Crean un algoritmo para proyectar el futuro de la selva amazónica y alteraciones en la captación de CO2

Es una herramienta diseñada en la Universidad de Campinas, en Brasil, que incorpora una mayor diversidad de vegetación para analizar las transformaciones causadas por los cambios climáticos

Por Luciana Constantino  |  Agência FAPESP – Un grupo de científicos de la Universidad de Campinas (Unicamp), en el estado de São Paulo, Brasil, desarrolló un algoritmo con capacidad para proyectar el futuro de la vegetación amazónica, con escenarios referentes a las transformaciones de la selva que el cambio climático provocará.

Uno de los resultados muestra que un clima más seco en esa región, con una disminución del 50 % en las precipitaciones, podría incrementar la diversidad, pero con menores índices de existencias de carbono.

Sucede que se produciría entonces un incremento del almacenamiento de dióxido de carbono (CO₂) en las raíces de la vegetación, en detrimento de la absorción a través de las hojas y los troncos, que poseen una mayor capacidad de acumulación. Al tener en cuenta diversas situaciones, los investigadores calcularon que la absorción podría ser entre un 57,48 % y un 57,75 % menor en comparación con las condiciones climáticas habituales.

A este algoritmo, el primero de ese tipo exclusivamente brasileño, se lo apodó CAETÊ, que en el idioma tupí-guaraní significa “monte virgen”. Este nombre proviene de la sigla CArbon and Ecosysten functional-Trait Evaluation model (modelo para la evaluación de las características funcionales de carbono y del ecosistema, en una traducción libre). Y sus primeros resultados aparecen descritos en un artículo publicado en la revista científica Ecological Modelling.

CAETÊ simula fenómenos de la naturaleza mediante la aplicación de ecuaciones matemáticas alimentadas con datos de condiciones ambientales tales como lluvias, incidencia solar y niveles de CO₂. Con esta información, el algoritmo responde cuál puede ser la tasa de fotosíntesis en determinadas condiciones o en qué parte almacenarán más carbono las plantas (en sus raíces, en sus hojas o en sus troncos). Y así es posible estimar la cantidad de carbono que la selva puede almacenar, y a partir de qué punto deja de recuperarse la vegetación nativa.

“El principal resultado de esta investigación consistió en demostrar que la inclusión de la diversidad en los modelos de vegetación mejora la capacidad de proyección frente a los cambios climáticos, con lo cual se mejora también la credibilidad. Y el segundo punto, un resultado inesperado, muestra que tras aplicar una merma del 50 % en las precipitaciones, se registró una expansión de la diversidad de estrategias de las plantas, pero con una menor captación de carbono proveniente de la atmósfera. Esto puede generar un resultado distinto en lo concerniente a la mitigación del cambio climático. En este caso, el aumento de la diversidad no necesariamente puede apuntar un saldo positivo”, afirma Bianca Fazio Rius, autora principal del artículo y doctoranda en el Instituto de Biología (IB) de la Unicamp.

Fazio Rius contó con el apoyo de la FAPESP, que también financió este estudio mediante el otorgamiento de una beca a João Paulo Darela Filho y a través del AmazonFACE, un programa de investigaciones en cuyo marco se estudia en experimentos de campo de qué manera el aumento de CO₂ atmosférico afecta a la selva amazónica, a su biodiversidad y a los servicios ecosistémicos (sepa más ingresando a este enlace: amazonface.unicamp.br/#).

La investigadora integra el equipo del Laboratorio de Ciencia del Sistema Terrestre, coordinado por el profesor David Montenegro Lapola, quien dirigió el estudio.

“Con el algoritmo CAETÊ, al tiempo que se apunta a mejorar la representación de la enorme diversidad biológica de la selva tropical más grande del mundo, también se genera un estímulo al recabado de datos en campo que aún son necesarios para el diseño de este tipo de modelos”, le explica Montenegro Lapola a Agência FAPESP.

El profesor fue uno de los brasileños que, junto a otros 34 científicos de instituciones del país e internacionales, suscribieron el artículo destacado en la portada de la revista Science a comienzos de este año, en donde se muestra que alrededor del 38 % de la actual área de la Amazonia padece algún tipo de degradación causada por cuatro factores: el fuego, la extracción selectiva de madera (en su mayoría ilegal), los efectos de borde (que son alteraciones en áreas selváticas aledañas a zonas deforestadas) y las sequías extremas. El resultado de esto consiste en que las emisiones de carbono ocasionadas por la pérdida gradual de vegetación son equivalentes o incluso mayores que las registradas por el desmonte.

Ventajas y desventajas

Los modelos de vegetación han venido utilizándose ampliamente para explorar el destino del balance de carbono de la selva amazónica en condiciones climáticas proyectadas hacia el futuro. Estudios anteriores mostraron que durante los últimos 40 años la Amazonia se volvió 1 °C más cálida y llegó a experimentar una merma de hasta un 36 % en el nivel de lluvias en algunas áreas. Como reflejo de la deforestación, la degradación vegetal y el calentamiento global, la selva también ha perdido su capacidad de absorber CO₂.

Asimismo, un informe dado a conocer el 17 de mayo por la Organización Meteorológica Mundial advierte que la temperatura global alcanzará niveles récords durante los próximos cinco años a causa de los gases que causan el efecto invernadero y del fenómeno El Niño, con un pronóstico de mengua en el régimen de lluvias para la Amazonia.

No obstante, los algoritmos actuales emplean como base un pequeño conjunto de los denominados tipos funcionales de plantas (TFP), con una subrepresentación de la diversidad. De este modo, la combinación de características halladas en los ecosistemas modelos está simplificada ante la complejidad de la mayor selva tropical del mundo, lo que genera escenarios limitados o que sobrestiman los impactos de los cambios ambientales.

Entre los tipos existentes actualmente se encuentran los modelos dinámicos de vegetación global (DGVM), programas que efectúan simulaciones y proyecciones de la dinámica vegetal de una región, entre ellos el Jena Diversity (JeDi). Por otra parte, entre las ventajas de estas simulaciones se encuentra el hecho de que no dependen de la logística y de las grandes inversiones necesarias para la realización de un experimento de campo a gran escala.

El punto de inflexión

Fazio Rius explica que este estudio no se enfoca en las especies. “Aplicamos la idea de que cada ejemplar −incluso los individuos situados dentro de una misma especie− puede considerarse como un tipo de estrategia tendiente a lidiar con el ambiente. Las estrategias creadas computacionalmente no pertenecen necesariamente a una determinada especie”, dice.

La investigadora explica que dichas estrategias constituyen un conjunto de características de las plantas o de cualquier ser vivo que indicarán de qué manera este responde al ambiente o el mismo lo afecta. Por ejemplo, una planta que adapta la profundidad de sus raíces para poder tener acceso al agua dependiendo de la altura del manto freático. Esto puede determinar la supervivencia y la reproducción de esos ejemplares, y se relaciona con los servicios ecosistémicos, tales como la capacidad de absorción de carbono o la generación de humedad referente al ciclo de lluvias.

“Lo que vimos con el clima, que se fue volviendo más seco, fue un cambio en la aparición de tipos de estrategia de vida en la Amazonia. Observamos un aumento del surgimiento de estrategias análogas a las del Cerrado. Es como si se produjese un adentramiento del Cerrado en la selva, un desenlace que en otros trabajos ya se había planteado”, añade Fazio Rius.

Los científicos hacen hincapié en que la investigación con CAETÊ aportó más evidencias que indican que la inclusión de la variabilidad y de la diversidad puede tener implicaciones en el modelado del denominado “punto de inflexión” de la Amazonia, cuando la vegetación natural ya no logra recuperarse. Uno de los primeros artículos en los cuales se abordó este tema llevó las firmas de los investigadores Thomas Lovejoy (1941-2021), el biólogo que acuñó el término “diversidad biológica”, y Carlos Nobre, copresidente del Panel Científico para la Amazonia, al destacar la importancia del ciclo hidrológico de la selva tropical no solamente para Brasil sino para toda América del Sur y para otras regiones.

A través de la evapotranspiración, la selva asegura durante todo el año la existencia de la humedad que aportan las lluvias en partes de la cuenca del Río de la Plata, por ejemplo, especialmente en el sur de Paraguay y el sur de Brasil, Uruguay y el centro-este de Argentina.

El historial

El diseño de CAETÊ empezó en el año 2015, con base en el modelo ecosistémico CPTEC-PVM2, con Montenegro Lapola como uno de los partícipes en el desarrollo inicial.

“La mayoría de los modelos de vegetación representa a la Amazonia con dos o tres tipos de estrategias. La propuesta fue incluir una mayor diversidad. Seguiremos desarrollándolo, pues un modelo nunca está terminado”, afirma Fazio Rius.

En esa misma línea, la doctoranda del IB de la Unicamp Bárbara Cardeli se sumó al grupo y está trabajando en el modelo para incluir un módulo que apunta a cuantificar los servicios ecosistémicos. “La idea es que sea posible ver a través de algunos procesos de una manera sencilla de qué manera las estrategias de la vegetación distribuyen carbono, y qué servicios ecosistémicos están asegurados o cuáles no lo están, por ejemplo. Pretendemos incluir datos numéricos, valores de cómo se encuentra la oferta de estos servicios”, comenta Cardeli.

Desde la óptica de los investigadores, CAETÊ puede erigirse como una herramienta que suministre datos para la toma de decisiones y la elaboración de políticas públicas orientadas hacia el mercado de carbono. Durante la Conferencia de las Naciones Unidas sobre el Cambio Climático (COP26), Brasil asumió el compromiso de disminuir un 50 % las emisiones de carbono del país para 2030 con relación a los datos de 2005, y de neutralizarlas para 2050.

Puede leerse el artículo intitulado Higher functional diversity improves modeling of Amazon forest carbon storage en el siguiente enlace: www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0304380023000510?via%3Dihub#preview-section-snippets.