El cambio climático se encuentra entre los principales problemas ambientales a los que se enfrenta la humanidad en la actualidad. El notable aumento de las emisiones de dióxido de carbono, metano y de óxido nitroso experimentado durante los últimos 150 años, derivado de actividades humanas como la quema de combustibles fósiles por parte de la industria y el transporte, los cambios de uso del territorio, las actividades agrícolas y ganaderas, la deforestación y los incendios forestales, está potenciando el efecto invernadero. Ello está introduciendo importantes modificaciones en las condiciones climáticas actuales y futuras; así, tanto los registros climáticos de las últimas décadas como los principales modelos que se están manejando en la actualidad sugieren que el clima del futuro estará caracterizado por un aumento de las temperaturas, una disminución de las precipitaciones y un incremento de la frecuencia de eventos climáticos extremos. Estos cambios en el clima, junto con otros motores del cambio global en el que está inmerso el planeta, como el aumento en la deposición de nitrógeno, los cambios en el uso del suelo y los fenómenos de invasión de los ecosistemas por parte de especies exóticas, están alterando la composición, estructura y funcionamiento de estos ecosistemas, así como los bienes y servicios que prestan a la sociedad.
Debido a su importancia y problemática, no es de extrañar que numerosos investigadores estén centrando su actividad en evaluar las consecuencias ecológicas del cambio climático. Dentro del Área de Biodiversidad y Conservación, distintos profesores e investigadores evaluamos cómo este cambio afecta a individuos, poblaciones y ecosistemas a distintas escalas espaciales y temporales. Para ello utilizamos aproximaciones observacionales (basadas en la observación directa a lo largo de gradientes ambientales en el tiempo y el espacio, que nos indican) y experimentales (basadas en la manipulación directa de las condiciones climáticas).
Un ejemplo de estudios observacionales llevados a cabo en nuestra Área lo constituyen las investigaciones sobre los efectos de los cambios espacio-temporales en el clima en la disponibilidad de hábitat de distintas especies de mariposas (Wilson et al. 2005. Ecology Letters 8: 1138-1146) y en la reproducción de especies de plantas alpinas (Giménez-Benavides et al. 2007. New Phytologist 173: 367-382) en la Sierra de Guadarrama, así como un reciente estudio (Maestre et al. 2012. Science 335: 214-218) cuyos resultados indican que el funcionamiento del ecosistema mejora y disminuye conforme aumenta el número de especies vegetales y la temperatura media anual, respectivamente, en zonas áridas de todo el planeta. Estos estudios son de gran utilidad, si bien no pueden confirmar en la mayor parte de casos relaciones de causa-efecto debido a que hay otras variables y factores que covarían con el factor de interés (el clima en este caso) y que pueden también estar influenciando las respuestas que estamos observando.
Al manipular directamente las condiciones climáticas mediante experimentos podemos superar algunas de las limitaciones que imponen los estudios observacionales, y estudiar de forma más precisa los efectos del cambio climático per se. Lógicamente no podemos cambiar el clima de un bosque o un matorral, ya que los costes y la logística serían simplemente prohibitivos. No obstante, podemos utilizar organismos modelo que nos permitan estudiar ecosistemas enteros bajo condiciones realistas y con un coste económico aceptable. Un ejemplo lo constituye la costra biológica del suelo (CBS), comunidad formada por la íntima asociación entre partículas de suelo, cianobacterias, algas, hongos, líquenes, hepáticas y briófitos (véase Castillo-Monroy & Maestre 2011. RevistaChilena de Historia Natural 84: 1-21 para una completa revisión en castellano sobre la CBS). La CBS está ampliamente distribuida en muchos tipos de suelo y en casi todas las comunidades vegetales donde la luz alcanza la superficie del suelo, si bien predomina en zonas áridas, semiáridas, alpinas y polares. La CBS juega también un papel clave en los ecosistemas en los que está presente, ya que regula procesos tan importantes como la escorrentía e infiltración del agua, la mineralización de nitrógeno y la respiración del suelo.
Ejemplo de CBS dominada por líquenes. Fotografía tomada en zonas de yesos del sur de la Comunidad de Madrid. Autor: Fernando T. Maestre.
Las características de los componentes de la CBS hacen de estas comunidades organismos modelos para estudiar multitud de cuestiones relevantes en Ecología, como las relaciones entre la riqueza de especies y funcionamiento del ecosistema (Bowker et al. 2010. Soil Biology and Biochemistry 42:405-417) y el papel funcional de especies individuales (Gotelli et al. 2011. Methods in Ecology and Evolution 2:634–642). Su reducido tamaño hace de la CBS una comunidad idónea para el estudio de los efectos del cambio climático. En la actualidad estamos llevando a cabo un experimento en condiciones de campo en Aranjuez (Madrid), Sax (Alicante) y Sorbas (Almería), donde estamos simulando las condiciones climáticas que se prevén para la segunda mitad del siglo XXI en las zonas semiáridas de la Península Ibérica (reducción de las precipitaciones cercana al 30% y aumento de temperatura de unos 2.5 ºC·año-1). El objetivo de este estudio es evaluar cómo la CBS modula la respuesta de los ciclos del carbono, nitrógeno y fósforo, así como de las comunidades microbianas al cambio climático.
Vista de una parcela experimental donde se están simulando las condiciones climáticas futuras (arriba) y de la zona de estudio de Aranjuez (abajo). Autor: Fernando T. Maestre.
Los ecosistemas dominados por CBS no son los únicos que pueden ser “manipulados” para estudiar los efectos del cambio climático. En fechas recientes hemos puesto en marcha un experimento en las instalaciones del CAT de la URJC donde hemos recreado comunidades de taludes de carretera dominadas por plantas herbáceas. Al igual que estamos haciendo con la CBS en condiciones de campo, estamos utilizando mini-invernaderos y casetas de exclusión de lluvia para simular las condiciones climáticas que se esperan en el futuro. En esta instalación estamos llevando a cabo distintos experimentos de forma paralela para evaluar cómo la composición y diversidad de las comunidades de plantas herbáceas van a regular la respuesta del ecosistema al cambio climático.
Vista de la zona experimental del CAT donde estamos realizando los experimentos de cambio climático. Autor: Enrique Valencia.
Para más información sobre estos experimentos puedes consultar la página web del proyecto BIOCOM, que financia esta investigación, así como la del Laboratorio de Ecología de Ecosistemas Semiáridos y Cambio Global de la URJC, donde encontrarás toda la información relativa a la investigación que hacemos.
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