De Murcia a la Patagonia: investigando la estructura y funcionamiento de los ecosistemas áridos a escala global

26/09/2016 0 comentarios
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En el número de septiembre de Investigación y Ciencia se publica en la sección de Panorama un artículo de Fernando sobre los efectos de la aridez en los microorganismos del suelo, en el que describimos algunos de los resultados que hemos obtenido en el marco de un proyecto que ha implicado el muestreo de forma coordinada en varias decenas de ecosistemas áridos repartidos por todos los continentes (excepto la Antártida). Muchas veces nos han preguntado cómo hemos sido capaces de articular y llevar a cabo un muestreo de esta naturaleza y queríamos aprovechar esta publicación para narrar en esta entrada la "intrahistoria" de este muestreo y algunos detalles del mismo.

Tradicionalmente los avances en ecología se han ido construyendo mediante estudios de caso, en los que investigamos un proceso/organismo/variable de interés en un lugar determinado durante un periodo de tiempo concreto. La agregación de estudios de caso a lo largo del tiempo ha permitido ir construyendo un gran conjunto de datos, que puede sintetizarse utilizando recursos cuantitativos como los meta-análisis, con los que intentamos obtener generalizaciones sobre una variable/fenómeno de interés a partir de las observaciones recogidas en estudios independientes. Los meta-análisis tienen una utilidad innegable y su uso en ecología ha aumentado de manera notable durante los últimos 15 años (para una excelente revisión véase este libro), si bien también tienen limitaciones asociadas, entre otros factores, a la disparidad de metodologías y variables utilizadas/medidas en los distintos estudios, así como a los sesgos derivados de la falta de información en muchos lugares (que es particularmente marcado en el caso de las zonas áridas). Para solucionar estos problemas, y movidos por la necesidad de realizar experimentos a escalas geográficas grandes para poder comprender y predecir mejor las consecuencias ecológicas de fenómenos como el cambio climático, en los últimos años están cobrando mucho auge el desarrollo de redes de experimentos coordinados, en los que distintos investigadores realizan estudios siguiendo el mismo diseño experimental y en los que las mismas variables son estudiadas en los distintos lugares siguiendo una metodología estandarizada. Ejemplos de este tipo de redes de experimentos coordinados en ecología son NutNet, dedicada a estudiar los efectos de la adición de nutrientes en la estructura y funcionamiento de pastizales, Drought-Net, enfocada al análisis de los efectos de una sequía extrema en la vegetación y los suelos de una amplia variedad de ecosistemas y WARM, centrada en el estudio de los efectos del calentamiento global en los ecosistemas de montaña.

Desde el Laboratorio de Zonas Áridas y Cambio Global de la Universidad Rey Juan Carlos hemos diseñado, coordinado y ejecutado el primer muestreo global de zonas áridas (EPES-BIOCOM), durante el cual hemos obtenido información sobre los factores abióticos, la vegetación, los suelos y distintos procesos ecológicos (productividad, reciclado de nutrientes) de 236 ecosistemas áridos localizados en una veintena de países de todos los continentes excepto la Antártida (Argentina, Australia, Botswana, Brasil, Burkina Faso, Chile, China, Ecuador, España, Estados Unidos, Ghana, Irán, Israel, Kenia, Marruecos, México, Perú, Túnez y Venezuela). Este muestreo ha llevado más de seis años y es el resultado de un esfuerzo colectivo en el que han participado más de 60 investigadores pertenecientes a 30 instituciones de 16 países diferentes. Durante el mismo se han muestreado más de 18.800 cuadrados de vegetación, se han identificado más de 1500 especies de plantas perennes, se han recolectado más de 2600 muestras de suelo y se han realizado unos 46.000 análisis de laboratorio con las mismas, por citar algunas cifras. La base de datos generada con este muestreo ha permitido avanzar en nuestro conocimiento sobre distintos temas clave de la ecología de las zonas áridas y su respuesta al cambio ambiental global, entre los que se encuentran el papel de la biodiversidad de plantas y microorganismos como determinantes del funcionamiento del ecosistema, los efectos de la aridez en los microorganismos y en la estequiometría del suelo y las consecuencias del aumento de la cobertura de la vegetación leñosa en la diversidad de plantas y el funcionamiento del ecosistema, por citar algunos ejemplos.

 

Figura 1. Localización y aspecto de algunas de las parcelas muestreadas dentro de la red global EPES-BIOCOM.
¿Cómo hemos podido llevar a cabo un muestreo de semejante envergadura con el nivel de recursos de los que disponemos en España (que son notablemente inferiores a los disponibles en otros países)?

Todo comenzó cuando Fernando se incorporó como investigador Ramón y Cajal a la Universidad Rey Juan Carlos (URJC) en octubre de 2005. Gracias al pequeño proyecto de investigación asociado a este contrato y a financiación adicional proporcionada por la URJC y la Comunidad de Madrid (proyecto CEFEMED) se establecieron una serie de parcelas experimentales en espartales de zonas áridas peninsulares, desde Guadalajara hasta Murcia, en las que se caracterizó la estructura y funcionamiento mediante un estudio observacional "low cost", que no implicó el establecimiento de experimentos ni el uso de maquinaria cara o sofisticada. Esta es una idea que Fernando ya tenía en la cabeza cuando realizaba su tesis doctoral en la Universidad de Alicante (allá por 2002), pero que todavía tendría que esperar unos años para poder ponerse en práctica. En el año 2006 conseguimos financiación del Programa Iberoamericano de Ciencia y Tecnología para el Desarrollo (CYTED) para montar una red iberoamericana de estudio de procesos ecosistémicos en zonas áridas, en la que contamos con colaboradores de México, Argentina, Brasil, Ecuador, Chile, Perú y Venezuela (proyecto EPES). En este proyecto planteamos que cada grupo muestreara ecosistemas áridos utilizando el mismo tipo de muestreo que utilizamos en el proyecto CEFEMED, de modo que pudiésemos tener datos estandarizados que pudiesen ser comparados fácilmente. CYTED no proporcionó dinero para la realización de la investigación propiamente dicha, por lo que nuestro protocolo era idóneo para ser llevado a cabo con los recursos disponibles por cada grupo de investigación iberoamericano. Para facilitar aún más las comparaciones entre los distintos ecosistemas muestreados, los suelos recolectados se enviaron a España para ser analizados en los laboratorios de las universidades Rey Juan Carlos, Pablo de Olavide y de Jaén. En el año 2008 Fernando recibe por parte del Consejo Europeo de Investigación una de las prestigiosas "Starting Grant" (proyecto BIOCOM), que proporcionó los recursos para extender este muestreo a otras zonas del planeta que muestreamos nosotros mismos (EE.UU., Australia, Marruecos y Túnez) o fueron muestreadas por colegas que trabajan en zonas áridas de Irán, Israel, Kenia, Ghana, Burkina Faso, Botsuana y China gracias a su propia financiación y siguiendo el protocolo estandarizado utilizado en el proyecto CEFEMED.

Así pues todo este trabajo ha podido ser ejecutado gracias a la financiación aportada por numerosos organismos públicos y fundaciones privadas en los distintos países, entre los que destaca BIOCOM. Sin los recursos humanos, técnicos y materiales proporcionados por un proyecto como BIOCOM hubiera sido imposible realizar un trabajo a esta escala y envergadura. Asimismo, la colaboración entre los distintos grupos españoles e internacionales, y una intensa labor de coordinación, ha sido determinante para llevar a buen puerto este estudio. Al respecto desde la URJC se han elaborado protocolos, realizado demostraciones in situ y vídeos sobre cómo realizar los muestreos de campo y se han depurado, organizado y centralizado todas las bases de datos generadas. Este último aspecto ha sido particularmente importante para el éxito de la red, ya que el poder disponer de todos los datos de forma centralizada facilita notablemente la tarea de análisis de los mismos y su posterior publicación. Otro aspecto a destacar de esta red es que si bien todos los análisis y publicaciones derivadas del conjunto de datos global ha sido coordinado desde la URJC, distintos colegas de otras universidades y centros de investigación han trabajado con estas bases de datos y liderado artículos. Asimismo, todos los grupos tienen a su disposición todos los datos generados de sus sitios de estudio, que han sido utilizados para realizar estudios de escala más local, como ha ocurrido con las parcelas de España, Marruecos o Túnez, por citar unos ejemplos.

En nuestro caso la suma de muchos estudios locales realizados de forma coordinada nos ha permitido abordar cuestiones a una escala global imposibles de abordar por cada uno de los grupos que han participado en la red por separado o mediante estudios de caso realizados en una única/pocas localidad/es. Asimismo, la red ha ofrecido numerosas oportunidades de interacción entre sus miembros, que han derivado en colaboraciones y la creación de "subrredes" dentro de la red global. En definitiva, este muestreo es un buen ejemplo de que no hay idea imposible de realizar y de lo que puede conseguirse gracias a la vocación universal de la ciencia y la colaboración de científicos de distintos lugares del planeta. En la actualidad estamos inmersos en un nuevo muestreo global para evaluar los efectos conjuntos e interacciones de la aridez y el pastoreo en la estructura y funcionamiento de las zonas áridas, pero dejaremos los detalles del mismo para otra ocasión que ya nos hemos extendido más de la cuenta con esta entrada.