Marten Scheffer es el creador de la teoría de los puntos de inflexión, que predice cuándo estamos cerca de cambios radicales como una catástrofe climática
Un ataque de migraña, una crisis bancaria o el punto de no retorno para el cambio climático. Todos estos fenómenos aparentemente diferentes tienen al menos una cosa importante en común. Suponen el paso de un estado estable a otro. El clima o el sistema bancario pueden parecer estables y capaces de resistir pequeñas o grandes crisis. Sin embargo, se pueden deteriorar progresivamente hasta alcanzar un punto de inflexión, como una silla que se mantiene de pie sobre dos patas pero hasta que, con un empujón ligerísimo, cae de uno de los lados. En ese punto, en un ecosistema al borde del colapso, algo tan insignificante como "la cagada de un pájaro puede producir un cambio de estado de grandes consecuencias".
El padre de este marco teórico para comprender cómo cambian esos sistemas complejos tan diversos es Marten Scheffer, catedrático de la Universidad de Wageningen, en los Países Bajos. La pasada semana, en Madrid, Scheffer hablaba de la teoría matemática que le inspiró. “Fue desarrollada en los años sesenta por René Thom, un matemático francés que inspiró a Salvador Dalí”, apuntaba. “Cuando estaba en la universidad, yo tenía la reproducción de la última fotografía de Dalí posando delante de su última pintura [La cola de la golondrina], que es un dibujo matemático”, continuaba. La teoría, sin embargo, perdió popularidad porque nadie fue capaz de relacionarla con fenómenos reales.
Años después, Scheffer estaba comenzando su trabajo en un instituto del gobierno holandés para la gestión del agua. Tenían un problema con los lagos, que debido a la acumulación de fertilizantes agrícolas estaban turbios. “Intentábamos hacer algo con ese problema, reduciendo la polución de los lagos, pero permanecían verdes y no entendíamos qué sucedía”, cuenta. Entonces escucharon hablar sobre un curioso fenómeno. Cuando se sacaban todos los peces de un estanque, algo pasaba en ese pequeño ecosistema para que el agua quedase muy clara. Ellos probaron a hacer lo mismo en lagos y vieron que por primera vez consiguieron que el agua dejase de estar verde. Además, una vez que el lago pasaba del estado turbio al diáfano, aunque volviesen a reintroducir los peces, la claridad permanecía. “Demostramos que con aquella terapia de choque podíamos hacer pasar un sistema de un estado estable, en aquel casi turbio, a otro estado estable distinto”.
La cagada de un pájaro puede producir un cambio de estado de grandes consecuencias
A partir de ahí, Scheffer comenzó a aplicar su teoría a muchos otros sistemas complejos. Por ese trabajo recibió el jueves 16 de junio el premio Fronteras del Conocimiento de la Fundación BBVA en la categoría de Ecología y Biología de la Conservación.
Pregunta. ¿En qué campos ha aplicado esta teoría de los puntos de inflexión?
Respuesta. He trabajado en bosques tropicales y arrecifes de coral, pero también en el estudio de la caída en depresión como un punto de inflexión. Sistemas muy distintos. Nuestro interés original está en entender cómo estos sistemas se pueden restaurar a un punto anterior y entender la resiliencia, pero solo en la última década hemos encontrado formas de medir la resistencia sin destruir el sistema.
Hemos mostrado que hay indicadores universales genéricos. La razón por la que un indicador existe es una razón matemática fundamental. Por eso es válido para la depresión en humanos, para lagos o para el clima.
P. Es sorprendente que se pueda aplicar esta teoría a sistemas aparentemente tan distintos.
R. Todos estos sistemas son muy distintos en los detalles, pero son similares en una cosa y eso es el punto de inflexión, en qué sucede cuando lo superas. El sistema cae en otro estado y eso sucede porque el cambio se empieza a amplificar a sí mismo. Piensa en un pánico en los mercados. Tú estás pensando si debes vender tus acciones y alguien a tu lado vende las suyas. Entonces piensas que sabe algo que tú no sabes, y también vendes, y el de al lado piensa lo mismo, porque cada vez hay más gente vendiendo y se desata el pánico. Es un ejemplo de esta realimentación positiva, hacia el hundimiento del mercado, que acaba imponiéndose a la negativa, que ejerce una resistencia ante este hundimiento.
Cuando te estás acercando al punto de inflexión lo notas porque cada vez que hay una realimentación positiva, la recuperación de la estabilidad del sistema es más lenta. Eso es una mala señal. En la depresión, hemos analizado series temporales de los estados de ánimo. Cuando miras esas series, cuando te sucede algo malo, una llamada de teléfono desagradable o lo que sea, te quedas mal, pero una hora después lo olvidas y estás bien de nuevo. En una persona que se está acercando a la depresión esa recuperación es más lenta y llega un momento en que la recuperación ni siquiera sucede y pasas a otro estado de equilibrio, el de la depresión. El tiempo de recuperación es clave para saber si te estás acercando al punto de inflexión.
Todos los sistemas están fluctuando y la teoría matemática de los puntos de inflexión nos dice que, cuando nos acercamos, las fluctuaciones son mayores y más lentas.
En el pasado hemos visto que antes de fenómenos extremos del clima, como las glaciaciones, si miras al gráfico desde lejos, parece que algo brusco sucedió de repente, pero si miras con detalle, ves las fluctuaciones, ves que algo está cambiando y se está ralentizando, que cuando hay pequeñas perturbaciones el retorno al equilibrio es más lento.
P. ¿Estos cambios son lineales, se puede ir hacia adelante, pasar el punto de inflexión y luego retroceder o hay veces que un estado anterior puede ser irrecuperable?
R. Hay situaciones en las que no puedes recuperarte nunca. Algunos tipos de muerte, como un ataque al corazón, se pueden entender como puntos de inflexión. Pero también hay muchos sistemas recuperables, incluso aunque no regreses exactamente al mismo estado. Pero puede tomar mucho tiempo.
Si derrites el hielo de Groenlandia, recuperarlo requerirá miles de años. Tenemos varios proyectos intentando entender los puntos de inflexión climáticos. No es que el clima tenga un solo punto de inflexión. Tiene varios elementos de inflexión. El sistema de circulación del monzón, distintas capas de hielo... Hay veces que cuando un sistema pasa de un estado a otro hay otro que se vuelve más fuerte. Es complejo.
La otra complejidad sobre el clima es que hay escalas temporales distintas involucradas. La atmósfera opera en tiempos muy rápidos, pero el océano es mucho más lento, porque es un cuerpo mucho mayor y cambia más despacio, igual que el hielo. Además de operar en distintas escalas temporales, hay asimetrías. Un casquete polar puede derretirse o deslizarse hasta el mar relativamente rápido, quizá en un siglo o poco más, pero si quieres que se acumule una capa de hielo es necesario muchísimo más tiempo, porque necesitas que la nieve se vaya acumulando año a año, y esto requiere muchos milenios.
Por otro lado, para recuperar una capa de hielo puedes necesitar reducir los gases de efecto invernadero a niveles mucho más bajos que para derretir la capa. Es más fácil mantener el hielo que recuperarlo. No solo porque es lento sino por el efecto albedo del hielo. Si la Tierra es blanca se enfría más porque refleja la radiación del Sol. Si tienes capas de hielo, es más difícil perderlas, pero si las pierdes y la Tierra se oscurece sucede lo contrario y eso también ralentiza la recuperación de las capas de hielo.
El cuidado del clima es difícil porque las decisiones que tomamos hoy pueden tener efectos muchos años después. Es más fácil gestionar un sistema en el que realizas un cambio y ves el efecto pronto. Eso también sucede con el nivel del mar, que sube muy lento. Si proyectas unos pocos años en el futuro no es muy espectacular, pero si avanzas unos siglos, lo es. Como los ciclos electorales son muy cortos, eso dificulta la gestión de un sistema donde los efectos se ven a tan largo plazo. Pero igual nuestros nietos nos echarán en cara las estupideces que estamos haciendo ahora.
P. ¿Sabemos si estamos llegando a un punto de inflexión con el clima de la Tierra?
R. No a un punto de inflexión general en el clima, pero seguro que estamos alcanzando puntos críticos locales. Cuando hablamos sobre estos temas, las grandes cuestiones tienen que ver con la estabilidad de las capas de hielo de Groenlandia y Antártida occidental. Si esas dos regiones pierden estabilidad, estamos asados para milenios. Será difícil recuperar eso.
No tenemos certeza sobre lo cerca que estamos. Hablamos de dos grados, pero no estamos seguros de que no sea demasiado ya. Ese es un gran reto y tiene que ver con la solidaridad intergeneracional. La gente podrá vivir en el mundo si el clima cambia, pero tendrán que esforzarse mucho más para sobrevivir. La vida en la Tierra ha superado retos mucho más graves que este, y siempre se recupera, aunque necesite un millón de años, pero ese tiempo es demasiado para nosotros y para las generaciones venideras.
Foto: Marten Scheffer, ecólogo holandés, en la Fundación BBVA. CLAUDIO ÁLVAREZ
Galardonados los científicos que ayudaron a predecir el cambio climático
Gene Likens y Marten Scheffer reciben el Premio Fronteras del Conocimiento en Ecología y Biología de la conservación
Foto: Los ecólogos, Gene Likens, a la izquierda, y Marten Scheffer. FUNDACIÓN BBVA
El hecho de que el impacto de las actividades humanas sobre el medioambientesea ampliamente conocido hoy en día se debe, en parte, al trabajo de los ecólogos Gene Likens (Pierceton, Estados Unidos, 1935) y Marten Scheffer (Ámsterdam, Países Bajos, 1958). Likens descubrió los daños provocados por la lluvia ácida en Norteamérica en los años sesenta y Scheffer identificó en la década de los noventa el riesgo que corre un ecosistema de sufrir un cambio abrupto que puede llegar a ser irreversible. Ambos han sido galardonados este martes con el Premio Fronteras del Conocimiento de la Fundación BBVA en Ecología y Biología de la conservación.
"Likens y Scheffer son considerados los científicos que más han contribuido a comprender e incluso predecir los efectos de nuestras acciones en los ecosistemas, como el cambio climático", ha afirmado Pedro Jordano, profesor de investigación de la Estación Biológica de Doñana y secretario del jurado, durante una rueda de prensa en Madrid.
Likens fue pionero en llevar a cabo estudios experimentales a largo plazo que cubren todo un ecosistema y realizan mediciones a lo largo de décadas. Así empezó su investigación sobre la lluvia ácida. Él y su grupo investigaban los lagos de un bosque en New Hampshire (EEUU), en 1963, y detectaron una acidez 100 veces superior a lo esperado en las muestras de agua de lluvia. Una década más tarde, Likens publicó en la revista Science los resultados que relacionaban ese fenómeno a la emisión de contaminantes, sobre todo procedentes de la quema de combustibles fósiles.
Ese descubrimiento dio lugar a la aprobación de leyes como la Clean Air Amendment, de 1990, que ha logrado reducir en un 80% la acidez de la lluvia y la nieve en EEUU. "Pero la lluvia ácida ha estado cayendo durante muchos años y ha afectado la fertilidad del suelo", señala Likens. "En las zonas tropicales, por ejemplo, ese fenómeno afecta el crecimiento y la supervivencia de los bosques, añade el investigador.
Cambios potencialmente irreversibles
La investigación de Scheffer también versa sobre largas series temporales de datos y puede aplicarse a las consecuencias del cambio climático a escala global. Su principal aportación fue demostrar que efectivamente se dan profundas transiciones en los ecosistemas, denominadas tipping points, o puntos de inflexión y potencialmente de "no retorno". Antes de su trabajo, esos cambios se postulaban apenas como hipótesis teórica. "Hemos comprobado que, a medida que aumentamos la presión [de actividad humana] sobre los ecosistemas, estos se acercan a un colapso", afirma Scheffer.
El investigador holandés halló la primera evidencia empírica de ese fenómeno en los años 90, cuando estudió lagos poco profundos en diferentes partes de Europa, cuyas aguas se habían vuelto turbias por el exceso de fertilizantes agrícolas. Scheffer comprobó que reducir los contaminantes no bastaba para recuperarlos, porque el ecosistema había alcanzado un nuevo punto de equilibrio y era necesaria una "terapia de choque": extraer los peces de los lagos.
"La buena noticia es que Doñana no ha llegado todavía al punto de no retorno"
Uno de los últimos trabajos de Scheffer aplica su modelo al Parque Nacional de Doñana y da indicaciones sobre cómo fortalecer las marismas ante el cambio climático. Doñana está amenazado por varios tipping points, como las toxicinas de cianobacterias, que aumentan cuando hay más residuos de fertilizantes provenientes de los cultivos próximos de fresas, y también cuando suben las temperaturas. Ante la perspectiva de más calor, el investigador defiende la estrategia de reducir el influjo de fertilizantes. "La buena noticia es que el parque nacional no ha llegado todavía al punto de no retorno. Si las autoridades disminuyen la contaminación, eso puede ser evitable", señala Scheffer.
En junio de 2016, los 195 países reunidos en la Cumbre del Clima, en París, lograron un pacto para impedir que el aumento de la temperatura del planeta a final del siglo se quede "muy por debajo de los dos grados". Likens y Scheffer no están seguros de que esa reducción es suficiente para mitigar el deshielo en el Ártico, por ejemplo, el principal tipping point actualmente, según el investigador holandés. "Solo podemos esperar que el sentido común prevalezca y que se lleven a cabo las medidas para frenar la emisión de residuos. Ahora más que nunca necesitamos un medio ambiente limpio", dice Likens.
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