Resumen:
En la última década ha sido reconocida la importancia de entender y comprender el funcionamiento de los ecosistemas naturales, especialmente por los impactos y perturbaciones humanas, así como por la previsión ante eventos como el cambio climático; y todo ello, en relación al uso sustentable y conservación de los mismos, siendo la sociedad parte inherente de ellos.
Para este efecto se han desarrollado un conjunto de investigaciones que tienden a describir a los ecosistemas en términos de atributos ecológicos relativos a sus componentes, concibiendo a individuos y poblaciones como unidades naturales; tales como biodiversidad, índices de similitud, estructura de comunidades, etc.; sin embargo este enfoque es sustancialmente diferente desde una perspectiva holística, entendiendo por esto al ecosistema como una unidad funcional de la naturaleza donde los rasgos distintivos se enfocan a las propiedades emergentes de las asociaciones y la organización de las poblaciones en el ecosistema, caracterizándose estas en términos estructurales (i.e. propiedades de conectividad), funcionales (i.e. flujos de energía, propiedades termodinámicas) y de organización (i.e. teoría de información y conceptos como la ascendencia, información mutual promedio).
A raíz de los impactos sobre ecosistemas acuáticos, se han propuesto algunos indicadores bajo el enfoque holístico intentando con ellos representar propiedades emergentes que caracterizan a los ecosistemas, principalmente reflejando atributos y propiedades de las redes tróficas. Estos indicadores generalmente son determinísticos, describiendo atributos del ecosistema en base a un estado estable o de equilibrio. Aquellos que contemplan formalmente la dinámica temporal de los ecosistemas son limitados, no obstante que ofrecen la posibilidad de analizar procesos a nivel de ecosistema y caracterizar su comportamiento y la respuesta de los ecosistemas a perturbaciones. Un aspecto que resulta relevante es que actualmente no existen en la literatura indicadores de ecosistemas aplicados a la dinámica espacial de los mismos, siendo este aspecto totalmente original que se propone abordar en la presente propuesta.
Por otro lado, desde una perspectiva holística hay discusiones sobre como los ecosistemas responden a perturbaciones; y dentro de este contexto existe la idea de la existencia de patrones globales que representan procesos y atributos funcionales y estructurales que conducirían a desarrollos teóricos sobre dinámica y funcionamiento de los ecosistemas.
En términos de originalidad, y de manera global, en la presente propuesta se pretende demostrar la existencia de patrones globales de respuesta de ecosistemas acuáticos a perturbaciones, a través indicadores que permitan conocer, entender y comprender la dinámica de los ecosistemas (temporal y espacialmente). Para esto se abordarán dos aspectos novedosos; a) la propuesta y caracterización de índices dinámicos asociados al metabolismo de los ecosistemas, y b) la propuesta y caracterización de índices estructurales y termodinámicos que describan la dinámica temporal y espacial en ecosistemas. Adicionalmente se estudiarán y caracterizarán atributos propios de índices actualmente reportados en literatura promoviendo su adaptación y aplicación a la dinámica de los ecosistemas. Con base en el conocimiento de todos estos indicadores se estudiarán propiedades de los ecosistemas en términos de sus respuestas a perturbaciones.
Algunas de las preguntas científicas que serán posible investigar en el presente proyecto son las siguientes:
La hipótesis central, responden los ecosistemas a perturbaciones siguiendo los mismos patrones?
La propagación de las señales a través de la cadena trófica sigue patrones específicos?
El metabolismo de los ecosistemas sigue las reglas de escalamiento metabólico descritas para sistemas vivos?
La resiliencia de los ecosistemas está ligada a sus procesos metabólicos? Si es así, la elasticidad de la relación oferta – demanda de energía representa un índice de resiliencia?
Es posible evaluar las perturbaciones espaciales, como por ejemplo, a nivel de nicho preferencial, a través de índices de ecosistemas? Si es así, es posible identificar patrones de respuesta?
La vulnerabilidad de los ecosistemas sigue pautas globales como respuesta a atributos de los mismos? O son respuestas aleatorias?
En general, las respuestas a estas y otras preguntas científicas tienden a contribuir de manera importante en aspectos teóricos de dinámica de ecosistemas, y de manera particular al eje central de la presente propuesta; el desarrollo teórico y la valoración de índices de ecosistemas que permitan probar la existencia de patrones globales de respuesta de los mismos ante perturbaciones.
Cabe hacer notar que la tendencia mundial actual en cuanto a uso y administración de recursos marinos vivos se basa en la consideración ecosistémica, esto es, lo que se ha llamado manejo basado en el ecosistema; sin embargo la aplicación formal de este concepto requiere de un conocimiento detallado de la dinámica y función de los ecosistemas, de la posibilidad de medir atributos y de contar con indicadores de procesos ecosistémicos. El proyecto propuesto aborda algunos de los aspectos teóricos básicos y relevantes subyacentes a esta problemática.