Los arrecifes de coral parecen distintos alrededor del mundo pero siguen las mismas reglas matemáticas

Vistos desde el aire, los arrecifes de coral parecen manchas irregulares dibujadas sobre el océano. Algunos son redondeados y compactos; otros son alargados, como si siguieran la línea de la costa. Algunos forman anillos con una laguna en el centro, otros se extienden como laberintos, con canales, huecos y ramificaciones difíciles de describir con una forma simple.

Esa diversidad visual es una de las razones por las que los arrecifes han fascinado durante tanto tiempo a naturalistas, geólogos y ecólogos; incluyendo al mismísimo Darwin. A simple vista, cada arrecife parece contar una historia distinta: la de las corrientes que lo rodean, la profundidad del fondo marino, la disponibilidad de luz, el crecimiento de los organismos que lo construyen y los procesos de erosión que lo modifican durante siglos o milenios.

Pero cuando dejamos de mirar un arrecife concreto y observamos todos los arrecifes tropicales del planeta a la vez, aparece algo inesperado: bajo esa enorme variedad de formas hay regularidades comunes.

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Muchos arrecifes pequeños y pocos gigantes

En nuestro estudio analizamos más de 1,5 millones de arrecifes tropicales de aguas someras a partir del Allen Coral Atlas, un mapa global elaborado a partir de imágenes de satélite e inteligencia artificial. Para cada arrecife medimos rasgos muy simples: cuánto ocupan, qué perímetro tienen, qué forma adoptan y a qué distancia se encuentran de otros arrecifes.

Al reunir todos esos datos, apareció un resultado sorprendente: arrecifes situados en regiones tan distintas como el Caribe, Brasil, el Pacífico, el océano Índico o el mar Rojo comparten patrones espaciales muy parecidos. Su enorme diversidad local esconde una organización común.

Uno de los resultados más claros aparece al observar su tamaño. Hay muchísimos arrecifes pequeños y muy pocos enormes. A medida que aumenta el tamaño, el número de arrecifes disminuye siguiendo prácticamente la misma pauta en las distintas zonas coralinas del planeta. Lo sorprendente, por tanto, no es solo que los arrecifes pequeños sean más frecuentes, sino que la relación entre pequeños y grandes obedezca a una regla común a escala global.

De manchas compactas a paisajes laberínticos

El tamaño de un arrecife no solo nos dice cuánto ocupa, sino también cómo tiende a ser su forma. Los de tamaño pequeño suelen parecer manchas relativamente simples, más compactas, más redondeadas y con contornos menos irregulares. En los grandes, en cambio, la forma cambia. Algunos se estiran, otros se llenan de huecos, canales o lagunas interiores, y muchos desarrollan bordes muy irregulares.

Es decir, los arrecifes no parecen crecer como círculos que simplemente se hacen cada vez más grandes. Al aumentar de tamaño, su estructura se transforma. Lo que empieza como una forma relativamente sencilla puede convertirse en una figura alargada, abierta o laberíntica.

La organización del paisaje también muestra una pauta común: la mayoría de los arrecifes tiene otros arrecifes cerca, como si formaran archipiélagos submarinos. Solo unos pocos aparecen mucho más aislados. De nuevo, lo sorprendente no es únicamente que exista este patrón, sino que se repita en regiones muy alejadas entre sí.

Un orden escondido en el desorden

Estos resultados sugieren que los arrecifes de coral, pese a su diversidad local, comparten una forma de organización espacial. Esa organización probablemente emerge de la interacción entre muchos procesos: el crecimiento de los organismos que forman el arrecife, la acción de las olas y corrientes, los cambios en el nivel del mar, la acumulación de carbonato y la erosión. Una pista de por qué surgen estas formas es geométrica: un contorno ramificado expone mucha más superficie al agua que una mancha compacta del mismo tamaño, lo que facilita el acceso a luz, nutrientes y flujo.

Medir estos patrones es un primer paso para entender de manera general cómo se forman los arrecifes. Antes de explicar por qué tienen ciertas formas, necesitamos saber con precisión cuáles son y si existen reglas comunes entre ellas. En este caso, sus formas recuerdan a las de una costa: cuanto más de cerca la observamos, más entrantes, salientes y detalles aparecen. Los matemáticos llaman fractales a estas estructuras, cuya complejidad se repite a distintas escalas. Nuestros resultados muestran que los arrecifes presentan este tipo de geometría.

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Por qué importa conocer su forma

Estos patrones abren preguntas importantes. ¿Qué procesos generan formas tan parecidas en lugares tan distintos y qué papel tienen las corrientes, la profundidad o el crecimiento de los organismos constructores del arrecife? ¿Pueden los modelos de formación de arrecifes reproducir estas regularidades globales?

Los arrecifes de coral están entre los ecosistemas marinos más conocidos por su belleza y por su importancia ecológica. También están sometidos a fuertes presiones ambientales. Aunque nuestro trabajo no se centra en diagnosticar su estado de conservación, entender su estructura espacial puede ayudar en el futuro a mejorar los modelos de crecimiento de arrecifes, el seguimiento de estos ecosistemas y la forma en que pensamos su conservación y restauración. Conocer esta organización a distintas escalas también podría ser útil de forma práctica: si los arrecifes sanos tienden a seguir ciertas regularidades geométricas, esos patrones podrían servir como referencia a la hora de diseñar arrecifes artificiales o planificar actuaciones de restauración que imiten propiedades de la estructura espacial de los sistemas naturales.

Los arrecifes parecen caóticos cuando los observamos uno a uno. Pero, al medirlos todos juntos, muestran un orden inesperado. En esa tensión entre diversidad visual y regularidad matemática está una de las claves para entender mejor cómo se organizan algunos de los paisajes más complejos del océano.

Manuel A. Matias recibe fondos de la Agencia Española de Investigación (AEI) y no recibe salario, ni ejerce labores de consultoría, ni posee acciones, ni recibe financiación de ninguna compañía u organización que pueda obtener beneficio de este artículo y declara carecer de vínculos relevantes más allá del cargo académico citado.

Àlex Giménez Romero no recibe salario, ni ejerce labores de consultoría, ni posee acciones, ni recibe financiación de ninguna compañía u organización que pueda obtener beneficio de este artículo, y ha declarado carecer de vínculos relevantes más allá del cargo académico citado.