Dinámica compleja de ecosistemas costeros: Resiliencia al cambio climático

[Cod. PID2021-123723OB-C21 CYCLE]

El proyecto CYCLE constituye un esfuerzo interdisciplinar para intentar comprender los efectos del cambio global sobre los ecosistemas marinos costeros combinando datos, modelos y simulaciones.

Con cambio global entendemos todos los impactos sobre la biosfera debidos a la actividad humana, como el calentamiento global, la acidificación del océano, la introducción de especies o la contaminación. Los océanos reciben una presión antropogénica fuerte y se están calentando rápidamente, con el Mar Mediterráneo especialmente vulnerable debido a su naturaleza semi-cerrada. El calentamiento del mar es una amenaza para las especies nativas con nicho térmico similar a la temperatura actual, en particular especies bentónicas fotosintéticas, ya que no pueden desplazarse hacia el norte en busca de aguas más frías. El cambio global condiciona la estructura, funcionamiento y servicios clave que proporcionan los ecosistemas costeros. La evidencia que permite identificar todos estos riesgos proviene de la monitorización sistemática durante décadas y observaciones en distintas localidades de parámetros biológicos, físicos y químicos así como de trabajo experimental bajo condiciones controladas. Estas tareas son fundamentales para el diagnóstico, comprensión y proyecciones futuras del estado de los ecosistemas. Pero no bastan. Los efectos a nivel de paisaje (a escalas de kilómetros) no se pueden inferir de manera trivial a partir de las observaciones locales (hasta un metro), sino que las interacciones entre especies a escalas de varios metros, junto con las no-linealidades de la dinámica de poblaciones, convierten a los ecosistemas en sistemas complejos que manifiestan comportamientos colectivos. La comprensión de estos fenómenos emergentes va más allá del ámbito de la biología y requiere investigación en la frontera entre la ecología y la física. En este proyecto conceptos, métodos y técnicas de Física Estadística y No-lineal, Física Computacional y Análisis de Datos, junto con los datos experimentales y de campo, contribuirán a la comprensión de los mecanismos biológicos que dan forma a los ecosistemas, a mejorar las proyecciones bajo escenarios de cambio global, a identificar posibles puntos de no retorno y la respuesta de ecosistemas para evitarlos, y a guiar medidas experimentales para validar hipótesis teóricas. La capacidad para afrontar este desafío está avalada por la experiencia de los miembros del equipo en proyectos anteriores y el por éxito demostrado de colaboraciones interdisciplinares previas. Así mismo se espera que los resultados del proyecto proporcionen conocimiento para establecer políticas medioambientales relacionadas con la protección de los ecosistemas marinos costeros.

CYCLE tiene como objetivos generales:1) Evaluar evidencias del cambio global en aguas costeras y examinar los cambios en los funciones de los ecosistemas desencadenados por los cambios. 2) Evaluar la resistencia de los ecosistemas marinos costeros al cambio global, su posible contribución y estrategias para evitar el colapso. 3) Identificar los mecanismos de competición y facilitación que actúan en los ecosistemas costeros, y 4) Aplicar técnicas de machine learning para analizar y identificar biodiversidad, configuraciones de hábitats, mejorar calidad de datos y evaluar trayectorias de cambios en el ecosistema.