Vinicio Barrientos Carles | Para no extinguirnos / QUADRIVIUM

Adaptarse o perecer, ahora como siempre, es el imperativo inexorable de la naturaleza.
Herbert George Wells

El escritor H. G. Wells tuvo una infancia y juventud difíciles, y aunque ganó una beca para estudiar biología, terminó obteniendo el grado en zoología. Por ello no es extraño que una de sus frases célebres exprese el imperativo inexorable que él visualiza en la naturaleza: adaptarse o perecer. Su idea al respecto de la interacción de las especies aparece en varias de sus obras, como es el caso de su clásico La guerra de los mundos (1898) o la misma La máquina el tiempo (1895). En estos albores del siglo XX no se tenía la claridad que ahora tenemos respecto de nuestra presencia como especie trágicamente determinante del futuro del planeta, en cuanto a la < a href="https://es.wikipedia.org/wiki/Biota">biota y los ecosistemas.

En cierta ocasión, tuve la oportunidad de ver un programa interesantísimo, en alguno de los canales culturales e informativos de televisión por cable, en el cual se mostraban los detalles y la evolución de un proyecto orientado a medir el origen de las variaciones cuantitativas en una determinada población de ñúes azules, durante un ciclo anual en el que se efectúan procesos de movilización y migración, circunvalando cierta región en los alrededores del lago Victoria, en el Parque nacional del Serengueti de la República de Tanzania, África. El Serengueti es un parque nacional de grandes proporciones, equivalente en tamaño a los departamentos de Huehuetenango y Quiché juntos, valioso como reserva ecológica del ecosistema de la sabana africana, y además, famoso por las migraciones anuales de decenas de miles de ñúes, de las cuales se han podido realizar diversidad de estudios ecológicos que documentan hallazgos que describen las relaciones entre las distintas especies, así como investigaciones de la etología de algunas de ellas en particular. Para hacerse una idea de la fauna que tiene al parque como su hábitat, anótese que la cantidad de ñúes asciende a un millón y medio de individuos, y la variedad de gacelas a un millón. En contraposición, como depredadores de los anteriores, habitan en el parque 3 000 leones, 1 000 leopardos y 500 guepardos, por lo que la razón entre depredadores y presas es de 1 a 500.

Pues bien, el documental televisivo partía de un marcaje sobre una determinada muestra de mil ñúes migrantes, registrando una a una las bajas que se iban suscitando durante la migración y las correspondientes causas de mortalidad. De igual manera, el ciclo de reproducción anual aportó una nueva cohorte y las crías de los individuos marcados fueron agregadas en el conteo de la muestra. De manera sorprendente, al completar el año y retornar al punto de partida, el conteo de los individuos en la muestra marcada vuelve a ser un millar, con unas cuantas unidades de sesgo. Este experimento estaba orientado al estudio de las poblaciones y las diversas causas que pueden provocar un posible exceso poblacional, su merma o su misma extinción.

Aunque los antiguos griegos realizaron incursiones disquisitvas en torno de la naturaleza, por ejemplo, con el naturalismo que Aristóteles dejó plasmado en su obra, no puede negarse que las características sistemáticas que observamos ahora en la actual ciencia de la ecología llegaron hasta mucho después de los trabajos revolucionarios de Charles Darwin, referidos a la difusión sobre la teoría de la evolución de las especies. Casi de manera simultánea, fue el naturalista y filósofo alemán Ernst Haeckel quien acuñó nuevos términos para la biología, y dentro de estos, el de ecología, en 1869, derivándolo de la raíz griega oikos, que significa casa, hogar, vivienda. Una de las características más relevantes de esta nueva ciencia es que se trata de un estudio de los seres vivos con su medio ambiente, es decir, desde un punto de vista de las organizaciones en el nivel superior, ocupándose de forma holística de las comunidades, de los ecosistemas y de la biosfera como un todo, en donde el enfoque de la teoría de sistemas resulta fundamental.

En el caso de la comunidad de ñués en el Serengueti, pareciera reforzarse un concepto clave relacionado con el balance de la naturaleza, lo cual corresponde a una teoría bastante aceptada en el pensamiento popular con la que se defiende la hipótesis de que los sistemas ecológicos tienden a un equilibrio estable por medio de la homeostasis, de forma que pequeños cambios en las variables del sistema serán corregidos por retroalimentación negativa, con la que se regresará a los valores de la variable en su punto de equilibrio original. Esta teoría del equilibrio ha perdido vigencia, y la llamada hipótesis de Gaia ha sido reemplazada por la mayoría de ecologistas por la teoría el caos y la teoría de catástrofes, que en otra instancia podemos tratar de manera exprofesa.

Sin embargo, en sistemas bastante sencillos, en donde los modelos deterministas pueden funcionar eficientemente dentro de un entorno temporal suficientemente corto, los conceptos del equilibrio ecológico resultan increíblemente adecuados. Específicamente, los trabajos de investigación en esta disciplina se diferencian con respecto de la mayoría de los trabajos en las demás ramas de la Biología por su mayor uso de herramientas matemáticas, tales como la estadística y los modelos matemáticos, deterministas o estocásticos. Pioneros sobre el uso de los modelos matemáticos para describir las dinámicas de sistemas biológicos fueron, de manera casi simultánea, pero de forma independiente, los matemáticos y físicos Alfred J. Lotka en 1925 y Vito Volterra en 1926, al plantear las ecuaciones de Lotka─Volterra, o ecuaciones de presa─depredador.

El modelo Lotka-Volterra, en su forma más simple, trata con dos tipos de especies diferentes pero unidas por un fuerte vínculo enmarcado en el más puro darwinismo: una especie presa (focas, conejos, gacelas, babuinos) y otra especie depredadora (tiburones, zorros, guepardos, leopardos) quw comparten un mismo ecosistema. Las premisas sobre el modelo biológico son igualmente simples: i) la especie presa se desenvuelve en un medio sin escasez de alimento y que la especie presa no tiene otro predador adicional al declarado en el modelo, ii) la especie predadora únicamente consume la especie presa declarada en el modelo y ninguna otra, es decir, existe únicamente competencia interespecífica.

Entonces las ecuaciones del modelo son un par de ecuaciones diferenciales no lineales de primer orden que se usan para describir las dinámicas de la interacción, de donde es posible obtener las variaciones de las poblaciones de ambas especies. La matematización en el proceso constitutivo de la ecología fue una apertura a nuevos métodos de abordaje de los problemas en biología y, aún en la actualidad, se continúa desarrollando esta metodología, con herramientas cada vez más potentes. Una primera conclusión del modelo matemático es que predice ciclos y períodos para las poblaciones que inicialmente se colocan en la dinámica de interacción. Obsérvese cómo la población de la presa depende de la población del depredador y viceversa, como puede apreciarse en las gráficas poblacionales en función de su variación respecto al tiempo.

Otro aspecto que es posible concluir, y que introduce el concepto del atractor del ciclo límite, puede describirse a través de la gráfica de fase, cuando se plotean los puntos de las parejas poblacionales, presa─depredador, mostrando ciclos cerrados que son recorridos en un sentido o el otro. El hecho de que las trayectorias tenderán a una curva límite si se somete el sistema a pequeñas variaciones será una idea generadora dentro de la nueva concepción de un caos determinístico, el cual se presenta cuando en el modelo intervienen otros parámetros aparte de los propios que describen a las dos especies en cuestión. Esto resultará muy importante, pues un ecosistema con una o dos especies no deja de ser una hermosa abstracción, pero en términos factuales, una tremenda idealización muy lejana a la realidad física de la naturaleza.

En breve, hace menos de un siglo que las ecuaciones de Lotka─Volterra aparecieron en el concierto de las nuevas ciencias biológicas, y desde entonces hemos recorrido una larga trayectoria, y seguimos moviéndonos hacia una mejor comprensión de nuestro mundo natural. Aunque el concepto de equilibrio en la naturaleza una vez gobernó la investigación ecológica, influyendo en las políticas de gestión de los recursos naturales y fortaleciendo algunas posturas conservacionistas radicales que predicaron que la intervención humana era inaceptable, en todo sentido, de una forma apriorística, el hecho es que vale la pena profundizar en las modificaciones más recientes de la evolución del pensamiento ecológico, pues en este siglo XXI deberemos asumir las estrategias correctas respecto a nuestro planeta, y para ello nuestra ignorancia o nuestro saber podrían ser el factor determinante para la supervivencia de tantas especies, incluida la nuestra.

Fotografía tomada de Animales en video.

Vinicio Barrientos Carles

Guatemalteco de corazón, científico de profesión, humanista de vocación, navegante multirrumbos… viajero del espacio interior. Apasionado por los problemas de la educación y los retos que la juventud del siglo XXI deberá confrontar. Defensor inalienable de la paz y del desarrollo de los Pueblos. Amante de la Matemática.

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