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Marzo 2016



ANÁLISIS DE ECOSISTEMAS Y SISTEMAS COMPLEJOS



Walter Ritter Ortiz, Ernesto Jáuregui Ostos.

Sección de Bioclimatología, y Climatología Urbana. Centro de Ciencias de la Atmósfera, UNAM. Circuito Exterior s/n, Ciudad Universitaria, Deleg. Coyoacan, México, D. F. email: walter@atmosfera.unam.mx .

RESUMEN

Las bases teóricas de los sistemas complejos han sido enfocadas principalmente en su organización; considerándolos 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, en el análisis de ecosistemas, nos permite visualizarlos como una red de componentes conectados e interactuando de maneras que sólo pueden ser descritas por relaciones altamente no-lineales. De esta manera, el estudio de los ecosistemas es colocado dentro de un contexto mucho más amplio en que los ecosistemas pueden ser sujetos a los mismos métodos de caracterización, modelado y descripción a como es lo usual en otros sistemas complejos y podemos así, elucidar similaridades y diferencias entre ecosistemas y otros tipos de sistemas complejos.

Palabras clave: Ecosistemas, manejo de recursos naturales, sistemas complejos

Key words: ecosystems, natural resources management, complex systems

INTRODUCCIÓN

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, cuya dinámica no es inferible de una descripción simplificada del sistema. El campo es altamente multidisciplinario, juntando expertos en varias ramas para su estudio que van desde economía, ciencias sociales, biología, física y meteorología.

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 y autopoiesis en sistemas vivos. 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 emergentes procesos 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. Podemos considerar también lo inadecuado de algunas teorías con respecto a soluciones rápidas de los problemas ambientales y analizar y criticar la posibilidad de 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 regularmente: formulando modelos, corriéndolos y probando los resultados contra el comportamiento cuantitativo y cualitativo de un mundo real.

SISTEMAS COMPLEJOS Y EL ENFOQUE SISTÉMICO

Vivimos en un mundo de sistemas y somos sistemas dentro de sistemas, por lo que para comprendernos necesitamos obligadamente utilizar técnicas del pensamiento sistémico. Si consideramos que un sistema es un conjunto de elementos interactuando entre sí con un propósito en común, podemos decir que es algo que fundamenta su existencia y sus funciones como un todo, mediante la interacción de sus partes. Al utilizar el enfoque sistémico a la solución de problemas de sistemas complejos debemos:

Un ecosistema como sistema complejo debemos definirlo 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”. Es un complejo de organismos y ambiente formando un todo funcional.

Las preguntas típicas de su análisis, serán del tipo de:
  1. ¿Cuál es el efecto de la abundancia relativa de los consumidores sobre las razones del ciclo de nutrientes y flujos de energía?

  2. ¿Cómo es repartido el consumo de plantas entre los herbívoros?, ¿Y cómo estas proporciones cambian estacionalmente y de año a año?

  3. ¿Cómo los productores primarios varían en número y productividad en relación a las variaciones de estación y estado del tiempo?

  4. ¿Son las razones de ciclado de nutrientes y flujos de energía dependientes de la diversidad de especies o diversidad de formas de vida en algún nivel trófico dado? ¿En qué forma es la información procesada y guardada en un ecosistema? ¿Los patrones seguidos por las plantas reflejan en una forma cuantitativa el estrés que vive el sistema?

  5. ¿Existe alguna relación entre el tamaño de la disponibilidad de los nutrientes y la razón de ciclado del sistema?

  6. ¿Cómo las proporciones relativas de nutrientes y energía dentro del sistema total varían entre los diferentes niveles tróficos con diferentes métodos de manipulación del sistema?


El punto focal en la investigación es la de mejorar nuestro entendimiento del sistema completo: no importa que tan concreto o detallado sea nuestro estudio, la relación con el todo será el tema dominante.

LOS SISTEMAS COMPLEJOS Y LAS EMERGENCIAS RESULTANTES DE SU ESTRUCTURA GLOBAL

Los sistemas complejos pueden actuar de formas que no son predecibles mediante el análisis de sus partes por separado, funcionan como un todo y tienen propiedades distintas de las partes que lo componen, conocidas como propiedades emergentes, pues emergen del sistema mientras está en acción.

Contempla el todo y las partes así como sus conexiones, estudiando el todo para poder comprender las partes. Su comportamiento depende de la estructura global, donde la disposición de las piezas es fundamental, con las partes conectadas y funcionando todas juntas. Como las propiedades emergentes surgen del conjunto o totalidad del sistema, veremos que si el sistema lo descomponemos en sus partes, también perderemos dichas propiedades emergentes. Vivimos cotidianamente con las propiedades emergentes sin tomarlas en cuenta; sin embargo, no dejan de ser (después de analizarlas) sorprendentes e impredecibles. El mismo equilibrio de la naturaleza podemos considerarlo como una propiedad emergente y si perturbamos el medio ambiente, algunas especies se extinguirán mientras que otras se convertirán en dominantes. Pero después de romper el equilibrio inicial, surgirá otro, con la ventaja de que no es necesario comprender el sistema para beneficiarse de él. Donde los diferentes sistemas pueden estar organizados en torno a las siguientes reglas generales:

EL CAOS CREATIVO EN LA SOLUCIÓN DE LOS PROBLEMAS: CAOS CREATIVO O CÓMO HACER QUE LAS COSAS FUNCIONEN

Los científicos tienen mucho que aprender acerca de cómo las leyes fundamentales de la naturaleza generan la gran riqueza de manifestaciones del mundo que observamos. Las estructuras muy complejas en la naturaleza tienen como característica general de que exhiben complejidad a causa de la intrincada organización de su gran número de componentes, los cuales están constituidos generalmente por elementos muy simples. Esa estructura es lo que es y hace lo que hace, no tanto por lo que son, sino debido al modo en que están organizadas sus partes constituyentes. Las estructuras complejas también parecen exhibir umbrales que cuando se los cruza, dan lugar a súbitos saltos en la complejidad y, súbitos saltos en sus propiedades, cuando crece el número de vínculos entre sus partes constituyentes.

Nuestros conocimientos básicos en todas las ciencias se basan en descripciones, aunque durante mucho tiempo fue el experimento al que se le consideró como el único método científico válido. Las investigaciones ambientales se basan muchas veces en la observación y en la medida, y sus teorías básicas cambian con cierta frecuencia como consecuencia de nuevas observaciones que tienen poco o nada que ver con la experimentación, a menos que ésta sea de tipo matemático.

La situación actual de las ciencias ambientales, con sus dispersos esfuerzos de investigación y apoyo de las matemáticas, necesitan urgentemente conceptos y objetivos unificados, donde se dé prioridad a los modelos capaces de reconocer los conflictos potenciales entre las políticas de uso del recurso, con los impactos negativos de su deterioro. La ventaja de los modelos matemáticos es de que son precisos y abstractos, transfiriendo información de forma lógica y actuando como un medio de representación y comunicación sin presencia de ambigüedades. La mayor desventaja es: que los modelos pueden distorsionar un problema al insistir en el uso de un modelo particular, aún y cuando no se ajuste a la realidad y, las aparentes dificultades de abandonar un modelo que no es capaz de avanzar más en el proceso de investigación.

Es por esto importante entender que la modelación matemática, para su mejor uso, es solamente un paso más y forma parte de un conjunto mayor de procesos. Y en este amplio horizonte de la investigación ambiental, debemos obtener el máximo rendimiento y óptimo aprovechamiento para lo que el modelo ha sido diseñado; pero al mismo tiempo, debemos evitar que se convierta en un ente aislado sin relaciones ni correspondencias y sin propósitos claros y concretos, con distorsiones aberrantes al ser convertido finalmente en el único propósito de interés del trabajo.

¿ PODEMOS ENTENDER CÓMO FUNCIONA LA NATURALEZA?

A medida que creemos avanzar en la comprensión de la naturaleza, nos vamos convenciendo de que existen muy pocas leyes que la rigen y que quizá, la mayor parte de ellas se expresa declarando imposibles algunas cosas, Broecker (1990). Debemos aceptar también que la ciencia es un conocimiento aproximado, donde las teorías que poseemos están lejos de representar verdades inmutables: no representan más que el estado actual de nuestros conocimientos y deberán modificarse con el acrecentamiento de la ciencia. Todo conocimiento no es más que una cierta aproximación a la verdad donde la perfección científica nunca logra alcanzarse. Popper nos dice que así como la ciencia jamás podrá contestar preguntas acerca del significado y propósito del universo, así también nada está determinado, nada es cierto y seguro, nada es completamente predecible, hay solamente propensiones para que ciertas cosas ocurran.

El universo no parece otra cosa que probabilidad y de que la probabilidad está en la naturaleza física de las cosas. Heisenberg (1930) nos enseñó que no todas las proposiciones científicas son falsas o verdaderas, sino que la mayor parte de los enunciados, si no todos, son indeterminados, inciertos, grises y borrosos. Mientras que también Einstein (1952) solía decir: “En la medida en que las leyes de las matemáticas se refieren a la realidad, no son ciertas. Y en la medida en que son ciertas, no se refieren a la realidad”. Mandelbrot (1997) a su vez, demostró que muchos fenómenos son intrínsecamente indeterminados y de que exhiben comportamientos impredecibles y aparentemente aleatorios, lo que nos demuestra que a la ciencia cuando se le presiona y exige demasiado, termina por sólo darnos incoherencias.

La investigación de los límites de nuestro conocimiento es más que una delimitación de las fronteras del territorio que la ciencia puede esperar descubrir. Se convierte en un aspecto crucial en nuestro entendimiento de la naturaleza, una revelación paradójica de que podamos discernir lo que no podemos saber. Para algunos el teorema de la incompletud de Godel, constituye una especie de barrera lógica más allá de la cual no se puede avanzar en el desarrollo de los conocimientos. La incompletud godeliana viene a decir que: cualquiera que sea el tamaño del conjunto de datos por analizar, siempre nos faltarán informaciones sobre el fenómeno correspondiente y por ende, nuestras conclusiones serán incompletas. No puede haber tampoco, un conjunto de axiomas que den respuesta a todo y obviamente es ilusorio pensar que un día lo habremos comprendido todo.

Sin embargo Alain Connes, (premio Fields en matemáticas) nos dice que no hay que dejarse limitar por este enunciado, ya que no hay imposibilidad epistemológica para ir más allá de lo que indica este teorema. ¿Llegaremos a apreciar que las cosas que no se pueden conocer y no se pueden ver, definan a nuestro universo más claramente, más completamente y con más agudeza que aquéllas en que ello es posible? ¿O tan sólo se trata de que: la ciencia no puede responder las preguntas sobre el sentido de las cosas, sino tan sólo sobre sus mecanismos?

LÍMITES EN EL PODER EXPLICATIVO Y PREDICTIVO DE LOS MODELOS

Se hacen observaciones de los fenómenos del mundo, se recaba la mayor información y se toman valores de sus principales componentes y variables; se disciernen modelos y se los describe con fórmulas matemáticas: las fórmulas simulan el fenómeno y predicen cada vez más lo que se observa y crece nuestra confianza en su poder explicativo y predictivo. Durante un largo período las fórmulas parecen infalibles, se ve todo lo que predicen y comienza a argumentarse que nos permitirán entenderlo todo. Pero entonces ocurre algo inesperado. Las fórmulas predicen que hay cosas que no pueden predecir; observaciones que no se pueden hacer; aseveraciones cuya verdad no se puede afirmar ni negar. La teoría muestra estar limitada no solamente en su esfera de aplicabilidad sino por ser y estar autolimitada. Por estas dos causas, se dice que el conocimiento completo es una ilusión tentadora y engañosa, aparece como la meta evidente de la ciencia, pero es un concepto largamente desconocido en los escritos de la ciencia contemporánea.

El objetivo final de la ciencia es hacer avanzar nuestra comprensión del mundo, en el reconocimiento de que nuestros órganos de los sentidos son falibles y nuestro raciocinio más aún. Sin embargo todas las ciencias poseen aspectos comunes no sólo en metodologías sino también en principios y conceptos y estos aspectos comunes, es lo que puede hacer posible una ciencia unificada. Los científicos dan por supuesto de que este mundo está estructurado de alguna forma y que los métodos de la investigación científica pueden revelar todos o casi todos los aspectos de esta estructura. La solución del problema a menudo, significa encontrar la originalidad en la intersección de varias disciplinas. Obviamente no conocemos aún todas las respuestas y ni siquiera todas las preguntas importantes que podamos hacer. Sin embargo la experiencia demuestra que gran parte del trabajo más interesante y productivo, tienen lugar en y a través de las fronteras que se autoimponen las diferentes disciplinas.

Tenemos dos tipos de científicos tratando de resolver el problema, los unificadores, que son gente cuya pasión rectora es encontrar principios generales que lo expliquen todo y, los diversificadores, que son gente cuya pasión es explotar los detalles, enamorados de la heterogeneidad de la naturaleza. La biología es el dominio natural de los diversificadores, así como la física es de los unificadores. Se necesita para un crecimiento saludable, un equilibrio entre unificadores y diversificadores, ya que en nuestra infinita ignorancia, todos somos iguales. Se necesitan obviamente ambas perspectivas de visión con suficiente contenido para no ser superficiales, pero a la vez, en un contexto lo suficientemente amplio para acceder a problemas reales. Los principales científicos toman conciencia clarísima de que los fenómenos de la naturaleza son constitutivamente complejos y que, su complejidad, tiende a aumentar al integrarse en unas o en otras composiciones, al relacionarse unos con otros; tales fenómenos generan nuevos niveles de realidad. Tales percepciones exigen construir conocimientos correlativamente complejos, coordinados por una nueva metodología, que participa en ese conjunto de interacciones.

Las características exclusivas de los organismos vivos no se deben a su composición, sino a su organización. Este organicismo se manifiesta en las características de los sistemas más complejos y organizados y, en la historia evolutiva de los programas genéticos de los organismos. Es decir, que los todos están relacionados con sus partes, donde no sólo el todo depende de la cooperación ordenada y la interdependencia de sus partes, sino que el todo ejerce algún control sobre sus partes. En síntesis el todo es más que la suma de sus partes.

¿PUEDE LA VIDA INFLUIR Y DETERMINAR EL AMBIENTE?

Con la introducción del pensamiento sistémico, podemos detectar que la especialización puede no proveernos con lo necesario para entender o resolver los problemas implícitos del cambio climático y deterioro ambiental, pero no cabe duda también, que aún con el establecimiento de grupos interdisciplinarios adecuadamente preparados en aspectos dinámicos y complejos de los sistemas no-lineales, nos tomará muchos años para esclarecer todas las dudas existentes al respecto.

Nada en biología tiene sentido excepto a la luz de la evolución y en el transcurso de la evolución, la complejidad de la biosfera se ha incrementado. La destrucción del medio ambiente y la mala calidad de la vida se pueden resolver sólo con medidas basadas en el conocimiento de las raíces biológicas de estos problemas. Una rápida secuencia de generaciones, produce nuevos genotipos en número suficiente como para hacer frente de manera permanente a los cambios del ambiente. La selección natural hace posible la adaptación utilizando la abundante variabilidad de la naturaleza viva.

La luminosidad solar ha incrementado en un 25% desde la formación de la tierra. Sin embargo por miles de millones de años, la vida ha controlado la temperatura y composición química de la atmósfera, donde los elementos del fitoplancton ante niveles muy altos de dióxido de carbono, se vuelven biológicamente muy activos, removiéndolo y convirtiéndolo en carbonato de calcio, que finalmente se deposita en el fondo de los océanos y evitando así el calentamiento global atmosférico.

La hipótesis de Gaia ha aportado estas ideas, para esclarecer esta llamada paradoja solar, donde la vida actúa como un control automático de retroalimentación negativa sobre el sistema. Es la vida con su creciente presencia quien abate el contenido del dióxido atmosférico e impide que se dé el calentamiento global, por el efecto de invernadero Lovelock y Margulis (1973). El clima influye sobre la vida y la vida influye sobre el clima.

El carbono, elemento más importante para la vida, se mueve en ciclos ligados y relacionados con todo lo demás. El agua, elemento también importante para la vida, determina con su distribución las formas de vida de una localidad. La fotosíntesis usa la energía solar para convertir el dióxido de carbono en carbohidratos y oxigeno. Formando así grandes volúmenes de biomasa que ayudaron a crear los depósitos de carbón y petróleo y que, mientras que a la Tierra le ha llevado millones de años formar estos depósitos, actualmente el hombre los esta liberando en unos pocos años, creando así un verdadero problema de escala en espacio y tiempo, para entender y resolver en los próximos años. Con la deriva continental, los continentes obtenían su distribución actual y el número de especies crecía, ya que con las fuertes diferencias climáticas entre el polo y el ecuador, se establecían más microclimas y se formaban más oportunidades ecológicas o nuevos nichos se creaban, Lamb (1977), Root y Schneider (1995), Schneider (1980). En el transcurso de la evolución, la complejidad de la biósfera se ha incrementado y según Lotka (1956), con su ley de la energía máxima, los organismos vivos más aptos para sobrevivir en la lucha por la vida son los que tienen la capacidad de producir la mayor cantidad de energía en un tiempo dado. La energía liberada se invierte en el mantenimiento de la estructura, la reproducción y el crecimiento.

EL ENFOQUE DEL ANÁLISIS Y PENSAMIENTO SISTÉMICO EN LAS CIENCIAS AMBIENTALES

Sabemos que un sistema es algo que fundamenta su existencia y sus funciones como un todo mediante la interacción de sus partes, es una entidad cuya existencia y funciones se mantienen como un todo por la interacción de sus partes. Contempla el todo y las partes, así como las conexiones entre las partes y, estudia el todo para poder comprender las partes; así el medio ambiente es un sistema extraordinariamente complejo cuyo funcionamiento se trata de entender mejor con el auxilio de las herramientas matemáticas.

La relación entre las diversas partes de un sistema determina el funcionamiento del mismo, de modo que cada parte, por pequeña que sea, puede influir en el comportamiento del conjunto. El comportamiento de un sistema será continuo, cuando actúa de forma predecible, con arreglo a una serie de estados y será discontinuo cuando se dé algo especialmente raro en circunstancias especiales, debido a sistemas demasiado complejos para controlar todas las variables, observándose que cuanto más complejo es el sistema, menos fiables serán sus muestras para predecir posibles efectos. El análisis de sistemas no es una técnica matemática o grupo de técnicas matemáticas, sino una amplia estrategia de investigación involucrando el uso de técnicas y conceptos matemáticos de manera sistemática y aproximación científica, a la solución de problemas complejos.

El análisis de sistemas es la organización ordenada y lógica de datos e información en modelos, seguidos por pruebas rigurosas y exploración de estos modelos, necesarias para su validación y mejoramiento. Podemos identificar siete pasos en la aplicación del análisis de sistemas en la solución de problemas ambientales:

La identificación del problema; definición y limites de la extensión del problema; identificación de jerarquías; metas y objetivos; generación de soluciones; modelado matemático; evaluación del potencial curso de acción e implementación de resultados. Ritter et al (1979, 1997, 2000).

MATEMÁTICAS Y AMBIENTE. ¿SIMULACIÓN O MODELACIÓN?

La ecología y en general las ciencias ambientales, concernientes de las complejas interacciones de los organismos vivos con su ambiente, tienen las mayores necesidades de un desarrollo moderno y actualizado en el uso de sus matemáticas a través de nuevas técnicas y nuevos modelos conceptuales, así como de la simulación, pronóstico y optimización en sus diferentes áreas.

Gran parte de la investigación en las ciencias ambientales se sigue realizando sin el más mínimo principio elemental en el diseño de experimentos y donde los resultados presentan limitaciones por los métodos empleados de muestreo. Incluso no es extraño encontrar gran cantidad de publicaciones donde los métodos de colección de información y el análisis estadístico utilizado son poco relevantes o ineficientes para el problema que se trata de resolver. En la solución de problemas prácticos en las ciencias ambientales, el desarrollo inicial de modelos han tenido que ser lo suficientemente simples para permitir la estimación de sus parámetros básicos y, donde la estadística básica está restringida por requerimientos de linealidad, ortogonalidad, aditividad y normalidad.

Las técnicas de Monte Carlo, pueden actualmente analizar las consecuencias de la no normalidad y, asociado a la investigación de operaciones encontramos que las técnicas de optimización han desarrollado todo un nuevo campo de modelos conceptuales, de donde ha derivado con un rápido desarrollo la Teoría de Redes, donde las trayectorias criticas de las redes es una de sus muchas posibles aplicaciones. El desarrollo de una teoría adecuada para funciones no-lineales, ofrece considerables posibilidades en el área ambiental. Existen muchas situaciones donde debemos tomar decisiones con cierta incertidumbre y donde la Teoría de Juegos pueden ser convenientemente utilizados junto con la Teoría de Información con la que podemos manejar tanto atributos como variables múltiples.

Si fuera posible construir un modelo matemático de un ecosistema completo, sería posible probar hipótesis sobre el manejo o manipulación del recurso y probar nuevas teorías ecológicas sobre los ecosistemas, donde la investigación ecológica eventualmente permitiría la capacidad de poder iniciar con información sobre la comunidad y definir sus posibles estados evolutivos que tal comunidad puede tener. Los modelos más útiles reproducirán la realidad con suficiente precisión y ofrecerán un amplio espectro de decisiones a tomar, para promover las mejores decisiones en aplicaciones prácticas.

Un análisis de sistemas exitoso desde su inicio pondrá un esfuerzo particular a fin de relacionar su fase de modelación con una estrategia cuidadosamente diseñada y con una validación vigorosa de todos los datos utilizados en el análisis. La retroalimentación, considerando efectos positivos y negativos, juega un papel decisivo en la modelación matemática de los sistemas naturales; sin embargo, su dinámica puede contener y mostrarnos una gran complejidad, con resultados que dependerán de los factores ambientales y con respuestas posibles en las razones de crecimiento y de reproducción, bajo condiciones marcadamente adversas. En el manejo por ejemplo de reservas naturales para la conservación de la vida salvaje, fácilmente se podrá observa que las dificultades que hay que resolver de inicio, comprenden aspectos de complejidad y, de la variabilidad de las especies, como elementos clave que contribuyen a la estabilidad e inestabilidad de estos ecosistemas.

¿ES NECESARIA UNA NUEVA RACIONALIDAD EN LAS CIENCIAS AMBIENTALES?

El objetivo de la ciencia es la comprensión de la naturaleza; pero ésta, está cambiando continuamente y donde en ella no necesariamente la predicción desempeña el papel principal y donde además curiosamente, el importante papel que desempeña el desarrollo de nuevos conceptos en el avance de la ciencia no se ha tenido en cuenta hasta tiempos muy recientes.

La tarea de la ciencia, considerada por muchos: descubrir las leyes universales para descubrir la verdad universal y poner a prueba su veracidad mediante predicciones y experimentos de laboratorio. Sin embargo, la cualidad primordial de un experimento es su reproducibilidad, ya que si no es reproducible, no tiene sentido físico y no podemos esperar predecirlo. En las ciencias del ambiente, tenemos que enfrentarnos todos los días con esta situación de tratar con fenómenos no reproducibles experimentalmente en su dimensión natural.

Con la aceptación en el siglo XX del paradigma del organicismo u holismo y la derrota del mecanicismo y del vitalismo, se dio un enorme impacto y avances que muchos aún no hemos podido apreciar en toda su dimensión. El holismo es una tendencia específica, creadora de todas las características del universo y por lo tanto, muy fructífera en resultados y explicaciones referentes a todo el curso del desarrollo cósmico y en lo particular, en lo que toca a las ciencias ambientales . El reduccionismo es incapaz de explicar características de los organismos que se manifiestan en los niveles de organización superiores. La integración es el resultado de la interacción de las partes, como consecuencia de sus propiedades. Debido a la interacción de las partes, la descripción de estas partes por separado, no puede explicar las propiedades del sistema en su conjunto; es decir, que es la organización de las partes en un todo lo que controla todo el sistema. Debemos evitar los efectos más perniciosos de la especialización exagerada, ya que todo estudio aislado de los varios elementos de la naturaleza serán siempre profundamente estériles e irracionales. Evitar todo dogmatismo, ya que éste es peor que la ignorancia, ya que vale más no saber nada que tener en el ánimo ideas fijas apoyadas por teorías en las que siempre se busca la confirmación, descuidando todo lo que no se relaciona con ellas.

Con estos enfoques no se pretende suprimir toda formación especializada a condición de que esa especialización funcione como un sistema abierto en relación con otros conjuntos disciplinarios; ya que si podemos dominar los conocimientos de nuestra especialidad, seremos también capaces de comprender e integrar conjuntos más amplios de saberes, ya que los espíritus simples, sin poder captar las complejidades crecientes, tienden generalmente a exacerbar los problemas en vez de resolverlos.

La nueva racionalidad es la de los científicos que transdisciplinariamente observan los fenómenos complejos de las ciencias ambientales, optando por la complementariedad y la conjunción de los conocimientos disciplinarios, sumando a los análisis las observaciones de la síntesis; uniendo a las consideraciones precisas de todo lo real, la investigación de lo potencial, de la heterogeneidad que es compartida, integradora de diversos criterios, imaginativa e inventiva y de que las ciencias, conocimientos y sensibilidades están en constante evolución.

El mundo de hoy necesita una racionalidad diferente, conjuntada por las iniciativas, la cooperación, el sentido de la responsabilidad, la capacidad de relacionar unas cosas y fenómenos con otros y así descubrir en todo momento, los brotes emergentes de lo nuevo.

Los biólogos casi nunca tienen tiempo para contemplar las ciencias de la vida y del ambiente en su conjunto, para apreciar lo que sus diversas especialidades tienen en común; mucho menos para lo que se de en otras disciplinas. Sin embargo, los organismos vivos forman una jerarquía de sistemas cada vez más complejos:

(moléculas, células, tejidos, organismos, poblaciones y especies), donde en cada nivel surgen características que no se habrían podido predecir estudiando los componentes del nivel inferior. Este fenómeno de emergencia no es exclusivo de la biología, no es un rasgo distintivo del mundo orgánico, ya que también como lo señalara Bohr: “la emergencia campa por sus respetos en el mundo inanimado”. La investigación ecológica frecuentemente requiere escalas de largo plazo, donde incluso los experimentos de corto plazo pueden alcanzar fácilmente períodos de 25 años o más, donde los modelos detallados de los componentes del ecosistema no son necesariamente la primera prioridad, sino la totalidad del sistema.

TIEMPOS HISTÓRICOS TIEMPOS BIOLÓGICOS

El estudio del ambiente climático y su relación con el hombre involucra y atraviesa por todas las ciencias. La tierra sólida, atmósfera, hidrosfera y la vida misma parecen haberse puesto de acuerdo para hacer que la concentración de los elementos químicos en superficie y la temperatura del planeta, puedan ser considerados prácticamente constantes por periodos bastante prolongados de tiempo, donde la observación inmediata es que en estos periodos, todo evoluciona. Teniéndose así varios tipos de evolución: La evolución geológica, biológica y la biogeoquímica (que nos explica el comportamiento de la materia orgánica e inorgánica durante y después de la formación de la Tierra). La química, se mezcla con la biología, geología y la física, para realizar un relato coherente sobre la evolución del planeta.

El factor más importante de la evolución de la Tierra es la presencia de agua de características físicas particulares: Los hielos que se forman en las regiones polares flotan y no se acumulan en el fondo. Si así no sucediera, los hielos llenarían los océanos, que se congelarían; no habría más corrientes marinas y toda la máquina termodinámica de los climas se encontraría bloqueada. Durante más de 3000 millones de años, la temperatura media del planeta fue estabilizada por la presencia de agua en cantidad suficiente. Tales circunstancias excepcionales han permitido la evolución continua de la vida durante un período suficientemente largo. Nuestra situación es fruto de un concurso extraordinario de circunstancias propias de un planeta distinto de los otros. Situación privilegiada que se agrega a una evolución de las condiciones físicas terrestres que conduce al nacimiento de la vida. El comportamiento actual de la materia terrestre, está íntimamente relacionado con sus fuentes de energía. La distancia al sol condicionó el volumen y la composición química de la Tierra, que han sido la base de su evolución posterior.

La composición química definió las características de la atmósfera, el suelo y la hidrosfera, así como la posibilidad de desarrollo de vida. Todo se mueve. Los continentes flotan y se trasladan por efecto de la rotación de la Tierra. Ese movimiento determina la apertura de algunos mares y el cierre de otros. Choques entre continentes, provocan el nacimiento de montañas. La Tierra es un cuerpo dinámico cuya superficie cambia constantemente. El formidable motor de esa mecánica se encuentra en las corrientes de convección del manto terrestre. Tal como una sopa espesa puesta al fuego, la materia del manto, aunque sólida, sufre movimientos de convección. Desde que se formó nuestro planeta ha estado en constante transformación, modificado sin cesar por el juego de las fuerzas internas y el efecto de la radiación solar. Esas dos energías, sumadas a las que se originan en la rotación de la tierra, modelan la corteza terrestre. Ese ambiente permite los intercambios físico-químicos a los que se debe la vida. A su vez, la materia viva modifica su ambiente y prepara nuevas páginas de su propia metamorfosis. Por su parte la actividad biológica que aporta y retira gases de la atmósfera, nos permitirá justificar los cambios ocurridos en la Tierra desde el origen de la vida, hasta la actualidad. La materia viva, móvil y solicitada sin cesar por un ambiente en perpetua transformación que también obedece a su dinámica propia, no pudo menos que transformarse, adaptarse y tornarse más compleja.

UN MUNDO DE COMPLEJIDADES AMBIENTALES

Originadas en una evolución que exigió alrededor de 3000 millones de años, criaturas vivientes, adaptadas a toda clase de condiciones de vida, pueblan tierras y mares. Todas provienen de una organización que utiliza sutiles sistemas fundados en transferencias de energía, subordinados a intercambios de informaciones codificadas. La más mínima ameba, la más pequeña brizna de hierba, constituyen mundos de complejidad y de organizaciones que se perpetúan. Los seres vivos poseen los rasgos de la vida en lucha contra la entropía: del orden oponiéndose al desorden.

Es imposible no asombrarse ante la infinita variedad de formas de vida y dejar de preguntarse, sin respuesta, sobre su finalidad. Cualquiera sea el animal elegido, plantea un enigma. Así podrían multiplicarse a gusto las preguntas y los asombros correspondientes a cada ser, del más pequeño al más complejo. Las variaciones climáticas han sido por lo general bastante lentas en el pasado, para permitir a las especies sustraerse en parte a sus efectos y los fenómenos catastróficos (como la desaparición de los dinosaurios) que son casos raros o excepcionales. Como manifestación de la selección natural, se da la relación entre el tiempo de las variaciones climáticas y los tiempos de respuesta de las especies que permiten, los equilibrios biológicos, conservarse y alcanzar los sitios más apropiados para su sobrevivencia. Si se observa la totalidad y la interdependencia de las cosas y se mide con los tiempos de la biología, mucho más largos que los de la historia conocida, se nota que nos encontramos en la encrucijada de las guerras, aumento de la población, grandes desequilibrios biológicos y climáticos inducidos por el hombre, derroche de los energéticos, pérdida de los patrimonios genéticos cuyos caminos están estrechamente ligados entre sí y, de que es necesario invertir el rumbo y enfrentarse con una nueva cultura del desarrollo basada en las siguientes consideraciones.
  1. Vivimos en una naturaleza cuyo equilibrio es extremadamente delicado y el hombre tiene la capacidad de fácilmente modificarlo de manera irreversible.

  2. La destrucción y el despilfarro de los recursos naturales y del ambiente a largo plazo no recompensan nunca ni en términos económicos ni sociales a la colectividad.

  3. El ficticio bienestar de la sociedad consumista está basado en el disfrute real de tres clases de individuos:

  1. Las nuevas generaciones que se encontrarán con escasos recursos y con ambiente contaminado;

  2. Los grupos más débiles y marginados que padecen daños a la salud, contaminaciones, etc., sin disfrutar de las ventajas económicas del consumismo;

  3. El tercer mundo, que paga con los monocultivos, con el hambre y con la destrucción del propio ambiente nuestras necesidades consumistas.


La rapidez con que se mueven los parámetros actuales es mucho mayor que en el pasado. Las modificaciones naturales que antes se llevaban milenios, hoy, por el fuerte impacto de las modernas tecnologías, pueden ocurrir en periodos brevísimos.

El punto principal que se debe poner a discusión por ser el axioma equivocado, en el que nos hemos basado hasta hoy, es el crecimiento material ilimitado e infinito. Para esto hay que volver a analizar no sólo las relaciones de producción, sino: el qué producir, el cómo hacerlo producir, el dónde y cuándo. La realidad no está hecha sólo de producción y consumo, de salario y de ganancias, sino que son igualmente importantes los equilibrios naturales y la renovabilidad de los recursos naturales, hasta ahora irresponsablemente menospreciadas. Los modos de producir están basados en el despilfarro de los recursos, la destrucción del ambiente y la falta de respeto por las futuras generaciones.

Debemos revisar tanto el modo de producir como lo que se produce, tratando de construir una nueva cultura con justicia social y conciencia ecológica. El aumento en los niveles de contaminación del anhídrido carbónico, y otros como el monóxido carbónico, óxidos de azufre y de nitrógeno, hidrocarburos y hollín, se debe a que obtenemos la mayor parte de nuestra energía de la combustión de petróleo, gas natural y carbón. Debemos detener esta dependencia de los combustibles fósiles, dado que cada día se introduce más anhídrido carbónico y contaminantes a nuestra atmósfera y la situación empeora cada vez más. Las causas del deterioro del ambiente, así como de sus efectos sobre la población son bien conocidas y lo han sido ya por muchos años y, más estudios sobre lo mismo, son en su mayoría innecesarios y salen sobrando, ya que el verdadero y fundamental problema es de que debemos eliminar el carbono de los combustibles que usamos hoy en día. La naturaleza química de estos combustibles es de que están constituidos fundamentalmente de carbono e hidrógeno. De los cuales, sólo el hidrógeno es necesario para la liberación de la energía contenida en el combustible.

LA ENERGÍA LIMPIA DEL FUTURO

La promesa principal de quiénes deciden sobre las acciones a tomar para resolver los problemas sobre medio ambiente, es la de estudiar las causas y los efectos del deterioro ambiental sobre el clima, producción, economía y salud de los seres vivos en general; cosa que sale sobrando ya que tanto las causas como los efectos son éstas ya muy bien conocidas y lo han sido por mucho tiempo. Lo que en realidad interesa y es el problema fundamental, es: la de dejar de utilizar los combustibles fósiles derivados del petróleo que son los verdaderamente responsables de la contaminación y deterioro ambiental y reemplazarlo por un tipo de energía más limpia.

El uso de los combustibles fósiles está teniendo un efecto devastador sobre el medio ambiente, clima, producción y salud. Pero mientras continuemos usando los combustibles fósiles no podemos esperar nada más del futuro que aumentos asfixiantes de contaminación y temperatura. El principal problema que enfrentamos ahora es que, la mayoría de nuestros combustibles, los que utilizamos para obtener energía, contienen carbono. Existen varios procesos como la fotosíntesis, mediante la cual las plantas usan el dióxido de carbono para producir azucares, que mantienen balanceados los niveles de CO2, el cual ha sido considerado por mucho tiempo como un gas noble y benigno, mientras no se le inhalara por mucho tiempo. De hecho debemos aceptar que no tan sólo las plantas sino la vida en general no podría sobrevivir sin CO2.

El aumento de los contaminantes atmosféricos como el monóxido de carbono, óxidos de azufre y de nitrógeno, hidrocarburos y hollín, se debe a que obtenemos la mayor parte de nuestra energía de la combustión de petróleo, gas natural y carbón. Los combustibles fósiles que utilizamos se formaron por degradación de árboles, plantas y animales. Donde los primeros, dependían de la energía del sol para sus procesos de fotosíntesis, lo que significa una especie de capital ahorrado durante millones de años y que estamos consumiendo en tan solo una decena de años y del cual sólo nos queda para unos cuantos años más y, si continuamos quemándolo como hasta ahora lo hemos hecho, acabaremos con nuestro medio ambiente: agua, suelo, aire y sobre todo nuestra salud y posibilidades de sobrevivencia.

A medida que progresamos en el uso de la energía, nuestras relaciones con ella y la tecnología se volvió más compleja y no pudimos prever el daño que causaría a nuestro planeta y a nosotros mismos. La naturaleza química de estos combustibles es fundamentalmente de carbono e hidrógeno donde sólo este último, es realmente necesario para la liberación de la energía del combustible. Nuestro principal método de obtener energía es la de producir calor a través de procesos de combustión, obteniendo como resultado CO2 y vapor de agua, pero además, el nitrógeno del aire se combina con el oxígeno para producir óxidos nítricos y nitrosos conocido como NOX, el cual ataca y destruye la estructura porosa pulmonar, la cual pierde gradualmente su capacidad de absorber oxígeno del aire y con ello, pasa menos oxígeno al torrente sanguíneo, sufriéndose de posibles paros respiratorios crónicos y de enfermedades pulmonares y bronquiales como enfisemas, antes de llevarnos eventualmente a la muerte. Con la quema de nuestros combustibles no tan solo causamos aumento de la temperatura de la atmósfera y el sobrecalentamiento del planeta, sino que también producimos substancias nocivas, las cuales son peligrosas para nuestra salud: se tapan los conductos bronquiales y se desarrollan enfermedades pulmonares. Al aumentar el NOX en la atmósfera, los árboles pierden gradualmente su habilidad de combatir enfermedades y mueren lentamente. El carbón y el petróleo contienen también azufre. Este azufre se emite en la forma de dióxido de azufre, el cual causa problemas de salud, similares a los del NOX, afectando especialmente a los órganos respiratorios. En la atmósfera se combina con el agua de las nubes para formar ácido sulfúrico y lo que comúnmente se conoce como la lluvia ácida.

Otro conocido contaminante derivado de la gasolina es peroxiacil o NPA, afectándonos con inflamación e irritación de la laringe e irritación de los ojos. Si se le inhala en cantidad suficiente se experimenta ardor y dificultades en la respiración. El contaminante conocido como benzopireno identificado como producto de los cigarrillos y del humo de escape de los motores diesel y que se sabe que produce cáncer a largo plazo. El monóxido de carbono que a diferencia del dióxido de carbono sí es venenoso. Se le encuentra en lugares contaminados produciendo dolores de cabeza y mareo. Hace creer los glóbulos rojos que están tomando oxigeno de los pulmones, pero en vez de llevar oxígeno a nuestro cerebro y corazón, lo hacen con monóxido de carbono, produciendo fuertes efectos de intoxicación. Además de los efectos señalados del efecto de invernadero, smog, y daños a la salud humana, los contaminantes en el aire pueden matar árboles, dañando bosques completos al bloquear los poros de las hojas y deteniendo sus procesos de fotosíntesis y respiración.

¿Hasta que punto el uso de los combustibles actuales es innecesario? Los combustibles sin carbono están de forma accesible. La verdadera energía para el cambio está en nuestras manos, dado que otros combustibles que no contienen carbono pueden volverse de uso masivo. El problema principal de la energía nuclear es, la radiación ya que se sabe que produce entre otras cosas cáncer, por lo que se le considera sumamente peligrosa; necesitamos invertir en un nuevo sistema de energía limpio.

LOS SERES VIVOS JERARQUÍAS DE SISTEMAS COMPLEJOS Y EMERGENCIAS

El siglo XX ha sido considerado como el siglo de la biología, sin embargo muchas veces entre los propios biólogos se tiene un concepto obsoleto de las ciencias de la vida, tendiendo a querer ser especialistas o súper especialistas sobre un tema, lo que no les permite contar con el tiempo de informarse y de tener alguna idea de los avances fuera de su área de estudio, mucho menos de ver las ciencias de la vida en su conjunto y como un todo. Podemos decir que hay muy pocos biólogos que realmente sean capaces de distinguir y apreciar lo que sus diversas especialidades tienen en común. Obviamente esto da poca oportunidad de realizar la integración de unas con otras especialidades. Todo esto produce la diferencia fundamental entre la forma de estudio de la física y la biología. Ambos mundos, el animado y el inanimado obedecen las leyes universales de la física, pero los primeros deben obedecer además, las instrucciones de su programa genético.

Los seres vivos forman jerarquías de sistemas cada vez más complejos: moléculas, células y tejidos, organismos, poblaciones y especies. En cada nivel surgen características, las llamadas emergencias, que no se habrían podido predecir estudiando los componentes del nivel inferior.

Estas emergencias no son algo característico de los sistemas biológicos sino algo que “campa también en el mundo inanimado”, como lo señalara alguna vez Bohr. Los organismos vivos no se pueden reducir a leyes físico-químicas y, las leyes físicas no pueden explicar muchos aspectos de la naturaleza que son exclusivos de los seres vivos. La biología bien entendida incluye el pensamiento poblacional, la probabilidad, la oportunidad, el pluralismo, la emergencia y la narración histórica.

Toda persona culta debería estar familiarizada con los conceptos biológicos básicos: de evolución, biodiversidad, competencia, extinción, adaptación, selección natural, reproducción, desarrollo, etc. La superpoblación, la destrucción del ambiente y la mala calidad de vida se puede resolver sólo con medidas basadas en el conocimiento de las raíces biológicas de estos problemas. Una rápida secuencia de generaciones produce nuevos genotipos en número suficiente como para hacer frente de manera permanente a los cambios del ambiente. Mientras que los materialistas o fisicistas, nos dicen que los sistemas vivos no son diferentes de la materia inanimada y que a nivel molecular, la vida se puede explicar según los principios de la física y la química. Los vitalistas aseguran que los organismos vivos tienen propiedades inexistentes en la materia inerte, ya que poseen numerosas características propias en especial en sus programas genéticos adquiridos a lo largo del tiempo. Pero, ¿Cómo explicarse que el proceso de la vida es el producto de moléculas que en sí mismas no están vivas? A la filosofía que acabó compaginando los principios más válidos del materialismo y del vitalismo, se le llamo organicismo, paradigma dominante en la actualidad.

Conocer, constituye una de las funciones esenciales de toda la evolución cósmica y, por tal razón, esta función debe, asimismo, considerarse como una parte importante de la función del hombre, en la medida en que éste acepta participar en la evolución. Conocer es, ante todo, una actitud frente a la realidad exterior. Conocer equivale a un despertar continuo a esta realidad. ¿Cómo aceptar que lo esencial de la realidad exterior sea algo que puede describirse de forma variable, y dependiente del observador?

HISTORIA IRREVERSIBLE Y EVOLUCIÓN CATASTRÓFICA

La idea de la irreversibilidad es universal. No concierne sólo a la vida sino también a los fenómenos físicos, hasta tal punto que constituye una ley de la naturaleza. Todas las cosas evolucionan en una ola de acontecimientos que se produce en una dirección determinada y no en otra. La evolución del mundo todavía se cumple bajo la forma de esos acontecimientos catastróficos que consisten en creaciones de estrellas, seguidas por su destrucción. Las estrellas son alambiques del universo que producen energía y generan materia por transmutación, a partir de los elementos constitutivos del hidrógeno, es decir, protones y neutrones. En la tierra, gigantescas fuerzas internas crean montañas que son luego destruidas por la erosión y cuyos elementos a su vez se transforman. Todos esos símbolos representan las fuerzas de la naturaleza de efectos formidables. Las montañas se desploman, los ríos que se desbordan y fertilizan, los hombres que nacen y mueren, las estaciones que se suceden, como si se presentara una lucha entre poderes. En su diversidad, esos sucesivos acontecimientos escriben la historia de los innumerables componentes del universo. Comparada con estas descripciones exóticas de los otros planetas, la Tierra se presenta como un caso totalmente único, en el sentido de que tiene una atmósfera de densidad apropiada y una temperatura media de 20°C. Esa atmósfera se compone esencialmente de nitrógeno y oxígeno. Debido a la combinación de esos elementos y a su evolución, la Tierra llegó a ser habitable. Ninguno de los otros planetas tuvo una historia comparable ni puede esperar un destino similar. Todo se mueve. Los continentes flotan y se trasladan por efecto de la rotación de la Tierra. Ese movimiento determina la apertura de algunos mares y el cierre de otros.

Puede decirse en un sentido general, que el Pacífico se estrecha, en tanto que el Atlántico se ensancha. La edad de los fondos oceánicos más antiguos no supera los 200 millones de años, en tanto que las rocas identificadas como las más antiguas de los continentes, son de mucho mayor edad, alcanzando los 3800 millones de años. La dinámica de las placas es esencial para la vida de nuestro planeta y para el modelado de su fisonomía orográfica. Si no hubieran existido esos movimientos internos, si las montañas no hubieran seguido creciendo a pesar de la erosión, desde hace ya largo tiempo los continentes no presentarían más que extensiones lacustres y una casi llanura sin relieve alguno. No hay duda de que el origen de la vida estuvo en el agua. Ésta es indispensable para los intercambios iónicos. Constituye un medio protector y desempeña además la función de regulador térmico. Entra en la composición de todos los organismos, donde ningún proceso de intercambio podría producirse. El estado líquido es propicio para la formación de entidades autónomas y actúa como su conservador.

Darwin escribió acerca de cómo funciona el mundo. Y es en sus escritos donde se encuentran las raíces de la ecología. Considerando las parcelas de vida sobre la tierra como una serie de máquinas que siguen funcionando con una precisión autoperpetuadora y como sistemas que ciclan las materias primas de la vida, utilizando el combustible que el sol provee. La ordenada disposición de los árboles en un bosque de clima templado, los arbustos de un sotobosque en los lugares adecuados, las praderas, pantanos, lagos, pinares, arrecifes de coral y los territorios de ballenas del Antártico. ¡Qué magníficamente trabajan estos ecosistemas!

Los ecosistemas tienen un número desconcertadamente grande de partes móviles. Pero lo que nosotros deseamos saber es cómo funcionan y por qué continúan haciéndolo. Un sistema diseñado por un ingeniero es notablemente diferente a un ecosistema, teniendo el ingeniero por costumbre reducir al mínimo, dentro de la eficacia, las partes móviles. Sin embargo el diseñador del bosque salvaje, decidió que era necesario hacer muchos tipos distintos, y no llegaremos a comprender cómo opera realmente un ecosistema de árboles, hasta que sepamos porqué eran necesarios todos esos tipos. No hay nada tan extraño en la vida como su propia variedad. ¿Por qué tiene que haber tantos tipos de hierbas en un pastizal o en una pradera? ¿Por qué no existe un tipo perfecto de planta forrajera, idealmente adecuada a las circunstancias de la vida del pastizal? ¿Por qué no un solo insecto del pasto, perfecto, junto con, tal vez, un depredador perfectamente adaptado? Necesitamos saber porqué es importante la presencia de tantos tipos diferentes de insectos. La misma riqueza desmesurada se hace ostensible allí donde hay vida. ¿Por qué existen tantos tipos diferentes de plantas y de animales? o ¿Por qué no hay más? Necesitamos averiguar qué es lo que hace que algunas especies sean comunes y otras escasas. Las plantas y los animales salvajes se reproducen tan de prisa como pueden y aún así, su número permanece constante año tras año. ¿Por qué la población de todas las clases de seres vivos permanece tan constante? ¿Por qué las especies comunes siguen siendo comunes y las escasas siguen siendo escasas? Las respuestas a estas interrogantes deben hallarse en la forma como los animales y las plantas obtienen su sustento dentro del medio ambiente.

¿TIENE SENTIDO EL UNIVERSO?

Los mismos átomos que forman el cielo, el mar, las tierras, los ríos, el sol, forman también las cosechas, los árboles y los seres vivos. El núcleo del átomo está constituido por protones y neutrones (nucleones). Donde la cantidad de neutrones no afecta la identidad química, pero sí su número de protones. Se han catalogado más de mil núcleos distintos donde la mayoría de éstos son inestables. La duración de sus vidas puede ir de una mil millonésima de segundo hasta miles de millones de años. La antigua distinción entre matera viva y materia inerte desaparece gradualmente. La bioquímica estudia el comportamiento de los átomos en las plantas y los animales. Se descubre la existencia de entidades nuevas de extraordinaria importancia: las biomoléculas del mundo viviente. Algunas proteínas reúnen varios millones de átomos, dispuestos de motivos arquitectónicos de enorme complejidad que tienen asignadas las propiedades que gobiernan la economía de la vida.

Hay muchas teorías sobre el origen de la vida, pero ninguna de ellas está apoyada por evidencias lo bastante claras para imponerse. Todo lo que podemos asegurar es que es una mezcla compleja de materiales orgánicos que experimentó una transición de fase ordenada, que podía crecer, replicarse y obtener alimento de su entorno, que una vez establecida, esta fase ordenada se hizo lo bastante flexible para mutar y diversificarse en millones de especies diferentes. La evolución de la vida encaja lógicamente en la evolución del universo, donde observamos que tanto en el universo inanimado como en la tierra viva, la evolución alterna periodos largos de estabilidad con periodos cortos de cambio rápido. Durante estos periodos rápidos de cambio, las estructuras antiguas se vuelven inestables y se dividen en otras nuevas y, en los periodos de estabilidad, las nuevas estructuras se consolidan, ajustándose y adaptándose a un entorno que parece inmutable, donde de repente se cruza cierto umbral que sumerge las estructuras existentes en una nueva inestabilidad. La simbiosis de la Tierra y el Sol, dos elementos tan diferentes hizo posible la aparición de la vida. Donde el ambiente de la Tierra presentaba una gran diversidad química, que la vida podía explorar fácilmente. El Sol en cambio proporcionó estabilidad física y climática y una fuente ininterrumpida de energía. La combinación de la variabilidad de la Tierra con la constancia del Sol, proporcionó las condiciones para la evolución y el progreso de la vida.

La Tierra con una física compleja tiene una superficie en parte sólida y en parte líquida que se transforma continuamente mediante transiciones de fase. Las transiciones de fase constituyen la primera de las dos fuerzas motoras de la evolución. La otra es la simbiosis, o reunión de dos estructuras que han evolucionado por caminos diferentes pero que permite que la evolución avance a pasos agigantados, saltando a niveles superiores de complejidad mucho más de prisa que una evolución, mediante los procesos habituales de mutación y especiación.

Los sucesos más importantes en la historia de la ciencia suelen llamarse revoluciones científicas y pueden clasificarse en dos tipos: las revoluciones impulsadas por nuevos conceptos y las impulsadas por nuevas herramientas. Cuando un nuevo concepto penetra en un campo científico, la revolución se produce desde dentro, a partir de inconsistencias o contradicciones internas y se traduce en una transición de fase hacia un nuevo paradigma. Cuando un campo científico es invadido por nuevas herramientas, la revolución empieza desde fuera, a partir de instrumentos importados desde otra disciplina y se traduce en una simbiosis de dos disciplinas. En ambos tipos de revolución, el resultado final es una nueva subdisciplina de la ciencia y una nueva especie de científico, especializado en las nuevas ideas o herramientas, según sea el caso.

CONCLUSIONES

El tipo de asociación que va a caracterizar a la humanidad, de hoy en adelante, se basa en la comprensión de que todo está vinculado entre sí y es interdependiente. Ahora, es mayor que nunca la necesidad de entender que hay un contacto íntimo entre la economía del desarrollo y el medio ambiente.

Las manifestaciones económicas señalan tanto las causas medulares como el posible remedio de la degradación ambiental. La buena economía y la buena ecología deben ir de la mano en los países en desarrollo, factor esencial para la calidad de la vida, donde el ambiente es un determinante crítico de la cantidad, calidad y sustentabilidad de las actividades humanas y de la vida en general.

Cuando se habla de la degradación del medio ambiente, es importante considerarla en sus tres dimensiones: cantidad, calidad, diversidad, así como su interdependencia. Cualquier tipo de explotación de los recursos no renovables lleva de un modo inevitable a su agotamiento parcial o total, así como a la degradación del paisaje y a la generación de desechos. La cuestión no es cómo prevenir o eliminar por completo la degradación ambiental, sino cómo reducirla al mínimo o por lo menos mantenerla en un nivel que sea congruente con los objetivos de la sociedad. La deforestación debe ser aceptable si todos los costos se han tomado en cuenta, incluso los que provienen de la disminución de la cantidad y la calidad o de la pérdida de diversidad de los bosques. El problema es que quiénes toman las decisiones suelen considerar los beneficios inmediatos de la conversión de un bosque, pero no los costos a largo plazo. Es comprensible que se juzgue indeseable la deforestación en todas sus formas, no importa cuál sea su justificación económica, sin embargo este énfasis en los síntomas impide la formulación de políticas eficaces para lidiar con el problema.

Con frecuencia la prevención es más eficaz, en términos de costos, que la rehabilitación. Una vez que se produce una degradación ambiental excesiva, ya no vale la pena aplicar la prevención, pues a esas alturas los costos son más elevados, la efectividad es más baja y los intereses creados más fuertes. La explotación excesiva, el uso ineficiente, la conservación inadecuada y la falta de inversión para la regeneración de los recursos naturales proviene de la incapacidad del mercado, o del gobierno, para asignar a dichos recursos un precio acorde con su escasez social; por ejemplo, el agua de riego se provee en forma gratuita y no se hace ni el menor intento de recuperar el costo o de cobrar un precio que refleje el valor de escasez o el costo de oportunidad de ese recurso. La sustentabilidad no se puede alcanzar si no hay crecimiento económico, pero este crecimiento también tiene sus costos: agotamiento de los recursos, degradación del medio ambiente, perturbaciones ecológicas y una desigualdad generalizada. Esos costos los deben afrontar las personas que los han generado.

Para muchos de nosotros, nuestras vidas, se encuentran permanentemente sumergidas en el caos, donde la condición primordial es la incertidumbre y la contingencia; decimos que hemos pasado de forma desapercibida del orden al caos, creando como resultado confusión y angustia, sin embargo existe también la otra parte de la moneda, que es cuando pasamos del caos al orden, condición que es a la que generalmente menos atención solemos dar. Por lo que conocer más acerca del caos, su dinámica y sus leyes fundamentales de comportamiento, podría servir para tener una oportunidad de cambiar radicalmente nuestras vidas, ya que la creatividad florece cuando estamos inmersos en el caos, abrazando por consiguiente un vasto campo de conductas. Se dice que la naturaleza utiliza el caos para que se den los acontecimientos y así crear nuevas entidades donde se de la cohesión del universo, siendo al mismo tiempo un proceso de destrucción y creación, simultáneamente estable y siempre cambiante, generando formas complejas que se renuevan constantemente, favoreciendo nuevos modos de comportarnos, pensar y vivir la nueva realidad, Briggs y Peat (1999).

La creatividad significa llegar a la verdad de las cosas ir más allá de nuestros conocimientos y es ahí donde precisamente vamos a encontrar el caos creativo. Muchas de las estructuras que vemos en la naturaleza son ejemplos de caos autoorganizado y creativo, donde los modos en que dispone la naturaleza de dichos principios son inacabables tendiendo a permanecer sus vórtices de conducta estables, siempre y cuando las condiciones en que fueron creados se mantengan dentro de ciertos límites. Las investigaciones ambientales se basan muchas veces en la observación y en la medida y, sus teorías básicas cambian con cierta frecuencia como consecuencia de nuevas observaciones que tienen poco o nada que ver con la experimentación a menos que ésta sea de tipo matemático.

Nuestros hábitos de pensamiento, opiniones y experiencias, y los mismos hechos del mundo, son similares a los rizos de retroalimentación observados en la naturaleza, que giran una y otra vez para mantenernos en el mismo lugar. Tales rizos limitadores son necesarios para mantener la estabilidad de la sociedad pero a la vez, pueden llegar a ser terriblemente constrictivos. Sólo abandonando las estructuras comúnmente reconocidas es posible una autoorganización creativa. Comprender que para ser creativos necesitamos conocer todas las facetas del caos creativo, teniendo una actitud diferente acerca del significado de los errores, oportunidades y fracasos, a los que comúnmente tiene la sociedad contemporánea.

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