Complejidad ecológica y biosfera:los próximos 30 años

Desafíos de la complejidad ecológica para 2050. Con el aumento de las temperaturas globales, el crecimiento de la población y la consiguiente presión sobre los recursos y los hábitats, la biodiversidad se enfrentará a grandes amenazas. Un papel crucial de la ciencia es desarrollar predicciones confiables de tendencias futuras. Aquí, se eligen cuatro ejemplos (izquierda) junto con pronósticos actuales (columna central, estados estimados para 2050 indicados con un círculo rojo) y ejemplos de los enfoques de sistemas complejos utilizados (derecha). (a) Los centros urbanos (imagen de Central Park, Nueva York, por Ajay Suresh, Creative Commons) se están expandiendo rápidamente a medida que se producen migraciones masivas hacia las ciudades. El crecimiento de la población humana (centro) se está desacelerando lentamente, pero se agregarán dos mil millones de humanos adicionales a los números actuales, alcanzando los 9.7 mil millones para 2050. La tendencia actual es una consecuencia de las no linealidades asociadas con la dinámica hiperbólica, que predice una singularidad en un momento dado. tiempo finito tc (derecha). (b) Las selvas tropicales (imagen de la izquierda por Gleilson Miranda, Creative Commons) están experimentando una rápida pérdida y fragmentación de sus hábitats, con puntos críticos pronosticados (gráfico central, barra gris, ver [2]) que se alcanzarán en unas pocas décadas. Estos puntos críticos corresponden a los umbrales de percolación (panel derecho). (c) Las tierras secas (imagen cortesía de David Huber) se están expandiendo y crecerán del 40 % actual a más del 50 % en solo tres décadas. Los modelos de tierras secas que involucran la cubierta vegetal como variable clave predicen transiciones bruscas entre estados alternativos, conectados a través de tres cambios diferentes [3]. Aquí se indican dos de ellos. (d) Los ecosistemas marinos y los arrecifes de coral (imagen de la izquierda por Toby Hudson, Creative Commmons) en particular, se ven afectados por el aumento de la temperatura de los océanos, la eutrofización, los patógenos y la sobrepesca. La cubierta de arrecifes se está reduciendo rápidamente y podría experimentar un deterioro masivo en las próximas décadas. Aquí se muestra la serie temporal anterior y prevista de la cobertura de arrecifes de coral en Hawái (centro, datos de https://19january2017snapshot.epa.gov/cira/climate-action-benefits-coral-reefs_.html). Se han identificado múltiples estados alternativos (derecha) con diferentes fuentes de estrés que provocan saltos de un estado a otro. Crédito:Transacciones filosóficas de la Royal Society B:Ciencias biológicas (2022). DOI:10.1098/rstb.2021.0376

En 1972, el informe Los límites del crecimiento mostró que los negocios como siempre en un planeta con recursos limitados y una población humana en rápida expansión solo pueden terminar en un crecimiento insostenible y colapsar. El informe se inspiró en la ciencia de sistemas, precursora de la ciencia de la complejidad actual.

Ahora es el momento de actualizar ese trabajo utilizando las herramientas desarrolladas durante el último medio siglo, como escriben el profesor externo de SFI Ricard Solé (Universitat Pompeu Fabra) y el miembro de la Junta de Ciencias Simon Levin (Universidad de Princeton) en la introducción de un número especial de Transacciones filosóficas de la Royal Society B . El número temático explora el papel que jugará la ciencia de sistemas complejos en nuestra comprensión de los cambios cruciales que enfrenta la biosfera de la Tierra en las próximas tres décadas.

Ahora podemos desarrollar modelos mucho más granulares, que incorporen variaciones geográficas, con escalas que van desde redes suelo-microbioma hasta interacciones planta-agua y sistemas humanos-ambientales acoplados. Y el desarrollo de la ciencia de sistemas complejos nos permite modelar mejor los puntos de inflexión, una característica clave del cambio climático y el colapso ambiental, así como posibles escenarios de intervención. + Explora más