Globalización: Revista Mensual de Economía, Sociedad y Cultura


Noviembre de 2019

SISTEMAS COMPLEJOS EN NATURALEZA Y SOCIEDAD
Walter Ritter Ortíz


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

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 y, cuya dinámica no es inferible de una descripción simplificada del sistema, que considere además situaciones acotadas de resolución.

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.

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 determina 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 los ecosistemas y de la relación lluvia-escorrentía y, muchos más, no tan sólo físicos sino también sociales y económicas, nos permite tratarlos como una red de componentes conectados e interactuando de manera que sólo 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 y la misma sociedad incluso la economía, 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 y autopoiesis. 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. Y esto a su vez afecta el comportamiento de los individuos en las poblaciones, dando lugar a emergentes procesos de retroalimentación como también de otras estructuras, así como de 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 a la vez, 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 en 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 generalidades en observaciones y conclusiones ya existentes, de posibles estudios previos.

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 que requiere de procesos sistemáticos para dicho estudio.

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

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, 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 naturales, 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 considerados.

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


  • Generar, combinar, condensar y sintetizar una gran cantidad de información concerniente a los componentes del sistema.

  • Examinar en detalle la estructura del sistema.

  • Trasladar este conocimiento de los componentes del sistema, funciones y estructuras a los modelos del sistema.

  • Usar 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”. Es un complejo de organismos y ambiente formando un todo funcional, cuyo estudio no debe ser una búsqueda intensa de información sobre un solo parámetro, sino un experimento sobre todo el sistema; donde el trabajo sobre cada bioma deberá ser integrado no solamente sobre los sitios más intensos y activos, sino también sobre los ya más comprendidos. Y los datos y la información existente o por obtenerse, se sintetizaran sobre ambos sitios, como de otros diferentes biomas de interés.

    El interés principal estará tanto en la precipitación, como en la productividad (entre otros posibles parámetros) y, sus posibles múltiples objetivos de uso, sino también en el manejo científico del recurso con visión sistémica.

    Metas inmediatas, incluirán el análisis de los aspectos del ecosistema tales como: flujos de energía y de agua, productividad, patrones espaciales, relaciones inter-específicas 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.

    Se identificarán las preguntas climáticas, ecológicas, económicas y sociales, críticas regionales y se buscarán las respuestas ya sea en el campo o en el laboratorio o finalmente en el cubículo. Así, el trabajo dentro de cada ecosistema deberá ser integrado en estos aspectos, no tan sólo en los sitios de más intenso trabajo históricamente realizado, sino también en los sitios previamente considerados, como los críticos o más adecuados y convenientes para la maximización de información emergente y, donde los datos y la información deberá ser sintetizada, no tan solo sobre éstas áreas, sino también sobre todos los diferentes ecosistemas en existencia.

    Dentro de los objetivos globales, se incluye la adquisición de la información necesaria para el posible desarrollo y prueba de las teorías bioclimáticas, biogeográficas y ecológicas emergentes. Y también de que tales teorías eventualmente tengan alguna utilidad, en el mejor entendimiento de la dinámica de los ecosistemas regionales y en su inteligente uso y manejo.

    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 esta 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 nuestro proyecto. 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 climatología y la ecología. 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 y realizar interacciones con participantes y expertos en el área tanto nacionales como del extranjero.

    METODOLOGÍAS

    Se analizará a la naturaleza de tal manera, que se pueda describirla 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 estas leyes.

    Se ha demostrado por ejemplo, que la distribución de las plantas está fuertemente determinado 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 deban de ser aleatorios y, no tiene que haber tampoco 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 como grupo de organismos, junto con su medio físico también puede ser convenientemente estudiado y puede llegar a mostrar interacciones interesantes.

    Pero aún más fascinante pueden 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 ellos 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.


  • ¿Que 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.

    BENEFICIOS ESPERADOS

    Muchos de los beneficios, a mediano y a largo plazo, vendrán a través de un mejor conocimiento en el estudio, investigación y manejo integral y sustentable de los recursos naturales regionales.

    Los varios tipos de 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 anteriores resultados obtenidos, 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 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.

    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, tratar de 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, como es: examinar los métodos disponibles, diseño de bloques, construcción e implementación, así como verificación del modelo con los datos reales o experimentales.

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

    Vivimos como un sistema en un mundo de sistemas y para comprenderlo, necesitamos técnicas de pensamiento y análisis sistémico.

    Entre las ventajas del pensamiento sistémico, podemos señalar que nos permite descubrir los patrones que se repiten en los acontecimientos de la naturaleza, lo que nos proporciona 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, es una forma de profundizar y ampliar nuestro punto de vista.

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

    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.

    Como las propiedades emergentes surgen del conjunto o, de la totalidad del sistema, veremos que si el sistema lo descomponemos en sus partes, también perderemos dichas propiedades emergentes.

    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.

    Los sistemas complejos relacionados por muchos vínculos, son los que suelen ser los más estables, diciéndose que lo importante permanece, por mucho que cambien las cosas.

    La estabilidad de estos sistemas, depende de muchos factores: el tamaño, cantidad y diversidad de los subsistemas que abarque y el tipo y grado de conectividad que exista entre ellos.

    Esta estabilidad es muy importante y, cada vez que se introduce un cambio en cualquier sistema complejo, debemos esperar que haya resistencia, ya que sin ella no puede existir estabilidad.

    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 la 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 rigorosas 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

    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, puede ser convenientemente utilizada 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 así, 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 desde un 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?

    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, es descubrir las leyes universales para descubrir la verdad universal y, en 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 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 animo 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 dé 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”.

    Los sistemas en coevolución, obrando como sistemas complejos adaptativos, se adaptan solos en el punto de máxima capacidad de procesamiento de información, máxima eficiencia biológica y, máxima evolutividad.

    El sistema, alcanza por sí mismo un estado colectivamente beneficioso, donde el control está dado por medio de sus vastas redes de interacciones. Adaptando sus interacciones, las especies están refinando su capacidad para evolucionar.

    Las estructuras muy complejas, tienen una característica general; exhiben complejidad a causa de la intricada organización de un gran número de componentes simples. Esa estructura es lo que es y hace lo que hace, debido al modo en que están organizadas sus partes constituyentes, no tanto por lo que son. 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.

    Los científicos tienen mucho que aprender acerca de cómo, las leyes fundamentales, generan la riqueza de manifestaciones del mundo que observamos.

    La vida, en sí misma, es un agente destructor de simetrías y, cada vez que se rompe una, se hacen posibles nuevos niveles de diversidad y creatividad. Se dice que el principio creativo, debe residir en el pensamiento puro de las matemáticas, ya que 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 qué podemos saber, lo que no podemos saber.

    A medida que creemos avanzar en la comprensión de la naturaleza, nos vamos convenciendo de que existen muy pocas leyes y que quizás, la mayor parte de ellas, se expresa declarando imposibles algunas cosas.

    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 conjunto de datos, siempre nos faltarán informaciones.

    Más allá del umbral de la inestabilidad, la norma es la autoorganización; la aparición espontánea de una actividad diferenciada en el tiempo y el espacio. Lejos del equilibrio, la energía y la materia tienen propiedades y comportamientos nuevos: nacidas de una desviación de los estados de equilibrio, resultados de fluctuaciones de materia y energía.

    Además de que los sistemas que son lo bastante complejos como para que se manifiesten ciertas individualidades, exhiben necesariamente una indefinición que no admite su inclusión dentro de los confines de un sistema lógico y, exige demasiado; termina por sólo darnos incoherencias.

    La solución del problema, a menudo significa encontrar la originalidad en la intersección, de varias disciplinas.

    SISTEMAS COMPLEJOS ADAPTATIVOS EN COEVOLUCIÓN

    Los sistemas en coevolución, obrando como sistemas complejos adaptativos, se adaptan solos en el punto de máxima capacidad de procesamiento de información, máxima eficiencia biológica y máxima evolutividad. El sistema alcanza por sí mismo un estado colectivamente beneficioso, donde el control está dado por medio de sus vastas redes de interacciones. Adaptando sus interacciones, las especies están refinando su capacidad para evolucionar.

    Las estructuras muy complejas, tienen una característica general: exhiben complejidad a causa de la intricada organización de un gran número de componentes simples; esa estructura es lo que es y hace lo que hace, debido al modo en que están organizadas sus partes constituyentes, no tanto por lo que son. 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.

    Los científicos, tienen mucho que aprender acerca de cómo las leyes fundamentales, generan la riqueza de manifestaciones del mundo que observamos.

    La vida en sí misma, es un agente destructor de simetrías y, cada vez que se rompe una, se hacen posibles nuevos niveles de diversidad y creatividad. Se dice que el principio creativo debe residir en el pensamiento puro de las matemáticas, ya que 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 podemos saber lo que no podemos saber.

    A medida que creemos avanzar en la comprensión de la naturaleza, nos vamos convenciendo de que existen muy pocas leyes y que quizá la mayor parte de ellas, se expresa declarando imposibles algunas cosas.

    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 godelian, viene a decir que cualquiera que sea el conjunto de datos, siempre nos faltarán informaciones

    Más allá del umbral de la inestabilidad, la norma es la autoorganización; la aparición espontánea de una actividad diferenciada en el tiempo y el espacio. Lejos del equilibrio, la energía y la materia tienen propiedades y comportamientos nuevos: nacidas de una desviación de los estados de equilibrio, resultados de fluctuaciones de materia y energía.

    Además de que los sistemas que son lo bastante complejos como para que se manifiesten ciertas individualidades, exhiben necesariamente una indefinición que no admite su inclusión dentro de los confines de un sistema lógico y, exige demasiado, termina por sólo darnos incoherencias.

    La solución del problema, a menudo, significa encontrar la originalidad en la intersección de varias disciplinas.

    ¿CAMBIO O VARIABILIDAD CLIMÁTICA?

    La pauta climática observada en la década de 1970, muestra una mayor similitud con la pauta climática de la pequeña glaciación. Será que éstas, están realmente retornando?

    En 1968, las lluvias dejaron de extenderse hacia el norte. ¿Porque la ZCI dejo de moverse hacia el norte en verano, como lo hacia en los sesentas?

    La deriva de los continentes pueden tener una influencia mayor sobre el clima y los seres vivos, hasta lo que hoy habíamos considerado.

    La tierra, funcionamiento como un sistema homeostático interconectado, con todos los elementos que la constituyen a través de procesos de retroalimentación autorregulada.

    Así por ejemplo, si el clima tiende a calentarse, aumenta la evaporación y, con una mayor nubosidad, habrá una mayor reflectividad de la luz solar, reduciendo el calentamiento del planeta y retornando a sus condiciones iniciales.

    Con un ciclo hidrológico, fortalecido por efectos de calentamiento del CO2, contaremos también con incrementos en la evaporación, precipitación y los escurrimientos. Al mezclarse la lluvia con el CO2 atmosférico, se producen los efectos de lluvia ácida, que al combinarse con silicatos de calcio y magnesio, disminuye el CO2 del aire, como sus efectos de calentamiento, logrando encapsularlo como carbonatos en las rocas sedimentarias y, retornando como consecuencia también a las condiciones originales.

    Según la hipótesis “Gaia”, la vida actúa como un proceso automático de autocontrol sobre el clima. Si no fuera por la vida, según esta hipótesis, tendríamos una atmósfera predominantemente de CO2, con temperaturas 60° más cálidas que las actuales.

    Condiciones de bloqueo y, una corriente de chorro ondulada, pueden llegar a producir en Europa sequías en el oeste y copiosa precipitaciones en el este. Que cuando se desvanecen, vuelven a aparecen en las regiones de Norteamérica por efectos de teleconexión.

    Cuando la tierra tiende a calentarse y, la circulación circumpolar se intensifica, las condiciones climáticas tienden a ser más moderadas con menos extremos de temperatura y, lluvias más previsibles para los agricultores de latitudes medias.

    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 organicismo, 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 pueden 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.

    Los seres vivos, poseen organización y, su funcionamiento depende completamente de ésta, así como de sus interrelaciones mutuas, interacciones e interdependencias. Caracterizándose por poseer toda clase de mecanismos de control y regulación, incluyendo múltiples mecanismos de retroalimentación, que mantienen el estado estacionario del sistema.

    El organicismo, nos dice de la importancia de considerar el sistema como un todo y, en que dicho todo, no debe considerarse como algo misteriosamente cerrado al análisis, sino que debe estudiarse y analizarse eligiendo el nivel de escala adecuado para nuestros propósitos.

    El objetivo de la ciencia, es hacer avanzar nuestra comprensión de la naturaleza y descubrir la verdad universal definitiva, encarnada en dichas leyes y, en poner a prueba su veracidad mediante predicciones y experimentos.

    Según Moore (1993), existen ocho criterios para determinar si una cierta actividad puede considerarse como ciencia:


    • Una ciencia debe estar basada en datos recogidos en el campo o en el laboratorio por observación o experimento.

    • Para responder preguntas hay que reunir datos y, para respaldar o refutar conjeturas hay que realizar observaciones. Se deben emplear métodos objetivos, para reducir al mínimo los posibles prejuicios.

    • Las hipótesis deben ser consistentes con las observaciones y compatibles con el marco conceptual general.Todas las hipótesis se deben poner a prueba y si es posible, se deben elaborar hipótesis alternativas y comparar su grado de validez o capacidad de resolver problemas.

    • Las generalizaciones deben tener validez universal dentro del dominio de la ciencia en cuestión.

    • Para eliminar la posibilidad de error, un dato o descubrimiento, sólo se debe aceptar plenamente si lo confirman repetidamente otros investigadores. La ciencia se caracteriza por el continuo perfeccionamiento de las teorías científicas, por la sustitución de teorías defectuosas o incompletas y, por la solución de problemas que pudieran considerarse como desconcertantes

    • Podemos dar por supuesto que este mundo no es caótico, sino que está estructurado de alguna manera y que los métodos de la investigación científica pueden revelar todos o casi todos los aspectos de esta estructura.

    • Todo nuevo dato y toda nueva explicación deben ponerse a prueba una y otra vez, preferiblemente por diferentes investigadores y, utilizando diferentes métodos. Sin embargo, la máxima categórica que afirma que un solo dato en contra basta para invalidar una teoría, puede ser cierta para teorías basadas en leyes universales de las ciencias físicas, pero muchas veces no se la puede aplicar a teorías de la biología ecológica.

    • Cada vez se acepta más que el planteamiento de una teoría no es una simple cuestión de reglas lógicas y, que la racionalidad se debe interpretar en términos más amplios que los que ofrece la lógica deductiva o inductiva.

    • La racionalidad y validez de una teoría dependen sobre todo no de su confirmación o refutación, sino de su eficacia para resolver problemas.




    1. INTEGRACIÓN DEL IMPACTO AMBIENTAL EN LA TRAMA SOCIOECONÓMICA

      Los problemas ambientales siguen profundamente arraigados en la trama socioeconómica mundial, donde el verdadero sentido del desarrollo sostenible, reside en concebirlo en su dimensión global y en coevolución con el resto de la biosfera, con una visión integral de la sostenibilidad ecológica, económica y social.

      Ignorar los descubrimientos de la biología resulta especialmente grave, cuando los humanistas se ven obligados a afrontar problemas políticos como la sobrepoblación mundial, la difusión de enfermedades infecciosas, el agotamiento de los recursos no renovables, los cambios climáticos perjudiciales, el aumento de las necesidades agrícolas en todo el mundo, la destrucción de los hábitats naturales, la proliferación de conductas delictivas o los fallos de nuestro sistema educativo.

      La incomunicación entre la ciencia y las humanidades, se atribuye a cierta incapacidad para apreciar el elemento humano en el curso de las investigaciones.

      La integración ambiente-desarrollo, va aportando nuevas vías de análisis, para definir con mayor precisión la esencia de un nuevo estilo de desarrollo sostenible, como una forma diferente de encarar los problemas del desarrollo humano hacia el futuro.

      No es posible mantener la salud ecológica de la biosfera, sin poder garantizar el desarrollo integral, donde el mensaje de integración medio ambiente-desarrollo en las políticas y en las decisiones, se va aceptando paulatinamente a pesar de las dificultades que supone esto en la práctica.

      Se considera el desarrollo sostenible, como un proceso de cambio continuo, donde las estrategias responden a objetivos básicos, tales como la de revitalizar el crecimiento, cambiar la calidad del crecimiento, satisfacer las necesidades esenciales de trabajo, alimentos, energía, agua e higiene. Asimismo, asegurar un nivel de población sostenible, conservar y acrecentar la base de los recursos, reorientando las tecnologías y controlando los riesgos, con objetivos fundamentales para lograr el equilibrio justo entre las necesidades económicas, sociales y ambientales de las generaciones presentes y futuras y, donde el desarrollo económico, el desarrollo social y la protección del medio ambiente sean componentes interdependientes que se refuerzan mutua y recíprocamente, pudiéndose comprender que la amenaza del subdesarrollo, supone también graves ineficiencias y de que es posible considerarlo como una situación de desequilibrio.

      No parece pertinente hablar de sostenibilidad de forma aislada, sino de forma integral, incorporando sus componentes ecológicos, económicos y sociales, donde los objetivos son múltiples, sobrepasando el del simple mantenimiento de un capital natural.

      La sostenibilidad integral es la premisa básica del desarrollo sostenible, pero no puede convertirse en un fundamento absoluto, sino en un principio específico, que permita conseguir lo que realmente se quiere hacer sostenible.

      Si la finalidad es conseguir un desarrollo humano sostenible, éste tendrá que ser ecológica y ambientalmente sostenible, manteniendo la diversidad biológica y reforzando la base de los recursos ambientales, sobre los que se sustentan sus procesos de desarrollo.

      Hablar en términos económicos y sociales, es aún más complejo, ya que si simultáneamente no se logra especificar cuáles son los recursos ambientales sobre los que se sustentan sus procesos de desarrollo, que tipo de sostenibilidad económica y social es necesaria para complementar la ecológica-ambiental, no será posible definir un modelo de desarrollo más justo y racional.

      El concepto de Rendimiento Máximo Sostenible, progresivamente se viene incorporando a los campos de la economía, sociología y política, hasta adquirir una dimensión múltiple e integral, donde las nociones ecológicas de capacidad de carga, de recuperación, capital natural y equidad se entrelazan para definir un estilo de desarrollo o forma de vida sostenible, con consideraciones éticas.

      El concepto de sostenibilidad aplicado a los ecosistemas, tiene un carácter dinámico y un sentido de estabilidad, en la medida en que es preciso cubrir las necesidades cambiantes de una población, que sigue creciendo hasta su nivel de estabilización y donde, la satisfacción de tales necesidades debe hacerse mejorando la calidad del medio ambiente y de los recursos naturales, condicionada por una compleja interacción de factores biológicos, físicos y socioeconómicos, que constituyen la base de todos los sistemas productivos.

      La esencia del desarrollo sostenible, gira alrededor del mantenimiento de un determinado equilibrio dinámico ajustado a la capacidad de existencia y regeneración del capital natural y, donde se observa que las comunidades no se adaptan a las condiciones medias de sus hábitat, sino a las condiciones mínimas que les permiten seguir viviendo, por lo que el desarrollo de éstas, está determinado sobre todo por la disponibilidad mínima de cualquiera de sus elementos.

      Un sistema social-económico-productivo no puede medir su sostenibilidad real sobre bases de criterios económicos, como es el Producto Nacional Bruto, ya que éstas no incluyen los procesos metabólicos y la eficiencia energética de los organismos vivos y de los ecosistemas.

      Los indicadores económicos convencionales, tampoco incluyen aspectos sociales para señalar cómo se puede garantizar el bienestar social; pero la información sobre los procesos que afectan al bienestar de la sociedad y, a la integridad de los ecosistemas, son una variable básica de la ecuación del desarrollo sostenible: Sostenibilidad ambiental para soportar la sostenibilidad económica y social e incluso política e institucional de la comunidad.

      Los sistemas ecológicos, económicos, sociales y éticos, aunque están fuertemente entrelazados, responden a lógicas distintas, jerarquías diferentes y están sometidos a velocidades y cambios de evolución particular. Contar con las condiciones mínimas de sostenibilidad y, compensar las posibles pérdidas de ésta para mantener la estabilidad dinámica, depende de numerosos factores que no siempre son identificables y controlables en la evolución de los sistemas complejos.

      Para que el equilibrio final sea sostenible, los procesos de mantenimiento, reposición y renovación deben ser iguales o mayores que los procesos de depreciación, degradación y pérdida.

      SOBRE EL PRONÓSTICO EN EL IMPACTO AMBIENTAL

      En la ciencia, se ha dado mucha importancia a la capacidad de las teorías para hacer predicciones y, cuanto mejor sea una teoría, más correctas son las predicciones que permite hacer. La utilidad de la predicción, para poner a prueba teorías biológicas, es muy variable.

      Algunas teorías tienen un gran valor predictivo, mientras que otras están controladas por conjuntos de factores tan complejos que no se pueden hacer predicciones consistentes, por lo que suelen ser probabilísticas, debido a la gran variabilidad de casi todos los fenómenos biológicos y a la posibilidad de que ocurran hechos fortuitos, así como a la multiplicidad de factores interactivos que afectan el curso de los acontecimientos. Y, donde no es tan importante que la teoría pase la prueba de la predicción, ya que es mucho más importante que la teoría resulte útil para resolver problemas.

      Los modelos predictívos, son usados frecuentemente en el manejo de recursos naturales en situaciones de evaluar el impacto o cambio ambiental de una región o localidad. La modelación también se hace para pronosticar las consecuencias de una acción, que sería muy caro, difícil o destructiva de realizar en el ambiente real.

      Los científicos que utilizan procedimientos analíticos, tienen un poder predictivo tremendo y, en algunos casos esta metodología analítica ha sido útil en el desarrollo de programas de manejo poblacional; desafortunadamente se le ha utilizado poco en el estudio integral de ecosistemas y, las razones son que las ecuaciones analíticas son útiles bajo ciertas condiciones de restricción y esto es, solamente cuando las ecuaciones que describen los procesos bióticos son lineales y existen pocas ecuaciones a resolver al mismo tiempo. Es decir, que son exactas solamente para describir procesos de la naturaleza que son continuos.

      Un modelo de un ecosistema, normalmente incluye de una docena a varios cientos o incluso más de ecuaciones simultaneas y, pueden ser tanto lineales como no lineales.

      Con técnicas de simulación, no es necesario dejar fuera importantes componentes del modelo, para aproximarnos a simular las actividades y procesos biológicos; ya que siempre pueden ser aproximadas, no importa que tan complicadas puedan ser. Pero en cualquier caso, ya sea que se trate de la modelación analítica o de simulación clásica, es posible simplificar para incluir una ecuación que describa la relación de dos variables, sin ninguna indicación de causalidad y, es preferible, a querer incluir los mecanismos que relacionan una variable con otra, cuando éstos todavía no son bien conocidos.

      Nos gustaría explorar la relación de la productividad vegetativa de La Parota, con los nutrientes, radiación solar, temperatura, evapotranspiración y lluvia; sin embargo no existe suficiente conocimiento acerca de la fisiología de su vegetación, para pronosticar qué variables independientes serán las más importantes para determinar el patrón observado de fotosíntesis, sobre ciclos anuales. Sin embargo, sabemos que la lluvia y la evapotranspiración por sí solas, darían los mejores resultados del modelo cuando los comparemos con los datos de campo. Y así es que utilizamos la relación empírica de lluvia-crecimiento de planta, como primera aproximación, aún y cuando no entendamos completamente la relación entre ambas variables.

      Los estudios descriptivos de campo, permiten el desarrollo de un modelo de simulación adecuado, aún y cuando los mecanismos no fueron conocidos. Futuros modelos pueden incorporar los mecanismos fisiológicos que controlan la evapotranspiración y productividad, para obtener un mejor modelo, el cual probablemente será mejor para predecir las respuestas de las plantas a nuevas condiciones.

      El interés de los simuladores, no es tanto la precisión o potencial matemático del modelo, sino la inclusión de todos los parámetros que se consideren importantes, aún y cuando los mecanismos implícitos en el fenómeno se conozcan de manera imperfecta.

      Uno de los más importantes usos de los modelos, es la de generar hipótesis y, la meta no es necesariamente la construcción del modelo o los mismos resultados del modelo, sino la de ampliar nuestro entendimiento de lo complicado del sistema.

      Una vez que existe el modelo, podemos comprobar los datos o consideraciones utilizadas al hacer el modelo, comparando el comportamiento del modelo con el sistema natural bajo condiciones similares. Y, si el modelo y el mundo real no concuerdan, entonces uno o el otro, o ambos, son imperfectamente conocidos, pero al analizar los errores, incrementaremos nuestro entendimiento del sistema o del modelo.

      La predicción, es la proyección al futuro o establecimiento de hipótesis que no han sido observadas durante el período de estudio. Y, está relacionada con la simulación, como la extrapolación lo está con la interpolación; es decir, que va fuera de las fronteras de circunstancias conocidas.

      Un uso importante de los modelos, es la de optimizar la toma de decisiones sobre el manejo y evaluación del impacto ejercido sobre el ambiente y esto, inherentemente implica algunos juicios de valor, como en adición, de algunos esquemas para el manejo del sistema.


      SOBRE EL PRONÓSTICO EN EL IMPACTO AMBIENTAL

      En la ciencia, se ha dado mucha importancia a la capacidad de las teorías para hacer predicciones y, cuanto mejor sea una teoría, más correctas son las predicciones que permite hacer. La utilidad de la predicción, para poner a prueba teorías biológicas, es muy variable.

      Algunas teorías tienen un gran valor predictivo, mientras que otras están controladas por conjuntos de factores tan complejos que no se pueden hacer predicciones consistentes, por lo que suelen ser probabilísticas, debido a la gran variabilidad de casi todos los fenómenos biológicos y a la posibilidad de que ocurran hechos fortuitos, así como a la multiplicidad de factores interactivos que afectan el curso de los acontecimientos. Y, donde no es tan importante que la teoría pase la prueba de la predicción, ya que es mucho más importante que la teoría resulte útil para resolver problemas.

      Los modelos predictívos, son usados frecuentemente en el manejo de recursos naturales en situaciones de evaluar el impacto o cambio ambiental de una región o localidad. La modelación también se hace para pronosticar las consecuencias de una acción, que sería muy caro, difícil o destructiva de realizar en el ambiente real.

      Los científicos que utilizan procedimientos analíticos, tienen un poder predictivo tremendo y, en algunos casos esta metodología analítica ha sido útil en el desarrollo de programas de manejo poblacional; desafortunadamente se le ha utilizado poco en el estudio integral de ecosistemas y, las razones son que las ecuaciones analíticas son útiles bajo ciertas condiciones de restricción y esto es, solamente cuando las ecuaciones que describen los procesos bióticos son lineales y existen pocas ecuaciones a resolver al mismo tiempo. Es decir, que son exactas solamente para describir procesos de la naturaleza que son continuos.

      Un modelo de un ecosistema, normalmente incluye de una docena a varios cientos o incluso más de ecuaciones simultaneas y, pueden ser tanto lineales como no lineales.

      Con técnicas de simulación, no es necesario dejar fuera importantes componentes del modelo, para aproximarnos a simular las actividades y procesos biológicos; ya que siempre pueden ser aproximadas, no importa que tan complicadas puedan ser. Pero en cualquier caso, ya sea que se trate de la modelación analítica o de simulación clásica, es posible simplificar para incluir una ecuación que describa la relación de dos variables, sin ninguna indicación de causalidad y, es preferible, a querer incluir los mecanismos que relacionan una variable con otra, cuando éstos todavía no son bien conocidos.

      Nos gustaría explorar la relación de la productividad vegetativa de La Parota, con los nutrientes, radiación solar, temperatura, evapotranspiración y lluvia; sin embargo no existe suficiente conocimiento acerca de la fisiología de su vegetación, para pronosticar qué variables independientes serán las más importantes para determinar el patrón observado de fotosíntesis, sobre ciclos anuales. Sin embargo, sabemos que la lluvia y la evapotranspiración por sí solas, darían los mejores resultados del modelo cuando los comparemos con los datos de campo. Y así es que utilizamos la relación empírica de lluvia-crecimiento de planta, como primera aproximación, aún y cuando no entendamos completamente la relación entre ambas variables.

      Los estudios descriptivos de campo, permiten el desarrollo de un modelo de simulación adecuado, aún y cuando los mecanismos no fueron conocidos. Futuros modelos pueden incorporar los mecanismos fisiológicos que controlan la evapotranspiración y productividad, para obtener un mejor modelo, el cual probablemente será mejor para predecir las respuestas de las plantas a nuevas condiciones.

      El interés de los simuladores, no es tanto la precisión o potencial matemático del modelo, sino la inclusión de todos los parámetros que se consideren importantes, aún y cuando los mecanismos implícitos en el fenómeno se conozcan de manera imperfecta.

      Uno de los más importantes usos de los modelos, es la de generar hipótesis y, la meta no es necesariamente la construcción del modelo o los mismos resultados del modelo, sino la de ampliar nuestro entendimiento de lo complicado del sistema.

      Una vez que existe el modelo, podemos comprobar los datos o consideraciones utilizadas al hacer el modelo, comparando el comportamiento del modelo con el sistema natural bajo condiciones similares. Y, si el modelo y el mundo real no concuerdan, entonces uno o el otro, o ambos, son imperfectamente conocidos, pero al analizar los errores, incrementaremos nuestro entendimiento del sistema o del modelo.

      La predicción, es la proyección al futuro o establecimiento de hipótesis que no han sido observadas durante el período de estudio. Y, está relacionada con la simulación, como la extrapolación lo está con la interpolación; es decir, que va fuera de las fronteras de circunstancias conocidas.

      Un uso importante de los modelos, es la de optimizar la toma de decisiones sobre el manejo y evaluación del impacto ejercido sobre el ambiente y esto, inherentemente implica algunos juicios de valor, como en adición, de algunos esquemas para el manejo del sistema.



      SOBRE LOS CRITERIOS DE EVALUACIÓN DE IMPACTO AMBIENTAL

      El manejo de los recursos de las áreas naturales, requiere acciones para preservar, mantener y a menudo restaurar ecosistemas. Para lograr este objetivo, los administradores deben tener un buen conocimiento general de las áreas y, un inventario cuantitativo confiable de la biota, así como un buen entendimiento de la interacción entre los varios componentes de los ecosistemas dominantes, como asimismo la habilidad para predecir o simular los cambios en el sistema resultante, de las acciones de su uso y manejo.

      Medidas cualitativas de criterios de evaluación de impactos ambientales, muchas veces dependen de juicios profesionales subjetivos; pero interpretaciones individuales del problema, nos llevaría a una gran variabilidad en las evaluaciones de un sitio. Si el propósito es una evaluación ecológica, todos los aspectos deben ser estudiados en la relación de uno con otro. Además de aspectos como vegetación, fauna y geomorfología, deben de combinarse e integrarse desde los inicios del studio; es decir, debemos trabajar sobre bases de estudios colectivos y no sobre bases de estudios colectados.

      La optimización de retorno monetario, no siempre significa que la calidad ambiental está simultáneamente siendo optimizada. Los modelos pueden ayudar en la optimización o en la de escoger los mejores caminos para condiciones complicadas por presentarse en el futuro; aunque no existe tampoco garantía de que el modelo sea correcto, pero es posible diseñar modelos de toma de decisiones para optimizar el ambiente, donde la diferencia entre evaluación y optimización no son necesariamente distintos. Y, donde varias técnicas formales para la evaluación del impacto ambiental han sido sugeridas, así por ejemplo Leopold y colaboradores en 1971, propusieron el uso de una matriz de evaluación, con componentes de sistemas naturales, como son renglones de la matriz y las categorías de impacto como encabezados de las columnas y, los puntos de intersección que son usados para tabular números que subjetivamente indican la magnitud relativa e importancia de cada impacto sobre los componentes del sistema, proveyéndonos así de una indicación del valor de la naturaleza impactada.

      Sin embargo, las intersecciones de la matriz de Leopold, se les considera lineales, de tal forma que las cadenas de interacción y propiedades de retroalimentación, no pueden ser consideradas dentro de estos impactos; solamente los efectos ambientales son tomados en cuenta y no existe formato para comparar los varios factores económicos y ambientales.

      Las evaluaciones son hechas en términos de diferentes unidades de medida, haciendo así difícil una decisión entre las diferentes alternativas, porque los diferentes tipos de efectos no son directamente comparables.

      Cualquier técnica útil de evaluación de impacto, debe tener en sus fundamentos algún criterio objetivo de medida, por el que planes y proyectos alternativos de evaluación puedan ser comparados. Mas sin embargo, el análisis mismo debe de hacerse en términos de un parámetro de medida general, que sea común a todos los sistemas y, en función de influencias externas que sean también consideradas.

      El objetivo final, debe ser el de diseñar un sistema que sobreviva en la competencia entre sistemas alternativos de evaluación de los impactos y, el cuál se lograría si se permite el máximo desarrollo y transformación de los recursos energéticos naturales del sistema, a funciones de utilidad.

      Los sistemas, que sobreviven a largo plazo las fuerzas de la selección natural, son aquéllas que maximizan el uso de la energía disponible en procesos de trabajo. Esto requiere que se construya adecuadamente la estructura del sistema, de las cuales se canalice la energía a procesos de retroalimentación y que además, incrementen el balance total energético.

      Todo proceso que implique trabajo, involucra flujos de energía; y como la materia y la información también tienen equivalentes energéticos, la unidad energética será la más apropiada para servir como común denominador en el análisis de los impactos en los sistemas complejos o, en los que esté involucrado el hombre y la naturaleza. Sin embargo, en cualquier región lo suficientemente grande y diversa, hay un amplio espectro de muchos tipos de energía, que manejan sus procesos de cambio. Donde la habilidad general de un determinado flujo de energía para realizar una cierta unidad de trabajo, necesita ser estimada cuantitativamente, reconociendo que los diferentes tipos de energía no poseen las mismas habilidades de realizar un trabajo, implicando que los flujos energéticos tienen un factor de calidad, asociado a ellos.

      Dentro de la red de interacción de los sistemas económicos y naturales, muchos de sus componentes de calidad energética, trabajan en conjunto. En los sistemas bióticos, se observa a las cadenas alimenticias convirtiendo la energía de alta calidad de los mayores sistemas, obedeciendo reglas determinantes en el manejo de los ecosistemas.

      Necesitamos convertir los flujos de valor, en pesos, a flujos en unidades de energía; así estos cocientes podrán ser usados adecuadamente y, los flujos tanto en ecosistemas naturales como de la economía humana, podrán ser puestos sobre bases equivalentes para el análisis de integración.

      Cuando se introduce una modificación en una región, existe un período de transición en el que los subsistemas cambian como parte de los procesos de adaptación y selección, llevándonos a un nuevo tipo de estado estacionario, que maximiza el potencial útil bajo las nuevas condiciones.

      Como los sistemas reales son sistemas abiertos, con flujos de energía a través de sus fronteras, las modificaciones en un sistema dado afectarán los sistemas mayores en los que se encuentra contenidos; por lo que el análisis de los impactos ambientales deben considerar no solamente las respuestas del sistema a efectos locales y directos, sino también a los sistemas mayores que incluyen a los más pequeños.

      La clave del desarrollo de una región, es el concepto de comunidad ecológica o con más precisión, con el concepto de capacidad de sostén de la comunidad natural o el ecosistema; combinando magistralmente la ecología, la armonía, el análisis de sistemas, la economía y la modelación por computadora. El concepto de capacidad de sostén, ha demostrado su utilidad para la formulación de políticas de desarrollo, así como explicando fracasos actuales y anteriores, cuando actuamos en términos de una falta de respeto por lo que implica dicho concepto.

      La clave del desarrollo de una región, es el concepto de comunidad ecológica o con más precisión, con el concepto de capacidad de sostén de la comunidad natural o el ecosistema: combinando magistralmente la ecología, la armonía, el análisis de sistemas, la economía y la modelación por computadora. El concepto de capacidad de sostén, ha demostrado su utilidad para la formulación de políticas de desarrollo, explicando fracasos actuales y anteriores, cuando actuamos en términos de una falta de respeto por lo que implica dicho concepto.

      INFLUENCIAS EN ECOSISTEMAS POR CAMBIOS DE REGIMEN HIDROLÓGICO

      A. DESCARGAS MEDIAS MENSUALES


      1. Disponibilidad de habitats para organismos acuáticos.

      2. Disponibilidad de suelo húmedo para plantas.

      3. Disponibilidad de agua para animales terrestres.

      4. Influencias de la temperatura del agua, niveles de oxígeno y fotosíntesis en la columna de agua.




      B. MAGNITUD Y DURACIÓN DE CONDICIONES DE DESCARGA EXTREMA


      1. Creación de sitios para colonización de plantas.

      2. Balance de competitividad entre comunes y organismos tolerantes al estrés.

      3. Estructuración de ecosistemas acuáticos, por factores bióticos contra los abióticos.

      4. Estructuración de la morfología del río y condiciones físicas del habitat.

      5. Estrés en plantas por humedad en el suelo.

      6. Estrés anaeróbico en plantas.

      7. Intercambio de nutrientes entre el río y las planicies de inundación.

      8. Duración prolongada de condiciones estresantes, tales como bajas concentraciones de oxigeno en ambientes acuáticos.

      9. Distribución de comunidades de plantas en lagos, presas y planicies de inundación.

      10. Duración prolongada de flujos intensos para descargas de desechos y aereación de sedimentos en sitios de desove.



      C. TIEMPOS EN QUE SE PRESENTAN LAS DESCARGAS EXTREMAS


      1. Compatibilidad con los ciclos de vida de los organismos.

      2. Predictabilidad del estrés en los organismos.

      3. Acceso a habitats especiales durante la reproducción para evitar predación.

      4. Asociaciones o líneas de desove para peces migratorios.

      5. Evolución de estrategias de vida y mecanismos de comportamiento de sobrevivencia.



      D. FRECUENCIA Y DURACIÓN DE LOS PULSOS BAJOS Y ALTOS EN LOS FLUJOS




      1. Frecuencia y magnitud del estrés de la humedad del suelo en las plantas.

      2. Frecuencia y duración de estrés anaeróbico para las plantas.

      3. Disponibilidad de habitats en las planicies de inundación para organismos acuáticos.

      4. Intercambio de materia orgánica y nutrientes entre el río y las planicies de inundación.

      5. Disponibilidad de minerales del suelo.

      6. Acceso para las aves de sitios de reproducción y alimentación.

      7. Influencias del transporte de sedimentos, textura y duración de perturbaciones en el sustrato.




      E. FRECUENCIA EN LAS RAZONES DE CAMBIO DEL FLUJO HIDROLÓGICO



      1. Estrés por sequías en las planta




      EL PROBLEMA

      El grave deterioro que presenta la cuenca del alto Balsas, hace urgente un estudio integrado del clima y la ecología de la zona, con propósitos de ordenamiento, rehabilitación, preservación y manejo de los recursos naturales; y, en su carácter de sustentabilidad, para salvaguardar las inversiones y servicios de la zona.

      DISCUSIÓN GENERAL

      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. Modelos detallados de los componentes del ecosistema no son necesariamente la primera prioridad, sino la de integrar en un todo, el conocimiento del sistema.

      LITERATURA CITADA

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