Complexidade ecológica e a biosfera:os próximos 30 anos

Desafios da complexidade ecológica para 2050. Com o aumento das temperaturas globais, o crescimento populacional e a pressão resultante sobre os recursos e habitats, a biodiversidade enfrentará grandes ameaças. Um papel crucial da ciência é desenvolver previsões confiáveis de tendências futuras. Aqui, quatro exemplos são escolhidos (esquerda) juntamente com as previsões atuais (coluna central, 2.050 estados estimados indicados com um círculo vermelho) e exemplos das abordagens de sistemas complexos usadas (direita). (a) Os centros urbanos (imagem do Central Park, Nova York, de Ajay Suresh, Creative Commons) estão se expandindo rapidamente à medida que ocorrem migrações em massa em direção às cidades. O crescimento da população humana (centro) está desacelerando lentamente, mas dois bilhões extras de humanos serão adicionados aos números atuais, chegando a 9,7 bilhões em 2050. A tendência atual é consequência das não linearidades associadas à dinâmica hiperbólica, que prevê uma singularidade em um determinado tempo finito tc (direita). (b) As florestas tropicais (imagem à esquerda de Gleilson Miranda, Creative Commons) estão passando por uma rápida perda e fragmentação de seus habitats, com pontos críticos previstos (parcela central, barra cinza, ver [2]) a serem alcançados em algumas décadas. Esses pontos críticos correspondem aos limites de percolação (painel direito). (c) As Terras Secas (imagem cortesia de David Huber) estão se expandindo e crescerão dos atuais 40% para mais de 50% em apenas três décadas. Modelos de terras secas envolvendo cobertura vegetal como variável chave predizem transições acentuadas entre estados alternativos, conectados por meio de três turnos diferentes [3]. Aqui estão indicados dois deles. (d) Ecossistemas marinhos e recifes de coral (imagem à esquerda de Toby Hudson, Creative Commons) em particular, estão sendo afetados pelo aquecimento da temperatura dos oceanos, eutrofização, patógenos e pesca excessiva. A cobertura dos recifes está diminuindo rapidamente e pode sofrer decaimentos maciços nas próximas décadas. Aqui, a série temporal anterior e prevista da cobertura de recifes de coral no Havaí é mostrada (centro, dados de https://19january2017snapshot.epa.gov/cira/climate-action-benefits-coral-reefs_.html). Vários estados alternativos foram identificados (à direita) com diferentes fontes de estresse causando saltos de um estado para outro. Crédito:Transações filosóficas da Royal Society B:Ciências Biológicas (2022). DOI:10.1098/rstb.2021.0376

Em 1972, o relatório Limits to Growth mostrou que os negócios normais em um planeta com recursos limitados e uma população humana em rápida expansão só podem acabar em crescimento e colapso insustentáveis. O relatório foi inspirado na ciência de sistemas, precursora da ciência da complexidade de hoje.
Agora é hora de atualizar esse trabalho usando as ferramentas desenvolvidas ao longo do último meio século, como o professor externo da SFI Ricard Solé (Universitat Pompeu Fabra) e o membro do Science Board Simon Levin (Princeton University) escrevem na introdução de uma edição especial do Transações filosóficas da Royal Society B . A edição temática explora o papel que a ciência de sistemas complexos desempenhará em nossa compreensão das mudanças cruciais que a biosfera da Terra enfrentará nas próximas três décadas.

Agora podemos desenvolver modelos muito mais granulares, incorporando variação geográfica, com escalas que vão desde redes solo-microbioma até interações planta-água e sistemas acoplados humano-ambiente. E o desenvolvimento da ciência de sistemas complexos nos permite modelar melhor os pontos de inflexão, uma característica fundamental das mudanças climáticas e do colapso ambiental, bem como possíveis cenários de intervenção. + Explorar mais