CDMX. – Es indispensable una propuesta que permita pasar de discursos retóricos en favor del ambiente a formas objetivas de estimar su estado de conservación y deterioro. El pasado mes de julio, un equipo interdisciplinario e internacional de científicos, entre los que participan investigadores mexicanos, publicó una propuesta novedosa para medir la salud de los ecosistemas. La idea está basada en principios fundamentales de la física teórica; en particular, en un sistema denominado de criticalidad. Para ello, los científicos hacen un balance entre dos características de los ecosistemas más cercanas a nuestra cotidianeidad: la robustez y la adaptabilidad. Conocer cómo respira la vegetación −desde tierras de cultivo hasta bosques y selvas− fue el principal foco de atención del proyecto.
La robustez, en el contexto de la dinámica de los ecosistemas se puede entender como estabilidad, o más formalmente, como poca sensibilidad a la aleatoriedad externa, lo cual podría ser una desventaja pues implica poca capacidad de reacción a los cambios del entorno. Por otro lado, la adaptabilidad se refiere a la capacidad de acomodarse a las condiciones del entorno, deseable por un lado, pero en extremo implica también una alta sensibilidad a la aleatoriedad externa, lo cual podría ser una desventaja.
La Dra. Elvia Ramírez-Carrillo de la Universidad Autónoma Metropolitana de Xochimilco, autora principal del proyecto, nos explica el trasfondo teórico de la investigación realizada para diferentes tipos de vegetación: "Los ecosistemas con patrones temporales con pocas correlaciones pueden adaptarse fácilmente a las perturbaciones externas, pero pasadas éstas, no son capaces de regresar a sus estados iniciales, es decir: carecen de robustez; mientras aquellos con demasiada correlación son tan robustos, que no logran adaptarse a cambios del medio externo”.
En otras palabras, cuando un sistema posee correlaciones temporales de largo alcance, éstas ocasionan que el estado futuro accesible al sistema esté fuertemente restringido por estados anteriores, de tal manera que tiende a la estabilidad o robustez. Si el sistema tiene correlaciones temporales de corto alcance, por el contrario, el estado futuro del mismo está muy poco restringido, con lo que el sistema es capaz de modificar su dinámica ante cambios externos, tendiendo a la adaptabilidad; sin embargo, podría llegar a ser muy inestable.
Los resultados de este estudio permitieron a los investigadores conocer la capacidad de distintos ecosistemas para responder al cambio ante la influencia de los factores que impactan su biodiversidad. Esta capacidad de respuesta ante los cambios, es justo lo que les permite evaluar la sustentabilidad de los ecosistemas, nuestros indispensables proveedores de vida. La propuesta resulta de gran valor cuando la sustentabilidad es hoy en día un concepto clave en los debates económicos y políticos a nivel internacional.
El concepto de sustentabilidad más aceptado actualmente se encuentra en el reporte titulado Nuestro futuro común o Informe Brutland (publicado en 1987): “Desarrollo sustentable es el desarrollo que satisface las necesidades del presente sin comprometer la capacidad de las generaciones futuras para satisfacer sus propias necesidades”. La definición es de gran utilidad en escenarios que requieren de flexibilidad para el cumplimiento de sus objetivos, como es el caso de algunas políticas públicas. Sin embargo, cuando se requiere de precisión en la implementación de la sustentabilidad, ésta puede verse obstaculizada por interpretaciones diversas.
El enfoque de esta nueva propuesta de la física teórica, aporta conceptos matemáticos precisos para medir la salud de los ecosistemas y toma en cuenta limitaciones fundamentales en ecología. El proyecto en cuestión deriva del estudio: Evaluación de la sostenibilidad en los ecosistemas de América del Norte utilizando la teoría de la criticalidad y la teoría de la información (Assessing sustainability in North America's ecosystems using criticality and information theory, por su título en inglés). El documento fue publicado en The Public Library of Science ONE (PLOS ONE). Esta biblioteca pública corresponde a una revista internacional arbitrada con alto nivel de consulta.
El concepto de criticalidad ya ha sido utilizado anteriormente en medicina para estudiar la salud del corazón, pero ésta es la primera vez que la idea se aplica a los ecosistemas. Los resultados obtenidos para el órgano vital, son consistentes con los encontrados anteriormente en estudios de salud humana en los que se identifican como corazones sanos, a aquellos que responden de la misma manera en todas las escalas, es decir, ante diversos estímulos (denominando a esto invarianza de escala), y que además se encuentran en un estado de balance entre adaptabilidad y robustez, lo que se conoce como criticalidad.
Para llevar a cabo la investigación en ecosistemas, el equipo interdisciplinario utilizó información de Ameriflux. Esta red de monitoreo proporciona datos sistematizados para diversos ecosistemas de América del Norte (por ejemplo, para flujos de materia y energía como bióxido de carbono y agua). El interés particular, fue justo sobre los cambios de estos flujos en los ecosistemas, para conocer cómo es su respiración, pues series de tiempo de la “respiración ecosistémica” pueden pensarse como una “señal fisiológica ambiental” equivalente a la actividad cardiaca. Está analogía es clave, pues hay múltiples trabajos donde a partir de series de tiempo de la actividad eléctrica del corazón, se puede conocer el estado de salud del organismo.
Para describir los cambios en los ecosistemas, se hace uso de medidas relacionadas con su invariancia de escala, en series de tiempo de “respiración ecosistémica” y con los diferentes niveles de adaptabilidad y robustez, es decir, relacionados con su dinámica. Así, al estudiar la forma en como las series de tiempo de la “respiración ecosistémica” fluctúan o cambian, los investigadores pueden establecer la criticalidad del sistema, entendida ésta, como la capacidad de responder de la misma forma, en diferentes escalas temporales (invariancia de escala) y con una dinámica en la que el ecosistema es suficientemente estable o robusto, pero al mismo tiempo suficientemente adaptable. En la literatura, esta condición de criticalidad ha sido ampliamente relacionada con la condición de salud de los organismos.
El concepto de salud de los ecosistemas ha sido difuso y definido multitud de veces a través del tiempo. Ello ha dado lugar a diferentes métodos de medición que a su vez han generado una amplia gama de narrativas relacionadas con este tema, fundamental y prioritario en diversas agendas de gobierno, científicas y privadas a nivel internacional. Al respecto, el Doctor Oliver López-Corona, Investigador de Cátedra del Consejo Nacional para la Ciencia y la Tecnología (CONACyT) en la Comisión Nacional para el Conocimiento y Uso de la Biodiversidad (CONABIO), destaca: "Utilizamos conceptos tomados de la física para crear un índice nuevo que abre las puertas a una narrativa unificadora de salud en múltiples escalas y tipos de sistemas, la criticalidad nos permite cuantificar la salud en sistemas animales, humanos, ecosistémicos e incluso planetarios".
El estudio de criticalidad en los ecosistemas fue propuesto originalmente por Elvia Ramírez-Carrillo en la UAM-Xochimilco; la actual investigadora posdoctoral de CONACyT, trabajaba en aquel entonces con el ahora rector de dicho campus, Fernando de León-González. El estudio tomó aproximadamente dos años para su realización y en él participó un equipo interdisciplinario de científicos: Juan C. Toledo-Roy del Instituto de Ciencias Nucleares de la Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM), Luis Osorio-Olvera del posgrado de Ciencias Biológicas de la Facultad de Ciencias de la UNAM, Julián Equihua y Everardo Robredo de la CONABIO, Vanessa Pérez-Cirera de la Universidad Iberoamericana, y Alejandro Frank del Centro de Ciencias de la Complejidad (C3) de la UNAM.
El proyecto contó también con la colaboración destacada del reconocido ecólogo Rodolfo Dirzo, Profesor de la Universidad de Stanford, y de Jon C. Lovett, Presidente de Global Challenges de la Universidad de Leeds. Este último concluyó lo siguiente sobre la publicación: "Es un documento pionero que iniciará un área completamente nueva de pensamiento e investigación".
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Nota para los editores:
La Comisión Nacional para el Conocimiento y Uso de la Biodiversidad (CONABIO) es una comisión intersecretarial de carácter permanente; su propósito es generar la inteligencia que necesita el país para fundamentar políticas públicas y decisiones de la sociedad sobre biodiversidad. Para ello se dedica principalmente a conformar y mantener actualizado el Sistema Nacional de Información sobre Biodiversidad (SNIB), apoyar proyectos y estudios sobre el conocimiento y uso de la biodiversidad, brindar asesoría a dependencias gubernamentales y a otros sectores, realizar proyectos especiales, difundir el conocimiento sobre la riqueza biológica, dar seguimiento a convenios internacionales y prestar servicios al público. Fue creada por Acuerdo Presidencial el 16 de marzo de 1992.
Sobre el estudio “Evaluación de la sostenibilidad en los ecosistemas de América del Norte utilizando la teoría de la criticalidad y teoría de la información”:
Dr. Oliver López Corona. Investigador de Cátedras del CONACyT en la CONABIO
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