Comprendiendo los sistemas biológicos terrestres de la Antártica en un clima cambiante
Shae Jones y Georgia Watson, Universidad de Wolfongong, Australia.
La Antártica es conocida por su flora y fauna únicas; sin embargo, el actual ritmo de cambio que se está produciendo en el continente amenaza a muchas de estas especies. Se han observado cambios rápidos en los ecosistemas antárticos. Para controlar estos cambios es necesario un seguimiento a largo plazo, un componente esencial de la investigación ecológica.
Saber cómo responden las comunidades ecológicas de la Antártica a los cambios ambientales es vital para entender la resiliencia y resistencia de las comunidades, predecir los cambios de régimen y proporcionar información crucial para la gestión y el desarrollo de políticas.
El actual seguimiento a largo plazo de la biodiversidad de las comunidades terrestres antárticas está limitado por sesgos espaciales y de especies. Las incoherencias en las metodologías utilizadas para el seguimiento limitan aún más nuestra capacidad para establecer comparaciones exhaustivas entre los estudios. Esto demuestra la necesidad de armonizar los protocolos y compartir los datos en la investigación antártica.
El cambio climático es el mayor reto al que se enfrentan las especies y las comunidades ecológicas en este siglo. A medida que las concentraciones de gases de efecto invernadero siguen aumentando, se prevé que las comunidades de las regiones polares se vean gravemente afectadas por el aumento de la temperatura (Goosse et al., 2018). La península Antártica y las islas subantárticas ya han experimentado cambios a gran escala en el medioambiente, como el retroceso de los glaciares (Cook et al., 2016), fenómenos meteorológicos extremos y anómalos (Robinson et al., 2020) y cambios en la distribución del hielo marino (Hobbs et al., 2016).
El cambio en la Antártica ha sido muy regional. En la última mitad del siglo XX, el calentamiento de la superficie en partes de la península Antártica y la Antártica Occidental fue uno de los más rápidos del planeta (Turner et al., 2005; Turner et al., 2014; Turner et al., 2016). Aunque la Antártica Oriental no ha experimentado las tendencias de calentamiento a largo plazo observadas en el oeste, otros factores climáticos, como vientos más fuertes y modificación en el régimen de precipitaciones, hacen que las comunidades ecológicas de esta región experimenten sequías (Robinson et al., 2018).
En la Península, el rápido calentamiento puede alterar las comunidades biológicas y aumentar el riesgo de establecimiento de especies invasoras, ya que la tasa de introducción de especies no nativas supera la colonización natural en la Antártica (Siegert et al., 2019). Se espera que la tendencia al “reverdecimiento” de la Península continúe a medida que el hielo retroceda y las comunidades de plantas vasculares y musgos nativos sigan expandiéndose (Siegert et al., 2019).
La disponibilidad de agua es un factor limitante importante en las comunidades antárticas; la presencia o ausencia de este recurso clave impulsa la estructura y la función de la comunidad.
La biodiversidad terrestre se limita en gran medida a los refugios libres de hielo a lo largo de la costa del continente (Terauds & Lee, 2016). La dureza del ecosistema restringe los residentes permanentes a organismos más pequeños y resistentes, como briófitas, líquenes, invertebrados y microinvertebrados, así como microbios y hongos (Convey et al., 2014).
A pesar de la variación regional del cambio climático en la Antártica, los factores climáticos que favorecen o restringen la disponibilidad de agua pueden modificar la distribución de las especies y la estructura de la comunidad en toda la Antártica.
Las condiciones más húmedas y cálidas del oeste promueven el crecimiento de la vegetación, favoreciendo a las especies vasculares, como la invasora Poa annua, frente a las plantas endémicas (Deschampsia antarctica, Colobanthus quitensis y briófitas) (Frenot et al., 2005; Duffy et al., 2017).
En el este, sin embargo, el aumento de los vientos ha potenciado la desecación y ha reducido el deshielo, disminuyendo el agua disponible para los lechos de musgo y los líquenes de la región (Robinson et al., 2018). Esto ha provocado un rápido cambio en la composición de la comunidad, pasando de las especies de musgo que prefieren los hábitats húmedos a las que toleran condiciones más secas (Robinson et al., 2018).
La modificación de los regímenes hídricos en la isla subantártica de Macquarie también se ha atribuido al rápido retroceso de la planta en cojín Azorella macquariensis, ahora en peligro crítico (Bergstrom et al., 2015).
Estos ejemplos ilustran cómo las tendencias a largo plazo de los cambios de régimen climático ya están remodelando las comunidades terrestres antárticas (Bergstrom et al. 2021), sin embargo, lo que es más difícil de captar son los efectos que los eventos climáticos extremos pueden tener en los frágiles ecosistemas de la Antártica.
Los fenómenos climáticos extremos, como las olas de calor, pueden poner a las comunidades ecológicas al borde de sus límites fisiológicos. Tales eventos pueden tener impactos considerables en las especies, pero su naturaleza estocástica significa que sus efectos son más difíciles de documentar.
En el verano de 2019/2020 se produjo una de las primeras olas de calor documentadas en la Antártica Oriental (Robinson et al., 2020). Los pulsos de eventos de calor extremo, además de la presión constante del calentamiento de las temperaturas, amenazan con exacerbar el cambio en la Antártica (Bergstrom et al., 2021).
La amenaza del cambio climático sobre las comunidades de vegetación terrestre de la Antártica se acentúa cuando se considera, además, la creciente presencia humana en el continente (Bender et al., 2016; Leihy et al., 2020). La rápida evolución del medioambiente antártico pone de manifiesto la necesidad de un seguimiento ecológico.
Sin embargo, el monitoreo exitoso de los cambios a gran escala en los ecosistemas antárticos requiere estándares consistentes de recolección de datos. Esto es particularmente importante para comparar los cambios en los ecosistemas antárticos y determinar qué regiones, comunidades y especies están en riesgo y necesitan una mayor protección.
Estandarizar el monitoreo de la biodiversidad en la Antártica
En la actualidad, los estudios de seguimiento están limitados por la incoherencia metodológica, lo que dificulta la comparación de los resultados de un estudio con otro y la obtención de conclusiones amplias sobre el estado de los ecosistemas antárticos.
La biodiversidad antártica se ha medido sobre el terreno utilizando técnicas de muestreo y fotografía y comparando los cambios en el crecimiento y la composición de las especies en, al menos, dos puntos temporales.
Sin embargo, las técnicas de campo y los análisis realizados son muy variables y a menudo solo se producen en períodos cortos, por ejemplo, menos de tres años. Esto hace que las comparaciones a lo largo del tiempo entre estudios y lugares sean extremadamente difíciles. Para captar y comparar cómo está cambiando la biodiversidad terrestre de la Antártica en todo el continente, necesitamos un seguimiento biológico exhaustivo combinado con datos meteorológicos en tiempo real del mismo lugar. Esto implica una recogida y un intercambio de datos uniformes, con un hincapié en la colaboración internacional en los esfuerzos de investigación.
El Grupo de Expertos del Sistema de Observación Terrestre y Costera del Comité Científico de Investigación Antártica (ANTOS, https://www.scar.org/science/antos/home/) está desarrollando protocolos estandarizados para la recolección de datos, garantizando que estos sean coherentes, compatibles y comparables. En todo el continente, el seguimiento biológico se centra en las aves y mamíferos marinos de mayor tamaño, como los pingüinos y las focas, y en las regiones del continente más accesibles para la investigación, como la Antártica Marítima (Jones et al., en preparación). Las comunidades biológicas que no entran en estas categorías están infraobservadas o no se vigilan en absoluto.
El desarrollo de un sistema de observación en toda la Antártica, como propone ANTOS, tiene como objetivo llenar las lagunas del monitoreo actual, armonizando los protocolos de recolección de datos, facilitando su intercambio y las colaboraciones internacionales.
Para combatir los sesgos en las ubicaciones de monitoreo, los sitios propuestos se centrarán en los hotspots de la biodiversidad, estarán distribuidos uniformemente y representarán las 16 Regiones Biogeográficas de Conservación de la Antártica (Terauds y Lee, 2016).
La instrumentación moderna y las comunicaciones por satélite permitirían acceder a datos en tiempo real tanto de la salud de la biodiversidad como de las condiciones ambientales actuales.
Mediante el intercambio de datos, el impacto del muestreo podría minimizarse gracias a una mayor eficiencia, ahorrando tiempo y esfuerzo, mejorando los resultados de las expediciones y protegiendo la valiosa biodiversidad de la Antártica.
Si tuviéramos un sistema de vigilancia en toda la Antártica, ya sabríamos cómo han respondido los ecosistemas antárticos a la ola de calor de 2020. Significaría que los escolares de todo el mundo podrían estudiar la Antártica desde sus escuelas y el público podría participar en la ciencia ciudadana antártica desde casa. Verían cómo el cambio climático está afectando al Continente Helado de primera mano.Hace 30 años, el Protocolo de Madrid designó a la Antártica como “reserva natural, dedicada a la paz y a la ciencia”. ANTOS podría hacer que la ciencia antártica estuviera abierta a todos.
