Los ecosistemas de la superficie terrestre soportan múltiples funciones y servicios que son críticos para la sociedad, como la producción de biomasa, la eficiencia de la vegetación en el uso de la luz solar y el agua, retención de agua y regulación del clima, y, en última instancia, seguridad alimentaria. Cambios climáticos y ambientales, así como impactos antropogénicos, amenazan continuamente la prestación de estas funciones. Para comprender cómo responderán los ecosistemas terrestres a esta amenaza, Es fundamental saber qué funciones son fundamentales para obtener una buena representación del bienestar y funcionamiento general de los ecosistemas. Esto es particularmente difícil dado que los ecosistemas son bastante complejos en términos de su estructura y sus respuestas a los cambios ambientales.

Una gran red internacional de investigadores, dirigido por el Dr. Mirco Migliavacca en MPI BGC e iDiv en Alemania, abordó esta cuestión mediante la combinación de múltiples flujos de datos y métodos. Los científicos utilizaron datos ambientales de redes globales de estaciones de ecosistemas, combinado con observaciones satelitales, modelos matemáticos, y métodos de descubrimiento estadístico y causal. El resultado es sorprendentemente simple:"Pudimos identificar tres indicadores clave que nos permiten resumir cómo funcionan los ecosistemas:la máxima productividad obtenida, la eficiencia del uso del agua, y la eficiencia del uso de carbono ", dice el primer autor del estudio, el Dr. Migliavacca.

El indicador de productividad máxima refleja la capacidad del ecosistema dado para absorber CO ₂ . El indicador de uso del agua es una combinación de métricas que representan la eficiencia del uso del agua del ecosistema, que es el carbono absorbido por cantidad de agua transpirada por las plantas. El indicador de eficiencia del uso de carbono refleja el uso de carbono por parte de un ecosistema, que representa el carbono respirado frente al carbono absorbido. Los sorprendentes hallazgos hicieron que el equipo reflexionara sobre cómo los ecosistemas complejos son impulsados ​​en última instancia por un pequeño conjunto de factores importantes, tal como se encontró, por ejemplo, para la fotosíntesis de las hojas basada en un puñado de rasgos de las hojas.

"Utilizando solo estos tres factores principales, podemos explicar casi el 72 por ciento de la variabilidad dentro de las funciones del ecosistema, "Agrega Migliavacca." Dado que la eficiencia en el uso del agua es el segundo factor principal, Nuestros resultados enfatizan la importancia de la disponibilidad de agua para el desempeño de los ecosistemas. Esto será crucial para las consideraciones de impacto del cambio climático, "dice el último autor, el Dr. Markus Reichstein, director del departamento de Integración Biogeoquímica de MPI BGC e iDiv.

Los investigadores inspeccionaron los tipos de cambio de dióxido de carbono, vapor de agua, y energía en 203 estaciones de monitoreo alrededor del mundo que pertenecen a la red FLUXNET, una red colaborativa de múltiples equipos de investigación y sitios de campo que recopilan y comparten sus datos. Los sitios seleccionados cubren una gran variedad de zonas climáticas y tipos de vegetación. Para cada sitio, calcularon un conjunto de propiedades funcionales de los ecosistemas, e incluyó además cálculos sobre el clima promedio y las variables de disponibilidad de agua del suelo, así como las características de la vegetación y los datos satelitales sobre la biomasa de la vegetación.

Los tres indicadores funcionales identificados dependen críticamente de la estructura de la vegetación, que es el verdor de la vegetación, contenido de nitrógeno de las hojas, altura de la vegetación, y biomasa. Este resultado subraya la importancia de la estructura del ecosistema, que puede ser moldeada por perturbaciones y manejo forestal en el control de las funciones de los ecosistemas. Al mismo tiempo, La eficiencia en el uso del agua y el carbono también depende fundamentalmente del clima y, en parte, de la aridez. que apunta al papel crítico del cambio climático para el funcionamiento futuro de los ecosistemas. "Nuestro análisis exploratorio sirve como un paso crucial hacia el desarrollo de indicadores para el funcionamiento y la salud de los ecosistemas, "resume Reichstein, "se suma a una evaluación integral de la respuesta de los ecosistemas del mundo a los cambios climáticos y ambientales".