I SIMPOSIO INTERNACIONAL DE AGROECOLOGÍA

“Hacia un desarrollo rural sustentable endógeno”

Florencia, Caquetá Mayo 12,13 y 14 de 2010

LA AGROECOLOGÍA DESDE LA FLEXIBILIDAD: UNA

EXPLICACIÓN DEL COMPORTAMIENTO DE LA VIDA

Profesor JESÚS HEMBERG DUARTE VARGASMédico Veterinario Zootecnista

Magíster en Producción en AnimalTecnólogo Electromecánico

Grupo de Investigación: Modelos Experimentales para las Ciencias Zoohumanas

Universidad del Tolima

AGRADECIMIENTOS

La naturaleza es sabia y hermosa su estudio provee los

conocimientos para permitirle a uno de sus

componentes el Homo sapiens satisfacer sus

necesidades y estar en equilibrio dinámico con ella.Jesús Hemberg

Agroecología

La Agroecología es una ciencia que delinea losprincipios ecológicos básicos para estudiar, diseñar,manejar y evaluar agroecosistemas desde un puntode vista integral, incorporando dimensionesculturales, socioeconómicas, biofísicas y técnicas.

La agroecología a menudo incorpora ideas sobre unenfoque de la agricultura más ligado al medioambiente y más sensible socialmente, se centra nosólo en la producción sino también en lasostenibilidad ecológica del sistema de producción,en las relaciones ecológicas presentes en el campoy su propósito es iluminar la forma, la dinámica ylas funciones de esta relación.

En agroecología el principio másimportante utilizado para asegurar laautorregulación y sostenibilidad es labiodiversificación.

La agroecología moderna es unaconcepción holística y sistémica de lasrelaciones entre las sociedades humanas ylas sociedades vegetales y animales decada ecosistema, orientada a la producciónagraria en armonía con las leyes naturales.

Relación: átomo; célula, bacteria, suelo, planta,

animal, hombre y ecosistema

El Universo está integradoPor una infinidad desubsistemas. Todos ellostienen cualidades encomún con el Universocomo totalidad.

Absolutamente todostienen características quelos singularizan: Unapiedra; una gota y unHombre. Lo singular y loparticular tienen unorigen común: ElUniverso como totalidadúnica.

El Universo es un granorganismo, un gransistema integrado.

Los seres vivos son también, como todos losfenómenos, un sistema en equilibrio fluctuante.

Se mueven con los cambios del planeta, delSistema Solar y de otras influencias de manerasimilar como lo hace ante los cambios de labiosfera, del entorno, del clima, y de sualimentación.

Responden también a las agresiones, a losfluctuaciones del régimen de descanso actividad,en fin, a todo lo que se mueve en su exteriorcomo en el interior de su organismo.

Uno de los subsistemas integrados al Universo es la vida.

ANTECEDENTES

Puerta metálica en casa.

Subirse al taxi.

¿Por qué las algas en el mar al estarsujetas a las fuerzas de las olas porefecto del cambio de las mareas o elmovimiento de las olas no se parten?

Experiencias con plantas (0ficina).

Experiencias con cabras recién nacidasproduciendo leche.

¿Por qué las mujeres pueden entrar a lamenopausia a los 35 o a los 65 años?

Diagrama esfuerzo-deformación unitaria

Diagrama esfuerzo-deformación unitaria

Cuando una fuerza externa actúa sobre un material causa un esfuerzo otensión en el interior del material que provoca la deformación del mismo. Enmuchos materiales, entre ellos los metales y los minerales, la deformaciónes directamente proporcional al esfuerzo.

No obstante, si la fuerza externa supera un determinado valor, el materialpuede quedar deformado permanentemente, y la ley de Hooke ya no esválida. El máximo esfuerzo que un material puede soportar antes de quedarpermanentemente deformado se denomina límite de elasticidad.

La normalidad y la variabilidad

biológica

Dentro de los datos que un análisis de sangrepuede aportar al médico figura la concentraciónde la glucosa en sangre (glucemia, variablenumérica continúa). Ante la pregunta ¿Cuál es elvalor de glucemia normal? De acuerdo con loestablecido por diferentes autores: entre 70 a110 mg de glucosa cada 100 ml de sangre.

En principio es claro que no existe un único valorsino un intervalo de valores que pueden serconsiderados normales. Sin embargo, ¿qué ocurrecon una persona cuya glucemia es de 112mg/100 ml? ¿Está enferma? ¿Y si el valor es de69 mg/100 ml? ¿Dónde se encuentra la fronteraentre lo “normal” y lo “patológico”?

La experiencia muestra que si se determina laglucemia en un grupo de, 100 personasclínicamente sanas, se observa toda una serie devalores diferentes, aunque los mismos se agrupenalrededor de ciertos datos que se repiten con másfrecuencia.

Es decir que si se mide la misma variable(glucemia en este caso) a dos individuos sanos decaracterísticas semejantes que forman parte delgrupo que se esta analizando, es esperableencontrar valores no idénticos, sencillamenteporque esos dos individuos no son idénticos. Aeste concepto de variabilidad se asocia,inmediatamente el de normalidad.

Si un dato biológico puede variar de ser vivo aser vivo dentro de la misma especie, ¿Cómo sepueden definir los valores normales?Probablemente se puede decir “normal es lo másfrecuente”.

La distribución normal

Se determinó la glucemia en 384 personasclínicamente sanas, procedentes de Buenos Aires,obteniéndose una serie de valores individuales quese han agrupado en la Tabla 1.2.

i) Los valores se distribuyen en forma simétrica alrededor de un valor central que se da como máxima frecuencia.ii) Este valor central coincide con el promedio o media de los valores observados.iii) Las pequeñas diferencias con respecto al valor central son más frecuentes que las grandes diferencias.

La distribución de frecuencias descritas por la curva de Gauss

es la observada para una gran cantidad de parámetros

biológicos, que presentan la variabilidad. Dicha curva es

también conocida como distribución normal

Al volver al ejemplo de la glucemia. A partir de los datos

individuales (y no de los intervalos) se han calculado los

parámetros de media y DE, y los valores obtenidos fueron de:

= 89,6 mg/ 100 ml; DE = 10,2 mg/100 ml

A partir de estos datos se puede construir los intervalos que se definieron:(± DE) = (89,6 ± 10,2) mg/100ml = (79,4 a 99,8) mg/100 ml contiene el 68% de los valores individuales.(± 2DE) = (89,6 ± 20,4) mg/100 ml = (69,2 a 110) mg/100 ml contiene el 95% de los valores individuales.(± 3DE) = (89,6 ± 30,6) mg/100 ml = (59 a 120,2) mg/100ml contiene el 99% de los valores individuales. Correspondientes a los 384 personas clínicamente sanas.

La estadística estudia las variables

Las variables biológicas existen gracias ala existencia de la flexibilidad biológica,entonces la estadística existe porque ellaestudia en forma fundamental laflexibilidad de la existencia.

La distribución normal o curva de Gaussexiste porque no es más que la gráfica dela flexibilidad.

Todas estas inquietudes aunadas alincremento del conocimiento y alencontrar que el fenómeno no solose encuentra en la estructura sinoen la función de los seres vivosdesde el nivel del átomo hasta delecosistema ha llevado al autor arevisar algunos ejemplos teóricos yde aplicación de la Flexibilidad.

Ejemplos Teóricos y de aplicación del concepto

Flexibilidad en el Átomo

A nivel atómico (Mercado y Cota, 2005) mencionan que unestado excitado es aquel en el que los electrones seencuentran en niveles de energía más alto que su estadofundamental, es decir, con un pequeño exceso de energía.

Todos los átomos que se encuentran excitados tendrán latendencia a regresar a su estado estable. Para ello ocurreun proceso cuántico mediante el cual se libera ese excesode energía en forma de un cuánto de radiación y loselectrones pueden regresar a su estado fundamental

Flexibilidad en el Átomo

,

Si un átomo que se encuentra en su estado fundamental,

es decir, en su nivel energético más bajo, al cual se leincide un fóton con una cierta cantidad de energía, dichofotón le cede esa energía de manera que el átomo asumeuna nueva configuración.

Con ese exceso de energía, el átomo pasa a un estadoexcitado de energía más elevado. Si ese átomo seencuentra además en un medio denso, este puedeinteractuar con sus vecinos fluctuantes y les transmite sucarga de energía mediante una colisión (absorciónestimulada y de allí va emisión espontánea)

Según las características físicas de cadamaterial Habrá pequeñas variaciones en laemisión de energía. Cada variación escaracterística de cada material.

Flexibilidad en la Bacteria

La bacteria mantiene todo el tiempo una representación interna de suentorno de tipo químico. A través de los componentes moleculares de sumembrana, tales como receptores, canales iónicos, sistemas detransporte. La bacteria lleva un registro químico continuo del medio enque se encuentra. Si el medio cambia, la bacteria registra el cambio y,según lo registrado, ajusta su propia estructura organizativa,produciendo las respuestas adecuadas.

La síntesis de quimioterápeuticos artificiales han supuesto una auténticarevolución médica en el tratamiento de enfermedades infecciosas. Sinembargo la extrema versatilidad y adaptabilidad de los M.O. ha impedidoque la victoria humana sobre las bacterias patógenas haya sido total:muchas bacterias han ido desarrollando en los últimos deceniosmecanismos que las protegen frente a muchos fármacos.

Flexibilidad en la Bacteria

Desde la introducción de la antibioterapia en todo el mundo, seesta realizando un gigantesco “experimento” de intervencióngenética en los seres vivos más abundantes del planeta: lasbacterias. La aplicación a gran escala de los quimioterápeuticos hapermitido la diseminación de cepas microbianas con mecanismosde resistencia que, en muchas ocasiones dificultan el adecuadotratamiento clínico.

Texeira de Matos, 1997 indica que una propiedad de las célulasprocariotas es la enorme flexibilidad metabólica en relación con lossubstratos obtenidos del anabolismo y el catabolismo y tambiéndebido a los continuos cambios frente a la disponibilidad de losnutrientes.

Esas respuesta fenotípicas para las condiciones de crecimiento conbajos niveles de nutrientes involucran cambios en la membranacelular, cambios en la capacidad específica del sistema enzimáticoinvolucrado en la producción y/o asimilación de los nutrienteslimitantes y cambios en la afinidad de esas enzimas.

Apoptosis o muerte celular

Sección del hígado de un ratón mostrando una célula apoptósica indicada con una flecha.

Apoptósis es uno de los principales tipos de muerte celular programada (PCD).

La apoptósis es un conjunto de reaccionesbioquímicas que ocurre en las células de unorganismo pluricelular, encaminadas a producirmuerte de la célula de manera controlada, adiferencia de la necrosis.

La apoptósis puede tener dos motivos fundamentales, como parte deldesarrollo de estructuras corporales o bien para eliminar células quesupongan una amenaza para la integridad del organismo. Se caracteriza porhipereosinofilia y retracción citoplasmática con fragmentación nuclear(cariorrexis), desencadenada por señales celulares controladasgenéticamente. Estas señales pueden originarse en la célula misma o de lainteracción con otras células.

Apoptosis o muerte celular

La apoptosis es un fenómeno biológico fundamental,permanente, dinámico e interactivo.

Existen mecanismos pro o antiapoptósicos, reguladosgenéticamente, que actúan en forma activa (+E) y equilibrada.

La apoptósis puede estar frenada, en equilibrio o estimulada.Esta en equilibrio respecto de la mitosis en los tejidos adultossanos.

Esta estimulada cuando existen células envejecidas, mutadas,neoplásicas o no neoplásicas, alteradas por tóxicos, y las queestán en proceso de metamorfosis o atresia.

Barbosa, 2008 indica que la remoción de las células superfluas,defectuosas, lesionadas o peligrosas es crítica para el normaldesarrollo y homeostasia tisular en organismos multicelulares.Esta vía genética de eliminación celular puede responder aestímulos normales y patológicos

Células Madres

Las células madre adultas son intrínsecas a varios tejidos. Son capacesde mantener, generar y reemplazar las células diferenciadas en supropio tejido como consecuencia de la renovación fisiológica del tejidodañado como consecuencia de una agresión.

Los datos de diferentes trabajos sugieren que las células madre adultasgeneran células diferenciadas más allá de los límites del propio tejidoen el que se encuentran, en un proceso conocido como plasticidad deldesarrollo.

Las células madres se definen como células con capacidad clonogénica yde propia renovación y que se pueden diferenciar en múltiples líneascelulares. Sin embargo, las embrionarias se derivan de los embrionesde los mamíferos en la fase de blastocisto y tienen la capacidad degenerar cualquier célula diferenciada terminada.

La neuroplasticidad

Según (álvarez – Buylla, 1995) durante muchos años se consideró al SNCcomo una estructura funcionalmente inmutable y anatómicamenteestática. El sistema, una vez concluido su desarrollo embrionario, era unaentidad terminada y definitiva, mutable sólo por lesión o degeneración eirreparable por su propia naturaleza.

Según (Belgrado – Rosado, 2000) en los últimos 40 años, el dictamen hacambiado radicalmente. El rígido esquema de circuitos invariables, tantoen el número de sus unidades, como en las conexiones entre ellas, hasido sustituido progresivamente por un sistema en que la modificacióndinámica de sus propiedades, en respuesta a cambios en sus propiedadesy sus ingresos, constituyen la noción fundamental para comprender susextraordinarias propiedades.

Esta nueva visión se sustenta en el concepto de neuroplasticidad y hoy esun elemento unificador esencial para comprender procesos tanaparentemente diferentes como el aprendizaje y la recuperación defunciones tras una lesión.

La neuroplasticidad es la habilidad del cerebro con respecto aexpresar reparaciones y cambios en diferentes vías, desdemodificaciones funcionales de estructuras existentes a laformación, crecimiento y proliferación de nuevas estructuras oneuronas.

Los mecanismos son a nivel celular y molecular y se clasificanen dos grupos: Plasticidad debida la crecimiento, porregeneración axonal, colaterización y sinaptogénesis. Y laplasticidad funcional, la cual incluye cambios en la eficiencia dela transmisión sináptica y la activación de sinapsis silenciosas.

El SNC es un producto nunca terminado, es el resultado,siempre cambiante y cambiable, de la interacción de factoresgenéticos y epigenéticos (Belgrado – Rosado, 2000).

Del fatalismo del “nada puede hacerse” se transita hoyaceleradamente hacia la búsqueda y ensayo constante denuevas formas de estimular los cambios plásticos que permitanla restauración de funciones alteradas por traumas, accidentes oenfermedades degenerativas, no sólo por sustitución, sinobuscando también la recuperación de las áreas dañadas.

La homeostasis

La homeostasis es considerada como la propiedad de unsistema abierto para regular su medio interno para mantenerunas condiciones “estables”, mediante múltiples ajustes deequilibrio dinámico controlados por mecanismos de regulacióninterrelacionados. En los animales complejos opera tanto en lascélulas aisladas como en las integradas – fluidos corporales,tejidos y órganos.

Ejemplos: Presión arterial, frecuencia cardiaca, frecuenciarespiratoria, ajuste de la visión, ajuste del sonido.

La flexibilidad permite comprender los fenómenos decoagulación sanguínea, la inflamación, la consolidación de lasfracturas, la tos, la diarrea, el ajuste a las constantesfisiológicas como mecanismos de defensa para mantener laestabilidad para el mantenimiento de la vida.

El equilibrio estacionario

Frumento menciona que los seresvivos desarrollan actividades muydiversas, y en ellos se producentransformaciones en formapermanente. Por lo cual según esteautor los seres vivos no constituyensistemas en equilibrio dinámico.

Sin embargo a pesar de no hallarseen equilibrio, los seres vivospresentan una relativa constancia desus propiedades, aún dentro de lasvariaciones a las cuales sonsometidos.

Un sistema que no se haya en equilibrio dinámico y mantiene suspropiedades constantes se haya en equilibrio estacionario.

La Flexibilidad permite una explicación razonada

a respuestas biológicas como:

Los seres vivos son flexibles tanto en la forma

como en la función

El sistema óseo, que es el más fuerte , sin embargo la

presencia de colágeno, le permite el pandeo de los huesosestructurales.

El colágeno constituye aproximadamente unatercera parte de la masa de los huesos el restoestá formado por las llamadas sales del hueso, esdecir, una mezcla de sustancias inorgánicas quecontienen calcio, fósforo, oxígeno e hidrógeno.

Los huesos no sólo han de soportar cargas, sinotambién flexiones y torsiones. De hecho, lasfracturas son producidas casi siempre pormomentos de flexión y torsión excesivos. Lacapacidad de un hueso para resistir flexiones ytorsiones depende de su rigidez, la cual varía conel área real de su sección transversal y no sólocon el área de dicha sección.

Otros ejemplos

Acomodación del ojo.

Acomodación de la audición.

Los sentidos del gusto.

Otros ejemplos

Grasa

•Los cambios hemodinámicos.

•La contractibilidad de venas y arterias.

•Diferentes vías metabólicas (almacenamiento de energía)

GlucogenoGlucosa

La flexibilidad permite comprender

Hipertrofia Atrofia Preñez y Embarazo

Adaptación Adaptación Dilatación al partoen animales en plantas

La resiliencia en el suelo

Cuando en un sistema, alguno de susComponentes es sometido a unamodificación, su estado de equilibriose ve alterado. Ante ello, todo elsistema trata de volver a un nuevoestado de equilibrio, para lo cualinicia una readecuación permanente,pasando sucesivos estados parcialesde equilibrio en el tiempo tendiente alequilibrio. La capacidad del sistemade retornar al estado de equilibrio sedenomina resiliencia.

La resiliencia esta determinada por lapersistencia de las relaciones dentrodel sistema y es una medida de lahabilidad de esos sistemas paraabsorber los cambios y persistir.

Flexibilidad en las plantas

Reyes y Martínez, 2001 indican que las plantas como organismosinmóviles no pueden eludir las condiciones ambientales desfavorables,por lo cual tienen mecanismos que les permiten tolerar y superar lascondiciones ambientales adversas (falta de agua, altas y bajastemperaturas, escasez de nutrimentos, depredación, entre otras).

Entre los mecanismos se encuentra la plasticidad, la cual es una medidade la cantidad o proporción en que las expresiones de las característicasmanifiestas cambian a simple vista por los organismos debido al efectode la variación ambiental.

Las plantas poseen la capacidad de adaptarse a diferentescondiciones ambientales, ajustando su morfología yfisiología a través de la variación genética y la plasticidaden su forma.

La variación de forma de las plantas puede estar o no relacionadacon la variación genotípica y podría afectar caracteresmorfológicos, anatómicos, cariológicos y bioquímicos.

Los cambios en caracteres morfológicos, fisiológicos yreproductivos han sido reportados para muchas especies deplantas.

Barón, 2007 indica que las plantas, cuando están en presencia deun factor de estrés, activan señales de alarma para preparar todasu batería de mecanismos de defensa. Sí sufren por temperaturasextremas, sintetizarán proteínas de defensa frente al calor o frío;Sí crecen a grandes alturas y están expuestas a fuerte radiaciónultravioleta, producirán filtros contra esta radiación y, si las invadeun patógeno, aunque carezcan de sistema inmune, producirán unagran variedad de sustancias entre ellas, ácido salicílico quetrataran de impedir que la infección se extienda.

Cuanto más amplio sea el rango de adaptación a distintos factoresambientales, mayor será su flexibilidad metabólica y más eficaz larespuesta defensiva.

Flexibilidad en el ecosistema

A nivel de ecosistemasla estabilidad se logracuando se alcanza elequilibrio y esto ocurrecuando se equilibran lasfuerzas que actúansobre él. Por tanto encualquier ecosistema(manglar, bosque,arrecife, etc.) existenfuerzas contrarias.

Los mecanismos de autorregulación de un ecosistema son comparados conlos controles cibernéticos de un sistema computarizado. Los ecosistemastienen en sí un equilibrio dinámico; las fluctuaciones naturales se deben avariaciones climáticas, migraciones, sequías, inundaciones, incendios, etc.

En un determinado pastizal se presenta escasa precipitación pluvial, lo quecausa que una sequía en la región limite la población de herbívoros,quienes tienen una alimentación deficiente en esas condiciones. Lapoblación de carnívoros o consumidores secundarios se beneficia, ya quelos herbívoros se encuentran en condiciones de debilidad y con mayorfacilidad son víctimas de depredadores.

Cuando las lluvias se normalizan la población de herbívoros es muy baja,lo que genera que la hierva vuelva a crecer; los carnívoros resultanafectados ya que el suministro es muy reducido.

Al tercer año la población de carnívoros está diezmada, por lo que losherbívoros pueden restablecerse y el equilibrio llegará nuevamente al niveldel periodo cero o inicial; estas variaciones son las que permiten señalarque en los ecosistemas existe un equilibrio dinámico (Vásquez, 1993).

La madurez y desarrollo de las comunidades fue caracterizado por EugeneOdum como una estrategia de aumento de control del ambiente físico queprovee máxima protección de perturbaciones ambientales.

La estabilidad y la búsqueda de la estabilidad en el ecosistema se debengracias a la flexibilidad del mismo frente a la gran cantidad de variables yfuerzas con las cuales interactúa en el tiempo y el espacio.

Concepto de Flexibilidad

Al estudiar la forma y función en losorganismos vivos, el autor propone elconcepto de la Flexibilidad como:

La capacidad de los seres vivos desoportar cambios dentro de ciertoslimites biofísicos sin alterar sunaturaleza definida como especie,estos ajustes le permiten lainteracción del medio interno con elcircundante, y posibilita laautorregulación y ajustes a lascondiciones del medio externo.

Propuesta de notación matemática del fenómeno fundamental

_

Conclusiones

Desde el nivel atómico, de lasbacterias, en el control celular, en elsistema nervioso, en el suelo, en lasplantas, en los animales, en elhombre y en el ecosistema existe laFlexibilidad; una concepción deporque la vida en el planeta tiende aconservar su naturaleza fundamentalde especie y permitir su altabiodiversidad fenotípica que conllevaa la búsqueda de su equilibrio.

Conclusiones

La flexibilidad biológica podría explicarse como unfenómeno biofísico que permite la sobrevivencia y laadaptabilidad de los seres vivos, podría explicar laaparición de ecotipos y variedades como unaexpresión fenotípica del genoma frente a lascondiciones ambientales.

Podría ayudar a explicar porque un fármaco puedetener un efecto de resolución de un problema en unorganismo y porque el mismo fármaco en otro ser notiene la capacidad de modificar el problema o lo hacede una manera intermedia, de igual manera losefectos diversos de la fertilización en las plantas.

Conclusiones

La flexibilidad biológica puede ayudar aentender porque en un mismo organismo sepuede pasar de la “normalidad” a la atrofia, oa la hipertrofia no solo muscular sino tambiénde otros órganos o sistemas.

La flexibilidad puede explicar los procesos deerección en los machos mamíferos y despuésde la misma volver a su condición natural, porqué un útero grávido puede llevar aincrementar tanto su tamaño y tener unproceso de reajuste o reacomodación después.

Conclusiones

A nivel atómico la flexibilidad puededar razón de por qué existe laestabilidad de la materia y laenergía.

La flexibilidad es compatible con laprimera ley de la termodinámica y latercera ley de Newton y requiere servalidada a nivel de las otras leyescientíficas enunciadas por la ciencia.

Conclusiones

Es necesario revisar ydesarrollar este concepto a laluz de las diferentes relacionesen el planeta y en el resto deluniverso porque la comprensiónde la misma puede develargrandes aportes a la vida y a lacomprensión de lo existente.

Como hombre de ciencia quiero expresar miadmiración por la Creación y mi agradecimiento alCreador, por la Flexibilidad, como un sello en lanaturaleza que ayuda a comprender la vida en susmúltiples manifestaciones.

La flexibilidad es un medio fundamental paramantener la vida en el planeta y por qué noal universo... el estudio del mismo lo dirá!!.

“Amado Dios cuando me detengo a estudiar lanaturaleza encuentro en ella impreso en ella, elsello de tu maravillosa creación”

Jesús Hemberg Duarte Vargas - EvC

“Un mensaje de Amor al mundo de la Ciencia”.

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