Las zonas áridas ocupan aproximadamente el 41% de la superficie terrestre y albergan a un tercio de la población mundial. En estos entornos, la vida está muy condicionada por la aridez, es decir, el equilibrio entre cantidad de agua procedente de lluvia y la que se pierde por evaporación. En este sentido, la aridez está aumentando a nivel global debido al cambio climático. Por primera vez, un estudio del Laboratorio de Zonas Áridas y Cambio Global de la Universidad de Alicante (UA), dirigido por Fernando T. Maestre, y publicado en la revista Science ha revelado que, a medida que este balance de sequedad se incrementa, los ecosistemas áridos de nuestro planeta cambian de forma brusca.

Mapa que muestra vulnerabilidad al cambio climático en tierras áridas.

“En el estudio hemos encontrado que numerosas características del ecosistema respondían de forma no linear a pequeños aumentos de aridez. Esto implica que hay niveles en los que los cambios son más rápidos, a veces incluso abruptos, para incrementos relativamente pequeños de aridez. Por tanto, podemos afirmar que hay una serie de umbrales de sequedad a partir de los cuales el ecosistema cambia de manera desproporcionada cuando se aridifica aún más” explica Santiago Soliveres, investigador Ramón y Cajal en la UA y coautor del estudio.

Tres fases de cambio

Los investigadores han identificado tres fases de cambio. En primer lugar, cuando los niveles superan un valor umbral de aproximadamente 0,54, “el paisaje queda limitado por la falta de agua. La vegetación varía y pasa a estar dominada por especies adaptadas a la sequía como gramíneas y arbustos, como ya ocurre en muchas zonas de la Península Ibérica”, detalla el investigador de la UA Fernando T. Maestre.

Tras los cambios iniciales de vegetación, cuando los valores de aridez superan el umbral de 0,7 la tierra se vuelve menos fértil, pierde estructura y su vulnerabilidad a la erosión es mayor. Asimismo, organismos que desempeñan funciones claves para mantener los nutrientes del suelo se ven profundamente afectados y predomina la presencia de patógenos en detrimento de organismos más beneficiosos. Como comenta Manuel Delgado-Baquerizo, investigador del laboratorio de Biodiversidad y Funcionamiento Ecosistémico de la Universidad Pablo de Olavide y co-autor del estudio, “una vez que este umbral de aridez se sobrepasa se ven afectados de golpe muchos atributos fundamentales del ecosistema. Las plantas que sobreviven son principalmente arbustos que son capaces de obtener agua en capas profundas del suelo. Los microorganismos del suelo, que juegan un papel fundamental en el reciclado de nutrientes, cambian radicalmente».

Por último, si se supera el umbral de 0,8 tiene lugar una pérdida brusca de diversidad y de cobertura vegetal. “Una vez cruzamos este umbral el déficit de agua es tan grande que las plantas son incapaces de crecer en estas condiciones. La actividad biológica se reduce drásticamente y la vida pasa a estar condicionada por ventanas de oportunidad que proporcionan los raros episodios de lluvia. Los ecosistemas se han transformado en un desierto”, según Maestre.

El 20% de la superficie terrestre se verá afectada en 2100

Según las previsiones climáticas, en 2100 más del 20% de las tierras emergidas del planeta podrían cruzar uno o varios umbrales de aridez como se indica es esta investigación. “La vida no desaparecerá, pero los hallazgos sugieren que estos ecosistemas pueden sufrir cambios bruscos que reduzcan su capacidad para prestar servicios a más de 2.000 millones de personas, tales como la fertilidad del suelo y la producción de biomasa”, señala Miguel Berdugo autor principal del estudio e investigador en el Laboratorio de Zonas Áridas y Cambio Global de la UA hasta enero de 2020.

Minimizar las consecuencias negativas

Los hallazgos del estudio son muy relevantes para entender la repercusión del cambio climático en las zonas áridas ya que pueden contribuir a que se adopten medidas de mitigación. “Aunque no detendremos el cambio climático, creo que aún es posible minimizar sus consecuencias negativas en estos entornos fundamentales para lograr un desarrollo sostenible”, indica Maestre. “Con la información aportada sobre cómo cambian las propiedades de la vegetación y el suelo frente a la aridez, y cartografiando las zonas más sensibles, nuestros resultados pueden utilizarse para optimizar las tareas de control y restauración, conservar la biodiversidad y evitar la desertificación de estos entornos”, añade. En este sentido, Ricard Solé, coautor e investigador ICREA en el Instituto de Biología Evolutiva (IBE, UPF-CSIC) y profesor en la Universidad Pompeu Fabra, confía en que “este estudio ayude a desarrollar escenarios potenciales de intervención que podrían incluir el uso de la biología sintética para modificar ecosistemas en peligro». Esta “terraformación” de ecosistemas es parte de la colaboración en curso entre UPF y la Universidad de Alicante.

Este trabajo inédito, que reúne la mayor compilación de datos sobre zonas áridas de diversos continentes realizado hasta la fecha, forma parte del proyecto BIODESERTfinanciado por el programa ‘Consolidator Grants’ del Consejo Europeo de Investigación.