Els acadèmics responen

El canvi global està posant els ecosistemes de la Terra sota un estrès creixent i els està portant més enllà dels límits operacionals segurs per al planeta. Sobrepassar els límits segurs del nitrogen, el fòsfor i el carboni pot provocar canvis sense precedents en el funcionament de tota la biosfera. Com interaccionen la biodiversitat, la composició elemental dels ecosistemes i el clima? Amb el projecte Diversitat elemental: cap a una ecologia funcional basada en els elements, Marcos Fernández Martínez, Premi IEC de la Secció de Ciències Biològiques Pius Font i Quer 2024, vol aportar proves sòlides d’aquesta interacció.

El passat 20 de gener l’investigador va impartir una conferència sobre el seu treball a la Sala Nicolau d’Olwer de l’Institut d’Estudis Catalans. Parlem amb ell per conèixer el seu projecte de prop.

Com sorgeix la idea d’aquest projecte?

Fa temps que treballo en el camp de l’estequiometria ecològica, és a dir, el camp de l’ecologia que estudia el funcionament dels organismes amb relació a les seves proporcions de carboni, nitrogen i fòsfor. Però m’interessava el camp de la biodiversitat. Tenim evidències que els ecosistemes que són més diversos tendeixen a ser més estables i productius. I em vaig adonar que aquests dos camps —l’estequiometria ecològica i del funcionament dels ecosistemes i la biodiversitat— no s’havien trobat.

En què es diferencia aquest enfocament de les línies de recerca actuals en ecologia?

Actualment, l’estudi dels ecosistemes està molt basat en l’anàlisi dels trets funcionals, que són els atributs dels organismes que determinen la seva eficàcia biològica i, per tant, el seu èxit sota determinades condicions ambientals. Alguns exemples serien la capacitat de les plantes de fer la fotosíntesi, la conductància estomàtica, si són esclerofil·les…

Però fer servir només els trets funcionals presenta alguns impediments a l’hora de generalitzar els resultats obtinguts, perquè no pots comparar els trets funcionals d’una planta amb els d’un escarabat; en canvi, sí que es pot analitzar la composició elemental de qualsevol organisme viu perquè és universal, tots estem formats pels mateixos elements en major o menor percentatge. 

Proposes emprar una metodologia comuna per a qualsevol espècie, és a dir, trobar uns trets que siguin aplicables a l’estudi de qualsevol organisme. 

Això mateix. Així, els resultats serien generalitzables.

Has encunyat el terme diversitat elemental per referir-te a la unió d’ambdós camps, el del funcionament dels ecosistemes i la biodiversitat, i el de l’estequiometria ecològica. De quina manera podem conèixer més bé la diversitat d’un ecosistema amb aquest nou concepte? 

Hi ha diverses maneres de mesurar la biodiversitat d’un ecosistema. La més senzilla és comptar quantes espècies hi ha a un lloc, però això no és gaire informatiu perquè hi ha espècies que s’assemblen molt entre elles i, per tant, no és una bona mesura per conèixer si aquell ecosistema és divers.

Però la diversitat elemental o diversitat d’elementomes dins d’una comunitat ens pot donar una estimació fiable. Per exemple, una comunitat amb dos tipus de roures és menys diversa funcionalment que una amb un roure i un pi. Això influeix en la competició pels recursos: les espècies amb una composició elemental diferent no es disputaran l’aliment.

Tenir espècies amb diferents nínxols ecològics també repercuteix en el fet que aquell ecosistema sigui més resistent a canvis ambientals, de manera que si hi ha una sequera important, hi haurà espècies que moriran, però d’altres, aquelles més adaptades a aquelles condicions, sobreviuran. I passarà el mateix si tenim un període de forts aiguats. La diversitat d’espècies fa els ecosistemes més resistents als fenòmens ambientals.

Com impacta el canvi climàtic i la contaminació en els ecosistemes?

Els canvis en els cicles biogeoquímics globals causen una pèrdua de biodiversitat, provoquen canvis en la composició elemental dels organismes i alteren el funcionament dels ecosistemes. A Catalunya —a la plana de Vic i a la Garrotxa— hem vist zones contaminades per nitrats on les molses capturen el nitrogen i aquest deixa un senyal dins seu. També hem observat organismes que han patit modificacions en la seva composició elemental pels voltants del complex petroquímic de Tarragona.

És a dir, els productes contaminants alteren el funcionament dels organismes?

Sí. Observem que la deposició de nitrogen atmosfèric ha augmentat molt en les darreres dècades a causa de la crema de combustibles fòssils. En canvi, la de fòsfor no ha crescut tant. Això origina un desequilibri en la disponibilitat ambiental de tots dos elements, la qual cosa té un impacte en algunes funcions dels organismes, que necessiten que hi hagi una proporció de nitrogen i fòsfor equilibrada.

Un altre fenomen que està endarrerint el cicle de nutrients i de descomposició és el CO2. Ara els organismes tenen unes concentracions de carboni més elevades que fa uns anys i, proporcionalment, perden nitrogen i fòsfor. Aquesta biomassa costarà més de descompondre i el cicle s’allargarà.

Amb el model de la diversitat elemental, es podria arribar a predir l’evolució d’un ecosistema concret? 

El que nosaltres proposem no només és un model per conèixer la realitat en aquest moment sinó per avançar-nos al futur. Mesurant les concentracions elementals dels organismes, podríem veure cap on va un ecosistema. Avui en dia és complicat fer prediccions perquè no sabem com es relacionen els nivells de concentració de tots aquests elements amb el seu comportament al medi, però confio a obtenir respostes en una fase de la recerca més avançada.

Quins resultats heu obtingut des que vau iniciar l’estudi?

Estem encara en una fase inicial, vam començar fa un any i mig i el projecte s’ha previst que duri cinc anys, però les primeres troballes són esperançadores. Actualment, treballem amb molses i hem vist que sí que es pot establir una relació entre la composició elemental dels organismes i llurs trets funcionals. D’altra banda, suggeríem que analitzant un organisme sencer, coneixeríem millor la seva productivitat. En el cas d’un arbre, apostàvem per estudiar les fulles, les arrels, el tronc… En canvi, hem conclòs que només mirant les fulles, la part metabòlicament activa, obtenim una millor predicció de com funciona aquella espècie. Òbviament, això dependrà de l’organisme; si ens centrem en els artròpodes, segurament haurem de tenir en compte totes les parts de l’organisme. Però estic molt satisfet de com avança la investigació.

Consideres que hi ha més interès per la recerca en ecologia actualment?

El nombre d’articles publicats des de la Xina i l’Índia ha crescut exponencialment i en el cas de l’ecologia elemental em fa la impressió que les noves tècniques analítiques de què disposem estan ajudant a fer que el camp creixi. Agraeixo molt a l’Institut d’Estudis Catalans que m’hagi concedit el Premi Pius Font i Quer per aquest projecte.

La conferència de Marcos Fernández Martínez està disponible al canal de YouTube de l’IEC.