En este sentido, se requieren estudios que permitan lograr entender los mecanismos que explican los efectos biológicos del cambio climático para la correcta toma de decisiones. Por ejemplo, conocer los efectos fisiológicos del calentamiento global es útil para desarrollar relaciones causa-efecto y para identificar la gama óptima de hábitats y umbrales de estrés para diferentes organismos. Entonces, el reto para los biólogos es predecir cómo los organismos y los ecosistemas responderán al cambio climático. Esta información será fundamental para entender las probables implicaciones de la pérdida de biodiversidad y todos los efectos en cascada asociados que afectan a los organismos y sus ecosistemas, así como el impacto económico y social.
En efecto, necesitamos incorporar información biológica básica en los modelos ecológicos y sociales para mejorar las predicciones de las respuestas de los sistemas vivos al cambio ambiental y proporcionar herramientas para apoyar las decisiones de gestión. Sin ese conocimiento, podemos quedarnos con asociaciones simples y/o erradas. Por ejemplo, con conocimiento biológico básico podemos aportar a una amplia gama de aplicaciones, como el control o erradicación de especies invasoras y pestes; el refinamiento de estrategias de producción; el manejo y cosecha de recursos para minimizar impactos, y la evaluación de planes de conservación y restauración efectivos en un mundo cambiante, entre otros. En este contexto, es necesario desarrollar y/o potenciar programas de investigación que se centren en al menos cuatro puntos:
1 Evaluar la capacidad de adaptación (o la falta de ella) de diferentes organismos y ecosistemas a distintos factores asociados al cambio climático.
2 Entender los mecanismos causales subyacentes a la adaptación de las especies a los factores de cambio global, que abarcan una amplia variedad de especies nativas, pero también especies exóticas, plagas y cultivos.
3 Analizar la relación entre las bases fisiológicas de la expresión de rasgos, con patrones y procesos a nivel de amplias escalas geográficas y temporales.
4 Abordar temas relevantes en las áreas de ciencias y políticas ambientales, así como biomedicina, veterinaria y agronomía.
Para lograrlo se requieren estudios orientados a conocer al menos los atributos que más se relacionan con la vulnerabilidad de los organismos al cambio climático. En este sentido, atributos importantes de estudiar son: (1) La respuesta fisiológica/funcional a la exposición al cambio, analizando tanto los efectos de frecuencia e intensidad del mismo, (2) La sensibilidad y plasticidad de los organismos frente al cambio, (3) La resiliencia o habilidad para recuperarse frente al cambio y (4) El potencial de adaptación al cambio.
Durante los últimos años diversos grupos de científicos chilenos han estudiado algunos mecanismos fisiológicos por los cuales los organismos hacen frente a los cambios ambientales, para así poder explicar y predecir el impacto del cambio climático y su variabilidad. Por ejemplo, algunos de los estudios que se muestran en este libro indican que las poblaciones que habitan sitios de mayor amplitud en temperatura ambiental, exhiben mayor resistencia a un régimen climático fluctuante. Sobre la base de esos resultados, se sugiere que la variabilidad térmica puede producir efectos ecológicos y económicos más importantes que los aumentos promedios en temperatura. Por lo tanto, con el fin de desarrollar escenarios más realistas de los efectos del cambio climático, se deben desarrollar estudios simultáneos tanto de los efectos biológicos de variables climáticas promedio, así como de su variabilidad sobre rasgos biológicos a diferentes escalas de organización, es decir, desde las moléculas a los ecosistemas. No obstante, es importante insistir en la necesidad de mirar y filtrar los cambios climáticos a través de la lente de las sensibilidades fisiológicas de los organismos. A modo de ejemplo, investigadores de Estados Unidos han demostrado que las especies que viven en los trópicos, y que actualmente enfrentan un aumento marcado en eventos cálidos extremos, probablemente encuentren regímenes térmicos completamente nuevos a finales de este siglo. Se predice que las especies tropicales muy especializadas pueden estar mal equipadas para hacer frente a nuevas condiciones climáticas. Otro ejemplo es el de investigadores mexicanos que analizaron cómo recientes anomalías de la temperatura de la superficie del mar en el océano Pacífico afectan la condición corporal, el estado nutricional y la competencia inmune de las crías de lobos marinos de California. Los investigadores observaron que la condición corporal y los niveles de glucosa en sangre de los cachorros eran más bajos durante eventos de alta temperatura. También las respuestas inmunes dependientes de la glucosa son afectadas por la anomalía en temperatura. Esto significa que los cachorros estaban limitados en su capacidad para responder rápidamente a desafíos inmunes no específicos, lo cual es evidencia de que las condiciones climáticas atípicas y los eventos climáticos extremos pueden limitar las reservas energéticas y comprometer las respuestas fisiológicas que son esenciales para la supervivencia de un depredador superior en ecosistemas marinos. En ecosistemas terrestres, por otra parte, un ejemplo de los impactos del cambio climático a nivel agrícola lo constituye el caso de la abeja melífera europea, Apis mellifera, el polinizador más importante de los cultivos agrícolas en todo el mundo. Las abejas también son cruciales para mantener la biodiversidad al polinizar numerosas especies de plantas cuya fertilización requiere un polinizador obligatorio. La abeja posee un gran potencial adaptativo, ya que se encuentra en casi todas partes del mundo y en climas muy diversos. En un contexto de cambio climático, la variabilidad de los rasgos biológicos de la abeja melífera, en cuanto a temperatura y ambiente, muestra que la especie posee tal plasticidad, que podría dar lugar a la selección de ciclos de desarrollo adecuados a nuevas condiciones ambientales. A pesar de que no conocemos el impacto preciso de los posibles cambios ambientales en las abejas debido al cambio climático, existen datos que indican que los cambios ambientales influyen directamente en su desarrollo. De hecho, la mortalidad generalizada de las abejas melíferas en el mundo demuestra la fragilidad de esta especie, cuya supervivencia depende de un entorno ambiental que es cada vez más estresante. Las razones actuales que explicarían este fenómeno incluyen el uso de pesticidas, los parásitos y el estrés térmico, entre otros factores. Como resultado, el cambio climático podría cambiar la delicada interacción entre la abeja, su ambiente vegetal y sus enfermedades. Independientemente que la abeja melífera ha demostrado una gran capacidad para colonizar ambientes muy diversos y su variabilidad genética debería permitirle, hipotéticamente, adaptarse al cambio climático, el temor es que el estrés inducido por el clima en el futuro sobrepase los diversos factores que ya ponen en peligro a la especie en algunas regiones del planeta.
En especies de plantas se ha visto que, en general, el aumento de la temperatura ha generado importantes cambios en la distribución de especies, especialmente en zonas de clima frío como el ártico y las zonas de alta-montaña. En particular, se ha observado que a estas zonas están llegando especies más termófilas, y que las especies propias de estos ambientes se están relegando a zonas cada vez más confinadas. ¿Podrán estas últimas especies hacer frente a estas nuevas condiciones térmicas de su entorno? Por ahora es una pregunta sin resolver, con muchos ejemplos a favor y otros en contra, pero donde sin duda el enfoque mecanicista es clave para su resolución.
Cambio climático y eventos extremos
Los seres humanos y sus recursos alimenticios se concentran principalmente fuera de los trópicos. Los cultivos principales, y la proporción de superficie dedicada a la agricultura se concentran en las zonas templadas del hemisferio norte. Así, para los seres humanos, los mayores impactos de los eventos extremos pueden situarse fuera de los trópicos. Cada vez es más frecuente observar veranos con temperaturas más cálidas y/o eventos de sequía más prolongados, o inviernos con heladas cada vez más duras y frecuentes, variaciones que afectan en forma negativa los cultivos. Casi todos los cultivos agrícolas