Expansión urbana provoca un colapso ecológico en arroyos de la Región Metropolitana de São Paulo (Brasil)

El avance de la urbanización en la Región Metropolitana de São Paulo, en Brasil, está provocando el colapso de las redes tróficas de los arroyos locales. Un estudio publicado en agosto en la revista Nature Cities revela que el impacto de la metrópoli va mucho más allá de la simple reducción del número de especies: la degradación elimina selectivamente a los organismos en función de su tamaño y simplifica las interacciones ecológicas, haciendo que las redes pasen de 190 conexiones a tan solo tres. Con un flujo de energía en estos ecosistemas reducido más de mil veces, los arroyos pierden la capacidad de prestar servicios ambientales esenciales, como la descomposición y la desactivación de contaminantes tóxicos, lo que afecta directamente la calidad del agua que abastece a los más de 22 millones de habitantes de la región.

La investigación fue dirigida por Victor Saito, docente del Departamento de Ciencias Ambientales de la Universidad Federal de São Carlos (UFSCar), y Luis Schiesari, docente de Gestión Ambiental de la Universidad de São Paulo (USP), ambos investigadores asociados al Centro de Investigación en Biodiversidad y Cambio Climático (CBioClima), un Centro de Investigación, Innovación y Difusión (CEPID, por sus siglas en portugués,) apoyado por la FAPESP.

Uno de los objetivos del estudio fue analizar la estructura de tamaños de los organismos que conforman las comunidades de los arroyos. Las mediciones demostraron que la pérdida de biodiversidad no fue aleatoria: los ambientes urbanos favorecieron únicamente a los organismos pequeños, eliminando a los muy pequeños, medianos y grandes. Dado que el tamaño corporal determina la cantidad de recursos que necesita un animal, así como cuáles son sus depredadores y presas, esta extinción selectiva desestructura todo el sistema.

Para realizar las mediciones, los investigadores efectuaron muestreos comparativos en arroyos de cabecera, es decir, pequeños cursos de agua que dan origen a ríos de mayor tamaño, distribuidos en microcuencas hidrográficas de la región del Alto Tietê. Se seleccionaron 30 microcuencas para abarcar todas las etapas de ocupación urbana, desde aquellas completamente cubiertas por la Mata Atlántica hasta las totalmente urbanizadas.

Los investigadores recolectaron peces e invertebrados para reconstruir las redes tróficas de cada lugar, considerando el tamaño corporal y las preferencias alimentarias de los animales muestreados. A partir de esta reconstrucción, estimaron la energía que fluye por el ecosistema mediante las relaciones de consumo entre los depredadores y sus presas.

“Lo que observamos fue la pérdida casi total de la biodiversidad y el colapso de los ecosistemas de los arroyos desde las etapas más tempranas de la ocupación humana en las microcuencas. La complejidad de las redes tróficas se desplomó de 190 interacciones estimadas en microcuencas completamente forestadas a tan solo tres en áreas totalmente urbanizadas”, afirma Schiesari. Según el investigador, el colapso ya se manifiesta en microcuencas con apenas un 12,5 % de cobertura urbana, que aún conservan una considerable cobertura forestal. Es decir, la degradación aparece desde las primeras etapas de la urbanización y no de manera gradual.

Esta simplificación tiene consecuencias para el funcionamiento del ecosistema, ya que las relaciones alimentarias representan las vías por las que fluyen la energía y el carbono entre los organismos. Las redes tróficas complejas ralentizan el flujo de materia en los arroyos, favoreciendo un procesamiento lento que permite la descomposición de contaminantes tóxicos. “En los arroyos con redes tróficas simples, la materia fluye con mayor rapidez y se deposita, tras un procesamiento incompleto, en las zonas más bajas del terreno. Sin embargo, es precisamente en esas zonas donde se encuentran los embalses que utilizamos para el abastecimiento público, como el embalse Billings, que recibe agua de varias de las microcuencas analizadas en el estudio”, destacan los investigadores.

“Podemos imaginar una red trófica como una malla: cuantos más hilos y conexiones tenga, más complejas serán las posibilidades de transferencia de energía. La urbanización va eliminando esos hilos hasta que solo queda una red extremadamente pequeña, simplificada y potencialmente frágil”, comparó Saito en una entrevista concedida al portal de noticias de la UFSCar.

Con menos conexiones, también circula menos energía. Los investigadores estimaron una reducción de 1.446 veces en el flujo de energía entre las comunidades de los arroyos más afectados por la urbanización, en comparación con las de los arroyos situados en áreas forestales. El resultado indica que la urbanización no solo implica una disminución del número de especies, sino que también puede alterar profundamente el funcionamiento del ecosistema.

“Cada arroyo dentro de una cuenca hidrográfica contribuye a la formación de los grandes ríos y de los embalses destinados al abastecimiento público. Cuando un arroyo deja de procesar materia orgánica y contaminantes, estos comienzan a fluir libremente hacia sistemas de mayor tamaño, perjudicando el uso público del que dependemos”, destacó Saito.

Cómo revertir la situación

El estudio representa un avance al analizar la urbanización desde una perspectiva que va más allá del simple recuento de especies. Al investigar simultáneamente la biodiversidad, el tamaño de los organismos, la estructura de las redes tróficas y el flujo de energía y carbono, los investigadores lograron demostrar que la transformación de los arroyos ocurre en diferentes niveles de organización ecológica.

Los resultados también constituyen una advertencia sobre la importancia de considerar los arroyos como ecosistemas completos y no simplemente como canales de agua situados en áreas urbanas. A juicio de los investigadores, preservar aquellos que aún mantienen buenas condiciones ambientales debe ser una prioridad. En el caso de los que ya están degradados, es necesario invertir en el tratamiento de aguas residuales, mejorar la calidad del agua y restaurar la vegetación de las riberas, entre otras medidas. Según Saito, la restauración debe restablecer los procesos ecológicos. “Recuperar un arroyo no significa únicamente mejorar su apariencia o la calidad del agua. Significa restablecer las condiciones necesarias para que su biodiversidad, sus interacciones ecológicas y sus flujos de energía vuelvan a funcionar”.

Además de la UFSCar y la USP, el estudio contó con la colaboración de científicos de la Universidad Estatal Paulista (Unesp), la Universidad Estatal de Campinas (Unicamp), la Universidad Federal del ABC (UFABC) y la Universidad de Canterbury, de Nueva Zelanda.

La investigación que dio lugar a la publicación del artículo recibió financiamiento de la Prorrectoría de Investigación e Innovación de la USP y del Consejo Nacional de Desarrollo Científico y Tecnológico (CNPq), además del apoyo de la FAPESP en el marco del CBioClima.

El artículo Urban expansion and the collapse of tropical stream ecosystems puede leerse en: nature.com/articles/s44284-026-00495-z.

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