La dispersión como mecanismo desestabilizador de los ecosistemas

Los ecosistemas son uno de los ejemplos paradigmáticos de la ciencia de sistemas complejos. Un gran número de especies interactúan entre sí de diversas maneras, ya sea alimentándose unos de otros, compitiendo por el mismo recurso o incluso colaborando. Pero dentro de un ecosistema no sólo es clave saber cómo se relacionan las diferentes especies que lo habitan, sino que hay otros factores a tener en cuenta, como la forma en que se distribuyen en el espacio, cómo interactúan con el medio ambiente, etc. Estos factores, entre otros, determinan cómo evolucionará un ecosistema, si se mantendrá estable con una abundancia casi constante de cada especie o si, por el contrario, se producirá un colapso del ecosistema posiblemente reduciendo la biodiversidad.

El recientemente fallecido Lord Robert May, uno de los padres de la teoría del caos y pionero en los estudios teóricos de la biología, utilizó un modelo estadístico para demostrar que un aumento del número de especies dentro de un ecosistema puede conducir a una reducción de la estabilidad. Los grandes ecosistemas, afirmó May, tienen más probabilidades de cambiar cuando son perturbados. Un estudio de investigación, realizado por investigadores del Instituto de Física Interdisciplinar y Sistemas Complejos (IFISC, UIB-CSIC) y publicado en Nature Communications, explora el papel de la dispersión como factor desestabilizador de los ecosistemas.

Un ecosistema puede ser inestable con respecto a factores como la introducción de nuevas especies, la extinción de especies o los cambios ambientales. El trabajo de May, en el que se basa esta nueva investigación, se centró en la abundancia de especies para la estabilidad del ecosistema. Los investigadores del IFISC combinaron esta idea con el trabajo seminal de Alan Turing, que demostró cómo la dispersión puede desestabilizar un sistema dinámico. Para ello, partieron de un ecosistema con abundancia de especies en un equilibrio homogéneo. Partiendo de un sistema de este tipo, encontraron las propiedades estadísticas que hacían que el sistema fuera estable y volviera al estado inicial después de la perturbación. Además, añadieron una estructura trófica que el modelo inicial de May no contemplaba, es decir, la existencia de depredadores y grupos de presas entre las especies del ecosistema. 

Uno de los resultados principales de este estudio es que un equilibrio estable puede volverse inestable una vez que se introduce la dispersión espacial en el modelo. Además, las relaciones depredador-presa pueden actuar para favorecer la estabilidad. Este estudio abre la puerta a la posibilidad de desarrollar modelos más complejos, por ejemplo, añadiendo una estructura detallada de la red alimentaria y otras características importantes para la rica y compleja dinámica de los ecosistemas naturales.

Baron, J.W., Galla, T. Dispersal-induced instability in complex ecosystems. Nature Communications, 11, 6032 (2020). https://doi.org/10.1038/s41467-020-19824-4

 

 

Fecha de publicación: 30/11/2020