Zona árida en el desierto de Jornada (EEUU) / Autor: Manuel Delgado Baquerizo
- Una investigación en la que participa el Instituto de Recursos Naturales y Agrobiología de Sevilla (IRNAS/CSIC), publicado en la revista ‘PNAS’, identifica las zonas áridas del planeta sujetas a cambios bruscos de productividad.
- La investigación destaca que la presencia humana puede impedir la rápida recuperación de la vegetación en las tierras secas, lo que hace que los ecosistemas de estas zonas sean menos resistentes.
Sevilla, a 18 de octubre de 2022. Un estudio publicado hoy en la revista ‘Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS)’ ha desvelado posibles impulsores de la acumulación de cambios bruscos en los ecosistemas de zonas áridas del Planeta como consecuencia del cambio global.
Las tierras secas son el hogar de 2.100 millones de personas y albergan parte de la biodiversidad más rara del mundo. La protección de estos ecosistemas críticos requiere comprender cómo los seres humanos impactan el tiempo de recuperación y respuesta de estos ecosistemas. A nivel mundial, las zonas áridas son muy sensibles a los cambios ecológicos derivados del cambio global. Una nueva investigación en la que participa el BioFunLab del IRNAS-CSIC, y liderada desde el Crowtherlab de la ETH de Zúrich y la Universidad de Montpellier muestra que se están produciendo cambios bruscos en la productividad de las tierras secas y describe los puntos calientes en los que se están produciendo dichos cambios. En concreto, estas investigaciones muestran que el 50% de los ecosistemas áridos que han exhibido cambios en su productividad los últimos veinte años lo han hecho de forma abrupta. La prevalencia de estos cambios bruscos pone de manifiesto la preocupación por la pérdida de resiliencia de estos ecosistemas de una forma súbita.
Gracias al uso de algoritmos de inteligencia artificial, el equipo de investigadores pudo estudiar 40.000 ecosistemas naturales de tierras secas de todo el mundo para caracterizar cómo el cambio climático y los factores antropogénicos afectan a la incidencia de estos cambios abruptos en las tierras secas del mundo. “Las tres cuartas partes de España son ya ecosistemas áridos o semiáridos en riesgo de desertificación. Identificar aquellas zonas de la tierra que transitan cambios bruscos en su productividad primaria y las posibles causas de estos cambios es esencial para prever cambios repentinos en la producción de alimentos y procesos de desertificación con el actual cambio climático” dice Manuel Delgado Baquerizo, líder del laboratorio del Biodiversidad y Funcionamiento Ecosistémico del Instituto de Recursos Naturales y Agrobiología de Sevilla (IRNAS/CSIC) y coautor del artículo.
Estimar las respuestas de los ecosistemas
El equipo fue capaz de desvelar los posibles impulsores de la acumulación de cambios bruscos. “Desvelar estos mecanismos que propician cambios abruptos en los ecosistemas nos ayuda a cimentar las bases para preservar y restaurar los ecosistemas que tenemos y salvaguardarlos para el futuro”, dice Tom Crowther, coautor del estudio. El equipo encontró que los ecosistemas con una mayor estacionalidad de las precipitaciones suelen presentar más cambios bruscos negativos, es decir, que pasan de ser ecosistemas «verdes“ a «marrones“ más frecuentemente. Por el contrario, una menor estacionalidad de las precipitaciones se asoció a cambios bruscos positivos, (el paisaje pasó de forma rápida de marrón a verde). Esta investigación sólo ha sido posible gracias a la reciente aparición de series temporales de productividad de la vegetación a largo plazo disponibles a escala mundial. El Dr. Vasilis Dakos, autor final del estudio, afirma: «En términos más generales, este estudio muestra cómo podemos estimar las respuestas de los ecosistemas y comprender su capacidad de recuperación a escala mundial basándonos en productos de teledetección».
Además del importante rol de la estacionalidad en la precipitación, la investigación destaca que la presencia humana puede impedir la rápida recuperación de la vegetación en las tierras secas, lo que hace que los ecosistemas de estas zonas sean menos resistentes. «Las tierras secas son únicas y muy propensas a mostrar cambios drásticos, y sustentan el 50% de la ganadería mundial. Nuestra investigación puede servir de guía de gestión para conocer los límites de la presión humana bajo los que la restauración de la vegetación tendrá más éxito y las condiciones que hacen que estos sistemas sean más vulnerables a fin de preservar ecosistemas productivos», afirma el autor principal, el Dr. Miguel Berdugo. “Este estudio ofrece un atlas de posibles lugares que podrían ser interesantes para realizar esas observaciones in situ, con el fin de obtener más información sobre otros desencadenantes más concretos y locales de cambios abruptos en estos ecosistemas, y ayudar a orientar cómo podemos garantizar que las tierras secas sigan siendo resistentes y productivas ante el cambio climático» concluye Berdugo.
NOTICE
Prevalence and drivers of abrupt vegetation shifts in global drylands
Protecting these critical ecosystems requires understanding how humans impact their recovery time
Zurich, Date. Drylands are home to 2.1 billion people, and harbor some of the world’s rarest biodiversity. Globally, they are also highly sensitive to ecological changes under global change. New research shows that 50% of the changes in dryland ecosystem dynamics are abrupt shifts, which are characteristic of tipping points in ecological states. The prevalence of these abrupt shifts highlights concerns about losses of resilience in these critical ecosystems.
The BioFunLab from IRNAS-CSIC collaborated with the ETH Zurich’s Crowther Lab and the University of Montpellier and found that abrupt shifts in the productivity of drylands are happening and depict hotspots of where abrupt shifts are happening.
Using machine learning, the team of researchers was able to study 40,000 natural dryland ecosystems around the world, to characterize how climate change and human anthropogenic factors are affecting the resilience of global drylands. «Three quarters of Spain are already arid or semi-arid ecosystems at risk of desertification. Identifying those areas of land undergoing abrupt changes in their primary productivity and the possible causes of these changes is essential to foresee sudden changes in food production and desertification processes with the current climate change» says Manuel Delgado Baquerizo, leader of the Biodiversity and Ecosystem Functioning laboratory of the Institute of Natural Resources and Agrobiology of Seville (IRNAS/CSIC) and co-author of the article.
By examining these “hotspots” of abrupt change, the team was able to unveil potential drivers for abrupt shift accumulation. Ecosystems with greater rainfall seasonality were associated with abrupt shifts, whereby landscape went from abruptly from “green” to “brown”, indicating that potential desertification occurred. In contrast, less rainfall seasonality was found for positive abrupt shifts, meaning a change from a quick shift brown to greenness, and staying green.
This research was only possible because of the recent emergence of long-term temporal series of vegetation productivity available at the global scale. Dr. Vasilis Dakos, the final author of the study says, “More broadly, this study shows how we can estimate ecosystem responses and understand their resilience at a global scale based on remote sensing products.”
The research highlights that human presence may impede rapid recovery of vegetation in drylands, making dryland ecosystems less resilient. “Drylands are unique and very prone to exhibit drastic changes – and support 50% of the world’s livestock. To keep these ecosystems productive for the future, our research can be used as a management guide for the limits of human pressure under which restoration of vegetation will be most successful and for the conditions that make these systems most vulnerable,” says lead author Dr. Miguel Berdugo.
This study provides an atlas of potential sites that might be of interest to conduct such in situ observations, to learn further insights about the abrupt shifts in these critical ecosystems, and help guide how we can ensure drylands stay both resilient and productive in the face of the changing climate.
DOI: yyyy
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