Así se cuela la aridez en la mitad de la superficie terrestre

Todo empezó en 1996, cuando las lluvias fueron menores que en años anteriores. Las precipitaciones no se recuperaron en 1997, ni en 1998 y tampoco en 1999. De hecho, siguieron bajando y, en 2006, una década después, registraron el mínimo histórico. En Australia la conocen como la sequía del milenio y fue el episodio de mayor estrés hídrico desde que los europeos llegaron al continente. La producción de algodón, por ejemplo, se redujo casi en un 70%. En Melbourne, capital del estado más afectado, que bebía de embalses, tuvieron que reciclar las aguas residuales e instalar plantas desaladoras. Para los científicos fue un tipo de sequía que antes sucedía cada siglo y ahora más frecuentes, azuzadas por el cambio climático: eventos tan largos como duraderos que pueden comprometer la estabilidad de toda una sociedad o un ecosistema. Ahora, un experimento global ha analizado cómo responden ecosistemas críticos a una sequía extrema de larga duración.

La revista Science publica los resultados de cuatro años de manipular la cantidad de agua que cae sobre centenares de parcelas situadas en 74 ecosistemas del planeta. Las han colocado en ecosistemas de pastizal, matorral o arbustos como las llanuras del medio oeste americano, la pampa argentina, la costa mediterránea, los prados del centro de Europa o la estepa siberiana. Este tipo de ecosistemas cubren el 45% de la superficie terrestre, fijan el 30% del carbono y son vitales tanto para la ganadería como la agricultura, así como para infinidad de especies. El proyecto, impulsado por la Universidad Estatal de Colorado, cuenta con la participación de más de 170 científicos de un centenar de instituciones. Lo han llamado International Drought Experiment (Experimento Internacional de Sequía, IDE, por sus siglas en inglés). No se había realizado uno igual hasta ahora.

“En el tratamiento de sequía, colocamos sobre las parcelas unos canalones de metacrilato transparentes que interceptan parcialmente la lluvia”, explica Romà Ogaya, investigador de la Unidad de Ecología Global del CREAF-CSIC y responsable del IDE que han instalado en El Garraf, en la provincia de Barcelona. La zona es la típica de matorral mediterráneo y allí llevan ya desde 1999 estudiando el impacto de la restricción hídrica sobre la producción primaria, es decir, sobre la vegetación. El objetivo del experimento es forzar la respuesta del ecosistema a una sequía tan severa y extrema que solo se produce una cada cien años. En su caso, impiden que llegue al suelo el 40% de la lluvia, “lo que equivale a una reducción del 18% de la humedad del suelo, es lo que prevén los modelos para las próximas décadas por el cambio climático”, detalla Ogaya.

La bióloga de la Universidad Estatal de Colorado Melinda Smith lidera el IDE y coordina el experimento. El evento más extremo lo determinan para cada sitio según la media anual de precipitaciones en el registro histórico, buscando el año más seco en un siglo. “Si bien históricamente esta magnitud se presentaba estadísticamente una vez cada 100 años, se espera que, con el cambio climático, este tipo de eventos ocurra con mayor frecuencia, aunque la frecuencia varía según el sitio”, dice Smith, primera autora del estudio.

La variabilidad de respuestas es el primer resultado de esta investigación. Son tan diversos los ecosistemas (desde la sabana del Serengueti, hasta el permafrost siberiano), que responden de forma diferente a la sequía. Los pastizales del Pirineo, por ejemplo, aguantan bien la restricción hídrica. Allí el Instituto Pirenaico de Ecología (IPE-CSIC) mantuvo varias parcelas que han participado en el estudio. Aunque también las restringieron en un 40%, en los tres primeros años no lograron reproducir una sequía extrema debido a que las lluvias fueron abundantes. Solo en el cuarto y último año del experimento la lograron.

“Es zona de montaña, con pastos húmedos, mantenidos normalmente por la actividad humana de ganadería, al final del gradiente de los ecosistemas que estudiamos”, dice Yolanda Pueyo, científica titular del IPE y responsable del experimento en el Pirineo. Allí, tras tres años de sequía moderada y uno de extrema, “no detectamos un descenso de la productividad primaria, pero sí hemos visto diferencias en función de las especies; por ejemplo, la biomasa de las leguminosas sí que disminuía, aunque la general no”, destaca Pueyo.

Pero el sitio del Pirineo está en el extremo húmedo de la muestra. En el conjunto de los 74 sitios, han visto que, en conjunto, basta un año de sequía extrema para hacer un buen destrozo: de media, la producción primaria se reduce en un 29%. A partir de esos niveles, en ausencia de una sequía extrema, el ecosistema se aclimata, como si se acostumbrara a la escasez. La cosa cambia si la sequía se prolonga. Lo que han observado es que a partir del tercer año de estrés hídrico extremo la pérdida de verdor sube hasta el 77% de media y ya no solo se reduce la cantidad de verde, también su calidad, con la disminución de la variedad de especies, afectando también a otros elementos básicos del ecosistema, como la costra biológica o los nutrientes del suelo.

Una de las transformaciones más marcadas se produjo en la finca El Espartal, en Ciempozuelos. Situada en la zona más árida de la Comunidad de Madrid, allí llevan ya 10 años de experimentos forzando sequías extremas, como la del milenio en Australia. “En Ciempozuelos se dan unas circunstancias algo particulares”, dice Ana M. Sánchez, del Instituto de Investigación en Cambio Global de la Universidad Rey Juan Carlos y responsable del estudio en El Espartal. Además de estar en una zona semiárida, “se da la circunstancia de que el suelo es de yeso y el yeso es una sal”, recuerda Sánchez. Es un sustrato altamente salubre y cuando llueve la sal se disuelve casi en una salmuera. “Nos encontramos con una concentración salina mucho más alta que la que tienen en su tejido las células vegetales. Entonces, la tendencia natural es a perder agua. En los pocos momentos en los que hay agua, la planta tiene que inventarse maneras para evitar que se le escape”, detalla.

Bajo el metacrilato llueve un 45% menos de agua, pero se suponía que siendo plantas habituadas a un entorno tan extremo pasarían la prueba. “Pero manteniendo de manera consistente la sequía, lo que hemos ido observando es que se ha ido reduciendo el reclutamiento”, explica Sánchez. El ritmo anual de estos paisajes empieza en otoño, cuando germinan las semillas, florecen y reverdecen con las lluvias de primavera y se agostan en verano, quedando nuevas simientes bajo el seco amarillo para que el próximo otoño se reinicie el ciclo. “Observamos que cada vez tenemos menos, los individuos adultos van muriendo y no hay reemplazo”, concluye.

Hay un cuarto sitio de la geografía española en el experimento. Está en Ayora, en el suroeste de Valencia. “Además del tratamiento control y el de exclusión extrema (80% de exclusión), tenemos una exclusión intermedia (-40% de precipitación) y otro de riego en momentos puntuales de verano. Esto nos permite tener un gradiente de disponibilidad hídrica siempre, incluso en los años más secos”, explica el investigador de la Universidad de Alicante y responsable del IDE, Alejandro Valdecantos.

A pesar de llevar ya casi nueve años frustrando la caída de la lluvia, no han observado una reducción en la producción primaria ni tampoco una merma en su diversidad. “Es un ecosistema muy resiliente. Los mediterráneos son los que mejor soportan unas sequías tan extremas”, explica. Eso no significa que los matorrales de Ayora sean inmunes. Han observado alteraciones en procesos ecológicos tan importantes como el crecimiento de raíces, la descomposición de la materia orgánica y la de la hojarasca, que hace que los nutrientes queden otra vez disponibles para las plantas. “Tememos que en algún momento colapse”, termina Valdecantos.

Fernando T. Maestre es uno de los mayores expertos mundiales en ecosistemas áridos y procesos de desertización. El investigador de la Universidad de Ciencia y Tecnología Rey Abdullah (Arabia Saudí) recuerda la relevancia de la producción primaria: es la base de toda la vida en los ecosistemas terrestres: “Es la energía que las plantas capturan del sol y transforman en materia orgánica. Si un ecosistema pierde parte de esa producción —por ejemplo, durante una sequía—, toda la cadena ecológica se resiente. Hay menos alimento y hábitat para herbívoros, los suelos pierden carbono y fertilidad, y los ecosistemas almacenan menos CO₂, lo que afecta también al clima". Para Maestre, también coautor del estudio de Science, el trabajo muestra que si la sequía es moderada, muchos ecosistemas logran aclimatarse. “Pero si la sequía es extrema y prolongada, el ecosistema no se recupera, sino que se degrada progresivamente”.

¿Qué pasa si una sequía extrema dura más de los cuatro años a los que se limita el International Drought Experiment? Smith, la responsable del proyecto internacional, recuerda el caso de un sitio en su estado, en Colorado: “Observamos desertificación, con una reducción del 98 % de la biomasa aérea, la muerte de las gramíneas perennes, una reducción drástica de la biomasa radicular y una alteración significativa de la estructura del suelo. Incluso después de tres años de recuperación, las gramíneas perennes aún no se han restablecido”. Por lo tanto, termina, “existe la posibilidad de que se superen estos puntos de inflexión, con el consiguiente colapso del ecosistema y la posible desertificación”. Y del desierto no se vuelve.