. [6] [1] Los ecosistemas con baja resiliencia pueden colapsar incluso durante un tiempo comparativamente estable, lo que generalmente conduce a su reemplazo por un sistema más resistente en la biosfera . Sin embargo, incluso los ecosistemas resistentes pueden desaparecer durante las épocas de rápido cambio ambiental, [5] y el estudio del registro fósil pudo identificar cómo ciertos ecosistemas atravesaron 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 en día, la extinción en curso 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 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 curso, 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 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 que están 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 que se produce una deuda de extinción independientemente de lo que ocurra después, los esfuerzos para proteger los ecosistemas deben realizarse en respuesta a las señales de alerta temprana, antes de que se cruce el punto de inflexión hacia 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 ha habido 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 la UICN de especies amenazadas existe desde hace décadas, la Lista Roja de la UICN de Ecosistemas recién se está desarrollando desde 2008. [1] [6]
El colapso de un ecosistema se ha definido como una "transformación de identidad, pérdida de características definitorias y reemplazo por un nuevo ecosistema", 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 que un ecosistema ha perdido características y funciones definitorias clave, y se caracteriza por la disminución de la extensión espacial, el aumento de la degradación ambiental, la disminución o pérdida de especies clave , la interrupción de los procesos bióticos y, en última instancia, la pérdida de servicios y funciones del ecosistema". [6] El colapso de un ecosistema también se ha descrito como "un análogo de la extinción de especies ", y en muchos casos, es irreversible, y aparece un nuevo ecosistema en su lugar, que puede conservar algunas características del ecosistema anterior, pero que tiene una estructura y una función muy alteradas. [1] Hay excepciones en las que un ecosistema puede recuperarse después 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 prolongado de tiempo incluso si se puede revertir. [6] [1]
Si bien los eventos de colapso pueden ocurrir naturalmente con perturbaciones a un ecosistema (a través de incendios, deslizamientos de tierra, inundaciones, eventos climáticos severos, enfermedades o invasiones de especies ), ha habido un aumento notable en las perturbaciones causadas por humanos 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 sin restricciones a menudo aumentan el riesgo de cambios abruptos (y potencialmente irreversibles) posteriores a la perturbación; cuando de lo contrario un sistema habría podido recuperarse. [15]
Algunas conductas que inducen la transformación son: la intervención humana en el equilibrio de la diversidad local (a través de 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 local o del tiempo con el cambio climático antropogénico y la destrucción o fragmentación del hábitat en los sistemas terrestres/marinos. [14] Por ejemplo, se encontró que el pastoreo excesivo causa degradación de la tierra , específicamente en el sur de Europa , que es otro factor impulsor del colapso ecológico y la pérdida de paisajes naturales. La gestión adecuada de los paisajes pastorales puede mitigar el riesgo de desertificación . [16]
A pesar de la sólida evidencia empírica y de las perturbaciones que inducen al 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 bióticas 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 del ecosistema a menudo se definen cuantitativamente, pocos estudios describen adecuadamente las transiciones desde el 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 el 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 Carbonífero , los bosques de carbón , grandes humedales tropicales , se extendieron por gran parte de Euramérica (Europa y América). Esta tierra sustentaba imponentes licopsidos que se fragmentaron y colapsaron abruptamente. [8] El colapso de las selvas tropicales durante el Carbonífero se ha atribuido a múltiples causas , incluido el cambio climático y el vulcanismo . [21] En concreto, en esta época 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 dentro de ellas. El colapso repentino del entorno terrestre hizo que muchas plantas vasculares grandes, artrópodos gigantes y diversos anfibios se extinguieran, lo que permitió que las plantas con semillas y los amniotas tomaran el control (pero los parientes más pequeños de los afectados también sobrevivieron). [8]
Los bosques latifoliados subtropicales de Rapa Nui en la Isla de Pascua , anteriormente dominados por una palma endémica , se consideran colapsados debido a los efectos combinados de la sobreexplotación, el cambio climático y las ratas exóticas introducidas. [22]
El mar de Aral era un lago endorreico entre Kazajstán y Uzbekistán . En su día se lo consideró uno de los lagos más grandes del mundo, pero desde los años 1960 se fue reduciendo su tamaño después de que los ríos que lo alimentaban se desviaran para la irrigación 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 transformaron 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 vertebrados dominantes, pero la sobrepesca y dos eventos climáticos adversos ( el Niño de Benguela en 1974 y 1984) llevaron a un estado de ecosistema empobrecido con alta biomasa de medusas y gobios pelágicos . [25]
Otro ejemplo notable es el colapso del bacalao de los Grandes Bancos a principios de los años 1990, cuando la sobrepesca redujo las poblaciones de peces al 1% de sus niveles históricos. [10]
Existen dos herramientas que se utilizan comúnmente juntas 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 notable 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 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 analizar el deterioro de los ecosistemas de manera holística; por lo tanto, a menudo se utiliza junto con modelos de simulación que consideran más aspectos del deterioro, 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 esfuerzos de conservación frente al declive sin precedentes de los sistemas naturales en la última década. [20] [27] Y aunque este esfuerzo todavía está en las primeras etapas de implementación, la UICN tiene el objetivo de evaluar el riesgo de colapso de todos los ecosistemas del mundo para el año 2025. [20] El concepto de colapso de los ecosistemas se utiliza en el marco para establecer categorías de riesgo para los ecosistemas, y la categoría Colapso se utiliza como 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 los ecosistemas en las evaluaciones de riesgos: [19]
Los científicos pueden predecir los puntos de inflexión del colapso de los ecosistemas. El modelo más utilizado para predecir el colapso de la red alimentaria se denomina R50, que es un modelo de medición fiable de la robustez de la red alimentaria. [29] Sin embargo, existen otros: es decir, las evaluaciones de los ecosistemas marinos pueden utilizar la base de datos de evaluación de stocks RAM Legacy. En un ejemplo, se estudiaron 154 especies de peces marinos diferentes 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, por sus siglas en inglés) es un método para desarrollar señales de alerta temprana para un inicio potencial o probable de colapso inminente. 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 de no retorno", las rupturas no ocurren gradualmente sino rápidamente y que la selva amazónica podría pasar a una mezcla de árboles y pasto 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. [33] [34] [35] [26] Otro indicó que las grandes perturbaciones 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 entornos polares en 2050. En total, el 15% de los conjuntos ecológicos tendrían más del 20% de sus especies abruptamente alteradas si el calentamiento finalmente alcanza los 4 °C (7,2 °F); en contraste, esto le sucedería a menos del 2% si el calentamiento se mantuviera por debajo de los 2 °C (3,6 °F). [36]
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 tala, se crean carreteras secundarias que no se utilizarán después de su uso principal. Una vez abandonadas, las plantas de la selva tropical tendrán dificultades para volver a crecer en esa área. [37] La fragmentación del bosque también abre el camino a la caza ilegal. Las especies tienen dificultades para encontrar un nuevo lugar para establecerse en estos fragmentos, lo que causa un colapso ecológico. Esto lleva a la extinción de muchos animales en la selva tropical.
En muchas selvas tropicales, incluidas las de la Amazonia , se está produciendo un patrón clásico de fragmentación forestal , en concreto un patrón en "espina de pescado" formado por el desarrollo de carreteras en 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 vegetales y animales está correlacionada con la fragmentación del hábitat. [38]
En el año 2022, una investigación encontró que más de tres cuartas partes de la selva amazónica ha estado perdiendo resiliencia debido a la deforestación y el cambio climático desde principios de la década de 2000, medido por el tiempo de recuperación de perturbaciones de 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., constituye una amenaza para los arrecifes de coral al afectar el nicho de los mismos. Por ejemplo, existe una correlación demostrada entre una pérdida de la diversidad de los arrecifes de coral del 30-60% y la actividad humana, como las aguas residuales y/o la contaminación industrial. [41]
Hasta el momento, 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 predictibilidad del colapso de los ecosistemas, a si es posible y a 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 extraer conclusiones sobre la reversibilidad o el potencial de transformación de estudios más nuevos y más centrados. [5]