Macroscopios. Los modelos en Ecología

¿Por qué la revista Ecosistemas dedica un monográfico a los modelos predictivos en Ecología?

Por Rocío Fernández Ales, expresidenta de la AEET

Un macroscopio es un instrumento para ver cosas grandes y complejas. Que tontería, pensarán ustedes, las cosas grandes se ven a simple vista si están cerca, y si están lejos se ven con un telescopio. La cosa no es tan simple. Recuerden el cuento indio de los sabios ciegos que querían saber como es un elefante, para lo cual solo podían usar el tacto.  Así, el que chocó con su panza decidió que era como una pared, el que tocó los colmillos como una lanza, el que cogió el rabo como una cuerda, el que se abrazó a la pata como una columna, el que tocó la oreja como un abanico de cuero y el que palpó la trompa como una serpiente. Ninguno logró saber como era en realidad el elefante, porque les faltaba un macroscopio para verlo, la vista.

Ilustración del cuento “Los seis sabios ciegos y el elefante”, de Fernando González Bernáldez

Los macroscopios que tenemos para ver sistemas grandes y complejos como los ecosistemas o las sociedades humanas son los modelos. Un modelo es un sistema que tiene la misma red de relaciones entre sus partes (estructura) que el sistema objeto de nuestro estudio. La red de relaciones es lo que da coherencia al sistema, es decir, lo que hace que se comporte como un todo. El principio de homomorfismo dice que dos sistemas con estructuras iguales se comportan igual. Así que si yo fabrico un sistema con la misma estructura que el que me interesa, se comportará igual, podré verlo en su conjunto, y podré ver como cambia en el tiempo y como responde a estímulos externos.

Estos macroscopios no son cosa reciente. En la catedral de Estrasburgo hay un modelo astronómico del siglo XVI espectacular, por poner un ejemplo. Pero hasta que no han aparecido los ordenadores no se han podido desarrollar. Modelos matemáticos complejos con multitud de variables que representen a los elementos del sistema y de ecuaciones que establezcan las relaciones entre éstas se pueden manejar con un ordenador, pero muy difícilmente con lápices, papeles, reglas de cálculo y ábacos. Los ordenadores han revolucionado las materias que se las tienen que ver con sistemas complejos, como la Ecología, Climatología, Oceanografía, Economía, Sociología etc. Los modelos se vienen haciendo en Ecología desde que aparecieron los primeros ordenadores analógicos, allá por los años 60, y en la actualidad es una práctica habitual. Al final, todos acabamos haciéndolos, ya que nos ayudan muchísimo a comprender los sistemas que estudiamos. Tan habituales son que la revista Ecosistemas ha publicado un monográfico sobre el tema, en el que se muestra un amplio abanico de modelos usados en Ecología para resolver las cuestiones mas dispares.

¿Cómo se hace un modelo?

Para empezar hay que contar con un buen conocimiento del sistema real, porque hay que elegir las variables más relevantes y saber cómo se relacionan entre ellas, lo que lleva detrás mucha investigación empírica. Una vez hecho el modelo se comprueba si funciona como la realidad, contrastándolo con datos que no se han incluido para calcular los parámetros del modelo. Lo normal es que no se parezca, lo que no es un fracaso, sino el inicio de un proceso. Suele ocurrir que hayamos olvidado una variable relevante, ya que se suele empezar con pocas, porque si empezamos con muchas no hay manera de averiguar porqué no funciona el modelo. O que hayamos calculado mal los parámetros. El propio modelo nos ayuda a detectar los parámetros que controlan los resultados que arroja el modelo mediante el análisis de sensibilidad, lo que es de una ayuda inestimable: nos dice en que tenemos que centrar nuestra investigación en los parámetros controladores y dejar a un lado los irrelevantes, lo que optimiza sobremanera la tarea investigadora. Así, pasito a pasito el modelo se va pareciendo cada vez mas a la realidad y en el camino nosotros hemos aprendido un montón de los engranajes que hacen funcionar al sistema.

¿Sirven los modelos para predecir?

Pues sí, pero de forma muy limitada. Los ecosistemas no son mecanismos de relojería, sino sistemas laxamente organizados que pueden cambiar su estructura ante estímulos externos o reorganizaciones internas. Cuando esto ocurre nuestro modelo deja de ser homomórfico con la realidad y por lo tanto pierde su capacidad predictora. O puede ocurrir que nuestro modelo muestre que nuestro sistema es caótico, con lo que no hay forma de predecir. Pero hay también una causa mucho más profunda, que deriva de que el principio de homomorfismo, el que nos permite hacer modelos, no es biunívoco. Si bien estructuras iguales tienen comportamientos iguales, el mismo comportamiento pueden producirlo estructuras diferentes. Esto significa que nunca podemos estar seguros de que nuestro modelo, por mucho que su comportamiento se ajuste al del objeto de nuestro estudio, tenga la misma estructura que este. Y si no la tiene, cosa que no sabemos, no podemos fiarnos totalmente de sus predicciones.

¿Invalida esto la modelística?

No, si tomamos esta como un maravilloso instrumento que nos permite quitarnos mucha incertidumbre acerca de cómo es el sistema, aunque nunca lleguemos a la certeza absoluta, y no como una bola de cristal que nos permite ver el futuro.

‘Ecosistemas’, revista científica de ecología y medio ambiente

Vol 22, Nº3 (2013): septiembre-diciembre

Modelos Ecológicos: descripción, explicación y predicción

Fotografía de Lidia Caño Pérez, primer premio del concurso de fotografía ‘¿Qué estudian los ecólogos?’