El Ecosistema como un Organismo (Viejo Vino en Nuevas Botellas)

Viejo vino en nuevas botellas, ni más ni menos. “Porque un modelo es un modelo, y los modelos, modelos son”. La realidad es otra cosa, sea lo que sea, está ahí fuera. Y las simulaciones jamás deben interpretarse como representaciones fidedignas de la realidad sino, en el mejor de los casos, a modo versiones simplificadas (“light”) de la misma. Decía, más o menos, un matemático a cerca de los ecólogos, que el problema no es que construyeran modelos, algo muy importante y enriquecedor; el verdadero error estriba en que terminan confundiéndolos con la realidad. La noticia que vamos a discutir hoy nos dice, a modo de metáfora, que un “ecosistema es como el cuerpo humano”. Empero tal idea atesora muchos, pero que  muchos decenios, “aproximadamente un siglo”. Tras estar en boga, durante cierto tiempo, la comunidad de ecólogos consideró que las evidencias la refutaban, rechazándola de plano en su momento.  ¿Que ha cambiado al respecto desde aquellos años? Sencillamente en lo que concierne a la noticia de hoy nada de nada. Lo dicho viejo vino en nuevas botellas.

Danzando ecosistémicamente. Fuente: Blog Orientar

El paralelismo entre ecosistemas y organismos resulta ser tan vieja como la ecología misma. Estudié estos temas durante mi aprendizaje en la universidad, en la década de 1970. Obviamente mi memoria a cerca de los nombres de aquellos pioneros de tal disciplina yacían rodeados de telarañas en el baúl de los recuerdos, por lo que comencé a indagar en el ciberespacio. Y por fin, tras ¡cuatro o cinco minutos! de ardua búsqueda ¿?, encontré el material necesario como para refrescar la precaria red neuronal que me ha tocado sobrellevar. Hablamos de la concepción de lo que hoy llamamos comunidad o biocenosis  de Frederic Clements (1874-1945). En ella al autor nos viene a decir más o menos que:

Community is analogous to an organism: Community is an organism made up of interacting parts, with its own physiology and evolution. Clements took the analogy to the extreme: believed that communities really were organisms.

Y pinchando sobre Frederic Clements, podréis observar en orden cronológico los diversos conceptos de ecosistema propuestos a lo largo del siglo XX. Clements pues nos ofrecía la misma metáfora hace unos cien años. ¡Sin comentarios!. ¡Valer el hablaba de biocenosis, que no de ecosistemas!. Ahora bien, si la metáfora con el primer concepto se enfrenta a obstáculos insalvables, peor aun lo tiene la segunda, por cuanto incluye también el medio abiótico.

Equiparar a un ecosistema como un organismo se me antoja extender la esfera de una interpretación más allá de lo razonable. Se trata de una inclinación de nuestras mentes hacia el antropocentrismo. Otra cuestión, también discutible, aunque más razonable, estriba en entender los ecosistemas como “entes vivos”, al estilo de la Hipótesis Gaia de James Lovelock, matizada después de una forma científicamente más razonable por Lynn Margulis. También os comentamos otras apuestas de la misma güisa: los suelos como entes vivos. Incluso algún edafólogo defiende que el medio edáfico resulta ser un “fenotipo extendido” de la biosfera. Sin embargo, tal perspectiva no se sostiene si uno analiza la evolución de los tipos de suelos a largo plazo (miles de años). Por las mismas razones, tampoco se puede alegar con rigor científico que la estructura y crecimiento de Internet sean equiparables a las de los organismo biológicos (aunque comparten ciertas propiedades en común).

Fuente: Wells Science

Más aun, el propio título de la noticia cae en el foso de una profunda falacia:  Demostrado con matemáticas: «Los ecosistemas son como el cuerpo humano». Pues bien, confundir demostración matemática con los escenarios o “outputs” de un modelo de simulación resulta ser otro error mayúsculo, supongo que debido a la redacción del “plumillas”. También es más que cuestionable asimilar el reemplazo de las células de un organismo con la de unas especies por otras en el seno de un ecosistema. En el primer caso hablamos de unidades del mismo tipo, mientras que en segundo de otras de naturaleza diferente.

Dicho todo esto, repasemos un poco la problemática aquí planteada. Las ciencias de la complejidad en general, y los análisis de redes en particular constatan que muchos sistemas no lineales abiertos a los flujos de energía y materia atesoran propiedades sorprendentemente similares a los de los organismos vivos. Partiendo de las propias ciencias de la complejidad, aunque no de los análisis de redes propiamente dichos, personalmente también he publicado algunos papers cuyo contenido se relaciona con el que trata la noticia que discutimos hoy.

De este modo, en mis estudios sobre los ensamblajes de estructuras abióticas, se constata que casi todas las propiedades detectadas en los ecosistemas se presentan también en los ensamblajes de tipos de suelos. Siguiendo la misma línea de razonamiento que la aquí discutida, personalmente me vería obligado a apuntar que los tipos de suelos o edafotaxa se ensamblan en paisajes como las células en un organismo (un puritito disparate). Francamente este es el resultado de extrapolar las metáforas hasta límites más allá de lo razonable.

Debo suponer que el artículo original no propone tales barbaridades, sino que estas son obra del periodista, con la anuencia o no de los autores. Espero que no se trate del último caso, ya que hablaríamos de mala propaganda de un estudio. De hecho, en la propia nota de prensa, los autores explican muy correctamente en que consiste un modelo. Comparar mi párrafo introductorio con el mentado. Comprobaréis que son prácticamente equivalentes.

Un ecosistema no puede ser asimilado alegremente al organismo humano, por cuanto el nivel de integración de sus componentes se encuentra regulado por mecanismos muy estrictos, y que sepamos mucho más complejos que en los entes ecológicos mentados. Los ecosistemas son estructuras mucho más laxas, en donde ciertos elementos (especies) pueden ser sustituidos por otros a lo largo del tiempo. Los ecosistemas no nacen, viven y mueren al modo de los organismos, sino que generalmente cambian de un estado estructural a otro (de modo abruto o gradual, de forma más o menos drástica, etc.). Cierto es que al eliminar las especies clave estos pueden colapsar, lo mismo que ocurriría en otros sistemas complejos, como pudiera ser Internet al desaparecer algunos nodos clave. Cuando tal hecho ocurre, en realidad el ecosistema cambia abruptamente hace estados de organización que pueden ser muy diferentes. Ahora bien, aquí la metáfora de la muerte tampoco resulta afortunada, por ya que muchas de sus especies permanecen, al contrario que cuando un organismo fallece. Un ser muerto no admite reemplazo de parte de sus componentes por otros nuevos. Simplemente se descompone.

El mensaje del trabajo parece ser otro bien distinto al que pretende mostrar la noticia. En él, se defiende que resulta más adecuado preservar un ecosistema en su conjunto que las especies componentes de modo individual, por cuanto muchas de las últimas sucumbirían irremisiblemente de transformarse radicalmente la misma estructura. Desde un cierto punto de vista pragmático, es decir hablando de la praxis en biología de la conservación, tal aseveración podría ser defendida, aunque solo “hasta cierto límite”. Los análisis paleoecológicos muestran que en el pasado acaecieron ensamblajes de especies que hoy consideraríamos inverosímiles, por no decir “prácticamente imposibles”. Recomendaría a los autores que realizaran sus deducciones atendiendo a lapsos espacio-temporales más dilatados, ya que ofrecen una perspectiva más nítida de los cambios ecosistémicos. Eso si, no dudo que ciertas salidas de correr el modelo ofrezcan “escenarios” dignos de ser considerados, y a ser posible, testados “de alguna forma”. En el mejor de los casos, sí podría alegarse que los ecosistemas y los organismos pertenecen a una familia de sistemas complejos (no lineales) que atesoran ciertas (o muchas) características en común. Ahora bien tal taxonomía de los sistemas complejos aun no ha sido descubierta como para poder deducir todo lo que desearíamos.

También cabe añadir, que el que la naturaleza se escriba en el lenguaje de las matemáticas, es una “conjetura”, que compartimos una plétora de científicos, mientras que el estudio no aporta nada de sustancia a este respecto.

Y finalicemos como comenzamos: “Porque un modelo es un modelo, y los modelos, modelos son”. La realidad es otra cosa, sea lo que sea, está ahí fuera.

Juan José Ibáñez

Ecosystem. Fuente: Zearticles

Demostrado con matemáticas: «Los ecosistemas son como el cuerpo humano»

Científicos españoles crean un modelo matemático para explicar la dinámica de los ecosistemas y su posible colapso. ¿Tenía razón Newton?. BBC Mundo 19 May 2011 | 01:31 pm – Por BBC Mundo

Un ecosistema es como un gran organismo, en el que las especies actúan en forma similar a las células del cuerpo humano.

Ésta es la conclusión a la que llegaron tres científicos españoles que desarrollaron un modelo matemático para observar la dinámica de los ecosistemas.

De la misma forma que un organismo humano permanece a pesar de que las células mueren y son sustituidas constantemente, un ecosistema tiene una identidad propia, aseguran los investigadores.

El estudio, publicado en la revista Journal of Theoretical Biology, fue llevado a cabo por los profesores José Antonio Cuesta y José Ángel Capitán, del departamento de Matemáticas de la Universidad Carlos III de Madrid, y Jordi Bascompte, del Consejo Superior de Investigaciones Científicas.

«Lo que se ve es que las especies cambian, pero la estructura del ecosistema es estable«, dijo a BBC Mundo el profesor Cuesta.

El estudio podría tener implicaciones profundas en el campo de conservación, donde gran parte de los esfuerzos van dirigidos a la conservación de especies. «Nos obsesiona la preservación de especies, pero hay que enfocarse en preservar ecosistemas«, asegura Cuesta.

Caída de especies en cascada

Ya existe toda una rama dedicada a la ecología matemática, pero lo novedoso del nuevo modelo es que maneja grandes escalas tanto en número de especies como en períodos de tiempo.

Al estudiar dinámicas a largo plazo, una de las conclusiones más impactantes fue que el ritmo de destrucción de ecosistemas no es constante y éstos pueden colapsar abruptamente.

«Si uno va aumentando el riesgo de extinción de algunas especies, el sistema se va reacomodando y mantiene su estructura. Pero llega un momento en que se empiezan a extinguir especies clave, ya no hay suficiente transferencia de energía hacia arriba y el ecosistema no es viable», explicó Cuesta a BBC Mundo.

«Empieza a haber una cascada de caída de especies y de forma muy rápida se extingue el ecosistema completo«.

El posible colapso abrupto de complejos entramados de especies hace aún más urgente la protección de ecosistemas en peligro.

Sistemas complejos

El profesor Cuesta forma parte del Grupo Interdisciplinar de Sistemas Complejos de la Universidad Carlos III.

Los sistemas complejos son una rama «relativamente reciente», según Cuesta, y permiten utilizar herramientas matemáticas para estudiar la dinámica tanto de ecosistemas como de otros fenómenos como sistemas financieros y embotellamientos de tráfico.

«Lo que define a un sistema complejo es que tenemos un montón de agentes, como partículas, especies, individuos, bancos, que están en interacción, formando un entramado complicado».

Una de las formas de trabajar con modelos matemáticos en estos casos es «por simulación. Se simplifican los detalles, se llega a un modelo simplificado, se introducen todas las variables en un ordenador y se hacen funcionar. Ahí se empiezan a ver los fenómenos macroscópicos».

Es preciso además comprobar que lo que sale del modelo simplificado da resultados que pueden observarse en la realidad.

¿Comprueba el modelo creado por los profesores españoles la famosa afirmación de Isaac Newton, de que «el libro de la Naturaleza está escrito en caracteres matemáticos»?

El profesor Cuesta no aventura una hipótesis, pero sí asegura que «la matemática es la manera en que los seres humanos describimos mejor la realidad«.

«La aspiración mayor de la ciencia es la descripción matemática de la naturaleza, porque es lo que hace que seamos capaces de predecir cosas».

PD. Un regalito a los lectores: Principles of Terrestrial Ecosystems Ecology (libro de libre acceso en Internet)