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Los ecosistemas son sistemas complejos con características particularesTRANSCRIPT
Curso: Diversidad del Perú
Ecosistemas – Sistemas Complejos
Sesión 13
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FINAF – Diversidad Nacional– Prof. Sandra Bueno- Sesión 13 - 01 / 10 / 2014
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Ecosistemas – Sistemas Complejos
Nuestro punto de partida es:
“el reconocimiento de que hay problemáticas complejas (o situaciones complejas) determinadas por la confluencia de múltiples factores que interactúan de tal manera que no son aislables y que, por consiguiente, no pueden ser descritos y explicados ‘sumando’ simplemente enfoques parciales de distintos especialistas que los estudien de forma independiente”
R. García (1994)
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Naturaleza lineal, predecible y simple
Desde que comenzamos a aprender sobre la naturaleza, nos enseñan que prevalecen en ella los fenómenos lineales, predecibles y simples:
Fenomenos lineales: Hay proporcionalidad entre la causa y el efecto.
Causa
Efecto
Causa
Efecto
Causa
Efecto
Ej: Un pequeño
viento mueve las
hojas, uno más
fuerte mueve las
ramas, un
huracán arranca
el árbol
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Naturaleza lineal, predecible y simple
Desde que comenzamos a aprender sobre la naturaleza, nos enseñan que prevalecen en ella los fenómenos lineales, predecibles y simples:
Fenomenos Predecibles: Se puede señalar que algo va a suceder, es decir, dado A, puedo señalar que B va a suceder
Ej. Si suelto mi
lacicero, se cae y
golpea el suelo
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Naturaleza lineal, predecible y simple
Desde que comenzamos a aprender sobre la naturaleza, nos enseñan que prevalecen en ella los fenómenos lineales, predecibles y simples:
Fenomenos Simples: el fenómeno completo es igual a la suma de sus partes
D = A + B + C
Si comprendo
A, B y C,
puedo
comprender D
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Naturaleza lineal, predecible y simple
Esta idea de la naturaleza es irreal.
Los ecosistemas se caracterizan más bien por: La heterogeneidad de sus componentes; La mutua interdependencia en las funciones de dichos
componentes del sistema La no-linealidad La retroalimentación Las Propiedades emergentes La autoorganización La resiliencia Las demoras de respuesta La capacidad adaptativa La presencia de sistemas anidados en sistemas más
grandes
Los Ecosistemas son Sistemas Complejos
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Los Ecosistemas son Sistemas Complejos
la heterogeneidad de sus componentes
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Los Ecosistemas son Sistemas Complejos
la mutua interdependencia en las funciones de dichos componentes del sistema
Lluvia Evapotranspiración Lluvia Evapotranspiración
Transporte Atmosférico Transporte Atmosférico
Lluvia Reciclada
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Los Ecosistemas son Sistemas Complejos
la evolución
Evolución
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Los Ecosistemas son Sistemas Complejos
la evolución
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Los Ecosistemas son Sistemas Complejos
La no-linealidad. No hay proporcionalidad en la causa y el efecto. Cuando se usa para referirse a cambios, estos suelen
ser bruscos, inesperados y difíciles de prever. No es fácil identificar la causa de un efecto o el
efecto de una causa
Causa
Efecto
Causa
Efecto
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La no-linealidad. A partir de cierto umbral, los sistemas sufren
cambios violentos con aceleración creciente, que en poco tiempo pueden llegar a ser irreversibles.
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Los Ecosistemas son Sistemas Complejos
La
no
-lin
eali
dad
.
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Los Ecosistemas son Sistemas Complejos
La retroalimentación
Respuesta o reacción a una actividad que sirve de información para influenciarla
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Los Ecosistemas son Sistemas Complejos
La retroalimentación
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Los Ecosistemas son Sistemas Complejos
La retroalimentación
Respuesta o reacción a una actividad que sirve de información para influenciarla
Positiva Negativa
el sistema responde en una
dirección opuesta a la señal
el sistema tiende a volver a su
punto de inicio automáticamente
los efectos o salidas de un
sistema causan efectos
acumulativos a la entrada
El estado del sistema tiende a
alejarse de su punto de inicio
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La retroalimentación
Positiva Negativa
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Las Propiedades emergentes
Atributos funcionales que se adquieren circunstancialmente, como producto de la interacción conjunta de sus componentes y procesos. “El todo es más que la suma de sus partes”
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Los Ecosistemas son Sistemas Complejos
Las Propiedades emergentes
Ciclos biogeoquímicos
Ej. Ciclo del P
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Los Ecosistemas son Sistemas Complejos
Las Propiedades emergentes
Ciclos biogeoquímicos
Ej. Ciclo del P
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Los Ecosistemas son Sistemas Complejos
Las Propiedades emergentes
Servicios Ecosistémicos
Ej. Retención de suelo
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La autoorganización. 3 Definiciones:
1. La aparición de una estructura o patrón sin haber un
agente externo que la imponga
(Heylighen). http://pespmc1.vub.ac.be/Papers/EOLSS-Self-Organiz.pdf
2. “La evolución de un sistema a una forma organizada en
ausencia de presiones externas” (Chris
Lucas) http://www.calresco.org/sos/sosfaq.htm#2.6
3. “Un proceso en un sistema complejo donde surgen
estructuras nuevas emergentes, patrones y
propiedades, sin ser impuestas externamente al
sistema” (Zimmerman, Lindberg and Plsek; Edgeware. Insights
form complexity science for health care leaders. 2001)
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Los Ecosistemas son Sistemas Complejos
La autoorganización.
Entonces la Auto-organización es:
“básicamente un proceso de evolución donde el efecto del ambiente es mínimo, i.e. donde el desarrollo de nuevas y complejas estructuras tiene lugar primariamente en y a través del mismo sistema.”
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La autoorganización.
La auto-organización normalmente es desencadenada por procesos de variación interna (Pequeñas perturbaciones en el ambiente), los cuales usualmente son llamados “fluctuaciones” o “ruidos”.
o ruido en el mismo pueden desencadenar la auto-organización
El hecho de que estos procesos producen una configuración ordenada selectivamente retenida, ha sido llamado el principio de “orden desde el ruido” por Heinz von Foerster, y el mecanismo del “orden a través de las fluctuaciones” por Ilya Prigogine.
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La autoorganización.
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La autoorganización. Ejemplos
1. Video runoff
2. Filotaxis de las hojas. Existe un orden numérico específico de las hojas en el tallo, el índice foliar.
No. vueltas de un hilo en el tallo No. hojas de la planta
Al realizar este cálculo en muchas plantas, obtenemos la serie de Fibonacci
F n+2 = F n+1 + Fn
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La autoorganización.
2. Filotaxis de las hojas. El índice foliar se puede expresar también como la fracción de vuelta que hay entre 2 hojas continuas, es decir, el ángulo que las separa.
Este ángulo es 137.5 ° (ángulo de divergencia)
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La autoorganización.
2. Filotaxis de las hojas. La proporción Aurea
El ángulo de la
circunferencia
pequeña es 137.5°
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La autoorganización.
3.Las partes que conforman las plantas están organizadas en arreglos ordenados de espirales paralelas contrarias, representadas como i y j, formadas por la serie de Finonacci.
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La autoorganización.
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Los Ecosistemas son Sistemas Complejos
La autoorganización.
Todo esto ocurre porque, a partir de los meristemos, los primordios en el ápice van apareciendo y tomando en los espacios desocupados por los primordios previos, los que se repelen electricamente.
Por tanto, los nuevos primordios aparecen en el lugar de menor energía repulsiva, y esto crea una estructura final de energía de interacción mínima, generando la espiral gobernada por la serie numérica de Fibonacci, que surge como resultado de un proceso dinámico autoorganizativo
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La autoorganización
La tierra es una entidad compleja que constituye un sistema cibernético autoajustado por retroalimentación.
Este sistema de retroalimentación que se encarga de mantener en el planeta un entorno física y químicamente óptimo para la vida.
Toda la biomasa del planeta, junto con la atmósfera, océanos y continentes, forma un sistema complejo que tiene todas las formas típicas de la autoorganización.
Persiste en un notable estado de desequilibrio químico y termodinámico y puede regular el ambiente planetario a través de una gran variedad de procesos que le permiten mantener las condiciones óptimas para la evolución de la vida
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La Resiliencia
Los sistemas complejos, de múltiples variables, exhiben comportamientos que los matemáticos han descubierto y han llamado “sitios de asentamiento”, también llamados Atractores.
Son como lugares en los que el sistema luego de presentar un comportamiento de desorden, finalmente se estabiliza por unos periodos mayores de tiempo,
Estos periodos son suficientemente extendidos como para aparentar una “preferencia”.
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Los Ecosistemas son Sistemas Complejos
La Resiliencia
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Los Ecosistemas son Sistemas Complejos
La Resiliencia
Es la capacidad de un sistema de recuperarse después de una perturbación y retornar aproximadamente a sus condiciones anteriores
También, la capacidad de resistirse a presiones en curso
Se refiere a los complejos procesos físicos y ciclos biogeoquímicos regenerativos que realizan los componentes bióticos y abióticos de un ecosistema, en un tiempo determinado
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Los Ecosistemas son Sistemas Complejos
La Resiliencia
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La Resiliencia Ejemplo:
Impacto del tamaño del fragmento de bosque en la estructura de la población de tres especies de palmas del Bosque Atlántico Brasileño. Quitete & Maes dos Santos
Se Evaluó: Densidad de las poblaciones , proporción de 5 edades de 3 sp de palmeras, A, B, C Sobrevivencia en 3 años Nuevos individuos Palmas censadas en cuadrantes de 30x30m
En 5 fragmentos de bosque de: 3 500ha,
2 400ha, 57ha, 21ha y 19ha.
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La Resiliencia Ejemplo Resultados 1. Densidad
,
Palmera/Variable Tamaño fragmento Año
Astrocaryum aculeatissimum dependiente independiente
Euterpe edulis independiente independiente
Geonoma schottiana independiente independiente
Palmera/Variable Tamaño fragmento Año
A. aculeatissimum independiente todos independiente
Euterpe edulis independiente todos independiente
Geonoma schottiana dependiente en infantes, > No. en áreas menores Independiente otros
Dependiente en infantes, juveniles y reproductivos
Resultados 2. Estructura de la población por Edad
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Los Ecosistemas son Sistemas Complejos Demoras de Respuesta
Entre una causa y su efecto hay un periodo de tiempo de espera denominado demora
Ej. Variación en la población de vicuñas en Pampa Galeras
La vegetación de la Reserva está caracterizada por una estepa de gramíneas con pequeños grupos aislados de arbustos y relictos de árboles
La población de vicuñas es una variable con una retroalimentación negativa, ya que la población es denso dependiente y además su crecimiento se limita por la disponibilidad de alimento
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Los Ecosistemas son Sistemas Complejos
Demoras de Respuesta
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Los Ecosistemas son Sistemas Complejos
Demoras de Respuesta Ejemplo Barrow, Alaska
El Verano de 2007 fue uno de los más cálidos en los últimos 65 años y el más seco ( pp) de este periodo
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Los Ecosistemas son Sistemas Complejos
Demoras de Respuesta Ejemplo Barrow, Alaska
Estas condiciones extremas resultaron en una fuerte reducción de la captura de CO2 por los musgos de la tundra (Sphagnum spp.), sin embargo no se afectaron las plantas vasculares ni el NEE (net ecosystem exchange)
NEE es equilibrio entre la absorción fotosintética y la liberación de dióxido de carbono por la respiración de autótrofos y heterótrofos , representa el secuestro de carbono entre los ecosistemas terrestres y la atmósfera durante un período determinado
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Los Ecosistemas son Sistemas Complejos
Demoras de Respuesta Ejemplo Barrow, Alaska
La producción bruta y la respiración del ecosistema fueron mayores en este verano extremo de 2007. Pero la captura de C fue similar a la de veranos anteriores.
Sorpresivamente, la menor captura total de C del ecosistema de los últimos 5 años se observó en el verano de 2008 (70%menor), y no fue sólo por los musgos, que implican el 40% de la captura de C
La captura total de C del ecosistema volvió a sus valores históricos en el verano de 2009
Resiliencia
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Los Ecosistemas son Sistemas Complejos
Capacidad adaptativa.
Los ecosistemas complejos poseen una capacidad evolutiva, de cambiar y “aprenden “con la experiencia en los sucesivos ciclos por los que pasa el sistema, es decir, se adaptan a las condiciones en las que se desarrollan
Capacidad adaptativa. Ciclos Adaptativos
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Los Ecosistemas son Sistemas Complejos
Ciclos Adaptativos
t
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Reorganización Conservación
Crecimiento Liberación
Conectividad
Activo
Fuerte
Recursos
Débil
Pasivo
Los Ciclos Adaptativos
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Los Ecosistemas son Sistemas Complejos
Ciclos Adaptativos
t
Cambio de atractor
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Los Ecosistemas son Sistemas Complejos
¿ Como se puede trabajar en forma sostenible con un sistema complejo como un ecosistema?
Aceptando la incertidumbre. No podré predecir lo que sucederá
Conociendo el sistema: MONITOREO
¿ Qué es el Monitoreo?: Evaluación de variables clave
¿ Cómo se indentifican las variables clave? MONITOREO
¿Qué se busca? Identificar los Límites de cambio, puntos a partir de los cuales el sistema cambiará de atractor y realizar prácticas que eviten superar este punto y mantengan el sistema en el atractor deseado
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La Resiliencia