La estabilidad de los ecosistemas en un mundo cambiante

La concepción del equilibrio de la naturaleza como un ideal forma parte de la quintaesencia del pensamiento occidental. Las leyes naturales ideadas por los filósofos griegos clásicos, que siguen formando la base de la visión que tenemos del mundo, asumen que es el equilibrio, y no el cambio, el estado que debemos esperar en la naturaleza.

Hoy en día, sigue siendo fácil apreciar la potencia de esta idea del equilibrio como algo necesario, tanto en los medios de comunicación como en los grupos conservacionistas. Incluso parte la comunidad científica adopta esta postura. A pesar de ello, hace casi un siglo Charles Elton, uno de los fundadores de la Ecología como ciencia moderna, dejó escrito: “El equilibrio de la naturaleza no existe, y quizá nunca ha existido”. Los ecólogos saben que el cambio es lo único que podemos asumir. Entonces, ¿por qué seguimos aspirando al equilibrio como aquello que debemos conseguir en la naturaleza? ¿Por qué pensamos que el equilibro es “bueno”?

Una respuesta rápida, y muy interesante, es que la mayor parte de las personas confunde equilibrio con estabilidad. Un ejemplo para entender la diferencia entre éstos conceptos proviene del movimiento de los planetas, que no es tan intuitivo como podríamos pensar. Sabemos que la fuerza de la gravedad del Sol hace que los planetas estén permanentemente cayendo hacia él. Pero es el movimiento de rotación de éstos alrededor del Sol, con su inercia asociada, la que evita que esto ocurra. Entonces, ¿cuál es el equilibrio esperado? En ausencia de las órbitas planetarias, ¡el equilibrio sería el colapso!

Es el movimiento orbital alrededor del Sol el que hace que el efecto gravitatorio se cancele con la inercia del movimiento planetario. Dicho de otra forma: el colapso es un punto de equilibrio del sistema formado por el Sol y los planetas. Pero es el movimiento de éstos alrededor del Sol el que crea un nuevo punto de equilibrio: la órbita “eterna”, que es fundamentalmente estable. ¿Qué punto de equilibrio es ahora el “bueno” desde nuestra perspectiva? ¿Acaso no es el movimiento planetario, el cambio permanente en posición y velocidad, lo que otorga una nueva estabilidad al sistema? Visto así, ya no está claro que el equilibrio sea necesariamente deseable. Preferimos el cambio, pues nos conduce a la estabilidad.

De las órbitas planetarias a la dinámica de los ecosistemas

¿Puede el análisis de los ecosistemas naturales beneficiarse de ésta forma de ver los conceptos de equilibrio y estabilidad? Puede, debe, y de hecho lo hace. Dado que las poblaciones de seres vivos no tienen un tamaño infinito, su probabilidad de extinción siempre es mayor que 0. Es decir, la extinción es un punto de equilibrio y, de hecho, este equilibrio es estable: una vez que una población se extingue, permanece en ése estado para siempre. Como si los planetas hubiesen colisionado con el Sol.

Tradicionalmente, los ecólogos se han interesado en medir la estabilidad de un sistema ecológico como la tasa de retorno a un equilibrio previo después de sufrir una perturbación que lo aleja de él. Una tasa de retorno rápida hace al sistema más estable, más resiliente. No por casualidad, esta concepción del equilibrio fue desarrollada por el matemático ruso Alexander Liapunov a finales del siglo XIX para estudiar la estabilidad de las órbitas de los movimientos planetarios. Pero, realmente, ¿tiene sentido concebir de esta forma la estabilidad de los sistemas ecológicos? ¿Qué pasa con las fluctuaciones permanentes en los parámetros ambientales, como la temperatura, la humedad y la insolación? Es como si el Sol cambiara de tamaño y de posición permanentemente. ¿Cuál sería el equilibrio ahora? Parecería que un ambiente más estable permitiría, asimismo, unos ecosistemas más estables. Nuevamente, la intuición nos engaña.

En un alarde de creatividad, George E. Hutchinson, otro de los padres de la ecología moderna, se preguntó a principios de los años 60 del pasado siglo: ¿Y si estamos haciendo mal la pregunta? ¿Y si son, precisamente, las fluctuaciones en el ambiente las que promueven una mayor estabilidad a largo plazo de los ecosistemas? Dicho de otra forma, ¿y si es más fácil coexistir con tus competidores cuando el ambiente cambia muy rápido? Su razonamiento fue el siguiente: en un ambiente que fluctúa constantemente, siempre aparecen oportunidades para que las distintas especies puedan explotar las condiciones de forma óptima para ellas en distintos momentos del tiempo. Si el ambiente fuese constante, aquélla especie que explotase el ambiente de forma más eficiente en promedio, reemplazaría finalmente a todas las demás.

De forma aparentemente paradójica, la fluctuación vuelve a entrar como un elemento estabilizador que aleja a los sistemas de la extinción: la variabilidad crea oportunidades para la coexistencia. El movimiento evita el colapso. Dentro de esta perspectiva que unifica las fluctuaciones, la estabilidad y el equilibrio, la pregunta clave es ahora: ¿Cuál es el rango de perturbaciones que un sistema ecológico puede resistir antes de que, al menos, una especie que lo compone se extinga? Esta pregunta introduce un nuevo concepto, el de estabilidad estructural, que persigue estudiar el comportamiento cualitativo de un sistema cuando es perturbado en su totalidad.

Equilibrio, estabilidad y persistencia en un mundo cambiante

En el grupo de Oceanografía de Ecosistemas, del Instituto de Ciencias Marinas de Andalucía, en Puerto Real (Cádiz), estamos abordando el estudio de los ecosistemas naturales, tanto marinos como terrestres, desde esta nueva perspectiva. Hoy en día los sistemas naturales están sometidos a un tipo de fluctuación ambiental de largo plazo que introduce un nuevo tipo de variabilidad: el cambio global, y en particular el cambio climático.

Desde el punto de vista de las fluctuaciones en el ambiente, el principal componente planetario es el estacional: en latitudes altas, el ciclo de las estaciones induce cambios cíclicos predecibles en la insolación, la temperatura, las precipitaciones y otros parámetros. Pero el cambio climático contemporáneo, de origen humano, introduce una tendencia sostenida en los parámetros climáticos que se superpone a los ciclos estacionales. La pregunta clave que se hacen ahora los ecólogos no es nada trivial: ¿Cómo responderán los ecosistemas, actuales y futuros, frente a este tipo de perturbación? ¿Hasta dónde es posible forzar sistemáticamente las fluctuaciones ambientales antes de que unos ecosistemas se transformen en otros cualitativamente distintos?

En una primera aproximación, hemos sido capaces de estudiar esta cuestión en las comunidades de fitoplancton marino a nivel planetario. El fitoplancton marino comprende los productores primarios unicelulares que residen en la capa más superficial de todos los océanos, y son responsables de sintetizar alrededor del 50% del oxígeno atmosférico del planeta. Pues bien, las comunidades de fitoplancton de altas latitudes, sometidas a sólidos ciclos estacionales de temperatura e insolación, son precisamente aquéllas que manifiestan una mayor estabilidad estructural: el rango de perturbaciones ambientales que soportan antes de perder especies es mayor que aquéllas comunidades que se sitúan en latitudes bajas, cercanas al Ecuador. En éstas, el rango de perturbaciones ambientales que resisten es menor, a pesar de encontrarse en zonas del océano donde, si bien los ciclos estacionales son prácticamente inexistentes, las tendencias a largo plazo en las condiciones ambientales son más sólidas.

El siguiente paso, que estamos abordando ahora, es examinar ésta cuestión a escala planetaria en todo tipo de ecosistemas: terrestres, marinos y de agua dulce. A la vista de estos resultados cabe preguntarse: ¿qué pasará en el futuro a medida que las condiciones ambientales cambien de forma sistemática a lo largo del planeta? ¿Cómo se reorganizarán los ecosistemas existentes, y qué funciones seguirán desempeñando en este mundo nuevo? No hay duda de que la vida se reorganizará, y surgirán nuevos ecosistemas. Pero no debemos pensar en el equilibrio como algo deseable. No existe en la naturaleza nada parecido al equilibrio, pues éste siempre está cambiando. Lo importante es mantener la estabilidad moviéndose a la velocidad necesaria para no colapsar. Como un planeta girando alrededor del sol.