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Enero 2013

SÍNTESIS METODOLÓGICA TRANSDISCIPLINARIA EN SISTEMAS COMPLEJOS
Parte 1

PRÓLOGO

I.- ANTECEDENTES METODOLÓGICOS
EL PROBLEMA POR RESOLVER
a) EL MUNDO COMO SISTEMA


Dr. Walter Ritter Ortíz





INDICE

PRÓLOGO
I.- ANTECEDENTES METODOLÓGICOS
EL PROBLEMA POR RESOLVER
  1. EL MUNDO COMO SISTEMA
  2. ELEMENTOS CRÍTICOS TRANSDISCIPLINARIOS EN CIENCIA Y HUMANIDADES Y EL ANÁLISIS DE SISTEMAS
  3. PROPÓSITOS Y REALIDADES DEL PARADIGMA ECOLÓGICO SISTÉMICO
  4. DINÁMICA GENERAL DE LOS SISTEMAS PRODUCTIVOS Y SITUACIÓN ACTUAL DE SU PRONÓSTICO.
  5. ESTUDIO INTEGRAL DE SIMULACIÓN Y PREDICCIÓN DE ESCENARIOS EN SISTEMAS ECOLÓGICOS CON ENFOQUE SISTÉMICO.
  6. DELIMITACIÓN DEL SISTEMA E IDENTIFICACIÓN DE PARÁMETROS EN LA SIMULACION DE ESCENARIOS.
  7. SOBRE EL PRONÓSTICO EN LOS SISTEMAS FÍSICO CLIMÁTICOS Y BIOLÓGICOS PRODUCTIVOS, POSIBILIDADES Y LIMITACIONES.
  8. BIOCLIMATOLOGÍA; UNA CIENCIA DE LA COMPLEJIDAD SISTÉMICA
  9. SIMULACIÓN DE PROBLEMAS DE TIPO BIOCLIMÁTICO
  10. INTEGRACIÓN DEL IMPACTO AMBIENTAL EN LA TRAMA SOCIOECONÓMICA.
  11. EL CLIMA COMO SISTEMA COMPLEJO ADAPTATIVO EN COEVOLUCIÓN
  12. LOS MODELOS DE PRÓNOSTICO Y SU PROBLEMÁTICA
  13. CIENCIA, PREDICCIÓN Y ENTENDIMIENTO EN EL MUNDO MODERNO DE LA COMPLEJIDAD
  14. LA ENSEÑANZA DE LA CLIMATOLOGÍA DESDE LA PERSPECTIVA DE LA TEORÍA GENERAL DE SISTEMAS.
  15. PLANIFICANDO EL FUTURO


PRÓLOGO

Desde los años cincuenta se ha postulado que es fundamentalmente imposible estudiar los sistemas complejos de la naturaleza dividiéndolos en sus componentes para luego analizar cada parte en forma independiente. Un sistema complejo, a diferencia de uno simple es visto como una entidad cuyo comportamiento global es más que la suma de las operaciones de sus partes.

Usualmente se le define como una red de muchos componentes cuyo comportamiento de agregados da lugar a estructuras en varias escalas y patrones de manifestación cuya dinámica no es inferible de una descripción simplificada del sistema y que considere además situaciones acotadas de resolución. El campo es entonces altamente multidisciplinario, juntando expertos en varias ramas o especialistas que van desde economía, ecología, ciencias sociales, biología, física y meteorología, entre otros.

Las bases teóricas de los sistemas complejos han sido enfocadas principalmente en su organización; como el conjunto de relaciones que determinan las clases de interacciones y transformaciones dentro de un sistema y en los arreglos que contribuyen al desarrollo y persistencia de ciertas características dentro de la organización.

Son las relaciones entre los componentes, más que los componentes y sus propiedades las que son más significativas, donde al dar un mayor énfasis a la estructura en lugar de su composición es lo que hace que muchos de los diferentes tipos de sistemas puedan ser caracterizados con herramientas analíticas similares.

En este contexto, el análisis de la lluvia-escorrentía y de la productividad de los ecosistemas, nos permite tratarlos como una red de componentes conectados e interactuando de manera que solo pueden ser descritas por relaciones altamente no-lineales.

De esta manera el estudio de ecosistemas se coloca dentro de un contexto mucho más amplio, en el que los ecosistemas y la lluvia, pueden ser sujetos a los mismos métodos de caracterización, modelado y descripción, a como es lo usual en otros sistemas complejos y se puede así elucidar similaridades y diferencias entre estos sistemas y otros tipos de sistemas complejos.

Hasta la fecha ha sido posible identificar características que parecen ser comunes a todos los sistemas complejos incluyendo organizaciones espaciales y temporales, emergencias, adaptaciones, niveles críticos de conectividad, autopoiesis, etc. (Ritter et al., 1998, 2002c).

Así por ejemplo el comportamiento aleatorio y errático de organismos individuales en conjunción con influencias ambientales aleatorias pueden producir persistencia, estructuras autoorganizadas y dinámicas a escalas poblacionales, esto a su vez afecta el comportamiento de los individuos en las poblaciones dando lugar a procesos emergentes de retroalimentación y otras estructuras y funciones autoregenerativas.

La adopción de la idea de que puede haber niveles críticos de conectividad en ecosistemas está también cambiando la forma en que las cadenas alimenticias y los patrones del paisaje son analizados.

Un impacto significativo de esto es el reconocimiento de que la inclusión de elementos espaciales en un modelo de ecosistemas puede tener un efecto radical sobre la dinámica pronosticada, a menudo, moviendo un sistema de un estado de equilibrio a otro de caos en algún otro régimen complejo, considerados anteriormente como inválidos o inestables, pero que ahora se cree que son lo más cercano a lo que ocurre en la realidad (Ritter et al., 1997a, 1997b, 2002a).

Se puede considerar también lo inadecuado de algunas de las teorías ecológicas actuales con respecto a soluciones rápidas de los problemas ambientales y analizar y criticar la posibilidad del uso de analogías derivadas de la física y de otras ciencias para la solución de los problemas ecológicos.

Los supuestos e hipótesis deberán ser probados con los resultados de los modelos que se formulen, contra el comportamiento cuantitativo y cualitativo de un mundo real. Incluir estudios cooperativos en pastizales, zonas desérticas y semidesérticas, bosque templados y tropicales, entre otros, significa un espacio donde debe esperarse a acceder a antecedentes así como a generalidades en observaciones y conclusiones ya existentes de posibles estudios previos.

Muchos de nuestros problemas actuales son a grandes rasgos parecidos a los que acecharon a las grandes civilizaciones del pasado. El pasado histórico de estas antiguas civilizaciones, nos ofrece rica información de la que mucho podemos aprender, a fin de tener un exitoso desarrollo y un futuro libre de sobresaltos. Es necesario reconocer, que no es un tiempo perdido investigar y saber porque algunas de estas sociedades fracasaron y se dio su colapso total, mientras que otras lograron sobreponerse a las dificultades que se les presentaron.

Se ha sospechado que un gran número de estos misteriosos colapsos, estuvieron al menos en parte, provocados por problemas ecológicos, la gente destruyó inadvertidamente los recursos naturales de los que dependían sus sociedades, debilitándose a sí mismas porque con el aumento de la población se obligaban a adoptar medios de producción agrícola intensiva y a extender su agricultura hacia tierras menos rentables, con el fin de alimentar al creciente número de personas hambrientas. Las prácticas no sostenibles desembocaban en el deterioro medioambiental, lo cual significaba que había que abandonar de nuevo las tierras poco rentables, con las consecuencias de hambre y escasez de alimentos, guerras por los recursos demasiado escasos y derrocamiento de las elites gobernantes.

La deforestación fue el principal factor, o uno de los principales en la desaparición de las sociedades del pasado. Los árboles nos proporcionan madera y otras materias primas, pero también porque nos prestan lo que denominamos "servicios ambientales" como proteger las cuencas fluviales, proteger el suelo de la erosión o mantener etapas esenciales del ciclo del agua. Nuestro bienestar, e incluso nuestra supervivencia, dependen de que seamos capaces de utilizar estos ecosistemas sin destruirlos. Los cambios en la estructura boscosa, se traduce en la modificación del régimen de los incendios, el cual se expone a un riesgo más grave, de que los incendios sean menos frecuentes pero más catastróficos.

En los peores casos todos los habitantes de la sociedad emigraron o murieron. No sin antes pasar por situaciones de infanticidios, canibalismo y suicidio. El riesgo de sufrir actualmente este tipo de derrumbe preocupa cada vez más, ya que hasta las sociedades más ricas y tecnológicamente avanzadas se enfrentan hoy día a problemas medioambientales y económicos que no debieran subestimarse.

El cambio climático producido por el hombre, la concentración de productos químicos tóxicos en el medio ambiente, la escasez de agua y fuentes de energía y agotamiento de la capacidad fotosintética de la tierra, son parte de los nuevos elementos del ecocidio. ¿Porqué algunas sociedades del pasado no consiguieron percibir los desórdenes en que estaban incurriendo y que debieron de ser evidentes y cuáles fueron las soluciones que funcionaron?

Con este conocimiento, seriamos capaces de identificar qué sociedades corren ahora un riesgo mayor y cuáles serían las mejores medidas para ayudarlas, sin esperar a más colapsos de sociedades. ¿Solucionará nuestros problemas la tecnología moderna o está creando nuevos problemas y más rápidamente de los que logra resolver? Cualquier sociedad puede caer en la trampa de sobreexplotar los recursos medioambientales, ya que estos en un principio parecen ser inagotables, y los indicios de su agotamiento aparecen enmascarados durante mucho tiempo, bajo las fluctuaciones habituales y donde la complejidad de los ecosistemas, a menudo serán prácticamente imposibles de predecir, incluso para los ecólogos profesionales.

Las sociedades que desaparecieron, se encontraban entre las más creativas, no eran ignorantes ni malos gestores. Eran gentes como nosotros, con tendencias a triunfar o a fracasar en función de circunstancias similares a las que nos hacen triunfar o fracasar a nosotros en la actualidad. La verdadera cuestión es saber qué diferenciaba a las que desaparecieron de aquellas otras que no lo hicieron. Consiguiendo resolver problemas medioambientales extremadamente difíciles, adoptando medidas rigurosas de protección medioambiental y gozando actualmente de rentas per cápita más altas del mundo.

Las razones por las que sólo determinadas sociedades sufrieron colapsos ecológicos podrían tener que ver en principio con una excepcional imprudencia de su pueblo, con la excepcional fragilidad de algunos rasgos de su entorno o con ambas a la vez. El grado y reversibilidad de los daños depende de condiciones que impone el mismo hombre, como cuántos árboles cortar por hectárea al año y condiciones del entorno, la fragilidad o propensión al deterioro o capacidad de recuperación, rasgos del entorno que determinan cuántos árboles germinan por hectárea y por año y a que ritmo anual crecen. El clima tiende a variar no solo de un año a otro, sino también en una secuencia temporal de varios decenios, con lo cual existe la tendencia a incrementar la producción y la población durante las décadas de bonanza, olvidando que es poco probable que esos decenios perduren eternamente. Con la terminación del decenio de bonanza se descubría que albergaban más población de la que podía soportar la región o que la población había adquirido hábitos inadecuados para las nuevas condiciones climáticas.

En el último siglo la población mundial se triplicó y el consumo de agua aumentó cerca de un 600%. Va en aumento la desertificación, invasión urbana de las tierras de cultivo, erosión de suelos y contaminación. El 35% del suelo del planeta ya está degradado y va en aumento de forma irreversible. La pérdida del suelo, superan las tasas de su formación, al menos en diez veces. Tal degradación es una señal de que hemos excedido la capacidad regenerativa de la tierra. El efecto más grave para la salud humana será la depresión inmunológica, aumentando la vulnerabilidad a una gran diversidad de tumores, parásitos y enfermedades infecciosas.

La crisis global que aumenta a pasos agigantados, el deterioro moral y el descontento creciente que acompañan al aumento de riquezas materiales en las sociedades industriales dan testimonio de esta antigua verdad. Una cantidad inimaginable de recursos esta siendo despilfarrada en las luchas por el poder, en el armamentismo y en la persecución del crecimiento ilimitado, reorientando preocupaciones puramente económicas y políticas hacia las prioridades ecológicas, que son esenciales para la supervivencia de la vida, estaríamos resolviendo parte del problema. Síntomas desagradables de una de las fases del progreso humano, es considerar como un estado normal de los seres humanos el de trepar por la vida; que pisotearse, aplastarse, arremeter los unos contra los otros y ponerse mutuamente la zancadilla, constituyen el género de vida más deseable para la especie humana.

Es ingenuo creer que el actual gran capital sea capaz de tener la visión y moderación necesarias para resolver los problemas. La producción gobernada por el afán de lucro origina una producción de ingentes cantidades de objetos inútiles. Los economistas clásicos siguen apegados a sus supuestos de necesidades infinitas o el postulado de insaciabilidad ya que si las necesidades son infinitas, el crecimiento siempre se justifica y la falta de equidad se sigue dando para poder seguir acumulando, sin considerar que la pobreza estimula el crecimiento de la población y por lo mismo a más pobreza.

En un mundo finito el crecimiento continuo es imposible y la inversión es al mismo tiempo remedio y causa de mayores males en el futuro.

Es la ecología la que debe proporcionar los límites tolerables del ritmo de agotamiento de los recursos y de contaminación: si se traspasan los umbrales se deteriora el sistema.

La manía por el crecimiento es una receta segura para el desastre. La actual economía clásica es conceptualmente monolítica, respaldando las creencias en el progreso material ilimitado, donde observamos que los ricos consumen la mayor parte de los recursos y son responsables de nuestros principales problemas ambientales, y donde sin un acceso a largo plazo a los recursos adecuados, los pobres tienen poca elección que no sea la de usar los recursos naturales escasos a su disposición de una manera no sustentable.

La situación del mundo es crítica y es difícil imaginar acciones fáciles que la remedien y la corrijan. El panorama que nos queda es desolador, ya que en pleno siglo XXI, una de cada cinco personas no tiene acceso al agua potable, (necesitándose 50 litros diarios para nuestras necesidades básicas) y se prevé que en los próximos 50 años la población mundial incremente en un 50%, con lo cual en los próximos 25 años el agua será la primera causa de conflictos.

Entre los factores multiplicadores que afectan la degradación ambiental, el papel del materialismo y su relación con la conducta moral, rara vez se discute, pero es tan necesaria y clave esta idea que necesita un discurso científico y publico más amplio y más serio. Las soluciones son éticas, no técnicas.

La ciencia ambiental disciplinaria y la economía han producido políticas y esquemas de administración inapropiadas, donde el aislamiento de las disciplinas académicas, contribuyen a la dificultad por resolver los problemas, ya que éstos tienden a ser globales, de largo plazo e involucran a muchas disciplinas académicas, especialmente las interconexiones entre ellas.

Hay que mantener la escala de la economía consistente con las capacidades regenerativas y asimilativas de los sistemas sustentadores de la vida. El crecimiento material consume recursos y produce desperdicios, y sólo está dañando la capacidad de autoreparación del planeta. Necesitamos dirigir nuestra experiencia científica y esfuerzo educativo ha aprender como trabajar con la naturaleza, desechando la idea popular de que el progreso científico conducirá inevitablemente al control de la naturaleza y la abundancia material.

El crecimiento en el bienestar ya no puede ser alimentado por el crecimiento en el consumo material. Las tecnologías nuevas no crean recursos nuevos, sencillamente nos permiten degradar la energía y la riqueza biológica más rápidamente. La ecología ha desarrollado una visión del mundo, adaptada para tratar con sistemas vivos y complejos, convirtiéndose en el paradigma científico dominante bajo perspectivas inherentemente interdisciplinarias, con el fin de tejer el entramado completo de la sustentabilidad.

Ecología es el conjunto de conocimientos acerca de la economía de la naturaleza, donde todo está vinculado entre sí y nada puede entenderse sin comprender el sistema total. Donde solamente a través de la visión sistémica del análisis integrado y la búsqueda de raíz del origen de los problemas, como se observa en este libro, se puede aspirar a comprender y resolver nuestros problemas más urgentes y complejos.

La ecología y la economía deben actuar como un todo integrado, con dinámicas y estructuras diseñadas por los mismos flujos del uso efectivo de la energía y criterios de la visión de sistemas para impulsar su evolución.

El problema de la visión de sistemas es el de las limitaciones del método científico y de los procedimientos analíticos en la ciencia, formando una visión del mundo más natural para la transdisciplina inherentemente integrante de la economía ecológica que lo que la misma ciencia clásica reduccionista podría realizar.

El estado estacionario de la economía ecológica, como solución no implica detener el adelanto humano, ya que incluso las artes industriales se cultivarían con más seriedad y éxito, con la diferencia de que el adelanto industrial produciría mayor bienestar social en vez de aumento de riqueza.

La administración ambiental adaptativa al integrar la ciencia y la administración se dio cuenta de que los experimentos de campo controlados, llevados a cabo sobre partes de los sistemas ecológicos, no se podían agregar para obtener una comprensión del todo; los ecosistemas no tienen un estado de equilibrio único que prefieran, sino numerosos equilibrios que también evolucionan con el paso del tiempo. Debemos estudiar la ecología como una ciencia de sistemas y a vincularla con la economía y otras disciplinas.

Ante este panorama se exigen soluciones. El camino para su solución no es fácil ya que exigirá nuevas tecnologías y reducción del consumo, pero sobre todo nuevas formas de pensar para reencausarnos a nuevos rumbos de solidaridad y bienestar compartido. Con la natural tendencia de los científicos a adherirse a un sistema de creencias y a ignorar, censurar o distorsionar todas las observaciones que entran en conflicto con dicho sistema, queda poca esperanza que la solución venga de ellos, no sin antes aceptar con humildad y bajo un estricto raciocinio la posibilidad de no tener el monopolio de la razón y la existencia de la posibilidad de que otros la pudieran tener, por ésta vez.

Nuestras universidades e instituciones de investigación todavía están estructuradas en torno al pensamiento disciplinario, más que del pensamiento sistémico. La ciencia y la tecnología responden lentamente a los cambios en la conciencia social de los problemas ambientales, mientras tanto los pesticidas y sus productos secundarios se acumulan en la tierra y en los mantos acuíferos para contaminar la producción y la salud humana durante muchos años más.

Nuestros valores, conocimientos y organización social han co-evolucionado en torno a los hidrocarburos fósiles y por lo mismo nuestra economía ha seleccionado valores individualistas y materiales que han favorecido el desarrollo de la comprensión reduccionista a costa de la comprensión sistémica.

En nombre de la libertad se ha privilegiado la especulación sobre la productividad, por lo que la situación que estamos viviendo (70% del capital mundial es especulativo) era previsible y pronosticable bajo el enfoque de la visión sistémica, y las disculpas de los culpables, nos deben dar pautas para que en un mínimo de tiempo, cambiemos el rumbo, antes que el camino al colapso se manifieste como algo irreversible.

La ignorancia sobre la naturaleza de la realidad y nuestra propia naturaleza nos conducen al apego. La persecución de metas materiales en sí y por sí mismas no puede aportarnos satisfacción, alegría y paz interior.

La cualidad de nuestra vida y nuestra capacidad para enfrentarnos a los desafíos de la existencia dependen fundamentalmente del grado en que seamos capaces de eliminar o transformar el mundo de los seres vivos.

La violencia mostrada por los seres humanos no tiene paralelismo alguno en el reino animal y atribuyen dicha agresión a una historia de frustraciones, abusos y falta de amor durante la infancia y niñez. La calidad de nuestra experiencia de vida tiene mucho más que ver con nuestro estado de conciencia que con las circunstancias externas.

Sin una transformación radical interna de la humanidad y su ascenso a un nivel superior de madurez emocional y de conciencia, es difícil que pueda resolverse la actual crisis global. No queda más tiempo ni recursos para seguir alimentando nuestros egos en la construcción de pequeños o grandes cotos de poder, aún y cuando el pretexto sea la de evitar el colapso global de la humanidad y mucho menos si es para disfrutes personales.

La transición a las fuentes de energía renovable, es paralela a la transición a la sustentabilidad. El mejor interés de los países en desarrollo debe ser la de no seguir el modelo del combustible fósil, subsidiando las energías alternativas.

Tanto el uso de recursos percápita como la población deben disminuir, produciendo más con menos a través de la conservación, eficiencia, tecnología y reciclajes. La sustentabilidad solamente se lograra cuando el crecimiento en el gasto cuantitativo se estabilice y sea sustituido por el desarrollo cualitativo, manteniendo insumos constantes.

El crecimiento sólo está dañando la capacidad de auto-reparación del planeta. Conforme las economías se orientan hacia los servicios, tenemos un crecimiento menos dañino.

La ecología se está convirtiendo en el paradigma científico dominante bajo perspectivas inherentemente interdisciplinarias, con el fin de tener el entramado completo de la sustentabilidad, donde exista una densidad poblacional conveniente para obtener las ventajas que puede proporcionar la cooperación y las relaciones sociales.

El estudio integral de cuencas significa la resolución de problemas hidrológicos y ambientales utilizando tecnologías satelitales y sistemas de información geográfica de frontera, es decir usar tecnologías nobles en beneficio humano.

Los estudios integrales no son en el sentido único de estudiar y administrar técnica y científicamente una región, sino también de utilizar los beneficios del enfoque sistémico en la solución de los problemas, ya sean éstos de tipo climático-ambiental o económico-social, es decir no más una ciencia y tecnología neutra sino una comprometida.

Este libro guía, así lo demuestra, en su propósito de difundir y dar a conocer experiencias y el conocimiento que nos dice el cómo podamos transitar de la problemática del desarrollo industrial y economía neoliberal, de la contaminación y el desperdicio, de una pobreza interna y externa a un estado estable y sustentable. Donde lo material se dé, pero como algo secundario y, lo primordial sea la elevación del nivel de solidaridad, humanidad y conciencia ecológica, ética y moral de cada uno de nosotros.

Reconociendo derechos de existencia y respeto, aunque el precio sea la de tener que abatir y aniquilar nuestros egos y prepotencia para aprender a asumir el difícil acto de humildad y respeto. Honestidad para reconocer el valor de lo que hacen los demás y saber perdonar desterrando y superando el hecho de que todo lo podemos perdonar, menos el éxito de los demás. Fijarnos metas y proyectos de vida por difíciles que sean, siempre y cuando sean en el sentido de que todos nuestros actos vayan dirigidos al servicio de los demás.


Dr. Walter Ritter Ortíz, Fis. Sergio Guzman Ruiz, M. en C. Patricia Rodea
Sección de Bioclimatología, Centro de Ciencias de la Atmósfera, UNAM. Circuito Exterior de Ciudad Universitaria, Del. Coyoacán, México, D. F., C. P. 04510. walter@atmosfera.unam.mx,
M. en C. Orlando Delgado Delgado, M. en C. Alfonso Salas-Cruz, Experto en Computo Rafael Patiño Mercado
Sección de Climatología Física y Dinámica, Centro de Ciencias de la Atmósfera, UNAM. Circuito Exterior s/n, Ciudad Universitaria, Deleg. Coyoacan, México, D. F. salfonso@atmosfera.unam.mx,
Dr. Ernesto Jáuregui Ostos
Sección de Climatología Urbana, Centro de Ciencias de la Atmósfera, UNAM. Circuito Exterior s/n, Ciudad Universitaria, Deleg. Coyoacan, México, D. F. ejos@atmosfera.unam.mx,
M. en C. René Garduño López
Sección de Modelos Climáticos, Centro de Ciencias de la Atmósfera, UNAM. Circuito Exterior s/n, Ciudad Universitaria, Deleg. Coyoacan, México, D. F. rene@atmosfera.unam.mx
Dr. Victor Barradas Miranda
Laboratorio de Ecofisiología Trópical, Instituto de Ecologia. UNAM. Circuito Exterior s/n, Ciudad Universitaria, Deleg. Coyoacan, México, D. F. vbarrada@ecologia.unam.mx
Dr. Ovsei Gelman Muravchik
Centro de Investigaciones Interdisciplinarias. gelman@ccadet.unam
Dr. Jaime Yamamoto
Instituto de Geofísica, UNAM. Circuito Exterior s/n, Ciudad Universitaria, Deleg. Coyoacan, México, D. F
Dr. William E. Grant
Department of wild life and fisheries,Texas A&M University, College Station, USA.. wegrant@tamu.edu
Dr. Jurgen Baumann
Asesor CONAGUA; Experto en Materia de Restauración Hidrológica ambiental de Cuencas Hidrográficas (México-Alemania) jh-baumann@web.de
Dr. Vicente Barros
Facultad de Ciencias Exactas y Naturales, Universidad de Buenos Aires, Argentina, barros@cima.fcen.uba.ar
Dr. Norma Sanchez S. Dr. Ruben Sanchez Trejo
Departamento del hombre y su ambiente. Universidad Autónoma Metropolitana (UAM). Xochimilco. santilla@correo.xoc.uam.mx
Dr. Hugo Ritter Ortíz
Universidad Autónoma de Chapingo. Km. 38.5 Carretera México-Texcoco. Chapingo, Estado de México. rittero49@hotmail.com
Dr. Juan Suarez Sanchez, M. en C. Silvia Chamizo checa, M. en C. Angelina Chamizo Checa, Dr. Alfredo Ramos Vazquez, Dr. Miguel Angel Carreón Coca,
M. en C. Samuel Ruiz Ata, Ing. Tahimi E. Perez Espino.
Laboratorio de Medio Ambiente; Maestría en Ciencias Ambientales, Facultad de Agrobiología, Universidad Autónoma de Tlaxcala, UAT jsuarezs71@hotmail.com
Dr. Hipolito Muñoz Nava, Dr. José Jimenez Lopez, Dr. Marisela Hernandez Vazquez, Dr. Saturnino Orozco Florez, M. en C. Andrea Vera Reyes
Laboratorio de Ciencias Ambientales, Centro de Investigación en Ciencias biológicas. Universidad Autónoma de Tlaxcala, México. Correo electrónico: hipolito78@hotmail.com
M. en C. Olga Isela Villeda
Coordinación licenciatura en ciencias ambientales, Facultad de agrobiología. Universidad Autónoma de Tlaxcala . villedaolga@hotmail.com
Dr. Rogelio Rodriguez Maldonado
Profesor Investigador del Centro de Investigaciones Interdisciplinarias Sobre desarrollo Regional (CIISDER). Universidad autónoma de Tlaxcala. Boulevard Mariano Sánchez No. 5, Centro. 90000, Tlaxcala, Mexico.
Dr. Hans Van der Wal
El Colegio de la Frontera Sur. Carretera Villahermosa-Reforma km 15.5, Ranchería Guineo, sección II. C. P. 86280, Villahermosa, Tabasco, México. hvanderwal@ecosur.mx
Dr. Jorge Torres Jacome
Instituto de investigaciones (ICUAP), de la Benemérita Universidad Autónoma de Puebla (BUAP). jotorres@siu.buap.mx
Dr. Ricardo Klimek Gamas
Universidad del Mar (UMAR), Puerto Angel, Oaxaca
Dr. Roberto Luevano Escobedo
Facultad de Ciencias Forestales, Universidad Autónoma de Durango, luevano@ujed.mx,
M. en C. Alejandra Lopez Mancilla.
Departamento de Ingeniería, Química y Bioquímica. Instituto Tecnológico de Huejutla, Hidalgo. bioalm@hotmail.com
M. en C. Rafael German Urbán Lamadrid, Biol. Ma. Antonieta Moreno Perez, Ing. José Manuel Reyes
Instituto de Ciencias Naturales de la Universidad Autónoma de Guerrero (UAG). Escuela Superior de Agricultura. Universidad Autónoma de Guerrero (UAG)
germanurban@yahoo.com.mx, reyesjosemanuel2004@yahoo.com.mx
Dr. Marco A. Salas Flores
Instituto Politécnico Nacional (IPN). masf212@hotmail.com
M. en C. Lorena Cruz
Universidad de Veracruz (UV). lorena-cruz@hotmail.com
Dr. Rebeca Gonzales Villela, Dr. Alfonso G. Banderas Tarabay
Facultad de Ciencias. Universidad Autónoma del Estado de Morelos (UAEM) re-villela@hotmail.com

EL PROBLEMA POR RESOLVER

Walter Ritter Ortíz,1 Miguel Angel Carreón Coca2, Samuel Ruiz Ata2.Dr. David Martinez Moreno,3, Dr. Tobias Rodriguez Ramirez,3

1. Sección de Bioclimatología, Centro de Ciencias de la Atmósfera, UNAM. Circuito Exterior de Ciudad Universitaria, Del. Coyoacán, México, D. F., C. P. 04510. walter@atmosfera.unam.mx, salfonso@atmosfera.unam.mx.
2. Laboratorio de Medio Ambiente; Maestría en Ciencias Ambientales,Facultad de Agrobiología, Universidad Autónoma de Tlaxcala, UAT jsuarezs71@hotmail.com

3. Licenciatura en Biología, Benemérita Universidad Autónoma de Puebla (BUAP)


INTRODUCCIÓN

El grave deterioro que presentan los ecosistemas en la República Mexicana, hace urgente un estudio integrado del clima, ecología y flujos de masa y energía de la zona, con propósitos de ordenamiento, rehabilitación, preservación, optimización y manejo de los recursos naturales; toma de decisiones en la producción natural y agrícola en su carácter de sustentabilidad, para salvaguardar las inversiones y servicios de las zonas productivas, así como elevar el nivel de bienestar poblacional.

Debido a la complejidad de los ecosistemas y a las habilidades y conocimientos requeridos, probablemente no exista ningún científico con la capacidad necesaria para llevar a cabo un estudio completo de ecosistemas.

Esto implica tener u organizar un equipo interdisciplinario y requiere de procesos sistemáticos para dicho estudio.

Los modelos matemáticos nos proveen de un cuadro de referencia dentro del cual podemos coordinar los esfuerzos de éstos grupos interdisciplinarios y que ayude a hacer significativa la contribución individual en el sentido total del sistema.

II.- OBJETIVOS GENERALES

En un análisis de sistemas integrales se busca un adecuado curso de acción en la modelación, generación y simulación de escenarios y manejo administrativo de los recursos naturales y agrícolas, al revisar sistemáticamente los objetivos, costos, eficiencia y riesgos de estrategias alternativas de manejo.

Además, se pueden diseñar estrategias de manejo adicionales si encontramos que las que son utilizadas actualmente resultan insuficientes.

Un administrador de recursos considera a los recursos como un sistema, especialmente cuando al recurso se le pretende dar un manejo de uso múltiple.

Se sabe que las evaluaciones realizadas por un solo individuo tienden a ser intuitivas y son por lo general, inadecuadas por la complejidad de los problemas así como por él número pertinente de factores a ser considerado.

Al utilizar el enfoque sistémico para la solución de problemas ecológicos se:

  1. Genera combina, condensa y sintetiza una gran cantidad de información concerniente a los componentes del sistema.

  2. Examina en detalle la estructura del sistema.

  3. Traslada este conocimiento de los componentes del sistema, funciones y estructuras a los modelos del sistema.

  4. Usan los modelos para derivar nuevas posibilidades acerca de la operación, manejo y utilización del sistema.

Un ecosistema se define como: "un sistema resultante de la integración de todos los factores vivos y no-vivos del ambiente y como una unidad de paisaje en un segmento definido de espacio y tiempo" (Grant et al., 2003).

Es un conjunto complejo de organismos y ambiente formando un todo funcional, cuyo estudio no debe ser una búsqueda intensa de información sino un experimento sobre todo el sistema, donde el trabajo sobre cada bioma será integrado no solamente sobre los sitios más intensos y activos sino también sobre los ya más comprendidos. Los datos y la información se sintetizaran sobre ambos y también a través de diferentes biomas, el interés principal estará tanto en la precipitación como en la eficiencia bioenergética y biomasas de productividad, así como en su mejor utilización.

Metas inmediatas incluirán el análisis de los aspectos del ecosistema tales como: flujos de energía y de agua, productividad, patrones espaciales, relaciones interespecíficas y diversidad de especies, incluyendo además el entender los procesos del ecosistema por los que sus características de flujos, ciclos, densidad y diversidad, entre otros, son alcanzadas y mantenidas.

Finalmente se identificaran las preguntas ecológicas y se buscarán las respuestas en el campo o en el laboratorio o finalmente en el cubículo.

El trabajo dentro de cada ecosistema será integrado no solamente en los sitios de más intenso trabajo sino también en los sitios más adecuados y convenientes, y los datos y la información se sintetizara no solo sobre ambas áreas sino también sobre diferentes ecosistemas.

Dentro de los objetivos globales se incluye la adquisición de la información necesaria para el desarrollo y prueba de las teorías ecológicas, así como también de que tales teorías eventualmente tengan alguna utilidad en el entendimiento de los ecosistemas, y en su inteligente manejo y uso de él.

El punto focal en la investigación es el de mejorar nuestro entendimiento del sistema completo, no importa que tan concreto o detallado sea nuestro proyecto, la relación con el todo será el tema dominante, ya que esto es lo que determina la función y la persistencia del sistema.

Debe existir un mecanismo de sintetizar ésta información en un todo, conforme el programa progresa.

La síntesis de la información ya existente debe ser también una de nuestras metas en las primeras fases de nuestros proyectos.

El problema es bastante complicado por el hecho de que la cantidad de información en muchas áreas de la ecología y la climatología ha crecido de forma exponencial en las ultimas dos décadas y de que ésta está distribuida ampliamente en boletines, libros y reportes de varias organizaciones.

Pero en la edad de la explosión de la información; las revisiones y aún más importante las síntesis deben llevarse a cabo periódicamente a fin de organizar la literatura característica de la Bioclimatología, Ecología y áreas afines.

Y aún en el caso de que quedaran áreas del conocimiento sin cubrir total y adecuadamente, sería conveniente y deseable juntar la información que tengamos sobre algunos tipos específicos de ecosistemas.

Tales actividades deben ser planeadas como parte del esfuerzo de investigación. Intentando sintetizar la información en general, especialmente interpretar la información relevante a nuestros campos de interés, laboratorios y proyectos de investigación analítica.

A través de ésta revisión, queremos encontrar qué sabemos acerca de estos ecosistemas, qué permanece en duda, y obtener algunas líneas de prioridades sobre futuras investigaciones.

Un aspecto metodológico importante de organizar estas investigaciones será el de presentar avances en diferentes congresos o en condiciones informales realizar interacciones con participantes y expertos en el área tanto nacionales como del extranjero.

III.- OBJETIVOS PARTICULARES.


Los resultados se obtendrán de un análisis comparativo, implementado a través de modelos estructurales de simulación, optimización y pronóstico. Considerados como los más adecuados para las características propias de la región.

Se considera dentro de los beneficios de estos estudios el lograr el desarrollo e implementación de un modelo de pronóstico regional de lluvias y escorrentías, así como la creación de escenarios de productividad, producción, flujos de eficiencia bioenergética y ordenamiento de los sistemas ecológicos regionales, que nos permitan en base a los actualizados conocimientos e implicaciones de los sistemas complejos; encontrar posibles teorías ecológicas emergentes, así como también desarrollar mejores principios de manejo de los recursos naturales con fines agrícolas, ganaderos, industriales, rehabilitación de sistemas naturales y producción de energía, entre otros (Ritter et al., 2000a, 2000b, 2002a, 2002b, 2002c).

El análisis de la modelación matemática a utilizar tendrá especial énfasis en los modelos de simulación, optimización y pronóstico. Esta actividad se desarrollará en conjunto con varias Universidades nacionales y del extranjero.

Se incluirá el uso de metodologías de variables de estado a través de sistemas de ecuaciones diferenciales y computacional de simulación (Grant et al., 2001), así como modificaciones generalizadas para considerar las complejidades de la vida real de los sistemas ecológicos.

IV.- METODOLOGÍAS

Una aproximación general se obtendrá esencialmente de un modelo de compartimentos segmentado en partes en constante revisión y con posibilidades de publicación cada una de ellas:
Primero.- Se le dará énfasis a las revisiones para examinar la literatura para estimaciones y determinación de varianzas de la dinámica intra-estacional de biomasa, energía, agua y nutrientes en componentes o compartimentos de los ecosistemas

Segundo.- Se examina y caracteriza las fuerzas externas y/o fuerzas determinantes en la dinámica de los ecosistemas.

Tercero.- Se examinarán algunas de las mayores propiedades estructurales del sistema, como son los mecanismos de transferencia de materia de compartimento en compartimento, con modelos matemáticos usados libremente.
Es obvio que en un programa de investigación integrada, cada individuo no puede operar independientemente de los otros, ni en espacio ni en tiempo. Todos deben tener fechas comunes de entrega de avances o resultados.

Debemos mirar más críticamente y sistemáticamente a los planes de largo plazo estableciendo fechas de terminaciones donde un mayor esfuerzo administrativo será el seguimiento activo de los proyectos individuales, la calendarización de eventos, y evaluación de resultados, entre otros.

Para asegurar una buena coordinación de los eventos, debe contarse con una calendarización preliminar y generalizada de actividades.

La dependencia de cada evento sobre el otro y estimaciones preliminares de tiempos de inicio, tiempo óptimo de terminado, tiempo pesimista de terminado, etc., sobre cada proyecto se analizará por métodos de ruta crítica (CPM), específicamente por un programa de técnicas de evaluación y revisión (PERT).

V.- DISCUSIÓN GENERAL

Se analizará a la naturaleza de tal manera que se pueda describir de forma rigurosa y donde incluso se deriven ciertos pronósticos, siendo además capaces de definir la diferencia entre lo que se conoce y entre lo que aún se debe de hacer para lograr pronósticos seguros.

Dado que existe cierto orden en la naturaleza, esto exige cierto tipo de explicación. Cada uno de los paisajes que se observan y se reconocen como comunidades, cuentan con fronteras determinadas por las plantas dominantes y caracterizadas generalmente por su forma geométrica.

Todas aquellas interacciones que controlan o alteran el número y tipo de organismos de una localidad dada, debido a su tamaño y complejidad en una provincia biótica son muy difíciles de analizar en detalle, sobre todo cuando se trata de demostrar la existencia de regularidades donde se observa que a mayor simplicidad de los sistemas estudiados más aparentes parecen ser las regularidades, sin olvidar también que una noche fría o con fuertes vientos produce grandes diferencias en el mundo biológico.

Las interacciones entre organismos pueden tomar diferentes formas, como son: alterar o cambiar el ambiente físico o químico, ceder componentes o elementos energéticos o químicos a otros organismos, y cuando las comunidades actúan como sistemas abiertos con entradas ya sean de energía radiante o química y si está en estado estacionario o muy próximo a él, los flujos de salida ya sea como calor, agua o energía química, deben de aproximarse a los valores de entrada.

Muchos campos de estudio han demostrado el hecho de que aún para escalas locales la distribución de organismos sobre una región está muy lejos de ser aleatoria.

Cuando se puede demostrar la falta de aleatoriedad, se puede observar la existencia de leyes naturales ordenadas, capaces de predecir patrones ecológicos aún para situaciones en que no se pueda, por el momento, formular éstas leyes.

Se ha demostrado por ejemplo que la distribución de las plantas está fuertemente determinada por variaciones en contenido de humedad, estabilidad del suelo y sombreado.

Es importante interpretar la existencia de pequeñas áreas en que la asociación entre especies es aleatoria, lo que no necesariamente significa que los individuos de cada especie sean aleatorios y no tiene que haber una causa biológica para la identidad entre áreas.

Aquellas especies que están aleatoriamente asociadas unas con otras en un mismo campo pueden tener interacciones muy fuertes ya sea entre ellas o con una característica climática o geológica ocurriendo en toda el área.

La definición de comunidad es más interesante cuando se le define en términos de transferencias químicas o energéticas entre organismos. La comunidad definida cómo grupo de organismos que junto con su medio físico pueden ser convenientemente estudiados y que puede llegar a mostrar interacciones interesantes.

Pero aún más fascinante puede llegar a ser aquellas comunidades que están parcial o totalmente aislados del exterior. La fascinación de un lago o de una isla está en el hecho de que existe un mínimo de transferencias de individuos entre ellas y las comunidades mayores que las rodean.

Todas las leyes que controlan el número, tipo e interacciones entre organismos deben tener su total operación dentro de los límites de las áreas consideradas.

Sin una discontinuidad fuertemente señalada será muy difícil establecer las fronteras de una comunidad, donde es posible llegar a aprender más de algunas áreas que de otras, y en que las relaciones entre los organismos pueden llegar a complicarse en su interpretación por llegar a escoger inadecuadamente las áreas de estudio.

Es obvio que la abundancia y distribución de los organismos es en parte dependiente de la interacción misma de los organismos pero finalmente será el mundo inanimado el que ejercerá el mayor control sobre las comunidades.

La adición o sustracción de especies de una comunidad pueden radical y permanentemente alterar la abundancia relativa y aún la composición de especies que permanezcan en la comunidad.

¿Qué determina la distribución de las especies sobre la Tierra?, ¿Qué lo determina en la distribución local?, ¿Qué controla el número de animales de ciertas especies en cada localidad?

Las especies adaptadas a un área en particular pueden estar ausentes de esa área, simplemente por un accidente histórico, ya sea porque las propiedades del área fueron diferentes cuando las especies estuvieron en contacto con el lugar o porque las especies evolucionaron en alguna área similar sin ninguna conexión con el área en estudio.

Los Climatogramas han sido utilizados para determinar áreas adecuadas para el desarrollo de los insectos, encontrándose en regiones donde son capaces de un crecimiento rápido durante ciertos períodos del año.

A más complejidad en una comunidad en el sentido de tener un mayor número de especies y un mayor número de interacciones entre especies, es menos probable que un invasor llegue a establecerse o de que si se establece tendrá menos posibilidades de llegar a ser una plaga.

El universo debe verse como una red de relaciones vinculadas entre sí, donde la naturaleza se concibe a través de su autoconsistencia, sin estructuras estáticas y su estabilidad es el resultado de un equilibrio dinámico.

La dinámica de los recursos naturales es muy complicada, encontrándose que el efecto determinístico de denso dependencia representado por la ecuación logística, estabiliza el sistema de la cadena trófica, llevándonos de dinámicas caóticas y periódicas a estados estacionarios y que la adición de los procesos estocásticos del ambiente exterior puede resultar en la reducción en amplitud y frecuencia de la dinámica poblacional (Cai lin xu y Zi zhen Li, 2002).

El equilibrio observado en la naturaleza podemos considerarlo como una propiedad emergente y al modificar el ambiente algunas especies se extinguirán mientras que otras se convertirán en dominantes, pero después de romper el equilibrio inicial, surgirá otro nivel de equilibrio de forma natural, donde es necesario comprender la dinámica de este nuevo sistema para beneficiarse de él.

En la modelación del impacto por la explotación de un recurso son fundamentales nuestros estudios de diagnóstico, simulación y pronóstico, apoyados en las metodologías de simulación de enfoque de sistemas, donde se escogen las variables y las reglas adecuadas y necesarias para determinar los elementos que gobiernan la dinámica en el sistema de estudio, con lo que podemos predecir los cambios de dichos sistemas a través del tiempo.

Es necesario identificar el problema con claridad, y describir los objetivos del estudio con precisión, teniendo en mente que vamos a estudiar la realidad como un sistema.

El resultado de esta fase de estudio ha de ser una primera percepción de los elementos que tienen relación con el problema planteado, por lo que debemos conocer los elementos que forman el sistema y las relaciones que existan entre ellos, incluyendo sólo aquellos elementos que tienen una influencia razonable sobre nuestro objetivo que es la de proponer acciones prácticas para solucionar el problema.

El comprender se da como algo previo a resolver. No hay logro de objetivos que no existen o no son claros y precisos en el tiempo y en el espacio. Todo cambio en el medio ambiente produce reacciones en cadena de desajustes coyunturales. Por esto es que los sistemas vivientes sólo existirán si sus variables de estado o de equilibrio permanecen dentro de ciertos valores.

La virtud de la ciencia, es que datos nuevos arriban sin cesar y la llevan a cambiar sus visiones e ideas, no hay realidad que podamos comprender de manera unidimensional.

Toda visión parcial es pobre. Hay que tener sentido del carácter multidimensional de toda realidad. A la vez debemos aceptar que jamás podremos escapar a la incertidumbre y jamas podremos tener un saber total.

Los modelos propuestos para el manejo de los recursos naturales, ya sea para el manejo de pesquerías, bosques, pastizales, control de plagas o agricultura, pueden clasificarse en diferentes categorías y es necesario tener muy claro sus diferencias fundamentales, y por lo mismo es necesario de entender de forma precisa, debilidades y fortalezas de los diferentes tipos de modelos.

Los modelos de rendimiento por recluta, maximizan el rendimiento de un recurso manipulando la mortalidad de explotación y la edad mínima o primera entrada en el proceso de explotación, considerando que se dan condiciones ambientales constantes.

Sin embargo sabemos que la mayoría de los recursos naturales son regulados precisamente por las condiciones cambiantes del ambiente, por lo que es necesario incluirlos si es que queremos obtener una metodología de aplicación universal

Nuestros modelos, son modelos complejos no-estacionarios, donde es posible incluir tantos factores ambientales como sean necesarios para construir el modelo, y de poder incorporar posibles estrategias de manejo de los recursos naturales, implantadas por el hombre.

No importa que tipo de ecuación es la más indicada para describir un sistema complejo, el problema a enfrentar en todos los casos es la de determinar la estructura particular para el modelo que nos da la descripción más realista de el sistema, una vez que el modelo ha sido derivado y los parámetros han sido estimados podemos utilizar algunos métodos para encontrar como maximizar la productividad de una especie útil o minimizar la productividad de una plaga.

Conforme la biomasa poblacional disminuya, la tasa de crecimiento efectivo incrementará y la edad media en la población disminuirá. En equilibrio la residencia media en la población será siempre igual al inverso de su tasa reproductiva.

Cualquier disminución en la biomasa poblacional menor al tamaño original, cuando dio inicio la explotación, puede incrementar su potencial de crecimiento y reproductivo, por que al disminuir la densidad poblacional, deben mejorar las condiciones para la población restante.

La edad media en la biomasa poblacional disminuye al aumentar la explotación. La actividad pesquera puede disminuir la capacidad de sostén del ecosistema lo cual es de efecto acumulativo y proporcional a la intensidad pesquera aplicada, afectando a su vez a la máxima biomasa que el habitat puede mantener.

La tasa de recuperación será menor conforme el daño en el habitat sea mayor. La meta es mantener a la población en explotación en la mitad de su tamaño inicial, para obtener su óptimo rendimiento.

Las decisiones para el manejo del recurso se basan en el tamaño de la biomasa poblacional y su comparación al valor óptimo de esta biomasa inicial.

Un modelo de toma de decisiones más sofisticado debería de incorporar los niveles de capturas recomendadas basadas en los tamaños pronosticados y en las inexactitudes de éstas predicciones, componente importante para una versión final de un modelo integral para la toma de decisiones.

Su esencia no radica tan solo en el conjunto de técnicas cuantitativas, sino también en la flexibilidad y universalidad de su enfoque.

Destacando que comprender el comportamiento de cada una de las partes del sistema no nos garantiza que podamos entender el comportamiento del sistema como una unidad funcional.

Una inadecuada preservación de los recursos naturales es un desperdicio de recursos valiosos; su manejo por otra parte hace posible la domesticación de naturalezas inhóspitas, diseñando habitats adecuados para convivir hombre y naturaleza.

Una de las cosas más importantes que la simulación matemática en dinámica poblacional ha hecho, es la de identificar los factores causantes del cambio poblacional, ciclos y comportamientos caóticos, ya que si bien la fluctuación poblacional es impredecible, no lo son las condiciones que dan origen al comportamiento caótico.

La incertidumbre debe incorporarse en las estrategias de manejo, reconociendo que algunas fluctuaciones siempre ocurrirán, así como que siempre habrá sorpresas, pero también, donde las soluciones pueden frecuentemente diseñar formas para reaccionar a estas sorpresas.

Existen dos formas conocidas de estudiar el caos en el manejo de los recursos naturales: Los métodos estadísticos de series de tiempo y los métodos basados en la reconstrucción de atractores usando el teorema de Takens.

Otro método reciente y es el que aquí utilizamos se basa en la bifurcación y la ruta del caos, pronosticada por modelos matemáticos donde si la dinámica caótica existe, podremos reproducir la ruta al caos y donde la mezcla de no linealidad y estocasticidad producen un nivel de complejidad que no puede ser vista y observada por el estudio de los atractores determinísticos solamente.

El principio básico es la consideración de que un modelo simple deterministico de dimensión baja puede dar no solamente simulaciones y predicciones exactas sino también dar explicaciones de la compleja dinámica exhibida por los sistemas biológicos.

El exponente de Lyapunov representa una medida de la caosidad de estos ecosistemas y una medida de su cantidad de información contenida en ellos.

Leyes sencillas, procesos no-lineales, sensibilidad a las condiciones iniciales y a la retroalimentación son los factores que al parecer hacen funcionar el mundo.

Un punto clave para entender la dinámica de las comunidades ecológicas en el corto tiempo es saber qué es lo que determina la fluctuación interna de la población.

También sería de gran utilidad pronosticar lo que puede ocurrir cuando una población es explotada o cuando se alteran los patrones climáticos.

La naturaleza está regida por leyes y es a través de éstas que sus sistemas se adaptan a las condiciones del ambiente local. Es necesario identificar las que son pertinentes para nuestros propósitos si deseamos ajustarnos al orden natural, para tratar de comprender los factores que gobiernan y regulan el desarrollo, estructura y funcionamiento de los sistemas productivos naturales.

Cada comunidad es única y cuando es perturbada, rápidamente reaccionará para restaurar su equilibrio. El "balance de la naturaleza" se refiere a la habilidad de la comunidad para resistir o recuperarse de perturbaciones externas.

La mayor fuerza de perturbación del balance es el clima, ya sea de largo plazo o por episodios repentinos, tales como tormentas o cambios de temperatura.

Todo lo que observamos en la historia de las poblaciones, ya sea su regularidad o aparente aleatoriedad o cualquier combinación de las dos, se dice que es resultado de fuerzas externas.

Las poblaciones, no sólo fluctuarán en tamaño conforme transcurran en el tiempo, sino también su distribución en el espacio presentará una distribución de conglomerados o parches, que emergen de la misma naturaleza.

Un ecosistema que no está sujeto a perturbaciones fuertes del exterior, cambia de manera progresiva, pronosticable y direccional, convirtiéndose en más maduro, con incrementos de la complejidad de su estructura, lo que significa un mayor número de interacciones entre sus elementos y una minimización del flujo de energía por unidad de biomasa poblacional existente.
El reto es determinar el modelo que nos dé la descripción más realista del sistema y una vez que el modelo ha sido construido y sus elementos constitutivos estimados, podemos utilizar algunos métodos para encontrar cómo maximizar la productividad de una especie útil o minimizar la productividad de una plaga.

VI.- RESULTADOS ESPERADOS

Muchos de los beneficios a largo plazo, vendrán a través del mejoramiento en el estudio investigación y manejo administrativo de los recursos naturales. Los modelos matemáticos necesarios en este proyecto, servirán para enlazar la teoría ecológica y los modelos de lluvia y escorrentía con la experiencia administrativa y con el uso de estudios detallados de investigación ecológica, así como de las técnicas y estrategias administrativas más modernas.

Una vez que se inicien los estudios experimentales de los procesos físicos, climáticos, fisiológicos y ecológicos, junto con los resultados obtenidos anteriormentente, se usará la información en el desarrollo de tres tipos de modelos matemáticos; los de simulación de lluvia regional, productividad de los principales sistemas ecológicos de la región, y optimización, estructura y dinámica básica de dichos sistemas.

Uno de los propósitos principales en el análisis global de la región será la de combinar los modelos de simulación con los modelos sistémicos de optimización, pero sobre todo en adquirir la habilidad de simular y predecir a través de modelos de simulación la dinámica de dichos sistemas y generar, así como seleccionar, de un gran número de alternativas aquellas estrategias de manejo que beneficien, vía modelos de optimización, a un mayor número de elementos de la sociedad.

Los modelos de simulación se construirán del resultado de los procesos experimentales, literatura bibliográfica, así como de la experiencia acumulada en el estudio del clima y los ecosistemas; donde sus ecuaciones al ser resueltas puedan predecir resultados y dinámicas del sistema, dentro de sus posibles rangos de manifestación esperado, no más allá de la extrapolación inercial conocida.

Los estudios de validación para los modelos de simulación de lluvia regional y productividad se harán midiendo los componentes del sistema, donde se tendrá una secuencia de tiempos de medidas en el campo para comparar con los resultados del modelo.

Se medirán las variables críticas en el campo y se usaran los datos obtenidos para alimentar el modelo y ver si se puede simular y predecir con ellos los mismos resultados que se observan en el campo. Es decir, que debemos tratar de que exista una retroalimentación entre los estudios de campo, de laboratorio y de cubículo.

Esto nos llevará cada año a rediseñar los estudios de campo así como los modelos utilizados.

El desarrollo de cada modelo, una vez que el problema ha sido identificado, implica muchos pasos por efectuar cómo es la de examinar los métodos disponibles, diseño de bloques, construcción e implementación así como verificación del modelo con los datos reales ó experimentales.

El esfuerzo de modelación claramente debe ir adelantado al esfuerzo de experimentación. Incluyendo en todo esto elementos estocásticos y no lineales así como los sistemas de ecuaciones discretas.

La primera fase se desarrolla mediante las siguientes etapas:

  1. Desarrollo del modelo conceptual. En esta etapa se identifican los componentes y sus relaciones, se clasificarán y se hará la representación formal del modelo conceptual, describiendo los patrones esperados.

  2. Desarrollo del modelo cuantitativo. Se seleccionará la forma matemática para el modelado del comportamiento, se define el intervalo de tiempo para la simulación y se identifica las formas de las ecuaciones en el modelo, posteriormente se estiman los parámetros de las ecuaciones en el modelo, se codificarán las ecuaciones del modelo y finalmente se efectuará la simulación de referencia.

  3. Evaluación del modelo. Se evaluará la estructura y las relaciones representadas en el modelo, se encontrará la concordancia entre el comportamiento del modelo y los patrones esperados así como con los datos reales del sistema.

  4. Uso del modelo. Se desarrollará y ejecutará el diseño experimental para las simulaciones, posteriormente se analizarán e interpretarán los resultados del modelo para condiciones normales y para posibles escenarios bajo condiciones ambientales diferentes


El holismo es una tendencia específica, de carácter concreto, creadora de todas las características del universo, y por lo tanto muy fructífera en resultados y explicaciones.

Las palabras holismo y organicísmo se han empleado indistintamente.

Para los reduccionistas, el problema de la explicación se resuelve en cuanto se logra la reducción a los componentes más pequeños. Asegurando que en cuanto se completa el inventario de dichos componentes y se ha determinado la función de cada uno, debería resultar fácil explicar también todo lo observado en los niveles superiores de organización.

Esta afirmación según los organicistas no es cierta, ya que el reduccionismo es completamente incapaz de explicar características de los sistemas que se manifiestan en los niveles de organización superiores.

Tanto las partes como los todos son entidades materiales, y la integración es el resultado de la interacción de las partes, como consecuencia de sus propiedades, donde además la descripción de dichas partes por separado no puede explicar las propiedades del sistema en su conjunto.

La organización de las partes es lo que controla el sistema y ningún sistema puede ser explicado por completo describiendo solamente las propiedades de sus componentes aislados.

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  1. EL MUNDO COMO SISTEMA
Walter Ritter Ortíz,1 Norma Sanchez S 2 Sergio Guzman Ruiz1. Ruben Trejo2.
Rebeca Gonzalez Villeda3, Alfonso Banderas Tarabay3

1. Sección de Bioclimatología, Centro de Ciencias de la Atmósfera, UNAM. Circuito Exterior s/n, Ciudad Universitaria, Deleg. Coyoacan, México, D. F. walter@atmosfera.unam.mx, Sergio@atmosfera.unam.mx

2. Departamento del hombre y su ambiente. Universidad Autónoma Metropolitana (UAM). Xochimilco. santilla@correo.xoc.uam.mx

3 IMTA y Facultad de Ciencias. Universidad Autónoma del Estado de Morelos (UAEM) re-villela@hotmail.com



INTRODUCCIÓN

La mayoría de los problemas que enfrentamos día con día, y nuestros fracasos al tratar de resolverlos se relacionan con nuestra ineptitud para comprender y manejar a los sistemas complejos.

En el análisis de la solución de los problemas complejos con el enfoque sistémico; todas las partes son dependientes entre sí y actúan con una amplia estrategia de investigación involucrando el uso de técnicas y conceptos matemáticos de manera sistemática y aproximación científica.

La complejidad de los problemas nos abruma por todos lados y el pensamiento sistémico es más necesario que nunca y esto no descarta a los problemas económicos así como de las ciencias naturales, del clima y de la misma sociedad.

El pensamiento sistémico nos dice que cuando analizamos las causas y los efectos de un problema no necesariamente deben éstos estar próximos en espacio y tiempo; pero que una vez que identifiquemos la causa, podrían las metodologías de dicho pensamiento sistémico conducirnos a modificaciones significativas en el sistema de solución o conflicto de interés que produjeran mejoras duraderas; donde el principio de palanca nos enseña también que para el caso de los sistemas económicos y sociales los actos que realicemos, aún y cuando pudieran ser considerados pequeños pueden éstos llegar a producir mejoras significativas y duraderas, sobre todo si se realizan en el sitio apropiado.

Corresponde a los investigadores en Ciencias de la Tierra evaluar dichos aspectos en nuestras áreas de trabajo ya sea que se trate del clima, la sismología, la oceanografía o cualquier otra ciencia afín.

Los avances en este sentido parecen ser afirmativos abriéndose un panorama tan vasto que podríamos aseverar que sería el paradigma de nuestro siglo.

1.- SOLUCION DE PROBLEMAS CON EL ENFOQUE SISTEMICO

El pensamiento sistémico nos permite descubrir los patrones que se repiten en los acontecimientos de la naturaleza y la vida diaria, proporcionandonos métodos más eficaces para afrontar los problemas con mejores estrategias de pensamiento, además de ser la base de un razonamiento claro y una buena comunicación, así como de una forma de profundizar y ampliar nuestros puntos de vista.

Las técnicas del pensamiento sistémico nos permiten entre otras cosas:

En el análisis de sistemas todas las partes son dependientes entre sí y actúan con una amplia estrategia de investigación involucrando el uso de técnicas y conceptos matemáticos de manera sistemática y aproximación científica a la solución de los problemas complejos.

Donde observamos que los problemas son cada vez más complejos e interconectados, donde sus causas muchas veces residen en las mismas políticas bien intencionadas que tratan de resolverlos y que nos hacen actuar sobre los síntomas y no sobre las causas, produciendo beneficios a corto plazo y perjuicios a largo plazo y lo peor de todo es que nos inducen a seguir actuando sobre los síntomas y cuanto más nos esforzamos por resolverlos peores son los resultados.

Es decir que la mayoría de los problemas que enfrentamos se relacionan con nuestra ineptitud para comprender y manejar dichos sistemas complejos e ignorando que las principales amenazas a nuestra supervivencia no proceden de hechos repentinos sino de procesos lentos y graduales. Recompensamos a las personas que saben defender sus puntos de vista pero que son incapaces de reconocer un problema complejo.

Contamos con equipos de gente de incompetencia calificada increíblemente apta para cerrarse al aprendizaje, y que nos hacen sentir obligados a actuar de determinada manera.

Las estructuras generan patrones de conducta donde los componentes del sistema interactúan y generan patrones de inestabilidad y amplificación con explicaciones estructurales que tienen un impacto considerable y donde podemos decir que los problemas de hoy son las soluciones deformadas y utilizadas de ayer.

2.- PROCESOS DE RETROALIMENTACIÓN Y PATRONES DE CAMBIO

En los procesos de retroalimentación de la naturaleza o de la sociedad, la demora del efecto como resultado de una causa, explica por qué los problemas sistémicos son tan difíciles de reconocer.

Las causas y los efectos no están próximos en el espacio y el tiempo, pero una vez identificada la causa, podría conducirnos a modificaciones en el sistema de solución o conflicto, que produjeran mejoras duraderas; donde el principio de palanca nos enseña que los actos aún siendo pequeños pueden llegar a producir mejoras significativas y duraderas, si se realizan en el sitio apropiado.

Con todo esto de que los problemas no tienen una causa simple y local, las organizaciones se desquician ya que son incapaces de integrar talentos y funciones en una totalidad productiva.

Para esto el pensamiento sistémico debe empezar por reestructurar nuestro mismo pensamiento ya que la esencia del pensamiento sistémico radica en un cambio de enfoque.

Hay que comprender la complejidad dinámica no la complejidad de los detalles.

La comprensión de las causas y las posibles soluciones requiere que reconozcamos las interrelaciones existentes, siendo preciso además reconocer los patrones de cambio y no sólo los efectos instantáneos.

Las simulaciones de miles de variables y complejos detalles tan sólo servirán para impedirnos ver los patrones e interrelaciones que buscamos.

Es decir, no debemos combatir la complejidad con la complejidad.

Nuestra manera de ver el mundo sólo genera visiones fragmentarias y actos contraproducentes por lo que necesitamos trascender los hechos para ver las fuerzas que modelan el cambio.

Ver sólo los actos individuales pasando por alto la estructura de dichos actos forma parte de nuestra impotencia natural frente a las situaciones complejas.

Los procesos de retroalimentación por otra parte nos permiten ver que continuamente estamos recibiendo influencias de la realidad pero que además nosotros también ejercemos influencias sobre ella.

Alude además a todo flujo reciproco de influencia y en donde dicha influencia es a la vez causa y efecto, trastocando nuestras ideas más arraigadas sobre causalidad.

Donde lo esencial es que veamos las interrelaciones en vez de las relaciones lineales de causa y efecto, así como de ver los procesos de cambio en vez de los momentos instantáneos.

La retroalimentación es por lo tanto una reacción del sistema que se regenera en forma de estimulo o la información devuelta que influye en el paso siguiente, siendo la consecuencia de nuestros actos que vuelven a nosotros e influyen en lo que hacemos a continuación, donde la acción, la recompensa y la repetición de la acción forman parte de la retroalimentación de refuerzo.

La retroalimentación de refuerzo o positiva puede ser buena o mala según lo que amplifique, dirigiendo al crecimiento o al declive según su estado de partida.

La retroalimentación de control o negativa se opone al cambio y reducen, limitan o contrarrestan el cambio inicial y mantienen estable el sistema, aceptándose que sin ella los seres vivos no podríamos existir, ni funcionarían los ecosistemas y las sociedades humanas.

Todos los sistemas tienen un objetivo aunque sea tan sólo el de la sobrevivencia, pero cuanto más complejidad dinámica tenga el sistema más tiempo le llevará a la retroalimentación en recorrer la red entera de conexiones.

Si no se tienen en cuenta estos retrasos pueden producirse oscilaciones o reacciones excesivas.

El efecto "Palanca" y el cambio repentino tienen que ver también con el grado de homogeneidad en el funcionamiento del sistema a lo largo del tiempo y con su forma de reaccionar en situaciones especiales.

Siendo continuo el sistema cuando actúa de forma predecible con arreglo a una serie de estados y será discontinuo cuando ocurra algo raro en una serie determinada de circunstancias especiales y conforme sean más complejos, también serán menos fiables.

Las dificultades pueden estar creadas por nuestra manera de pensar en el problema y no ser limitaciones reales de la situación ya que los problemas son una creación conjunta de los acontecimientos y lo que pensamos sobre ellos y no podemos resolverlos con el mismo nivel del pensamiento que los creó, es decir no tan sólo debemos resolver los problemas sino también eliminar el pensamiento que generó dicho problema.

Nuestros actos crean la realidad y por lo mismo son ellos los que pueden cambiarla.

Las relaciones humanas parecen estar ligadas por tramas invencibles de actos interrelacionados que a menudo tardan años en exhibir plenamente efectos mutuos.

Solemos concentrarnos en partes aisladas del sistema y nos preguntamos por qué nuestros problemas más profundos nunca se resuelven.

La inteligencia emocional es piedra angular de la organización inteligente y es lo que permite aclarar y ahondar continuamente nuestra visión, concentrando energías y paciencia para ver la realidad objetivamente.

Sin una orientación sistemática, no hay motivación para examinar cómo se interrelacionan las disciplinas.

Se dice que la visión sin pensamiento sistémico termina por pintar seductoras imágenes del futuro sin el conocimiento profundo de las fuerzas que se deben dominar para poder llegar a su entendimiento.

La Teoría General de Sistemas es un corte horizontal que pasa a través de todos los diferentes campos del saber humano para explicar y predecir la conducta de la realidad.

La sociedad para la investigación General de Sistemas fue organizada en 1954 para impulsar el desarrollo de sistemas teóricos aplicables a más de uno de los compartimentos tradicionales del conocimiento.

Sus funciones principales según Bertalanffy (1968), son:

a) Investigar el isomorfismo de conceptos, leyes y modelos en varios campos, y fomentar provechosas transferencias de un campo a otro;

b) Estimular el desarrollo de modelos teóricos adecuados en los campos que carecen de ellos;

c) Minimizar la repetición de esfuerzo teórico en diferentes campos;

d) Promover la unidad de la ciencia mejorando la comunicación entre especialistas.

La propuesta de la teoría de los sistemas fue recibida con incredulidad, por fantástica o presuntuosa. O bien era trivial por no ser los llamados isomorfísmos sino meros ejemplos del hecho primario de resultar aplicables a las matemáticas y a toda suerte de cosas; o bien era falsa y equivoca, en vista de que analogías superficiales disimulan diferencias genuinas y conducen así a conclusiones erradas y hasta moralmente objetables.

La teoría de los sistemas respondía a una secreta tendencia en varias disciplinas, intentando la interpretación y la teoría científica donde antes no había nada de ello, así como mayor generalidad que en las ciencias especiales y observando que hay un cuerpo de conocimientos en la teoría general de sistemas de amplia aplicabilidad a muy diversas disciplinas.

3.- LA ESPECIALIZACIÓN Y LA GENERALIZACIÓN

Según Boulding: La especialización se está desintegrando en subculturas aisladas con sólo tenues líneas de comunicación entre ellas, donde pareciera que la ciencia se transforma en un conjunto de ermitaños enclaustrados, cada uno hablando para sí mismo con palabras de un lenguaje particular que sólo él puede comprender.

En investigación la visión reduccionista del especialista trata una realidad que ha sido dividida y sus partes han sido explicadas por diferentes ciencias.

El enfoque de sistemas, en su metodología toma una posición contraria y pretende integrar las partes hasta alcanzar una totalidad lógica o de una independencia o autonomía relativa con respecto a la totalidad mayor de la cual también forma parte.

OBSERVACIÓN: No se busca establecer una teoría general de prácticamente cualquier cosa, única y total, que reemplace todas las teorías especiales de cada disciplina en particular. Tal teoría, no tendría sentido porque en la medida que aumentamos la generalidad tenemos que hacerlo a costa del contenido.

Entre lo específico que no tiene significado y lo general que no tiene contenido, debe existir para cada propósito y para cada nivel de abstracción, un grado óptimo de generalidad.

4.- LA VISIÓN SISTEMICA UNA CIENCIA DE RELACIONES

Hemos aprendido que para comprender un sistema no se requieren sólo de conocer los elementos que lo constituyen sino también las relaciones que existan entre ellos, tratándolos con una reorientación del pensamiento y la visión del mundo resultante de la introducción del sistema como nuevo paradigma científico.

De uno u otro modo estamos forzados a vérnoslas con complejidades, con totalidades o sistemas en todos los campos del conocimiento, lo que implica una fundamental reorientación del pensamiento científico, con lo cual se deberá tener una dimensión distinta de todas las visiones del mundo previas.

5.- LA VISIÓN SISTEMICA EN LA TECNOLOGÍA Y SOCIEDAD MODERNA

La tecnología y la sociedad moderna se han vuelto tan complejas que los caminos y medios tradicionales no son ya suficientes, y se imponen actitudes de naturaleza holista, o de sistemas, y generalista, o interdisciplinaria.

Donde el concepto de sistema constituye un nuevo paradigma, o una nueva filosofía de la naturaleza.

6.- LA VISIÓN SISTEMICA EN LAS CIENCIAS SOCIALES

Muchos científicos sociales y algunos psiquiatras estudian, entienden o aplican la teoría de los sistemas, e incluso algunos políticos suelen pedir que se aplique el enfoque de sistemas a problemas apremiantes, tales como la contaminación del aire y del agua, la congestión de trafico, la plaga urbana, la delincuencia juvenil y el crimen organizado, así como la planeación de ciudades.

Existe una interrelación entre todos los elementos y constituyentes de la sociedad. Los factores esenciales en los problemas, políticas y programas públicos deben ser siempre considerados y evaluados como componentes interdependientes de un sistema total.

La moderna investigación de los sistemas puede servir de base a un marco más adecuado para hacer justicia a las complejidades y propiedades dinámicas del sistema sociocultural, es decir que el único modo significativo de estudiar las organizaciones humanas será como sistema.

El individuo se convierte cada vez más en un engranaje dominado por unos pocos guías privilegiados, mediocres y chanchulleros, que persiguen sus intereses privados tras la cortina de humo de las ideologías (Sorokin, 1966).

7.- LA VISIÓN SISTEMICA EN NEGOCIOS Y EMPRESAS

Los negocios y otras empresas humanas también son sistemas. También están ligados por tramas invisibles de actos interrelacionados, que a menudo tardan años en exhibir plenamente sus efectos mutuos, donde además es muy difícil ver todo el patrón de cambio ya que solemos concentrarnos en fotos instantáneas, en partes aisladas del sistema, y nos preguntamos por qué nuestros problemas más profundos nunca se resuelven.

Su propósito es descubrir las similitudes o isomorfísmos en las construcciones teóricas de las diferentes disciplinas esperando desarrollar algo parecido a un espectro de teorías, un sistema de sistemas que pueda llevar a cabo la función de un gestalt (configuración) en las construcciones teóricas en la cual la totalidad es vista o comprendida como algo más que la simple suma de sus partes.

Uno de los principales objetivos de la Teoría General de Sistemas es el desarrollo de un marco de referencia de teoría general que permita que un especialista pueda alcanzar a captar y comprender la comunicación relevante de otro especialista.

BIBLIOGRAFÍA

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Grant E. W., S. Marin L. y K. Pedersen E. (2001). Ecology and Natural Management:System Analysis and Simulation. John Wiley & Sons, Inc.

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Bibliografia Complementaria









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