Un modelo matemático predice con más fiabilidad la mortalidad por calor de los organismos

Ante el calentamiento global, hallar herramientas para predecir de la manera más fiable posible la muerte por calor de un organismo y sus probabilidades de supervivencia supone un gran reto. Especialmente en los animales más pequeños, en los que la temperatura puede fluctuar notablemente dentro de un mismo día o estación.  

Una investigación internacional, con participación de la Universidad Autónoma de Barcelona y publicado en Science, ha desarrollado un nuevo modelo matemático dinámico que supone un cambio de paradigma para predecir las probabilidades de muerte por estrés térmico de pequeños organismos.

El modelo propuesto en este estudio por los investigadores Mauro Santos (UAB), Enrico L. Rezende y Francisco Bozinovic (Universidad Católica de Chile) y András Szilágyi (Eötvös Loránd University, Hungría) parte de la premisa de que el impacto acumulativo de cualquier estrés térmico varía con la temperatura y con el tiempo. A su juicio, supone un cambio de paradigma para predecir la mortalidad por temperaturas extremas desde un modelo estático basado en un límite crítico a otro dinámico, más sólido y realista. 

Actualmente se utilizan enfoques estándar basados en el concepto de ‘margen de seguridad térmica’, que es la diferencia entre la máxima tolerancia de una especie al calor (la llamada CTmax) y la temperatura ambiental máxima que experimenta dicha especie sobre el terreno.  

Según los científicos, este margen de seguridad térmica suele ser sorprendentemente alto para las especies que habitan en latitudes medias (entre 23,5 ^oC hasta unos 66,5 ^oC en ambos hemisferios), lo que sugiere que muchos ectotermos (animales de sangre fría) podrían soportar fácilmente temperaturas de verano de hasta 20  ^oC por encima de la media actual.  

Sin embargo, este enfoque tiene fuertes limitaciones porque los efectos nocivos del estrés térmico se acumulan con el tiempo, y al centrarse solo en el punto final (CTmax) se ignora por completo la función de supervivencia o la proporción de individuos que llegarán a este punto.  

Experimento extrapolable a otras especies

“Con el modelo que hemos desarrollado mostramos que una sola función de supervivencia o probabilidad de muerte, que depende de la temperatura y del tiempo que transcurre hasta que el organismo muera por estrés térmico, describe perfectamente los resultados obtenidos en el laboratorio para once especies de moscas Drosophila”, explica Mauro Santos.  

Además, cuando el modelo se aplica a datos de campo utilizando la información horaria de temperatura ambiental desde mediados de invierno hasta finales de verano en una localidad chilena situada a una latitud media (Santiago) se predice un colapso poblacional de la especie Drosophila subobscura hacia mediados o finales de verano.

Esto es exactamente lo que se ha observado en dicha localidad durante ocho años consecutivos, aun cuando la temperatura máxima ambiental siempre ha estado muy por debajo del CTmax de estas moscas.   

“Los colapsos poblacionales previstos se acelerarán con el calentamiento global. El mensaje con el que nos hemos de quedar es que las actuales inferencias basadas en CTmax subestiman la vulnerabilidad de las especies al calentamiento climático y a las temperaturas extremas, que serán cada vez más frecuentes. Lo que todavía falta es una comprensión mecanicista de la mortalidad relacionada con el estrés térmico a altas temperaturas”, concluye el investigador de la UAB. 

El modelo propuesto no se restringe a las moscas Drosophila, ya que en principio puede ser aplicado a otros ectotermos, cuya supervivencia puede ser medida en el laboratorio y en microhábitats térmicos estimados con precisión sobre el terreno.