El efecto abeja: un simple cambio en una red biológica puede generar consecuencias catastróficas

Un equilibrio inestable se da cuando un ligero movimiento lleva a un cuerpo a perder su posición original y afecta a todo el sistema. Este principio, que en aeronáutica es fundamental, también se da en la naturaleza. Hasta ahora, la mayoría de los estudios se centran en los efectos singulares de una alteración sobre un elemento del ecosistema. Pero este es mucho más complejo y funciona como una red, como un sofisticado tejido de lana donde la afección sobre un solo punto puede afectar a todo el entramado y, a veces, con consecuencias catastróficas, según la hebra de la que se tire. Un estudio que publica Nature y en el que ha participado Jordi Bascompte, premio Ramón Margalef de Ecología e investigador de la Universidad de Zúrich (Suiza), demuestra cómo cualquier interacción genera cadenas de efectos directos e indirectos que alteran la aptitud de las especies que coevolucionan en las redes naturales. La simple introducción de la conocida abeja melífera (o doméstica) en un entorno donde sea invasiva puede poner patas arriba todo el sistema.

La aptitud de las especies es “la capacidad de los organismos para sobrevivir y reproducirse”, según recuerda el estudio publicado este miércoles. Y esta cualidad, considerada como “moneda biológica fundamental”, depende de las interacciones ecológicas que, desde las antagonistas hasta las mutualistas, son “una de las principales fuerzas que han generado y sostienen la biodiversidad de la Tierra”. “A través de las interacciones se empieza a entender cómo funcionan las comunidades, cómo se articulan muchos de los servicios ecosistémicos y cómo se construye la arquitectura de la biodiversidad”, explica Bascompte.

El efecto en cadena se ha estudiado ampliamente con dos eslabones, con interacciones aisladas, como cuando la probóscide de una mariposa coincide con la longitud del tubo floral de las plantas tras una interacción mutualista de años en busca del beneficio mutuo. Sin embargo, esta lupa puede dejar fuera de foco otros efectos directos o indirectos sobre el conjunto de la red natural. “La biología evolutiva se ha centrado en casos extremos, de especialización máxima, que son los que ocupan las portadas de libros”, lamenta el biólogo, ecólogo e investigador.

El nuevo estudio, realizado con métodos analíticos y simulaciones numéricas de 186 redes, amplía el foco para mostrar las afectaciones directas e indirectas que “alteran la aptitud de las especies que coevolucionan en estas redes”. Algunas pueden pasar inadvertidas, otras pueden ser bienintencionadas, pero catastróficas, y otras pueden enmascarar las consecuencias durante años, hasta que son irreversibles. En cualquier caso, ninguna es completamente inocua. El equilibrio en la naturaleza es inestable y comprenderlo es fundamental para prevenir o actuar.

Una abeja doméstica convertida en invasora

“Las especies periféricas soportan más efectos indirectos y experimentan mayores reducciones en la aptitud que las especies centrales [las protagonistas de la red mutualista, aquellas especies que interaccionan de forma directa con muchas otras especies]”, defiende el estudio. “Este efecto topológico”, añaden los investigadores, “también fue evidente cuando analizamos un estudio empírico de una invasión de la abeja doméstica. A medida que las melíferas se integraron como una especie central dentro de las redes, aumentaron los efectos indirectos en otras especies, reduciendo su aptitud. Nuestro estudio muestra cómo y por qué tales efectos indirectos pueden gobernar el paisaje adaptativo de conjuntos mutualistas ricos en especies”.

“Esta teoría de la eficacia biológica nos permite mapear los cambios de cada una de las redes y ver que hay especies que se ven beneficiadas y otras especies que se ven desfavorecidas”, explica Bascompte. Algunos ecosistemas, como los arrecifes de coral y los bosques tropicales, dependen en gran medida de relaciones de beneficio mutuo. “Las interacciones mutualistas, por definición, aumentan la aptitud de los individuos que interactúan y se completan con cambios evolutivos recíprocos”, según recuerda el estudio.

Pero ese beneficio directo puede generar efectos indirectos y afectar a la misma capacidad de supervivencia de otras especies, especialmente las periféricas, que no coevolucionan de la misma forma. “Cuanto mayor sea la contribución de los efectos indirectos generados por otras especies a la evolución de otra, menor será la aptitud de esta”, concluye el estudio.

No debemos pensar en el hombre y la biosfera sino en el hombre dentro de la biosfera, formando parte de esas redes

Jordi Bascompte, biólogo e investigador de la Universidad de Zúrich

Uno de los factores de alteración de las interacciones ecológicas con efectos extraordinarios es la actividad humana, “que homogeneiza las comunidades ecológicas y conduce a una reorganización de las relaciones directas e indirectas, cambiando en última instancia el resultado de la coevolución y alterando la aptitud de las especies”, según advierte el trabajo publicado en Nature. “No debemos pensar en el hombre y la biosfera sino en el hombre dentro de la biosfera, formando parte de esas redes”, advierte el ecólogo.

La investigación ha simulado los efectos de la introducción de la abeja melífera europea (Apis mellifera) en un entorno donde no es la especie central en las redes de polinización y demuestra que “convertirla en invasora puede afectar sustancialmente a la aptitud de las especies nativas y remodelar sus paisajes adaptativos”.

El mismo experimento admite que las especies afectadas pueden recurrir a nuevas relaciones mutualistas. “Pero la evidencia experimental indica que rara vez se da este caso, especialmente a altas densidades de las especies invasoras”, advierten los investigadores.

Y concluyen: “En términos generales, nuestros resultados resaltan cómo y por qué la estructura de las redes ecológicas puede gobernar la aptitud, el paisaje adaptativo y, en consecuencia, la persistencia de especies en los ecosistemas de la Tierra”.

Aplicaciones

El científico español cree que estas conclusiones son de extraordinaria relevancia a la hora, por ejemplo, de la restauración de ecosistemas: “No tiene sentido, por ejemplo, reintroducir especies que dependen de otras generalistas que ya no están en la comunidad”.

Y también en la recuperación de especies ya extinguidas. “Tendemos a pensar de forma muy lineal, muy simplista. Aunque, hace unos cientos de años, una especie estuvo presente, las comunidades actuales se han organizado en un estado diferente y, a veces, hay consecuencias bien intencionadas que acaban teniendo efectos desastrosos. Es muy complicado entender las consecuencias porque las comunidades funcionan en forma de red y hay un entramado de interacciones y otras incidencias que hacen muy difícil cualquier predicción”.

Otra de las aplicaciones de los modelos teóricos de la red de interacciones es predecir el comportamiento de un sistema ecológico e identificar los puntos de no retorno. “Es como una moviola de la historia para ver a cámara rápida las extinciones graduales, sus consecuencias y el punto de colapso de la red entera”, explica el biólogo.

“Los sistemas ecológicos”, aclara el investigador, “no necesariamente funcionan de forma lineal. Si se destruye el 20% del hábitat y se pierden cinco especies, se podría pensar de forma equivocada que destruir el 40% supondría la extinción de 10 especies. Eso no es así. A veces, aparentemente no pasa nada, porque los sistemas tienen la capacidad de absorber la perturbación, pero si vamos empeorando las condiciones, los sistemas ecológicos pierden esa resilencia. Se alcanza un umbral en el que destruir un 3% más de hábitat va a generar una consecuencia catastrófica, el sistema va a colapsar de forma abrupta. Nuestro trabajo teórico nos permite predecir la cercanía de esos puntos de no retorno”.

En este sentido, un estudio ajeno al trabajo de Bascompte y publicado en Plos One, coincide en que el daño que conduce a la pérdida de biodiversidad no es inmediatamente evidente y genera lo que se califica como “deuda de extinción”. Según el artículo, la mayoría de las investigaciones se centran en pérdidas relativamente rápidas de hábitat y de especies. Sin embargo, a la rápida pérdida inicial le sigue una lenta extinción que posteriormente aumenta exponencialmente.

“Por otra parte”, añade el biólogo español, “hay formas de vida que solo pueden aparecer en un ecosistema cuando hay un tamaño crítico de red y, a partir de ese momento, ya funcionan de forma automática. Entender las propiedades de las redes nos permitiría decir cuál es la intervención mínima necesaria para su funcionamiento”.

Bascompte cree que la comprensión general del concepto de efectos directos e indirectos en una red es clave en otros aspectos de la vida donde la interacción sea moneda de cambio. Señala en este sentido cómo “la sociología ha cuantificado hasta qué punto la intención de voto de una persona puede verse afectada por la influencia de personas con las que nunca han interaccionado directamente, pero sí a través de un amigo común”. Y del mismo modo, las enseñanzas pueden aplicarse a la economía, a las relaciones laborales o internacionales, a la comunicación social, a las distintas comunidades de un entorno… Todos vivimos en una compleja red de la que formamos parte.

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