Breve historia de la Ecología (IV)


José Mª Blanco Martín
Profesor titular de Ecología. Departamento de Ecología y Geología. Facultad de Ciencias. Universidad de Málaga. 29071 Málaga.


Una historia natural reconvertida

Incluso antes de que Tansley definiera el ecosistema, una de las ramas más poderosas de la ecología ya había brotado y, mientras yo hablaba de flujos, disipaciones y complejidades inextricables, se ha convertido en la dueña de la mayor parte de la copa ecológica. Se trata de la ecología evolutiva, un fascinante compendio de estrategias e interacciones, de reduccionismo naturalista y exquisito tratamiento matemático. Los trabajos de Lotka y Volterra iniciaron una veintena de años la conocida como «la edad de oro de la teoría ecológica» (1) . Aunque sus construcciones se elaboraron sobre asunciones naturalmente idealizadas, tuvieron un éxito sin precedentes y fueron aceptadas por muchos ecólogos (2) . La ecología se movía aún huérfana de conceptos, pero creció considerablemente a base de una acumulación de datos empíricos sin precedentes que, sin embargo, no confirmaron nunca la impronta mecanicista de estos felices años.

Posiblemente, la existencia de una sólida base de datos reales movió a la siguiente generación de ecólogos a generar sus teorías con (al menos) un pie en tierra. MacArthur (3) fue uno de los artífices de un nuevo enfoque: la búsqueda de patrones en la naturaleza. Igual que los pioneros de la teoría ecológica, se sigue apoyando en la concepción de una naturaleza tallada por la competencia y la selección natural. A diferencia de éstos, no se restringe a la búsqueda matemática de un modelo para explicar un patrón, sino que propone hipótesis alternativas —con sus respectivos mecanismos ecológicos— susceptibles de ser sometidas al contraste con la realidad (4) . La brillantez del trabajo de MacArthur dejó un poso en la ecología de comunidades, en forma de escuela de pensamiento, hilo que fue continuado por May, físico de formación, que sustituyó a MacArthur en la cátedra de zoología en Princeton, aunque desde una perspectiva mucho más teórica y preocupada por los patrones formales.

Durante esta época, la ecología de poblaciones avanzó a grandes pasos, e integró sucesivamente la utilización de la genética matemática gracias a los trabajos de Lewontin y el nuevo enfoque evolutivo de la ecología iniciado por Lack (5) a finales de los sesenta. La aparición de las primeras computadoras provocó un estallido de creatividad en los ecólogos teóricos (6) y con ella las primeras críticas a la forma de hacer ciencia basada en modelos de simulación (7) .

Figura 1 Transición al caos de una población de comportamiento logístico. Conforme aumenta r, el equilibrio de la población pasa a una oscilación estacionaria cuyo periodo aumenta paulatinamente hasta entrar en un régimen aparentemente aleatorio o caótico, aunque aún no se ha podido demostrar que la serie se transforme, alguna vez, en aperiódica (como la sucesión de dígitos del número π, por ejemplo).

Caos, catástrofes y fractales

A finales de los sesenta, la mayor parte de los ecólogos habían desistido en la búsqueda de una estructura sencilla en la organización de la naturaleza y se decantaban por perseguir, por lo menos, patrones dentro de la evidente variabilidad y explicar éstos mediante mecanismos ecológicos refutables, siguiendo la línea de estilo marcada por MacArthur. El aumento de la capacidad de cálculo permitió aumentar varios órdenes de magnitud la complejidad de los modelos, pero sin que aumentase proporcionalmente la utilidad de los mismos, pronosticando un negro futuro para el ecólogo exclusivamente modelador. La dinámica de poblaciones era particularmente esquiva a ser predicha por los modelos y esto era generalmente reconocido por la existencia de factores externos a la población que nunca se llegarían a comprender completamente ni a controlar exhaustivamente, sino, como mucho, analizar estadísticamente.

Ante tan desolador panorama, May experimentó con su calculadora y la ecuación logística, realimentada con sus propios resultados, y obtuvo un comportamiento sorprendente: a partir de ciertos valores de r, la teórica población pasaba de un estado de equilibrio a uno periódicamente estable y, más adelante, a uno aparentemente estocástico.

Efectivamente, a partir de un modelo sencillo surge una dinámica compleja que se asemeja a la oscilaciones que muestran las poblaciones naturales e, incluso, al desarrollo de algunos fenómenos episódicos como las epidemias. La excitación de algunos teóricos aumentó aún más al establecer un paralelismo con el flujo de energía y la aparición de estructuras ordenadas (8).

La transición entre una situación de equilibrio (periodo uno) a una oscilación estacionaria (periodo dos) se produce de forma abrupta: en cuanto r supera cierto valor, se produce la bifurcación. Idéntica ruptura ocurre al pasar del periodo dos al cuatro, etc. Este comportamiento esquizoide aparece por muchos sitios en la biología (9) y en otras ciencias y pronto se le buscó un término. Thom eligió el de ‘catástrofe' para referirse a estos fenómenos y elaboró una teoría matemática para manejarlos. Llegó a establecer varios tipos de catástrofes para los que eligió nombres igualmente aparentes. Por otra parte, la forma en que se bifurca el comportamiento de la población es autosimilar (10), dicho de otro modo, fractal (11). Esto ya acabó por exacerbar definitivamente la imaginación de los teóricos de multitud de disciplinas y, en los años ochenta, florecieron por doquier comportamientos caóticos, catástrofes y todo tipo de engendros fractales. A pesar de que en raras ocasiones se encontraron aplicaciones medianamente útiles, más allá del puro delirio lúdico (12), estas teorías se esparcieron impulsadas por la aparente universalidad de su aplicación y «transdiciplinariedad». Sorprendentemente, la ecología, una ciencia de naturaleza permeable y siempre dispuesta a absorber tendencias de otras ciencias, no fue especialmente sensible a esta moda fractocaótica, tal vez porque ya estaba embazada en otro tipo de problemas, mucho más elementales e importantes.

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Notas

1) Según F. Scudo Y J. R. Ziegler (1978. The golden age of theoretical ecology: 1923–1940 . Springer Verlag. New York). La época de entreguerras, también considerada la «edad de oro de la ciencia ficción», coincide con el apogeo de la mecánica industrial antes del advenimiento de la electrónica. Tiempos modernos de Charles Chaplin (1936) y Metropolis de Fritz Lang (1926) son los extremos tragicómicos de la escenificación de una sociedad eufóricamente recién salida de una catástrofe mundial y consciente de su potencial técnico. Las ciencias de menos ficción, como la ecología, también debieron contagiarse y pensar, porqué no, en una naturaleza donde las especies actuasen como engranajes de una máquina compleja pero compuesta por simples relaciones, expectante de ser escudriñada.

2) Georgii Gause fue uno de ellos. Escribió su libro The struggle for existence (1934. Williams and Wilkins. New York) con sólo veinticuatro años. Esta obra se hizo muy famosa entre los ecólogos, especialmente entre aquellos que se dedicaron al análisis de la dinámica y competencia entre poblaciones, según recoge A.M. Ghilarov (2001. The changing place of theory in 20 th century ecology . Oikos, 92).

3) Robert H. MacArthur fue otro de los geniales discípulos de Hutchinson aunque se desligaría tempranamente de él, tal vez por su carácter «ahistórico» (su reticencia a explicar cada caso particular mediante una recapitulación de las situaciones particulares que a él condujeron, según cuenta S.E. Kingsland en Modeling nature: episodes in the history of population ecology . Chicago University Press. Chicago).

4) Como la asunción de reparto aleatorio de nicho, implícita en su modelo sobre la abundancia relativa de especies similares en coexistencia, o la magnífica sencillez de los mecanismos subyacentes en la teoría de biogeografía insular, que se puede considerar como un adelanto de la teoría de metapoblaciones.

5) David Lack, un ornitólogo con raíces profundas en el naturalismo, fue uno de los más graves contrincantes de MacArthur y su escuela. En esta época, la genética de poblaciones aportó un brazo de fuerte teoría para tirar de la ecología. Incluso hubo fuego cruzado entre ambas disciplinas cuando Francisco J. Ayala sacó de su retiro a Gause al demostrar mediante un experimento que dos especies competidoras podían coexistir.

6) Sólo comparable a la explosión cámbrica originada cuando los organismos descubrieron la respiración aerobia, la profusión de modelos inundó la ecología hasta tal punto que el propio May comenta ya en 1973 que «…algunos de estos modelos se beneficiarían en extremo de la instalación de un incinerador en serie.» (en Stability and complexity in model ecosystems . Princeton University Press. Princeton).

7) De todas ellas, tal vez la más graciosa sea la de Slobodkin, defensor a ultranza del sentido biológico, que se refería en 1974 a una retahíla de teóricos recién llegados a la ecología desde otras disciplinas y a su contribución en forma de «tonterías ecológicas con certeza matemática».

8) Un aumento de r equivaldría a un aumento de la intensidad del flujo de energía a través de la población, lo cual conduciría a la transición desde un estado de equilibrio K a una situación estacionaria en la que se producen patrones similares a los del capítulo anterior.

9) La propia esquizofrenia psiquiátrica, las arritmias cardíacas, el comportamiento de ciertos sistemas enzimáticos, la transmisión de señales en sinapsis neuronales y la diferenciación embrionaria son ejemplos de este comportamiento en biología. J. Gleick en Caos (1988. Seix Barral. Barcelona).

10) Por ejemplo, en la figura 1, la horquilla formada por la bifurcación desde una de las ramas de periodo 2 a las de periodo 4 es una miniatura a escala de la horquilla principal. Igual que las pulgas de las pulgas, o los holones de los holones, este tipo de analogías dispara la efervescencia mental.

11) Este término fue inventado a finales de los sesenta por Benoit B. Mandelbrot, un matemático de la IBM de origen ruso, que encontró el conjunto de Cantor –el fractal más sencillo– estudiando la propagación de errores por las líneas telefónicas. En un alarde por seguir con las analogías, se podría establecer por aquí un nexo con la teoría de la información elaborada por Shannon, con lo cual se podría incorporar la diversidad ecológica al asunto, por si no fuese ya lo bastante psicodélico.

12) Muchas revistas de divulgación científica pillaron el filón y hubo una época en la que raro era que no apareciera algún artículo sobre estos temas en Investigación y Ciencia, en Mundo Científico e, incluso, en revistas tan científicamente frívolas como Muy Interesante. Y para colmo, hasta se escribieron bestsellers sobre el asunto, como el de Gleick que he citado un poco antes. Todo esto felizmente coincidió con mi época de estudiante universitario, abierto a cualquier forma de infección teórica, y tal vez por ello le haya dedicado a estas ideas más párrafos de las que verdaderamente se merezcan.