Teoria General de Sistemas Modulo

UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA UNAD Escuela de Ciencias Agrcolas Pecuarias y del Medio Ambiente Contenido didctico del curso Teora General de Sistemas 201520

UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA

ESCUELA DE CIENCIAS AGRCOLAS PECUARIAS Y DEL MEDIO AMBIENTE

TEORA GENERAL DE SISTEMAS

ADRIANA MALDONADO CHAPARRO

JORGE ARMANDO FONSECA C

Acreditador

LUZ MERY BERNAL

BOGOT, D.C.

Noviembre de 2010


NDICE DE CONTENIDO

ASPECTOS DE PROPIEDAD INTELECTUAL Y VERSIONAMIENTO 6 INTRODUCCIN 7 UNIDADES DIDCTICAS 8 DESCRIPCIN DE LA UNIDAD 1 8 DESCRIPCIN DE LA UNIDAD 2 9 UNIDAD 1: FUNDAMENTOS DE TEORA GENERAL DE SISTEMAS 11 CAPITULO 1: TEORA GENERAL DE SISTEMAS 11 INTRODUCCIN 11 LECCIN 1: CONCEPTOS BSICOS DE LA TGS 12 LECCIN 2: QU ES UN SISTEMA 13 LECCIN 3: SUBSITEMAS 16 LECCIN 4: OTROS CONCEPTOS IMPORTANTES EN LA TEORA GENERAL DE SISTEMAS 17 LECCIN 5: CLASES DE SISTEMAS 22 LECCIN 6: NIVELES DE ORGANIZACIN DE LOS SISTEMAS DE ACUERDO A SU COMPLEJIDAD 27

CAPITULO 2: NOCIONES BSICAS SOBRE SISTEMAS ABIERTOS 31 INTRODUCCIN 31 LECCIN 7: ELEMENTOS DE UN SISTEMA ABIERTO 33 LECCIN 8: PROPIEDADES DEL SISTEMA ABIERTO 34 LECCIN 9. ESTRUCTURA DE UN SISTEMA ABIERTO 36 LECCIN 10: CARACTERSTICAS FUNCIONALES DE UN SISTEMA 39

CAPITULO 3: EL ECOSISTEMA COMO OBJETO DE ESTUDIO 41 INTRODUCCIN 41 LECCIN 11: ECOSISTEMA: ESTRUCTURA Y FUNCIN 41 LECCIN 12: ESTRUCTURA DEL ECOSISTEMA: FACTORES BITICOS Y ABITICOS. 46 LECCIN 13: ESTRUCTURA TRFICA Y FLUJO DE ENERGA EN EL ECOSISTEMA 49 LECCIN 14: PRODUCTIVIDAD DEL ECOSISTEMA 53 LECCIN 15: FACTORES LIMITANTES DE LA PRODUCTIVIDAD 55

ACTIVIDADES DE AUTOEVALUACIN DE LA UNIDAD 1 58 FUENTES DOCUMENTALES DE LA UNIDAD 1 59


UNIDAD 2: TEORA GENERAL DE SISTEMAS: UN ENFOQUE A LOS SISTEMAS AGROPECUARIOS 58 CAPITULO 4: SISTEMAS AGROPECUARIOS 62 INTRODUCCIN 64 LECCIN 16: LA FINCA COMO UN SISTEMA DINMICO. 65 LECCIN 17: EL AGROECOSISTEMA 73 LECCIN 18: RECURSOS Y CLASIFICACIN DE AGRO-ECOSISTEMAS. 74 LECCIN 19: SISTEMAS AGROFORESTALES Y SILVOPASTORILES. 83 LECCIN 20: INTERACCIONES EN LOS SISTEMAS AGRO-SILVOPASTORILES 87

CAPITULO 5: JERARQUAS LIMITES Y ZONIFICACIN DE SISTEMAS. 89 INTRODUCCIN 89 LECCIN 21: JERARQUAS 91 LECCIN 22: LMITES 91 LECCIN 23: ZONIFICACIN DE SISTEMAS 95 LECCIN 24: LA REGIN COMO SISTEMA 99 LECCIN 25: LA CUENCA HIDROGRFICA COMO SISTEMA 102

CAPITULO 6: ANLISIS Y MODELACIN DE SISTEMAS AGROPECUARIOS. 112 INTRODUCCIN 112 LECCIN 26: ENFOQUES TERRITORIALES PARA EL MANEJO DE LOS RECURSOS NATURALES. 113 LECCIN 27: MEDICIN DE SISTEMAS AGROPECUARIOS. 116 LECCIN 28. LA FUNCIN DE LA PRODUCCIN. 120 LECCIN 29: MODELACIN DE SISTEMAS 135 LECCIN 30: ANLISIS DE POTENCIALIDADES. 148

ACTIVIDADES DE AUTOEVALUACIN DE LA UNIDAD 2 159 FUENTES DOCUMENTALES DE LA UNIDAD 1 160


LISTADO DE TABLAS

Tabla 1. La revolucin del enfoque sistmico. Fonseca J. 2010. 12 Tabla 2. Principales tipos de interacciones presentes en agroecosistemas. (Tomado de

Malagn & Prager, 2001). 78

Tabla 3. Arreglo de los componentes en los sistemas agroforestales (Tomado de Nair, 1997. Y citado por Malagn & Prager, 2001).

79

Tabla 4. Parmetros para medicin de procesos productivos. (Tomado de Malagn & Prager, 2001).

168

Tabla 5. Parmetros para medicin y anlisis de recursos e insumos. (Tomado de Malagn & Prager, 2001).

169

Tabla 6. Descriptores de sostenibilidad, competitividad, productividad y equidad. (Tomado de Chaparro 1995 y citado por Malagn & Prager, 2001).

170

Tabla 7. Identificacin de problemas para la construccin de la matriz Vester. (Tomado de Guzman, 1996 y citado por Malagn & Prager, 2001).

171


LISTADO DE FIGURAS.

Figura 1. Esquema que muestra los principales elementos del sistema abierto. Se evidencia el flujo de energa/materia/informacin dentro del sistema (Fuente: Maldonado 2010).

30

Figura 2 Esquema que representa el flujo de la informacin, en una cadena directa (Tomado de Malagn & Prager, 2001).

34

Figura 3 Esquema que representa el flujo de la informacin, en una cadena cclica (Tomado de Malagn & Prager, 2001).

35

Figura 4 Esquema que representa el flujo de la informacin cuando la relacin de los elementos es competitiva (Tomado de Malagn & Prager, 2001).

36

Figura 5 Esquema que representa el flujo de la informacin cuando el sistema presenta autocontrol negativo. El crculo cruzado corresponde al subsistema de control (Tomado de Malagn & Prager, 2001)

36

Figura 6 Esquema que representa el flujo de la informacin cuando el sistema presenta autocontrol positivo. El crculo cruzado corresponde al subsistema de control (Tomado de Malagn & Prager, 2001).

37

Figura 7 Esquema que representa el flujo de la informacin cuando el sistema presenta regulacin intercomponentes. El crculo cruzado corresponde al subsistema de control (Modificado de Malagn & Prager, 2001).

38

Figura 8 Niveles de integracin jerrquica en el ecosistema. Modificada de (Dickinson & Murphy, 2007).

43

Figura 9 Ejemplo de cadena trfica en la que se muestran los diferentes niveles que la componen. Fuente: A. Maldonado

49

Figura 10 Ejemplo de una red trfica en la que se muestran los diferentes de las cadenas que la componen y las relaciones entre los diferentes elementos del sistema. Fuente: A. Maldonado 2010.

50

Figura 11 Esquema de una pirmide trfica en la que se muestra el flujo de energa 52 Figura 12 Subsistemas de fincas y procesos de transformacin de recursos a productos

(Tomado de Malagn & Prager, 2001). 64

Figura 13 Diagrama de flujo de un sistema granja integral autosuficiente. (Tomado de Malagn & Prager, 2001).

72

Figura 14 Representacin simplificada del flujo de insumos y productos de un agroecosistema dentro del sistema finca. (Tomado de Malagn & Prager, 2001).

81

Figura 15 Diagrama del manejo de un subsistema de produccin porcina en el Valle del Cauca. (Tomado de Malagn & Prager, 2001).

82

Figura 16 Niveles jerrquicos de los sistemas agrcolas (tomado de Van Dyne y Abramsky 1975 citado por Tomado de Malagn & Prager, 2001).

100

Figura 17 Concepto de jerarquas en sistemas agrcolas. (Tomado de Hart 1985 citado por Malagn & Prager, 2001).

101

Figura 18 Esquema metodolgico para la realizacin de una caracterizacin agroecolgica. (Tomado de Escobar 1995 y citado por Malagn & Prager, 2001).

106

Figura 19 Ejemplo de la aplicacin de sistemas de informacin georeferenciados en el proceso de zonificacin. (Tomado de FAO 1991 y citado por Malagn &

107


Prager, 2001). Figura 20 Subsistemas que interactan en una cuenca hidrogrfica (Tomado de Word

visin 2009). 116

Figura 21 Relacin de aumento de peso y el peso corporal en produccin de animales. (Tomado de Malagn & Prager, 2001).

132

Figura 22 Funcin de produccin (fases, producto total, producto marginal y producto medio.(Tomado de Malagn & Prager, 2001).

148

Figura 23 Relacin entre fenmeno e imagen (Tomado de Nava 1992 y citado por Malagn & Prager, 2001).

152

Figura 24 Matriz de Vester para problemas identificados en ocho explotaciones pisccolas en la zona sur del valle del Cauca. (Tomado de Guzman, 1996 y citado por Malagn & Prager, 2001).

172

Figura 25 Grfica de distribucin segn nivel de causalidad de la Matriz de Vester para problemas identificados en ocho explotaciones pisccolas en la zona sur del valle del Cauca. (Tomado de Guzman, 1996 y citado por Malagn & Prager, 2001).

173


ASPECTOS DE PROPIEDAD INTELECTUAL Y VERSIONAMIENTO

El curso Teora General de Sistemas ha tomado para su desarrollo y estructuracin

el modelo propuesto por Malagon y Praguer 2001, en el documento titulado El

enfoque de sistemas: Una opcin para el anlisis de las unidades de produccin

agrcola, del cual se han tomado algunos captulos, igualmente se ha tomado el

enfoque agroecolgico propuesto por Praguer et al 2002 del documento titulado

Agroecologa: Una disciplina para el estudio y desarrollo de sistemas sostenibles

de produccin agropecuaria.

El contenido didctico del curso acadmico: Teora General de Sistemas fue

compilado y estructurado en el ao 2010 por:

Adriana Maldonado Chaparro, docente de la UNAD, ubicada en el CEAD Jos

Celestino Mutis. Es Biloga, y magister en Ciencias Biolgicas. Se ha

desempeado como tutor de la UNAD desde el 2008 hasta el ao 2010 y ha sido

catedrtico de la Universidad Nacional de Colombia y la Universidad INCCA.

Jorge Armando Fonseca C. Ingeniero Agrnomo, Especialista en Finanzas,

Especialista en Evaluacin pedaggica y Magister en Ciencias Agrarias. Ha sido

docente de la Universidad Pedaggica y Tecnolgica de Colombia y desde el 2010

es Docente auxiliar de la Universidad Nacional Abierta y a Distancia UNAD en el

CEAD Tunja.


INTRODUCCIN

Dado que el carcter fundamental de de la materia vida es su organizacin, la

investigacin usual de la partes y los procesos aislados no pueden arrojar una

completa explicacin del fenmeno vital. L. Von Bertalanffy (1995)

La Teora General de Sistemas (TGS) surgi en el siglo XX, con los trabajos

desarrollados por el Bilogo Alemn Ludwig Von Bertalanffy alrededor del tema de

los sistemas abiertos. Bertalanffy postul que un sistema solo puede comprenderse

cuando es estudiado globalmente ya que sus propiedades emergen de la

interdependencia de sus partes.

El enfoque holstico e integrador de la TGS permite usar este enfoque como una

herramienta cientfica para el conocimiento del comportamiento de los elementos

dinmicos. Aunque esta teora ha sido aplicada en diferentes disciplinas como la

ciberntica, la informtica, la ingeniera de sistemas, la teora de decisiones, etc.,

en las ciencias agrcolas, el enfoque de sistemas tom importancia, solo, hace

alrededor de 25 aos (Venegas & Siau, 1994), abriendo la posibilidad de abordar

desde de un enfoque sistmico de los principales eventos que comprenden un

proceso productivo y de esta forma plantear alternativas tcnicas que mejoren la

produccin y la eficiencia de transformacin de los sistemas agrcolas.


UNIDADES DIDCTICAS

Descripcin de la Unidad 1

Nombre de la Unidad Fundamentos de Teora General de Sistemas

Introduccin

Justificacin

Intencionalidades Formativas

Denominacin de captulo 1 Teora General de Sistemas

Leccin 1 Conceptos bsicos de la Teora General de

Sistemas

Leccin 2 Qu es un sistema

Leccin 3 Subsistemas

Leccin 4 Conceptos de la teora general de sistemas.

Leccin 5 Clases de sistemas

Denominacin de captulo 2 Nociones bsicas sobre sistemas abiertos.

Leccin 6 Niveles de organizacin de los sistemas de

acuerdo a su complejidad

Leccin 7 Elementos de un sistema abierto

Leccin 8 Propiedades de un sistema abierto

Leccin 9 Estructura de un sistema abierto

Leccin 10 Caractersticas funcionales del sistema

Denominacin de captulo 3 El ecosistema como objeto de estudio

Leccin 11 Ecosistema. Estructura y Funcin.

Leccin 12 Estructura del ecosistema: Factores biticos y

abiticos.

Leccin 13 Estructura trfica y flujo de energa en el

ecosistema.

Leccin 14 Productividad del ecosistema

Leccin 15 Factores limitantes de la productividad


Descripcin de la Unidad 2

Nombre de la Unidad Un enfoque a los sistemas agropecuarios

Introduccin

Justificacin

Intencionalidades Formativas

Denominacin de captulo 4 Sistemas agropecuarios

Leccin 16 La finca como un sistema dinmico.

Leccin 17 El agroecosistema

Leccin 18 Recursos y clasificacin de agroecosistemas

Leccin 19 Sistemas agroforestales y silvopastoriles

Leccin 20 Interacciones entre los sistemas agro-

silvopastoriles.

Denominacin de captulo 5 Jerarquas lmites y zonificacin de sistemas

Leccin 21 Jerarquas

Leccin 22 Lmites

Leccin 23 Zonificacin de sistemas.

Leccin 24 La regin como sistema.

Leccin 25. La cuenca hidrogrfica como sistema.

Denominacin de captulo 6 Anlisis y modelacin de sistemas Agrcolas

Leccin 26 Enfoques territoriales para el manejo de los

recursos naturales.

Leccin 27 Medicin de sistemas agropecuarios.

Leccin 28 La funcin de la produccin.

Leccin 29 Modelacin de los sistemas.

Leccin 30 Anlisis de potencialidades.

Bibliografa unidad 2


UNIDAD 1: FUNDAMENTOS DE TEORA GENERAL DE SISTEMAS

CAPITULO 1: TEORA GENERAL DE SISTEMAS

Introduccin

La Teora General de Sistemas describe un nivel de construccin terico de modelos ubicado en el campo lgico-matemtico cuyo enfoque trasciende a lo transdisciplinario (Johansen Bertoglio, 1994). Su objetivo es el de desarrollar y formular las propiedades generales y leyes que rigen a los sistemas en general o a sus subclases, independientemente de la naturaleza de los mismos, de sus componentes y de las relaciones entre ellos (Bertalanffy, Teora General de Sistemas, 1968), es decir estudia los principios que emergen del sistema entendido como unidad y no de sus partes constitutivas. El fundamento de la TGS es la nocin de sistema, entendido este como una entidad que consta de partes interdependientes.

Esta teora, que tuvo sus orgenes en los aos 30s a raz de las propuestas del bilogo Ludwig von Bertalanffy sobre la insuficiencia del paradigma del enfoque reduccionista de la poca para explicar los fenmenos de los seres vivos, propone que los sistemas reales son abiertos e interactan con el ambiente en el que se desenvuelven, y que estos pueden adquirir nuevas propiedades, dando lugar a su continua evolucin. De esta forma, el enfoque de sistemas antes que reducir una entidad a sus partes constitutivas, nos invita a enfocarnos en la entidad como un todo, en donde lo que prima son las interacciones entre las partes. El postulado central de la TGS es que, en un sistema, el todo es superior a la simple suma de sus partes integrantes.

Leccin 1: Conceptos bsicos de la TGS

El Reduccionismo y Mecanicismo.

Hasta principios de este siglo la ciencia contempornea, por lo menos en occidente, estaba enmarcada por un modo de pensar que colocaba el conocimiento riguroso y detallado por encima de cualquier otra consideracin. En consecuencia, la ciencia moderna se desarrollo de acuerdo a las bases impuestas por Galileo y Newton, las que podan manejar relaciones simples entre fuerzas y cuerpos, presentando en consecuencia una imagen del universo reducida a obedecer tales relaciones. Newton consideraba al universo fsico como un mecanismo gigante


que segua leyes deterministas (un efecto responde a una causa) de movimiento. Este enfoque hizo que predominar, hasta hace poco, un criterio reduccionista y mecanicista de la ciencia.

El reduccionismo implica reducir un fenmeno en estudio a sus partes constitutivas, suponerlas independientes una de otras, analizarlas aisladamente para explicar sus comportamiento, para luego reunir las explicaciones encontradas separadamente y concluir que esa suma explica el comportamiento del fenmeno como un todo. Como consecuencia, el reduccionismo provoc la categorizacin de los fenmenos en clases ms y ms pequeas, a la vez que cada una de stas se asociaba a una disciplina que se haca ms especializada.

Por su parte, el mecanicismo supone que los fenmenos pueden se explicados en trminos de relacione mecnicas causa-efecto, aunque para eso sea necesario reducirlos a problemas de dos variables, cadenas causales lineales, una causa y un efecto, o cuando mucho unas pocas variables ms.

Las dos corrientes anteriores, significaron grandes avances para las ciencias fsicas, embargo, en las reas de la biologa, del comportamiento y de la sociologa existen problemas que no considerados por el enfoque reduccionista-mecanicista.

La adopcin de las ideas reduccionistas-mecanicistas en las ciencias biolgicas y sociales, tuvo dos efectos importantes:

a) El fraccionamiento de un problema en sus partes para el estudio separado de cada una de ellas, trajo como consecuencia que el conocimiento ganase en profundidad lo que perdi en amplitud, alejndose de los problemas del mundo real. Los conocimientos as adquiridos son incapaces de decir como un nmero de cosas diferentes actan juntas cuando son expuestas a influencias diferentes en el mismo tiempo.

b) El fraccionamiento de los fenmenos estudiados caus el desarrollo de un nmero crecientes de disciplinas cada vez ms especializadas e independientes, a tal grado, que la comunicacin entre disciplinas sea cada vez ms difcil.


Tabla 1. La revolucin del enfoque sistmico. Fonseca J. 2010.

Mtodo cientfico clsico. Enfoque sistmico.

Reduccionismo: Todas las cosas pueden ser descompuestas y reducidas a sus elementos fundamentales

Expansionismo: Todo fenmeno es parte de un fenmeno mayor. El desempeo de un sistema depende de cmo se relaciona con el todo mayor que lo contiene y del cual forma parte.

Pensamiento analtico: Descomponer el todo en sus partes simples, independientes e indivisibles; permite explicar las cosas con ms facilidad, y luego integrar la descripcin de cada una de las partes.

Pensamiento sistmico (sinttico): Un sistema se explica cmo partes de uno mayor y en trminos del papel que desempea; el inters de su utilizacin consiste en unir las cosas.

Mecanicismo: El principio de la relacin causa - efecto es necesario y suficiente para explicar un fenmeno.

Teleolgico: El principio de la relacin causa efecto es necesario pero no suficiente para explicar un fenmeno.

Determinismos: Explicacin del comportamiento por la identificacin de las causas.

Probabilismo: Estudio del comportamiento orientado al logro de los objetivos, relacin entre variables y fuerzas reciprocas, considera el todo como diferente de sus partes

La teora de sistemas

A inicios de este siglo comenz una reaccin contra el reduccionismo y mecanicismo, que afecto incluso a ciencias como las fsicas en las cuales habran demostrado ser exitosos. De esta forma, mientras la relatividad se desarrollo en el campo de la fsica, la teora cuntica en la microfsica, las ciencias biolgicas se apartaron del vitalismo para buscar una teora ms aceptable de la vida. Pero como las leyes fsicas eran insuficientes para explicar las interacciones complicadas que producan en un ser vivo o en la economa, fue necesario el desarrollo de nuevas leyes que, sin contradecir las anteriores, las complementaban.


En contraposicin al reduccionismo y mecanicismo, el expansivo, la teleologa y la sntesis son ahora reconocidos como las vas para alcanzar una mayor compresin del mundo. En otras palabras, la ciencia actual intenta conocer las partes a travs del conocimiento del todo, lo que no significa, sin embargo, intentar desarrollar una teora general del todo, sino que entre lo especfico que carece de significado y lo general que no tiene contenido, deber existir para cada propsito y en cada nivel de abstraccin un grado ptimo de generalidad.

El expansionismo es el reverso del reduccionismo, pues est ms interesado en las partes como componente del todo que en las partes por s mismas y ve el todo como un sistema compuesto por un conjunto de partes interrelacionadas. En consecuencia, este enfoque supone que el sistema es un todo indivisible y que no es meramente las suma de sus partes, por lo que no admite para su estudio el enfoque reduccionista y exige, por lo tanto un tratamiento multidisciplinario.

Esta aproximacin fue esbozada primeramente en 1937 y luego en posteriores publicaciones con el nombre de Teora General de Sistemas (TGS) por Von Bertalanffy. La TGS intenta, apoyada en enfoques expansionistas y teleolgicos, un acercamiento entre la matemtica pura y las ciencias empricas, es decir, busca un compromiso entre la descripcin puramente cualitativa y puramente cuantitativa de un fenmeno, como forma de encontrar su propia estructura.

La TGS afirma que las propiedades de los sistemas, no pueden ser descritos en trminos de sus elementos separados; su comprensin se presenta cuando se estudian globalmente.

La TGS se fundamenta en tres premisas bsicas:

1. Los sistemas existen dentro de sistemas: cada sistema existe dentro de otro ms grande.

2. Los sistemas son abiertos: es consecuencia del anterior. Cada sistema que se examine, excepto el menor o mayor, recibe y descarga algo en los otros sistemas, generalmente en los contiguos. Los sistemas abiertos se caracterizan por un proceso de cambio infinito con su entorno, que son los otros sistemas. Cuando el intercambio cesa, el sistema se desintegra, esto es, pierde sus fuentes de energa.

3. Las funciones de un sistema dependen de su estructura: para los sistemas biolgicos y mecnicos esta afirmacin es intuitiva. Los tejidos musculares por ejemplo, se contraen porque estn constituidos por una estructura celular que permite contracciones.


Las teoras tradicionales han visto la organizacin humana como un sistema cerrado. Eso ha llevado a no tener en cuenta el ambiente, provocando poco desarrollo y comprensin de la retroalimentacin (feedback), bsica para sobrevivir. El enfoque antiguo fue dbil, ya que 1) trat con pocas de las variables significantes de la situacin total y 2) muchas veces se ha sustentado con variables impropias.

El concepto de sistemas no es una tecnologa en s, pero es la resultante de ella. El anlisis de las organizaciones vivas revela "lo general en lo particular" y muestra, las propiedades generales de las especies que son capaces de adaptarse y sobrevivir en un ambiente tpico. Los sistemas vivos sean individuos o organizaciones, son analizados como "sistemas abiertos", que mantienen un continuo intercambio de materia/energa/informacin con el ambiente. La TS permite reconceptuar los fenmenos dentro de un enfoque global, para integrar asuntos que son, en la mayora de las veces de naturaleza completamente diferente.

Los seres vivos estn muy asociados a las caractersticas que fundamentan el pensamiento sistmico, en donde se destacan las siguientes: (Capra,1998)

Los sistemas vivos son totalidades que se integran, cuyas caractersticas no deben ser reducidas a sus partes, necesitndose de anlisis que relacionen de forma holstica, integral y participativa todas sus propiedades.

Presentan composiciones de redes dinmicas, en donde es comn encontrar sistemas dentro de sistemas, correspondiendo a distintos niveles de complejidad acorde con la experiencia y visin de los observadores.

Cada nivel de complejidad presenta propiedades sistmicas o emergentes, originadas en el nivel analizado.

Requieren de visin holstica y una actitud integradora enfocada a una teora explicativa y reflexiva que oriente a la comprensin contextual de los procesos, protagonistas y contextos. Es necesario analizar los fenmenos en su totalidad, conjunto y complejidad, que permitan apreciar sus interacciones, particularidades y procesos.

Son complejas redes relacionales inmersas en redes mayores. Sus propiedades particulares no son esenciales, siendo necesario integrar todas, y la coherencia integral de sus interrelaciones genera la estructura dinmica de toda la red.


El estudio de los seres vivos implica el cambio de paradigmas de ciencia objetiva a ciencia epistmica, en donde la comprensin del proceso del conocimiento es fundamental en las teoras cientficas. Todos los conceptos, contextos y teoras cientficas son limitadas y aproximadas, llegndose a aproximaciones de la realidad. En la ciencia sistmica cada estructura es vista como la manifestacin de procesos subyacentes, caracterizndose por ser procesal.

De acuerdo con Johansen Bertoglio (1994) con el fin de comprender mejor el significado y alcance de la palabra sistema, es necesario primero abordar los dos conceptos centrales de la TGS, a los cuales recientemente se adicion un tercero.

a) Sinergia: es un concepto que proviene del griego "synergo", quiere decir "trabajando en conjunto". Este es el concepto bsico de la TGS y se refiere a que todo el sistema no es igual a la suma de las partes, ni puede ser deducido de alguna de las partes del sistema (RAE, 2001). Aludiendo al ejemplo propuesto por Johansen Bertoglio (1994) para tener un mejor panorama de este concepto, sinergia es cuando 2+2 no es 4 sino 5, es decir, la suma de las partes no es igual al todo. De esta definicin se puede deducir que la sinergia resulta de las interacciones de los elementos del sistema, caracterstica esencial para definir objetos sinrgicos, y por lo tanto el examen de sus partes no conduce a la explicacin o prediccin del comportamiento global del sistema. As llegamos a la definicin propuesta por el filsofo Fuller, en la que seala que un objeto posee sinergia cuando al examinar alguna de sus partes de forma independiente, no es posible predecir el comportamiento del todo.

b) Recursividad: Este concepto indica que todo sistema est compuesto a su vez de elementos que tambin son sistemas, son sistemas menores de uno ms grande, o subsistemas. Todos los componentes del sistema (subsistemas) son diferentes y sinrgicos a los dems subsistemas, en este sentido, se crea una relacin entre el subsistema, el sistema y de forma extensa, el suprasistema (Johansen 1994). Para ilustrar este concepto podemos considerar un grupo de clulas, un animal (por ejemplo, la vaca) y un grupo de animales (ganadera). La vaca est compuesta por un conjunto de clulas, y las clulas son entidades independientes que tienen caractersticas propias y diferentes a las de la vaca; la vaca es un conjunto de clulas pero la suma de las clulas no es equivalente a un animal. A su vez, la ganadera corresponde al conjunto de vacas, no a la suma de ellas. Las vacas de la ganadera son entidades independientes con caractersticas y propiedades diferentes a la de la ganadera. En este caso podemos establecer una relacin de recursividad clula - vaca - ganadera y podemos identificar que la recursividad se aplica a sistemas dentro de sistemas


mayores y a funciones del sistema similares a las del sistema mayos (Johansen Bertoglio, 1994).

c) Jerarqua: Este concepto nos permite incorporar el hecho de que los sistemas pueden organizarse de acuerdo a niveles de complejidad. De esta forma, podemos definir un sistema jerrquico como aquel que est compuesto por otros sistemas de menor nivel (subsistemas) y donde los subsistemas inferiores estn contenidos en niveles superiores.

En el caso de los sistemas agropecuarios, los conceptos de recursividad y jerarqua adquieren importancia en cuanto exige considerar las relaciones existentes entre los sistemas de produccin y el entorno con el que interacta en los niveles de complejidad inferior y superior (Venegas & Siau, 1994).

Leccin 2: Qu es un sistema.

La nocin bsica o unidad de estudio sobre la que se fundamenta la TGS es el sistema, dado que la palabra sistema posee mltiples definiciones y connotaciones el primer ejercicio es el de construir un criterio de trabajo compartido sobre qu entendemos por sistema. Desde el punto de vista etimolgico, "sistema" proviene de dos vocablos griegos: syn e istemi, los cuales significan "reunir en un todo organizado".

La definicin bsica de sistema ha dado origen a diversas acepciones del trmino entre las cuales encontramos: Un sistema es un todo integrado, aunque compuesto de estructuras diversas, interactuantes y especializadas (Radatz, 1997), Un sistema es un arreglo de componentes fsicos unidos o relacionados en forma tal que forman y actan como una unidad y un todo, y que tiene un objetivo (Venegas & Siau, 1994) o Un sistema es un conjunto de componentes cuya interaccin engendra nuevas cualidades que o poseen los elementos integrantes (Afanasiev, 1967 en Garca, 1995). La visin Aristotlica nos lleva a pensar un sistema como un conjunto de partes, que forman un todo complejo o unitario, definicin que podemos perfeccionar con el anlisis presentado por (Johansen Bertoglio, 1994) en el cual el conjunto de partes que componen el sistema deben estar coordinadas y en interaccin para alcanzar un objetivo.

A partir de estas definiciones podemos establecer ciertos procesos sistmicos internos caractersticos de los sistemas. En primera instancia, podemos definir que un sistema es una entidad global que posee un carcter de conjunto. En segunda instancia, el sistema estara conformado por un conjunto de elementos, entendidos estos como partes o componentes de la entidad. Estos elementos se proyectan de


forma organizada de tal forma que implica la interaccin o interrelacin de los elementos para mantener al sistema directa o indirectamente unido de un modo ms o menos estable. Estas relaciones adems se convierten en una propiedad emergente del sistema, la cual puede considerarse mayor, puesto que es diferente a las propiedades que poseen cada uno de los elementos. Finalmente, nuestra definicin debe ser completada con la concepcin de sistemas, a travs de la cual se establece que el sistema posee un flujo de relaciones con el ambiente abiertos (procesos externos). Esto nos permite darle una condicin de continuidad al sistema.

A finales del siglo XX, (Bertalanffy, Teora General de sistemas. Fundamentos, desarrollos, aplicaciones., 1995), a quien se le atribuye haber establecido los principios y leyes bsicas para definir un sistema, define el sistema como un complejo de componentes en interaccin. De esta definicin se deducen dos conceptos que reflejan las caractersticas bsicas de un sistema: el de propsito (u objetivo) y el de globalismo (o totalidad), a partir de los cuales se derivan las dems caractersticas de los sistemas:

a) Propsito u objetivo: todo sistema tiene uno o algunos propsitos u objetivos definidos por los elementos y las relaciones internas y externas del sistema. El objetivo define el fin para el cual fueron organizados los elementos del sistema.

b) Globalismo o totalidad: debido a la relacin existente entre los elementos de un sistema, toda accin que produzca un cambio en uno de los elementos del sistema, afectar todos los dems elementos. De esta forma, el sistema reaccionar de forma global ante cualquier estmulo recibido por una de las partes, mostrando un ajuste de todo al sistema. Esta relacin de causa y efecto entre las diferentes partes del sistema, y el ajuste continuo del sistema, da origen a los fenmenos de la entropa y de la homeostasia.

c) Entropa: la palabra entropa tiene origen griego y significa transformacin o transmutacin); Desde el punto de vista ecolgico, la entropa es una medida del desorden del sistema; se rige por el segundo principio de la termodinmica o principio de la degradacin de la energa, el cual establece que cuando la energa se transforma (cambia de un estado a otro) parte de la energa til se degrada a una calidad inferior ms dispersa y menos til (Campos, 2007). A medida que la entropa aumenta, los sistemas se descomponen en estados ms simples.

En su explicacin matemtica (Bertalanffy, Teora General de sistemas. Fundamentos, desarrollos, aplicaciones., 1995) define el sistema en trminos de


las relaciones entre los elementos. Propone que para que haya interaccin (relaciones R) entre los elementos (p, q r) de un sistema; los elementos p y s estn en una relacin R, de forma tal que el comportamiento del elemento p en R es diferente del comportamiento de p en otra relacin R. La condicin es que los comportamientos en R y R de p difieran; de lo contrario, los elementos del conjunto se comportan independientemente con respecto a las relaciones R y R y no pueden considerarse un sistema. Este comportamiento puede definirse de forma matemtica mediante un sistema de ecuaciones.

Leccin 3: Subsitemas

Basados en el principio de recursividad tratado en la leccin anterior, podemos establecer la existencia de posibles subsistemas los cuales estn compuestos por elementos y relaciones que responden a estructuras y funciones determinadas dentro de un sistema mayor (Osorio, 2007). El subsistema mantiene las propiedades del sistema ya que conforman un todo en s mismos, sin embargo, por su nivel de organizacin, estaran en un rango inferior al sistema que componen. Sin embargo, tambin pueden estar organizados en un rango superior respecto a otro sistema, dando lugar al suprasistema.

Para ejemplificar este concepto, volveremos al ejemplo de la vaca. Si observamos el cuerpo de la vaca, este est conformado por un conjunto de clulas, cada una de las cuales posee sus propias condiciones fisiolgicas, procesos biolgicos, entre otras caractersticas. Estos subsistemas se encuentran, desde el punto de vista estructural y funcional, dentro del sistema mayor: la vaca. Adicionalmente, la vaca se encuentra inmersa en un sistema mayor o suprasistema (la ganadera). Este ejemplo nos ilustra la idea de recursividad (ya tratada), pues nos permite ver la relacin subsitema (inferior) sistema suprasistema (superior). Cada nivel posee caractersticas nicas que lo hacen diferenciable; sin embargo tambin poseen semejanzas en sus propiedades. Hay que tener claro que no todas las partes de un sistema corresponden a un subsistema (Johansen Bertoglio, 1994), en el caso de nuestra vaca, el corazn puede ser considerado un sistema, pero lo mismo no ocurre con un pelo. Esta unidad no respeta el principio de recursividad, al no estar relacionada de forma estructural y funcional con el sistema. Esto nos conduce a concluir que un subsistema o suprasistema, para ser considerados como tal, deben cumplir con ciertas caractersticas sistmicas, de lo contrario se convierte solo en un componente del sistema (Johansen Bertoglio, 1994).

Leccin 4: Otros conceptos importantes en la Teora General de Sistemas

Debido al carcter transdisciplinario de la TGS, es necesario abordar los trminos bsicos del dialecto de este campo. Para la definicin de los trminos a continuacin me bas en las definiciones desarrolladas principalmente por Osorio (2007) y Latorre Estrada. (1996).


Ambiente (Entorno): Es el rea de condiciones y sucesos exteriores al sistema, pero que influyen sobre el comportamiento de un sistema. Es decir, el ambiente condiciona al sistema y los cambios al interior del mismo. El sistema no puede equipararse al ambiente, debe conservar su identidad e interactuar con este ltimo, es decir afectar ciertos subsistemas del entorno. El ambiente afecta al sistema mediante entradas, mientras que el sistema afecta al entorno mediante las salidas. El sistema debe absorber de forma selectiva los estmulos del ambiente

Atributo: Corresponde a las caractersticas y propiedades estructurales o funcionales que definen al sistema y a los componentes del sistema.

Circularidad: Se refiere a los procesos de autoacusacin. Es decir, cuando en un sistema, un evento A causa otro B, el cual a su vez causa C, y C causa A.

Complejidad: es una medida comparativa que se refiere a la cantidad de elementos de un sistema (cuantitativo), a las posibles interacciones (conectividad) y al nmero de estados posibles que se producen a travs de estos (variabilidad, variedad).

Conglomerado: Se refiere a los sistemas en los cuales la suma de las partes es igual al todo, por lo tanto carece de sinergia.

Elemento o Componente: Son las parte o componentes de un sistema, el cual puede ser considerado como un objeto o como un proceso. Las partes pueden ser cuerpos materiales como los tomos de un mental, o pueden ser inmateriales, como en el caso de las ideas en un sistema filosfico (Lapierre 1973 citado en Garca, 1987).

Energa: Corresponde a uno de los elementos de entrada y salida del sistema, el cual se comporta segn la ley de la conservacin de la energa, es decir, que no se destruye ni se pierde, se transforma. De esta forma la energa del sistema es igual a la suma de la energa importada menos la exportada.

Entidad: Constituye la esencia de algo; pueden tener una existencia concreta si sus atributos son reales y pueden ser medibles y una existencia abstracta si sus atributos se relacionan con cualidades inherentes de un concepto.


Estructura: Se refiere a las diferentes interrelaciones ms o menos estables entre las partes o componentes del sistema, las cuales pueden ser verificadas en un momento dado, constituyen la estructura del sistema. Se puede distinguir entre estructura primaria (dada por las relaciones internas) y la hiperestructura (dada por las relaciones externas).

Frontera: corresponde a la delimitacin del sistema. A partir de la frontera se identifica qu pertenece y qu no pertenece al sistema, es decir, se separan los elementos cuya estructura se desea conoce, de los que no se desean conocer (Gerez & Grijalva, 1993). Aunque es un concepto de difcil identificacin fsica, es decir, la frontera es abstracta, es necesario definir la frontera para establecer el lmite del sistema y definir las variables objeto de anlisis.

Neguentropa: Es equivalente a la entropa negativa y hace alusin a una medida de orden (Johansen Bertoglio, 1994). Es la energa utilizada por el sistema para mantenerse en un estado estacionario y en un alto nivel de orden. La neguentropa es caracterstica de sistemas abiertos, puesto que son los nicos capaces de importar energa.

Informacin: Comunicacin o adquisicin de conocimientos que permiten ampliar o precisar los que se poseen sobre una materia determinada (RAE, 2001). De acuerdo con Johansen Bertoglio (1994) la informacin es comunicada a travs de mensajes que son trasmitidos desde la fuente al receptor dentro del sistema. La comunicacin no elimina la informacin, pero puede presentarse una alteracin al mensaje que conlleva a una modificacin de la informacin. Adicionalmente, a diferencia de la energa, la cantidad de informacin que permanece en el sistema es igual a la informacin que existe ms la que entra al sistema. La comunicacin de la informacin (salida del sistema) no la elimina del sistema.

Interaccin: Se refiere a las relaciones entre los elementos al interior del sistema o a las presentes entre el sistema y el ambiente u otros sistemas. Entre elementos de un sistema se pueden definir tres relaciones importantes: 1) Coordinacin, referida al ajuste entre los componentes del todo, 2) Subordinacin y 3) Oposicin o de accin en sentido contrario.

Organizacin: Se refiere al patrn de las relaciones que definen los estados posibles (variabilidad) de un sistema.

Modelo: Un modelo es una representacin de un sistema que un observador construye para efectos de estudio. A travs del modelo se representa la realidad de


la manera ms simplificada posible, incluyndose en l solo las variables de inters para el estudio.

Relacin: Segn la Real Academia de la Lengua una relacin es una conexin, correspondencia de algo con otra cosa (RAE, 2001). En el caso particular de los sistemas, la correspondencia se hace entre los elementos del mismo sistema, entre sistemas o con el ambiente, y pueden ser recprocas (circularidad) o unidireccionales. En sistemas, las relaciones tienen varias denominaciones entre las que encontramos: interrelaciones, comunicaciones, flujos, asociaciones, intercambios, interdependencias.

Retroalimentacin: Se dice que hay retroalimentacin cuando la salida de un subsistema acta sobre la entrada (Gerez & Grijalva, 1993). Es un concepto asociado a los procesos de homeostticos, que se basa en la concepcin no lineal de la causalidad (causa para un efecto); a travs del cual el sistema abierto recoge informacin sobre los efectos de sus decisiones internas en el medio; esta informacin acta sobre las decisiones futuras del sistema. En otras palabras, puede ser concebida como la accin de las variables de salida de un sistema ya se directa o indirectamente sobre el propio sistema. La retroalimentacin puede ser positiva (efecto bola de nieve) o negativa (conserva el sistema en un estado estable).

Resiliencia: se deriva del verbo latino salire y del trmino resilio que significa volver atrs, resaltar o rebotar. Esta caracterstica surge a partir de la idea de un sistema en equilibrio estable, cuyo comportamiento est determinado por los procesos de auto-mantenimiento del sistema. Desde el punto de vista ecolgico, se refiere a la capacidad del sistema para absorber disturbios y reorganizarse durante un proceso de cambio, manteniendo en esencia la misma funcin, la estructura, la identidad y la retroalimentacin (Walker, Holling, Carpenter, & Kinzig, 2004). En sntesis, se refiere a la capacidad del sistema para resistir cambios producidos por su entorno.

Variabilidad: Indica el mximo de relaciones posibles (tericas) entre los elementos que constituyen el sistema (n!). Equivale a la complejidad dinmica.

Variedad: Indica el nmero de elementos discretos en un sistema. Equivale a la complejidad esttica.


Leccin 5: Clases de sistemas

Segn Arnold y Osorio (1998), los sistemas pueden clasificarse en diferentes tipologas, las cuales se fundamentan en el modo cartesiano de separacin sujeto/objeto. En este sentido, de acuerdo a las caractersticas de cada sistema, estos pueden clasificarse:

1) Segn su entidad. Dentro de esta categora encontramos los sistemas reales, los ideales y los modelos. Los sistemas reales suponen su existencia, independientemente de la existencia de un observador que lo describa. Los ideales son construcciones simblicas; es el caso de la lgica y las matemticas. Los modelos, como se mencion, correspondes a abstracciones de la realidad, en donde se combina lo conceptual con las caractersticas de los objetos.

2) Con relacin a su origen. De acuerdo a la dependencia o no en su estructuracin por parte de otros sistemas, podemos clasificarlos en: naturales o artificiales (Arnold & Osorio, 1998). Los sistemas naturales los encontramos en la naturaleza, por ejemplo, un organismos es un sistema natural. Un sistema artificial puede estar representado por el sistema de transporte de una ciudad, el sistema de comunicaciones.

3) Con relacin al ambiente o grado de aislamiento los sistemas. Segn el grado de intercambio de energa o informacin con el ambiente que lo rodea, los sistemas pueden ser cerrados o abiertos.

El sistema abierto se caracteriza por interactuar con su entorno, pueden importar energa, transformarla y exportarla una vez es convertida (Bertalanffy, Teora General de sistemas. Fundamentos, desarrollos, aplicaciones., 1995). De acuerdo con Parsegian (1973 citado en Malagn & Prager, 2001) el sistema abierto se caracteriza por realizar un intercambio constante de energa, pero tambin de informacin entre el subsistema-sistema y el entorno. El sistema busca mantener un equilibrio interno continuo y las relaciones del sistema con el entorno aceptan cambios en el sistema tales como el crecimiento (en sistemas vivos). Dentro de los sistemas abiertos podemos incluir a los organismos vivos, debido a que importan y exportan energa; estn influenciados por su propia percepcin del ambiente que los rodea y se mantiene constante (Bertalanffy, The theory of open systems in physics and biology, 1950). Finalmente, podemos decir que la estructura de este tipo de sistemas es dinmica.


El sistema cerrado se comporta de acuerdo a la segunda ley de la termodinmica, es decir, puede alcanzar un estado de equilibrio independiente del tiempo, caracterizado por una mxima entropa y una mnima cantidad de energa libre (Bertalanffy, The theory of open systems in physics and biology, 1950). La estructura es de este tipo de sistemas esttica y su estado interno no est influenciado por el ambiente que lo rodea; sin embargo, en el caso de ocurrir tales influencias, stas son conocidas pero no pueden ser predichas (Malagn & Prager, 2001). De acuerdo con (Garca, 1987), el nico sistema cerrado seria el Universo.

Adems de estos criterios podemos encontrar otros, que de acuerdo con la finalidad de la clasificacin, tambin pueden ser utilizados para clasificar los sistemas. Desde el punto de vista del comportamiento pueden ser deterministas o probabilistas; desde el punto de su capacidad para autodirigirse: gobernados y autogobernado. Finalmente, un criterio que da lugar a una jerarqua que va de lo simple a lo complejo es el del grado de complejidad del sistema.

Leccin 6: Niveles de organizacin de los sistemas de acuerdo a su complejidad

Keneth Bouldig propuso una clasificacin de los sistemas de acuerdo a su nivel de organizacin y a la complejidad derivada del nivel de organizacin (Johansen Bertoglio, 1994; Osorio, 2007). Esta clasificacin consta de nueve (9) niveles jerrquicos, iniciando en un nivel de organizacin sencillo (menos complejo) hasta alcanzar niveles ms complejos.

Nivel 1. Estructura Esttica: Denominado por Boulding como el nivel marco de referencia. Este nivel est formado por sistemas estticos con propiedades estructurales, que conforman la base del conocimiento terico organizado en todos los campos. Dentro de este nivel encontramos la geografa, con sus mapas, los cuales constituyen sistemas sencillos que no poseen demasiadas propiedades emergentes.

Nivel 2. Sistema Dinmico Simple: En este nivel se consideran sistemas dinmicos con movimientos predeterminados, siendo esta ltima caracterstica la principal diferencia con el nivel anterior. Un ejemplo de ello es una mquina tal como el reloj. Consideramos aqu las teoras de la qumica y la fsica.

Nivel 3. Sistema Ciberntico: En este nivel el grado de complejidad adquirido es la capacidad de autorregulacin para mantener su equilibrio, lo que equivale a la existencia de un mecanismo de control que le permite al sistema la


transmisin e interpretacin de informacin. Un ejemplo de este nivel es el termostato y los organismos vivos, puesto que estos poseen sistemas homeostticos.

Nivel 4. Sistema Abierto: En este nivel aparecen dos propiedades que permiten considerarlo como el punto de partida de los sistemas vivos, y considerar el nivel de clula (Johansen Bertoglio, 1994). Las propiedades de automantencin y de autoreproduccin le permiten a estos sistemas autoperpetuarse, gracias a la generacin de un cdigo gentico (Osorio, 2007). Lo ms importante es que estos sistemas abiertos mantienen una interaccin con el entorno (importacin de la neguentropa).

Nivel 5. Sistema Gentico-Social: Este nivel est caracterizado por las plantas en la medida en que en estos sistemas ya identificamos: 1) divisin del trabajo entre las clulas que lo conforman (races, hojas, frutos) y 2) diferenciacin entre fenotipo y genotipo (asociada al fenmeno de equifinalidad). En este nivel no hay presencia de rganos altamente especializados en la recepcin de estmulos ambientales, tales como ojos u odos, aunque tienen receptores que les permiten interactuar y responder a ciertos estmulos gruesos del entorno (por ejemplo, luz, oscuridad). En este nivel domina el campo de la botnica.

Nivel 6. Sistema Animal: Un aumento en la complejidad de organizacin de los sistemas vivos les permite tener una mayor capacidad e procesamiento de la informacin. Adicionalmente, nos permite identificar propiedades de movilidad, comportamiento teleolgico (conducta con propsito) y conciencia. Aparece en este sistema la capacidad de aprendizaje, favorecida por la presencia de receptores especializados de informacin.

Nivel 7. Sistema Humano: En este nivel consideramos el ser individual como un sistema con conciencia (diferente a la descrita en el nivel anterior), auto-sensibilidad (reflexin del s mismo) y habilidad para utilizar el lenguaje y smbolos.

Nivel 8. Sistema Social o de Organizaciones Sociales: Compuesto por el conjunto de personas en continua interaccin, a partir de las cuales emergen propiedades sociales que implican que el hombre tiene un rol social y est interconectado por canales de comunicacin con otros hombres. En este sentido el conjunto de individuos est en capacidad de crear un sentido social de organizacin, compartir cultura, historia y futuro y crear un sistema de valores (Osorio, 2007).


Nivel 9. Sistemas Trascendentales: Corresponden a este nivel los sistemas an no descubiertos, los ineludibles y desconocidos, los cuales tambin presentan estructuras sistemticas e interrelaciones.


CAPITULO 2: NOCIONES BSICAS SOBRE SISTEMAS ABIERTOS

Introduccin

Explicar los componentes bsicos del sistema, la importancia de la estructura y funcin es la temtica central del presente captulo, el cual se convierte en elemento articulador de los temas sobre anlisis integrado de los sist4emas de produccin agropecuaria. Como se ha mencionado en las lecciones anteriores, los sistemas per s se consideran abiertos, ya que los flujos de energa proviene del entorno (suprasistema), por lo que en los anlisis que se realizan de la actividad agropecuaria y forestal es necesario conocer en detalle cono funciona los flujos de energa e informacin as como las interrelaciones que existen al interior de estos entre los elementos que los constituyen.

Leccin 7: Elementos de un Sistema Abierto

Figura 2. Esquema que muestra los principales elementos del sistema abierto. Se evidencia el flujo de energa/materia/informacin dentro del sistema (Fuente: Maldonado 2010).

En un sistema abierto podemos identificar cuatro elementos bsicos que lo conforman, que definen la dinmica y el funcionamiento del sistema. Estos elementos son:

1) Entrada o Insumo: Debido a que ninguna estructura es autosuficiente, los sistemas requieren importar recursos del medio, por lo tanto, la entrada se refiere a la importacin o ingreso de energa, materia o informacin al

ENTRADA

AMBIENTE

Lmite del sistema

Seal Retroalimentacin SALIDA

CONTROL

PROCESO


sistema y constituye la fuerza de trabajo del sistema. Las entradas pueden ser:

a. En serie: como resultado o la salida de un sistema previo con el cual el sistema actual (en estudio) est relacionado en forma directa.

b. Aleatoria: Se concibe desde el sentido estadstico. Las entradas aleatorias representan entradas potenciales para un sistema.

c. Retroaccin: es la reintroduccin de una parte de las salidas del sistema en s mismo.

2) Proceso: Corresponde al trabajo que se realiza en el sistema para transformar la entrada en salida, es, el mecanismo de conversin de los insumos en producto. De acuerdo con el grado de transformacin, los sistemas pueden clasificarse en: 1) Caja Negra o Blanca: La caja negra se utiliza para representar a los sistemas cuando tenemos poca informacin sobre qu elementos o cosas componen al sistema o proceso, pero podemos inferir a partir de la observacin que a determinados estmulos, las variables funcionaran en cierto sentido; 2) Caja blanca: corresponde al caso contrario

3) Salida: Corresponde a los resultados obtenidos despus de procesar las entradas, es decir, es el aporte que hace el sistema al medio que lo rodea como resultado del funcionamiento del sistema o exportacin. Como salidas pueden considerarse la energa, los productos, el servicio, la informacin; estas pueden ser o no utilizadas por el ambiente del sistema o por otro sistema, como fuente de funcionamiento. En este sentido, las salidas pueden o no producir cambios en las entradas del sistema.

4) Retroalimentacin (feed-back, en ingls): constituye el elemento de control del sistema. Es el mecanismo mediante el cual parte de la energa de salida de un sistema retorna a la entrada del mismo, en otras palabras, puede ser considerado el sistema de comunicacin de retorno, en el cual el subsistema registra las caractersticas de la salida del sistema y las compara con un estndar, identificando los desvos de la salida respecto a lo esperado. La informacin ingresa nuevamente al sistema para que se realicen las respectivas correcciones. Puede ser de dos tipos:

a. Positiva: Ocurre cuando hay un efecto sobre la entrada como consecuencia de la salida. La seal de entrada es amplificada y reforzada.


b. Negativa: Cuando la seal de salida se encuentra fuera de los lmites preestablecidos acta sobre la entrada del sistema a travs de la disminucin o inhibicin de la intensidad de la seal. En este caso, como respuesta a la seal de salida, el sistema debe ser reajustado a un nuevo estado estable para mantener el objetivo del sistema. Un claro ejemplo de un sistema con retroalimentacin negativa es un termstato.

Leccin 8: Propiedades del Sistema Abierto

Recordemos que los sistemas abiertos se caracterizan por mantener intercambios con el ambiente, por crecer u desarrollarse y adaptarse al medio. Estas propiedades definen ciertas caractersticas de este tipo de sistemas, las cuales vamos definir a continuacin.

Homeostasis: este concepto usado inicialmente en las ciencias biolgicas, consiste en la capacidad del sistema para mantener ciertas variables en un estado de equilibrio dinmico a travs del cambio de parmetros de su estructura interna, lo cual es una caracterstica de un sistema autoregulado (Latorre Estrada., 1996).

La Homeostasis es un mecanismo de control que le permite a los sistemas mantener una tendencia a adaptarse con el fin de alcanzar un equilibrio interno frente a los cambios externos del medio ambiente, es decir, que un sistema que est en constante cambio, tiende a buscar equilibrio en sus diferentes niveles, mostrando una capacidad de adaptacin a las condiciones del ambiente. Esta capacidad se puede dar a travs del mecanismo de retroalimentacin que le permite al sistema equilibrar y corregir los procesos a partir de los datos obtenidos del ambiente.

Recambio: Corresponde al proceso a travs del cual el sistema recibe del entono los insumos o recurso necesarios para mantenerse en el funcionamiento; los transforma mediante los procesos internos y los devuelve al entorno, convertidos en productos (Garca, 1987). Esta capacidad de transformacin de insumos le permite al sistema crecer y desarrollarse.

Equifinalidad: Este principio se refiere al hecho que un sistema abierto a partir de diferentes condiciones iniciales y por caminos distintos, es decir, a partir de las diferentes formas de interrelacin de los elementos del sistema en un estado inicial, llega al mismo estado final. En palabras de Bertalanffy (Teora General de Sistemas, 1968) la equifinalidad es la tendencia hacia un estado final caracterstico a partir de diferentes estados iniciales y por vas diferentes.


Equilibrio y Estabilidad: Cuando el sistema a pesar del intercambio continuo y permanente de materia o energa, mantiene sus condiciones constantes, se puede decir que el sistema ha alcanzado un estado de equilibrio dinmico (Garca 1987). En este caso se puede decir que los valores de las variables de estado que definen el sistema cambian de valor, pero mantienen una relacin constante y dentro de los lmites, es decir que los estados de entrada y salida de los elementos del sistema permanecen invariables en el tiempo (Lange 1975). De otro lado, se puede considerar que un sistema es estable cuando los estados de entrada y salida cambian en el tiempo (Lange 1975). Este estado de equilibrio puede alcanzarse a travs del tiempo an cuando al principio el sistema no haya estado en equilibrio. La estabilidad est dada por la respuesta del sistema ante una perturbacin.

Perturbacin: Se refiere a las influencias o cambios generados en el entorno o dentro del sistema que lo afectan de forma tal que el sistema debe responder mediante reformas del estado interno del sistema, de tal forma que el resultado el estado final es diferente a las condiciones iniciales. En un sistema matemtico, la perturbacin se refiere a cualquier desviacin respecto al valor de la norma, considerando la norma como el valor de direccin del sistema (Lange, 1975).

Sobrecarga: Se refiere a un tipo de perturbacin lo suficientemente elevada, que supera el lmite de la capacidad de respuesta del sistema

Leccin 9. Estructura de un sistema abierto

Las interrelaciones entre los elementos que componen un sistema, definen las caractersticas estructurales (de organizacin) del sistema. Estas caractersticas estn relacionadas con los siguientes criterios:

1) Nmero de componentes: Se refiere a la cantidad de elementos bsicos que conforman o constituyen el sistema. Un mayor nmero de elementos le ofrece al sistema mayor nmero de opciones para relacionarse tanto en el tiempo como en el espacio.

2) Arreglos o interacciones entre los componentes: Corresponden a la forma como los elementos relacin existente en entre los diferentes elementos del sistema. Las interacciones pueden ser:

a. Cadena directa, cuando la relacin entre dos o ms elementos del sistema est definida por una serie. Es decir, la salida de un subsistema se convierte en la entrada de otro subsistema.


Figura 2. Esquema que representa el flujo de la informacin, en una cadena directa (Tomado de Malagn & Prager, 2001).

b. Cadena cclica, cuando los elementos del sistema se encuentran relacionados de forma serial y cclica. Es decir, existe una retroalimentacin entre los elementos.

Figura 3. Esquema que representa el flujo de la informacin, en una cadena cclica (Tomado de Malagn & Prager, 2001).

c. Competencia, este tipo de relacin se presenta cuando los elementos del sistema se disputan las entradas o recursos del sistema.

Figura 4. Esquema que representa el flujo de la informacin cuando la relacin de los elementos es competitiva (Tomado de Malagn & Prager, 2001).

d. Autocontrol negativo, en este tipo de relacin juega un papel importante la retroalimentacin negativa. El sistema se puede autoregular la cantidad de recurso utilizado.

Figura 5. Esquema que representa el flujo de la informacin cuando el sistema presenta autocontrol negativo. El crculo cruzado corresponde al subsistema de control (Tomado de Malagn & Prager, 2001)


e. Autocontrol positivo, al igual que en el anterior, el proceso de retroalimentacin juega un papel importante en la relacin; sin embargo en este caso, la retroalimentacin es de tipo positivo, dando lugar a amplificaciones de la seal de salida.

Figura 6. Esquema que representa el flujo de la informacin cuando el sistema presenta autocontrol positivo. El crculo cruzado corresponde al subsistema de control (Tomado de Malagn & Prager, 2001).

f. Regulacin intercomponentes, este tipo de relacin est referida al flujo entre componentes y ocurre cuando uno de los elementos del sistema puede regular el flujo de salida-entrada a otro componente.

Figura 7. Esquema que representa el flujo de la informacin cuando el sistema presenta regulacin intercomponentes. El crculo cruzado corresponde al subsistema de control (Modificado de Malagn & Prager, 2001).

3) Tipo de componentes

Se refiere a la naturaleza de los componentes que interactan en el sistema, por ejemplo, componentes vivos o artificiales. La naturaleza del componente define las propiedades del mismo, y el tipo de relaciones que puede establecer con los dems componentes del sistema.

Leccin 10: Caractersticas funcionales de un sistema

La funcin de un sistema se refiere a la salida de ste, que est dirigida a la mantencin del sistema mayor en el que se encuentra inscrito; es la de procesar energa, informacin o materias primas en un producto o salida, el cual es usado dentro o fuera del sistema, o en ambos. No todo el producto procesado por el sistema debe ser utilizado, el sistema debe ahorrar parte de este con el fin de mantener el funcionamiento del sistema. La caracterizacin de la funcin es


complementaria a la estructural, e involucra entonces la medicin de flujos, entre otros se incluye la productividad.

Flujo de materia, informacin o energa

Control

Retardos

Bucles de retroalimentacin


CAPITULO 3: EL ECOSISTEMA COMO OBJETO DE ESTUDIO

Introduccin

El mundo donde vivimos es considerado un sistema complejo cuyo estudio puede ser analizado desde el enfoque de sistemas el cual nos proporciona un marco de definiciones y reglas generales para comprender sistemas complejos. El mundo es considerado un sistema abierto compuesto por una serie de elementos vivos y no vivos que estn en constante interaccin. Uno de estos elementos es el ser humano, quien hace parte integral del sistema y juega un papel importante como agente modificador del estado del sistema. En este sentido, examinar el concepto de ecosistema es fundamental para determinar los impactos de la humanidad en la vida en la tierra, especialmente en el contexto actual en el que la poblacin humana y el consumo de recursos estn en constante incremento.

Leccin 11: Ecosistema: Estructura y Funcin

El trmino ecosistema fue acuado por primera vez por el eclogo britnico A. Tansley en 1935, padre de la ecologa moderna. Posteriormente Lindemans en 1942 desarroll el concepto de flujo energtico, introduciendo as el concepto de retroalimentacin del ecosistema; sin embargo, fue solo hasta los aos 50 cuando Bertalanffy y en particular E. Odum iniciaron el campo definitivo de la ecologa del ecosistema (Odum & Warret, 2006). Para abordar las caractersticas y propiedades del ecosistema hay que pensar en stos como sistemas, es decir, como un conjunto de elementos o componentes relacionados entre s. En este sentido, hay que recordar que en un momento dado, cada uno de los componentes del sistema puede estar en diferentes estados. Segn la definicin propuesta en secciones anteriores, el ecosistema puede considerarse como un tipo de sistema abierto ya que su flujo de energa es constante e interacta por medio de flujos de energa, materia e informacin que mantienen en interaccin los elementos internos del sistema ecolgico y el sistema con el entorno que lo rodea.

El ecosistema puede ser concebido como una organizacin compleja de componentes vivos y no vivos (biticos y abiticos). De hecho, el mundo en que vivimos es un sistema altamente complejo compuesto por elementos vivos (biticos) como los productores primarios, los herbvoros, los carnvoros, los parsitos, los descomponedores y los detritvoros, adems de una serie de elementos no vivos (abiticos) entre los que encontramos la materia orgnica y el ambiente fisicoqumico, que acta adems como fuente (entrada) y sumidero (salida) de materia y energa (Begon, Townsend, & Harper, 2006). Los componentes abiticos incluyen adems, elementos no orgnicos, como las partculas de suelo mineral, las gotas de lluvia, el viento y los nutrientes del suelo.


Al concebir el ecosistema como sistema, avalamos el uso y aplicacin de las reglas y definiciones de la teora de sistemas para su anlisis. En este sentido, cuando analizamos un sistema, lo hacemos en su conjunto y no cada uno de sus componentes; analizamos las relaciones establecidas entre los componentes, las cuales determinan el funcionamiento del ecosistema. As mismo, dentro del proceso de anlisis identificamos cada uno de los mecanismos que controlan el funcionamiento del sistema, los cuales corresponden a los procesos de retroalimentacin del sistema. Los procesos de retroalimentacin positiva corresponden a aquellos que sacan al sistema de su estado, por ejemplo la lluvia; mientras que los procesos de retroalimentacin negativa regresan al sistema al estado previo a la perturbacin, como es el caso de la evaporacin de agua despus de la lluvia (Snchez, Vega, Peters, & Monroy-Vilchis, 2003).

Al igual que un sistema clsico, el ecosistema tambin acta dentro del principio de la jerarquizacin de los elementos. En este sentido, el ecosistema presenta una organizacin interna cuyo nivel ms bajo corresponde a los individuos y pasa por niveles de mayor complejidad como la poblacin, la comunidad, los grupos funcionales y los biomas (Dickinson & Murphy, 2007). El nivel de complejidad va en aumento a medida que aumenta el nmero de elementos que interactan en cada nivel (Figura 8), los organismos individuales pueden diferenciarse como entidades independientes con caractersticas nicas, poseen la capacidad de crecer y reproducirse y de trasmitir de generacin en generacin, por eso se ubican en el nivel de menor complejidad. La agrupacin de individuos de la misma especie, es decir, que renen ciertas caractersticas o poseen propiedades que los diferencian, corresponde a la poblacin. Este nivel de organizacin responde a las presiones ambientales mediante la adaptacin, mientras que los organismos lo hacen mediante la competencia. En el siguiente nivel de jerarqua encontramos la comunidad, nivel conformado por el grupo de poblaciones de diferentes especies que se encuentran ubicados en localidades. Los grupos funcionales, corresponden a comunidades de especies adaptadas a ciertas presiones ambientales. El grupo de ecosistemas forma los biomas y el conjunto total de biomas conforman la biosfera. Este tipo de organizacin nos permite deducir que los ecosistemas tienen propiedades emergentes, es decir atributos funcionales que se adquieren circunstancialmente, como producto de la interaccin conjunta de sus componentes y procesos. Por ejemplo, la capacidad que tiene un ecosistema para resistir los embates de un huracn o de recuperarse despus de un incendio, no es producto de una sola especie o proceso particular, sino del conjunto (Snchez, Vega, Peters, & Monroy-Vilchis, 2003).


Figura 8. Niveles de integracin jerrquica en el ecosistema. Modificada de (Dickinson & Murphy, 2007).

Como puede observarse en la figura 8, los ecosistemas estn estructurados jerrquicamente, es decir, un ecosistema es parte de un ecosistema mayor que lo contiene y a su vez est conformado por varios subsistemas. En trminos funcionales, los procesos del ecosistema tambin operan a diferentes escalas espaciales y temporales, por ejemplo, el proceso de descomposicin microbiana, se da a escalas de milsimas de milmetro, en cuestin de minutos, mientras que el proceso de cada de rboles se da a escalas de varios metros cuadrados, en perodos de varios aos. Al analizar una escala determinada podemos observar que el ecosistema analizado corresponde a un ambiente uniforme y esttico; sin embargo realmente son cambiantes y dinmicos debido a su carcter de sistema abierto. Adicionalmente, al aumentar el nivel de complejidad, podemos observar un aumento en la heterogeneidad. Por ejemplo, una poblacin analizada desde el nivel poblacional aparentemente tiene un comportamiento homogneo sin embargo al analizarla desde el nivel de comunidades observamos que realmente tiene n comportamiento heterogneo, el cual est dado por las diferencias en la caractersticas de cada poblacin que conforma la comunidad. Adicionalmente si analizamos los organismos dentro de la poblacin tambin identificaremos heterogeneidad, dada por la individualidad de cada organismo.

Cuando se estudia un ecosistema no se analiza cada uno de sus componentes por separado, sino el sistema en su conjunto, analizando las interacciones que se dan entre componentes e identificando aquellos mecanismos o procesos que controlan al sistema. Al involucrar en el anlisis el carcter jerrquico y multiescalar de los procesos del ecosistema deducidos de la figura 8, se pone en evidencia la imposibilidad de establecer lmites precisos sobre dnde acaba uno y empieza el


otro nivel y por el contrario se evidencia la continuidad que existe entre los componentes y los procesos interrelacionados (Dickinson & Murphy, 2007).

El anlisis de sistemas implica entonces el reconocimiento de que el objeto de estudio en realidad se trata de un subsistema de un ecosistema mayor que lo contiene, por lo que ste recibe influencias y, a su vez, tiene influencia sobre el sistema mayor. Este paso est ligado a la definicin de un lmite o frontera, el cual se delimita de acuerdo a los objetivos e intereses particulares del estudio. Se identifican los componentes y los procesos de control involucrados. Los mecanismos de retroalimentacin positiva son aqullos que sacan al ecosistema del estado particular en el que se encuentra, por ejemplo una lluvia, la cada de un rbol o la ocurrencia de una sequa. Los mecanismos de retroalimentacin negativa son aquellos que tienden a regresar al ecosistema al estado previo a la perturbacin, por ejemplo, los mecanismos de restauracin que se disparan despus de un incendio, la evaporacin del agua del suelo despus de una lluvia o la formacin de suelo nuevo que compensa aqul que se pierde por erosin.

Una forma simplificada de abordar el estudio de los ecosistemas consiste en analizar las relaciones alimentarias, los ciclos de la materia y los flujos de energa, temas que sern abordados en las siguientes lecciones.

Leccin 12: Estructura del ecosistema: Factores biticos y abiticos.

Cuando nos referimos a la estructura bitica del ecosistema hablamos de las partes o elementos que lo componen y las relaciones que existen entre ellos para conformar un todo. En el anlisis de ecosistemas, hay dos factores fundamentales: los factores biticos o comunidad bitica y con los factores ambientales abiticos conforman la estructura del ecosistema.

La estructura bitica est determinada por los diversos organismos o seres vivos que componen el ecosistema y la manera en que se relacionan para dar lugar a las diversas clases de organismos. En este sentido, la estructura bitica se basa en las relaciones de alimentacin, dando lugar a tres grandes categoras de organismos: 1) productores, 2) consumidores y 3) saprfitos y descomponedores.

Productores: Corresponden principalmente a los organismos que tienen la capacidad de aprovechar la energa luminosa del sol para convertir el agua y dixido de carbono en glucosa y oxgeno a travs del mecanismo de la fotosntesis. As mismo, estos organismos elaboran su propio alimento a partir de las molculas de azcar (glucosa) y otros elementos que absorben del suelo (nitrgeno, fsforo, potasio y azufre).


Los organismos productores, adicionalmente se pueden clasificar como auttrofos, debido a su capacidad de elaborar su propio alimento, es decir, los compuestos necesarios para sobrevivir y crecer. En general, los organismos que podemos considerar dentro de esta categora son las plantas, las algas verdes y las cianobacterias; sin embargo, existe otro grupo de microorganismos (bacterias) que aunque no usa el pigmento verde o clorofila para realizar la fotosntesis, posee un pigmento prpura que le permite realizar este mismo proceso, estas bacterias se conocen como bacterias purpreas.

Todos los organismos que no estn en capacidad de realizar su propio alimento, deben obtener la energa y nutrientes a partir de la materia orgnica proporcionada por otros organismos. Este es el grupo de los hetertrofos, dentro del cual podemos considerar dos grandes categoras: los consumidores y los saprfitos.

Consumidores: Los consumidores se caracterizan por obtener la energa de organismos productores o de otros consumidores. En esta categora podemos encontrar una gran variedad de microorganismos (protozoarios y bacterias) y de macroorganismos (gusanos, peces, insectos, crustceos, anfibios, reptiles, aves y mamferos). Dentro de esta categora podemos definir diferentes grupos, dependiendo de la fuente de obtencin de su energa. Cuando el consumidor se alimenta de productores primarios se conoce como consumidor primario o herbvoro, mientras que cuando se alimenta de consumidores primarios, se conoce como consumidores secundarios, de segundo orden o carnvoros. Los consumidores que pueden alimentarse tanto de plantas como de animales se consideran omnvoros. Cuando los consumidores, plantas o animales, se alimentan por un largo periodo de tiempo de otra planta o animal, se denomina parsito.

Saprfitos o descomponedores de detritos: A esta categora pertenecen los organismos que se alimentan de detritos, es decir de materia vegetal muerta o de cadveres o heces de animales. Aqu encontramos organismos como las lombrices, las hormigas y los escarabajos, tambin encontramos hongos y bacterias.

Finalmente, es importante tener en cuenta que no todas las relaciones de un ecosistema se fundamentan en las relaciones alimentarias, tambin existen las asociaciones de sustento mutuo o de competencia. Con las primeras nos referimos a las relaciones de mutualismo, caracterizadas por que los dos organismos involucrados se ven beneficiados. Un ejemplo de esta relacin lo encontramos en las asociaciones hongo-alga, en las cuales el hongo protege al alga del ambiente seco, mientras que el alga alimenta al hongo. Las relaciones de competencia se da


entre organismos por acceso a un recurso (agua o luz) clave para su supervivencia. Por ejemplo, en una comunidad las plantas que comparten un mismo hbitat y logran crecen ms alto o desarrollan un rea foliar mayor, tienen mayor acceso a la luz solar.

La estructura abitica del ecosistema est determinada por los agentes fsicos y qumicos del mismo. Estos agentes determinan en gran medida la sobrevivencia de los organismos del ecosistema y su importancia vara de acuerdo al ambiente al que nos referimos. Los principales agentes son (Bernard & Wright, 1999):

Rgimen de lluvias: monto y distribucin anual y humedad del suelo.

Temperatura: extremos de frio y calor, promedio.

Luz: intensidad,

Viento: velocidad

Nutrientes qumicos: fsforo, nitrgeno, azufre

pH: acidez

Salinidad: agua dulce o salina

Turbiedad: cantidad el luz que pasa por la columna de agua

Textura del suelo: rocoso o arenoso

Incendios: patrones

Cada especie, y en particular cada organismo responden de forma diferencial a los factores; hay un rango de valores dentro del cual el organismo puede llevar a cabo los procesos fundamentales de crecimiento y reproduccin, sin embargo, existe un punto ptimo o nivel para cada factor en el que los organismos funcionan mejor. En los extremos superiores o inferiores del rango, el desempeo de los organismos disminuye debido a que se genera tensin y se limita el crecimiento del organismo. Cuando uno de los factores del ecosistema se encuentra en un nivel fuera del rango, de tal forma que dificulta el crecimiento del organismo, se denomina factor limitante. Por ejemplo, el rumen de una vaca puede considerarse como un ecosistema, en el cual el pH podra actuar como factor limitante al afectar el crecimiento y funcionamiento de los microorganismos del rumen.

Leccin 13: Estructura trfica y flujo de energa en el ecosistema

La estructura trfica del ecosistema es una de las relaciones de mayor importancia que se establecen dentro de los elementos del ecosistema puesto que representa la relacin de transferencia y prdida de energa entre las diferentes poblaciones de la comunidad que conforman el ecosistema. El anlisis de las relaciones alimentarias implica el estudio del flujo de energa a travs de los elementos del ecosistema, es decir, a travs de la cadena trfica (Figura 9). El flujo de energa de


la cadena alimentario inicia en las plantas (organismos fotosintetizadores productores) cuya funcin es la de captar energa lumnica y procesarla a travs de la actividad fotosinttica para convertir en energa qumica almacenada en forma de molculas orgnicas. El flujo contina a travs del siguiente elemento caracterizado por el consumo de material vegetal, es decir que el siguiente nivel trfico corresponde a los consumidores primarios (herbvoros). A su vez, los herbvoros son alimento y fuente de energa de otros elementos consumidores de protena animal, quienes conforman el tercer nivel trfico correspondiente a los carnvoros (depredadores). El ecosistema no podra mantenerse en equilibrio si no existieran elementos que permitieran dar continuidad al flujo energtico, cuando uno de los seres vivos (elementos) del ecosistema muere, esta fuente de energa (residuos o detritos orgnicos) es aprovechada por otro eslabn de la cadena trfica a la cual pertenecen los hongos y las bacterias; nos referimos entonces a los organismos descomponedores o detritvoros. Este punto pude ser el final de la cadena o puede constituirse como el inicio de una nueva.

Figura 9. Ejemplo de cadena trfica en la que se muestran los diferentes niveles que la componen. Fuente: A. Maldonado

Es importante reconocer que las cadenas alimentarias no funcionan de forma aislada dentro del ecosistema sino que estn interactan y mantienen relaciones con otras cadenas, dando lugar a una red ms compleja, la red trfica (Figura 10). En el caso de los sistemas pecuarios cerrados, la red mantiene niveles de complejidad bajos, mientras que cuando los sistemas son abiertos la complejidad del sistema aumenta.


Figura 10. Ejemplo de una red trfica en la que se muestran los diferentes de las cadenas que la componen y las relaciones entre los diferentes elementos del sistema. Fuente: A. Maldonado 2010.

Como podemos observar en la figura, cada eslabn o nivel de una cadena est relacionado con uno o varios eslabones de otra cadena. En el ejemplo ilustrado, el pasto no solo alimenta a la vaca, sino tambin al conejo, los cuales son presa de los jaguares en las llanuras orientales de Colombia. La red puede complejizada an ms si incluimos otro tipo de relaciones como la competencia, la cual podra estar representada por la presencia de un cocodrilo en este ecosistema especfico.

Una representacin muy til para estudiar todo este entramado trfico son las pirmides de biomasa y energa. La biomasa corresponde es la materia orgnica producida por los vegetales y tos productores fotosintticos mientras que la energa est almacenada en los enlaces qumicos que unen los compuestos orgnicos en la biomasa (Miller, 1994). La energa almacenada es liberada en forma de ATP cuando la materia es degradada por medio de procesos de degradacin llevados mediante la respiracin celular. La transferencia de la energa a travs de cada uno de los niveles trficos sigue la primera y segunda ley de la termodinmica que establecen que la energa no se crea ni se destruye sino que se transforma y que cualquier conversin energtica implica una prdida de energa, la cual est representada como calor. De acuerdo con la segunda ley, podemos establecer en nuestra red que el paso de energa de un nivel trfico a otro implica la existencia de


una magnitud menor de energa en niveles superiores, y la prdida de energa en forma de calor en la transformacin de la energa en cada uno de los eslabones.

En la cadena alimentaria, la transferencia energtica inicia desde la captacin de la energa luminosa; sin embargo, la transferencia de materia (biomasa) solo ocurre desde el momento en que los consumidores consumen organismos productores. La biomasa transferida desde los productores a los consumidores de primer orden es en primer lugar degradada y utilizada por los productores para llevar a cabo sus procesos metablicos. La otra parte de la energa es disipada en forma de calor, de esta forma la energa disponible para los consumidores de primer orden es menor que la disponible para los productores (Figura 11).

Figura 11. Esquema de una pirmide trfica (la misma tratada en la figura anterior) en la que se muestra el flujo de energa. Se observa la disminucin en la energa de alta calidad utilizable en cada nivel trfico. La prdida de energa es equivalente a un 10% en cada transferencia de un nivel trfico a otro. Fuente: Modificada de Miller (1994).

Leccin 14: Productividad del ecosistema

Cuando hablamos de productividad, nos referimos a la relacin existente entre la produccin y la biomasa: la produccin de materia orgnica o biomasa en un rea determinada por unidad de tiempo; esta relacin es un indicador de la velocidad con la que se renueva la biomasa en un ecosistema. En este sentido, la produccin puede ser entendida como la cantidad de energa presente en un nivel trfico y puede dividirse en:


Productividad primaria referida solo a los organismos productores en un rea y tiempo determinados. Segn (Odum, Fundamentos de Ecologa, 1985), la productividad primaria es la velocidad con la los organismos productores de un ecosistema mediante la actividad fotosinttica o quimiosinttica transforman la energa en sustancias orgnicas (biomasa). Es decir, es la tasa fotosinttica global a la que los productores de un ecosistema capturan y almacenan una cantidad dada de energa (Miller, 1994). Cuando nos ocupamos de la productividad primaria necesariamente hacemos referencia a la cantidad de materia orgnica que producen los organismos auttrofos. La productivida primaria puede ser medida en unidades de energa (J metro2 da1), de materia orgnica seca (kg hectrea1 ao1) o carbono (gramos C metro2 ao1). Esta productividad est dividida en cuatro procesos:

Productividad primaria bruta: es la tasa a la cual los productores u organismos auttrofos captur

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