Jugando al límite. 1 - Animales y otros seres vivos (actualizado 24-11-2014)

El documental de National Geographic, Colapso (2010), basado en la obra homónina de Jared Diamond, plantea un escenario futuro en el que la actual sociedad global industrial habría colapsado. En el año 2210, doscientos años después del rodaje del documental, un grupo de científicos investiga las causas de ese colapso, descubriendo una confluencia de factores: sobreexplotación de recursos hídricos, energéticos y erosión y pérdida de fertilidad del suelo, que habría desencadenado una crisis alimentaria agravada por el cambio climático. Cada uno de estos factores es ejemplificado con el colapso de una sociedad histórica. La civilización Anasazi por la escasez de agua, Roma por la escasez energética, y la civilización Maya a causa de la crisis alimentaria.

Esta es una perspectiva bastante conocida sobre la sostenibilidad, enfocada en los recursos, y que es objeto de una gran controversia. Las élites tecnocráticas no admiten la posibilidad de una escasez presente o futura de energía (a destacar la impostura intelectual del tal Juan de Ortega en la discusión que tuve con él en este post), y lo fían todo al mecanismo de los precios, de muy dudosa eficacia en la situación presente. El objetivo es mantener las instituciones actuales a toda costa, para ello identifican cualquier crítica con una agenda oculta que trata de hacer renacer el comunismo. Respecto al cambio climático, y dado el fracaso de la disparatada agenda negacionista (a pesar de los generosos recursos invertidos en la misma) se limitan a decir que se puede evitar adoptando algunas tecnologías verdes, una disparatada fantasía que ni se molestan en justificar. Puestos a un costado los problemas de la escasez energética y del cambio climático, no habría obstáculo para continuar la estrategia del crecimiento económico. Arreglaremos el problema de la miseria y la exclusión de forma indirecta y en el futuro, merced al desarrollo de las fuerzas productivas. Desarrollo que en 200 años no ha sido capaz de acabar con ellas.

Este es el deprimente estado de cosas respecto a la cuestión de la sostenibilidad, pero es conveniente recordar que no se trata de problemas puntuales como la escasez de energía o el cambio climático, sino de algo más general, la escala de la actividad humana en relación con un sistema estable, es decir, que no crece, y que termodinámicamente podemos considerar cerrado (no intercambia materia con su entorno, pero sí energía, a una tasa prácticamente constante). Al aumentar el tamaño de los procesos de transformación (que de forma engañosa llamamos producción) que realizamos en nuestro entorno, es predecible que esas modificaciones puedan dar lugar a indeseables consecuencias, y de hecho así lo observamos en la realidad, contrastando la hipótesis de partida.

Un trabajo reciente ha puesto de manifiesto esta dinámica al establecer los Planetary Boundaries (Límites Planetarios), que son condiciones en parámetros clave que deberíamos tratar de mantener para que La Tierra permanezca en las condiciones que han permitido el desarrollo y la multiplicación de la especie humana, el estado que se conoce como Holoceno. Sin la intervención humana, este estado se mantendría algunos miles de años más, pero dada la escala de nuestras actividades sobre el planeta esto ya no está asegurado, lo que puede dar lugar a cambios desagradables e incluso catastróficos, a nivel regional y global, y dentro del marco temporal de nuestra vida o la de nuestros hijos.

La idea de la existencia de límites en ciertos parámetros se explica por la observación de las formas en que varían los estados de los ecosistemas. En multitud de ocasiones esta dinámica del cambio está gobernada por procesos no lineales. En la siguiente figura se observan las formas que puede tomar

En algunos casos, como los representados por las curvas b y c, pequeños cambios en determinados parámetros pueden dar lugar a grandes cambios en el estado del sistema. Algunos de estos cambios abruptos pueden ser incluso irreversibles. Un ejemplo de estos procesos, a nivel regional, sería la hipoxía o incluso anoxia en los mares, con las llamadas “zonas muertas”, en especial en el mar Báltico

Según el estudio de Díaz, el Báltico ya ha perdido un 30% de la energía de su cadena alimentaria. “Si se eliminasen las zonas muertas, el Báltico sería entre un 33% y 50% más productivo, por eso hay que seguir trabajando para minimizar la llegada de nutrientes al mar".

La utilización de fosfatos y nitratos (nutrientes) en la agricultura, que finalmente llegan al mar a través de los ríos, favorecería la proliferación de algas, que finalmente provocaría la reducción o incluso desaparición del oxígeno de algunas zonas marinas. Hay, por tanto, una cierta cantidad de nutrientes que se pueden verter a un determinado volumen de agua, y más allá de ese umbral, se produce un brusco cambio de las condiciones del ecosistema, con una reducción drástica y abrupta de la producción de biomasa. Un colapso en toda regla.

Identificar esos umbrales que permiten “operar de forma segura” el planeta Tierra es vital. Sin embargo, y tal y como comentamos en nuestro Programa para una Gran Transformación, al tratarse de sistemas muy complejos nunca podemos estar completamente libres de la incertidumbre ni de las decisiones normativas:

Los recursos bióticos son más difíciles de analizar porque partimos de una ignorancia muy elevada sobre los mismos, ya que forman parte de sistemas ecológicos increíblemente complejos y dinámicos. Los niveles de incertidumbre, no confundir con probabilidades esterilizadas de un casino, o de pura ignorancia, hacen que cualquier gestión de los mismos deba estar presidida por un prudencia extrema, casi paranoica, ya que los servicios que proporcionan sustentan la vida en nuestro planeta. Cuando te enfrentas a problemas con un elevado grado de incertidumbre, con propiedades no lineales, y las intervenciones naíf pueden provocar pérdidas catastróficas, que permanecen ocultas durante un tiempo más o menos prolongado, y sólo proporcionan unos beneficios limitados aunque visibles a corto plazo, la prudencia debería ser la regla de oro. La forma de tratar la incertidumbre es en último término una elección puramente normativa, una elección que realizamos en atención a nuestro desconocimiento esencial que no accidental del sistema ecológico.

Finalmente, y a pesar de nuestra pasión por los mecanismos auto-organizados que hacen innecesarias las decisiones colectivas, todo depende de la política, y de la gestión del riesgo que una sociedad decida adoptar. Sin embargo, esas decisiones inevitables deben tomarse en función del conocimiento disponible, y este trabajo sobre los límites planetarios va en este sentido. En él se identifican nueve de estos límites:

credit: Azote Images/Stockholm Resilience Centre

Cambio climático, reducción de ozono troposférico, ciclos del nitrógeno y el fósforo, biodiversidad, acidificación del océano, cambios de uso del terreno, uso global de agua, carga de aerosoles en la atmósfera y contaminación química. Los dos primeros son suficientemente conocidos, y respecto a los dos últimos los autores no han sido capaces de establecer un límite con el conocimiento disponible, a pesar de reconocer su importancia y que debe de existir alguno. Por ello me propongo adquirir un conocimiento muy básico de los cinco restantes, y trasladarlo a esta bitácora, de forma que todos mejoremos un poco nuestros conocimientos sobre la cuestión. Comenzaremos por la pérdida de biodiversidad.

Biodiversidad ¿En qué me influye la disminución de especies de seres vivos y de genes?

En mi trabajo, la ingeniería, tratamos la protección de las especies animales como un coste. Si algún estúpido animal poco adaptado al antropoceno se encuentra en la zona de las obras ello implica problemas, tanto en la fase de proyecto como en la de construcción. El resultado final de esos problemas suele ser un mayor coste económico. Visto desde esta perspectiva la conservación aparece como un lujo, un impedimento al desarrollo económico, en realidad ¿qué hacen los animales y plantas por mí?

La literatura sobre biodiversidad distingue entre las funciones de los ecosistemas y los servicios de los ecosistemas.

Se definen las funciones de los ecosistemas como los procesos que controlan los flujos de energía, nutrientes y materia orgánica a través de medio. Algunos ejemplos son: la producción primaria, que es el proceso por el cual las plantas usan la energía solar para convertir materia inorgánica en nuevo tejido bilógico; ciclo de nutrientes, que es el proceso por el cual los nutrientes biológicos esenciales son captados, liberados y de nuevo recapturados; y descomposición, que es el proceso por el cual los residuos orgánicos, como animales y plantas muertos, es descompuesto en sus componentes y reciclado.

Por el contrario se definen los servicios de los ecosistemas como el conjunto de beneficios con los que los ecosistemas proveen a la humanidad. Hay dos tipos principales, de provisión y de regulación. Los servicios de provisión implican la producción de recursos renovables (comida, madera, agua dulce, etc). Los servicios de regulación son los que reducen el cambio ambiental (regulación del clima, control de plagas y enfermedades).

Los biólogos y ecólogos han llegado a una serie de conclusiones fundadas en la evidencia empírica sobre las funciones de los ecosistemas:

1º La pérdida de biodiversidad reduce la eficiencia según la cual las comunidades ecológicas captan recursos esenciales, producen biomasa y descomponen y reciclan nutrientes biológicos esenciales.

2º La biodiversidad incrementan la estabilidad (resiliencia) de las funciones de los ecosistemas a lo largo del tiempo.

3º El impacto de la biodiversidad en las funciones de los ecosistema es no lineal, y la curva que lo representa tiende a una asíntota según aumenta la biodiversidad.

4º Las comunidades diversas son más productivas porque contienen especies clave que tienen una gran influencia en la productividad, y las diferencias funcionales entre organismos incrementan la captación de recursos.

5º La pérdida de biodiversidad en distintos niveles de la cadena trófica tiene el potencial de influir incluso más en las funciones de los ecosistemas que la pérdida de diversidad en un mismo nivel de la cadena. La pérdida de uno de los predadores en lo alto de la cadena, puede reducir tanto la producción de biomasa de las plantas tanto como la transformación de un ecosistema variado en un monocultivo.

6º Las características funcionales de los organismos tienen impactos muy grandes en la magnitud de las funciones de los ecosistemas, que dan lugar a una amplia gama de impactos plausibles de las extinciones en las funciones de los ecosistemas.

En cuanto a los servicios de los ecosistemas, la evidencia también muestra que la diversidad o bien influye directamente o está fuertemente correlacionada con algunos servicios. En la siguiente tabla se muestra con una flecha verde los servicios sobre los cuales la biodiversidad tiene un impacto como el previsto. Así, en cuanto a los servicios de provisión encontramos que la diversidad genética incrementa el rendimiento de los cultivos comerciales, la diversidad de especies de árboles aumenta la producción de madera, la diversidad de especies de plantas mejora la producción de pastos y la diversidad de especies de peces está asociada a mayor estabilidad en el rendimiento de las pesquerías. Respecto a los servicios de regulación encontramos que la diversidad de plantas aumenta la resistencia a la invasión de especies exóticas, enfermedades como hongos o virus son menos prevalentes en comunidades más diversas de plantas, mayor diversidad de especies de plantas incrementa el secuestro de carbono y la mineralización de nutrientes y la materia orgánica en los suelos aumenta con la riqueza de plantas.

Por el contrario, la flecha amarilla muestra que para esos servicios la evidencia es mixta, y la flecha roja que lo observado va contra lo esperado, es decir, mejores resultados con menos variedad o viceversa.

Hay que notar que estos estudios no miden el efecto de la destrucción de los ecosistemas. Se trata de medir si la polinización, protección frente a inundaciones, rendimientos, etc. es mejor con muchas especies haciendo las mismas funciones o sólo con unas pocas, pero si eliminamos todas, perdemos el servicio, lo que podríamos definir como resultado catastrófico.

La pérdida de diversidad no sólo afecta el funcionamiento de los ecosistemas sino a su capacidad para adaptarse a cambios en las condiciones físicas y biológicas. Por lo tanto, los ecosistemas con poca diversidad son particularmente vulnerables a las perturbaciones y tienen un mayor riesgo de sufrir un cambio de estado catastrófico. Además, hay que considerar la interacción de este límite con el resto de límites planetarios. Por ejemplo, la pérdida de diversidad podría incrementar la sensibilidad de los ecosistemas marinos y terrestres a los cambios en el clima y en la acidez del mar.

Hay que señalar que para establecer un límite a la biodiversidad habría que conocer que cantidad de esta nos permite mantener tanto los servicios de los ecosistemas como una buena resiliencia frente a las perturbaciones. Como esto es desconocido lo que se ha adoptado como límite es la tasa de extinciones. El registro fósil muestra una tasa de fondo de extinciones de 0,1-1 especie por millón de especies y año para la vida marina y 0,2-0,5 especies por millón de especies y año para los mamíferos. En la actualidad el ratio de extinciones es entre 100 y 1000 veces superior a lo que podría considerarse natural. Esas tasas tan elevadas son debidas a la actividad humana, principalmente los cambios en los usos de la tierra, convirtiendo ecosistemas naturales en zonas urbanas o cultivos agrarios, también el aumento de incendios y la introducción de especies invasoras, como la avispa asiática. Dado que la propia pérdida de diversidad hace que haya menor resistencia a especies invasoras, se ve cómo se puede formar un bucle de realimentación con resultados catastróficos para los ecosistemas en un plazo muy breve de tiempo.

El límite propuesto, que los autores reconocen es por el momento, y dado el estado actual del conocimiento científico, muy incierto, es de 10 veces la tasa natural de extinciones. Sin embargo, y a pesar de la incertidumbre, los autores afirman con cierta seguridad que no se puede mantener la tasa actual de extinciones sin erosionar la resiliencia de los ecosistemas. Como siempre digo, en nuestras manos está ser parte del problema o de la solución.

Fuentes: Stockholm Resilience Centre
              Biodiversity loss and its impact on humanity (2012)



Actualización: 24-11-2014

Hoy hemos conocido la noticia de que la desaparición de las abejas está relacionada con la pérdida de diversidad de flores, que a su vez está causada por la agricultura y otros cambios en los usos de la tierra, como la urbanización o la conversión de bosques en pastos. Así pues, una flechita más en la tabla que podemos poner en color verde. La noticia es muy interesante porque muestra como los pequeños graduales de carácter lineal (transformación del territorio por la agricultura, ganadería y urbanización) termina originando un efecto no lineal (extinción de un conjunto de seres vivos) que a su vez pueden disparar otro proceso no lineal, en la plantas:

Varias especies muestran una disminución significativa en la polinización que se explicaría, principalmente por las modificaciones en la diversidad o abundancia de la fauna polinizadora (Johnson 2006). En las plantas, la disminución en la polinización puede repercutir en forma directa sobre la producción de frutos y semillas. Como consecuencia, otras etapas del ciclo de vida de las plantas también podrían verse afectadas negativamente y eventualmente desencadenar el colapso demográfico de las poblaciones de algunas especies. Estudios realizados en comunidades muestran que muchas de las especies de plantas son polinizadas por unas pocas o bien por numerosas especies de animales (sistemas de polinización especializado o generalizado), y que su reproducción depende fuertemente de los polinizadores tanto de las especies autoincompatibles como de las autocompatibles. Además, se ha encontrado una relación directa y consistente temporalmente entre el área de los fragmentos de bosques, la polinización y el éxito reproductivo para especies de plantas nativas (Beattie et al. 1984; Johnson 2006).

Estamos hablando de disminución en la producción de alimentos, para consumo humano, pérdidas económicas, que pueden llevar a roturar más campos para la agricultura, e incluso del colapso demográfico de poblaciones de plantas ¿Comeremos dinero?