La dispersió com a mecanisme desestabilitzador dels ecosistemes

Els ecosistemes són un dels exemples paradigmàtics de la ciència de sistemes complexos. Un gran nombre d'espècies interactuen entre si de diverses maneres, ja sigui alimentant-se els uns dels altres, competint pel mateix recurs o fins i tot col·laborant. Però dins d'un ecosistema no sols és clau saber com es relacionen les diferents espècies que ho habiten, sinó que hi ha altres factors a tenir en compte, com la forma en què es distribueixen en l'espai, com interactuen amb el medi ambient, etc. Aquests factors, entre altres, determinen com evolucionarà un ecosistema, si es mantindrà estable amb una abundància gairebé constant de cada espècie o si, per contra, es produirà un col·lapse de l'ecosistema possiblement reduint la biodiversitat.

El recentment mort Lord Robert May, un dels pares de la teoria del caos i pioner en els estudis teòrics de la biologia, va utilitzar un model estadístic per a demostrar que un augment del nombre d'espècies dins d'un ecosistema pot conduir a una reducció de l'estabilitat. Els grans ecosistemes, va afirmar May, tenen més probabilitats de canviar quan són pertorbats. Un estudi de recerca, realitzat per investigadors de l'Institut de Física Interdisciplinària i Sistemes Complexos (IFISC, UIB-CSIC) i publicat en Nature Communications, explora el paper de la dispersió com a factor desestabilitzador dels ecosistemes.

Un ecosistema pot ser inestable respecte a factors com la introducció de noves espècies, l'extinció d'espècies o els canvis ambientals. El treball de May, en el qual es basa aquesta nova recerca, es va centrar en l'abundància d'espècies per a l'estabilitat de l'ecosistema. Els investigadors de l’IFISC van combinar aquesta idea amb el treball seminal d'Alan Turing, que va demostrar com la dispersió pot desestabilitzar un sistema dinàmic. Per a això, van partir d'un ecosistema amb abundància d'espècies en un equilibri homogeni. Partint d'un sistema d'aquest tipus, van trobar les propietats estadístiques que feien que el sistema fos estable i tornés a l'estat inicial després de la pertorbació. A més, van afegir una estructura tròfica que el model inicial de May no contemplava, és a dir, l'existència de depredadors i grups de preses entre les espècies de l'ecosistema. 

Un dels resultats més importants d'aquest estudi és que un equilibri estable pot tornar-se inestable una vegada que s'introdueix la dispersió espacial en el model. A més, les relacions depredador-presa poden actuar per a afavorir l'estabilitat. Aquest estudi obre la porta a la possibilitat de desenvolupar models més complexos, per exemple, afegint una estructura detallada de la xarxa alimentària i altres característiques importants per a la rica i complexa dinàmica dels ecosistemes naturals.

Referència bibliogràfica

Baron, J.W., Galla, T. Dispersal-induced instability in complex ecosystems. Nature Communications, 11, 6032 (2020). https://doi.org/10.1038/s41467-020-19824-4 

Data de publicació: Mon Nov 30 14:19:00 CET 2020