LA CIENCIA Y EL MEDIOAMBIENTE. Capítulo 2: Del geosistema al ecosistema
PRESENTACIÓN
En el año 2000 publiqué “El teatro de la ciencia y el drama ambiental”. Como indicaba en el prefacio de la obra, el título era un homenaje al ecólogo G. Evelyn Hutchinson inspirado en el título de su obra “El teatro ecológico y el drama evolutivo”. Señalaba entonces que si en la obra de Hutchinson el teatro era identificado como el escenario donde transcurre la acción evolutiva, la pretensión de “El teatro de la ciencia y el drama ambiental” era llevar la identificación a la aventura del conocimiento que supone la ciencia y, en particular, a la representación de un drama que interesa sobremanera conocer para paliar: la crisis ambiental. La metáfora, pues, estaba servida, e indagando en ella podíamos seguir la pista de los autores, escenarios, actores, tramoyas y tramas que implica toda obra teatral.
Así, se indicaba, las ciencias ambientales serían el joven autor teatral que propone una nueva obra en la que buscaría representar (léase interpretar, comprender) el medioambiente y la crisis ambiental de la forma más satisfactoria y adecuada que exigen las necesidades actuales. La obra sería, pues, el medio ambiente. El escenario, los sistemas naturales en los que discurre todo, pues también nosotros, las sociedades humanas los habitamos. El protagonista central, nosotros mismos. Las interacciones e intercambios entre humanos y geoecosistemas serían algunos de los elementos destacados de la trama, incluyendo los factores de riesgo que derivan de los procesos naturales, especialmente cuando se ven alterados o interferidos por las acciones humanas. La trama desencadena en la crisis ambiental, el momento de mayor dramatismo de la obra (en el que actualmente estamos inmersos), para la que se prefiguran posibles correcciones urgentes, aunque insuficientes, ya que solo se vislumbra una salida definitiva: el cambio de argumento del núcleo de la obra, una forma nueva de relación entre la humanidad y la naturaleza. Un cambio de guión.
Esa conclusión es, precisamente, la base argumentativa de “La cuarta cultura”, libro que publiqué en 2023 sugiriendo la necesidad de una nueva cultura global, tras las previas, definidas por las formas de vida cazadora-recolectora, agroganadera neolítica e industrial. Una nueva cultura capaz de superar la crisis ambiental global en que nos encontramos y que vendría definida por una forma de relación con el planeta auténticamente sostenible, es decir, mantenible dentro de los límites ambientales e inspirada por un modelo de desarrollo social cualitativo y no de mero crecimiento cuantitativo y desigual.
Tras escribir “La cuarta cultura”, volví a releer el contenido de “El teatro de la ciencia y el drama ambiental”, advirtiendo la pertinencia y vigencia de sus postulados básicos, por lo que decidí revisarlo y actualizarlo para ofrecerlo en una versión por capítulos y abierta a los aires libres del espacio digital.
Jose Antonio Pascual Trillo
2. El escenario:
DEL GEOSISTEMA AL ECOSISTEMA
Decir que la Tierra es un pedazo de roca de tamaño
planetario habitado por formas vivas es como decir que nuestro cuerpo es un
esqueleto infestado de células.
Lynn Margulis y Dorion Sagan
Catedrática de Biología de la Universidad de
Massachusetts y divulgador científico, respectivamente
El sistema Solar: nuestro hogar
El sistema Solar es un sistema de cuerpos
que, por razones gravitatorias y cinéticas, giran alrededor del Sol. Algunos de
esos cuerpos describen a su vez trayectorias giratorias alrededor de cuerpos
mayores, que son los que trazan órbitas en torno al Sol. Este conocimiento,
aprendido en la escuela mediante dibujos, esquemas y maquetas, no ha sido
sencillo de adquirir para la humanidad. Es más, en la historia de su
conocimiento se encuentran algunas de las páginas más famosas de la
confrontación entre la ciencia moderna y los dogmas teológicos, presididas,
quizás, por la obligada abjuración de Galileo Galilei en el 22 de junio de 1633
y su legendaria "Y, sin
embargo, se mueve" que remite a la victoria final del pensamiento
libre y científico del genial investigador de Pisa. En la estela de este
pionero de la ciencia moderna, podemos emprender ahora un recorrido rápido por
lo más básico del minúsculo trozo de Universo en el que se ubica nuestro hogar,
la Tierra.
Tradicionalmente se han denominado planetas a los nueve cuerpos más
voluminosos que trazan sus órbitas alrededor del Sol y asteroides a los cuerpos de menor tamaño, con órbitas similares a
las de aquellos. La mayor parte de los asteroides se encuentran en un cinturón
situado entre las órbitas de Marte y Júpiter, aunque también hay otros que
describen otras órbitas. Del cinturón de asteroides procede la mayor parte de
los fragmentos que, resultantes de colisiones aleatorias y las consiguientes
desestabilizaciones orbitales, terminan cayendo sobre los planetas interiores.
Cuando el planeta es la Tierra, muchos se desintegran en su colisión con los
gasese de la atmósfera, pero otros, los de mayor tamaño, impactan en la
superficie rocosa o sobre el agua de los océanos. Si quedan fragmentos de ese
choque, son conocidos como meteoritos.
Los impactos mayores pueden tener repercusiones importantes en la fisonomía
planetaria e, incluso, sobre la evolución de la vida al alterar las condiciones
ambientales del planeta. Ese fue el caso del asteroide que se precipitó sobre
la zona del actual Yucatán hace unos 65 millones de años.
Los satélites,
por su parte, son cuerpos de tamaño generalmente menor al de los planetas y que
describen órbitas alrededor de ellos. De hecho, el término refiere a su
supeditación orbital de un planeta y no a su tamaño, aunque existe una cierta
relación entre ambos factores.
Finalmente, los cometas son cuerpos de tamaño menor que giran en torno al sol en
órbitas muy excéntricas que interfieren con las más circulares de los planetas
interiores, aunque en la parte de su recorrido más alejado del Sol se pueden
alejar mucho de las órbitas planetarias interiores.
Este conjunto de cuerpos que interactúan
debido a las atracciones gravitatorias tiene un origen relacionado con la
formación del Sol a partir de una antigua nebulosa. Desde un punto de vista
significativo, constituye un sistema aislado en términos de masa y energía, y lo
suficientemente distante de otros sistemas o estrellas de la galaxia Vía Láctea
a la que pertenece (y que, a su vez, está enormemente distante de otros
conjuntos galácticos) como para considerarse poco afectado por factores
externos.
Han sido descubiertos otros sistemas
planetarios que giran en torno a otras estrellas de nuestra galaxia, un
acontecimiento que era esperable en términos de probabilidad. Sin embargo, no
tenemos constancia ni directa ni indirecta de vida fuera de la Tierra, más allá
de la que nos puede sugerir el cálculo de probabilidades. En todo caso, las
características especiales de la Tierra, determinadas por su distancia al Sol,
su composición y su velocidad de giro sobre sí misma (aspectos que condicionan el
rango de las temperaturas cerca de la superficie sólida así como la presencia
de agua líquida, entre otras características particulares) han permitido la
aparición y consolidación del fenómeno que denominamos vida y de su evolución a
través de formas constituyentes que cumplen la condición de autopoiesis, una cuestión sobre la cual
volveremos más adelante. Similares condiciones pueden estar presentes en muchos
otros rincones del Universo, aunque, debido a las enormes distancias,
probablemente nunca conoceremos.
Comparando planetas
Cuando se tiene un objeto único de un tipo determinado,
es posible estudiarlo y conocer muchas cosas sobre él, pero la ausencia de
objetos similares con los que establecer comparaciones, impide una visión más
amplia. Esto es lo que ocurre con la vida terrestre: no tenemos la posibilidad
de compararla con otras posibles vidas, ya que no conocemos ninguna forma de
vida extraterrestre. A pesar de ello, podemos sospechar que determinadas
condiciones del planeta Tierra son las responsables de la aparición de la vida
aquí y, a partir de ello, tratar de analizar las condiciones de otros lugares
del sistema solar o, incluso, de otros sistemas planetarios muy alejados. La
exobiología o astrobiología se constituye, así, como un ámbito disciplinario
cuyo cometido es investigar las condiciones y posibilidades de la vida
extraterrestre. A ella contribuye también el progresivo conocimiento que vamos
adquiriendo de los otros planetas, conocido como "planetología comparada" o "geoplanetología" ([1]).
Lo primero que se advierte en la comparación
de unos cuerpos planetarios con otros es que no hay un "modelo"
común. Desde un punto de vista geológico (aunque el término quizás no sea
etimológicamente correcto, puesto que "geo"
significa Tierra), los diferentes cuerpos planetarios y satélites del sistema
Solar pueden identificarse con alguno de los siguientes tipos generales o
categorías:
a) Cuerpos planetarios que
contienen abundantes silicatos y presencia de hierro en su composición. Eso les
otorga una elevada densidad media (superior a 3 gramos por centímetro cúbico).
Estos cuerpos manifiestan en la superficie de sus capas sólidas haber tenido o
tener actividad “geológica” interna (tectónica y vulcanismo), aunque algunos
revelan que la han perdido o están muy cerca de ello. Sus tamaños son medios o
pequeños. Se trata de planetas y satélites similares a la Tierra. Incluyen
todos los planetas "interiores" (Mercurio, Venus, Tierra y Marte),
así como algunos satélites (como los jupiterianos Io y Europa, o la terrestre
Luna).
b) Cuerpos planetarios con
abundantes silicatos y hielo en su composición sólida. Eso determina densidades
menores que las del anterior grupo (entre 1,5 y 2 gramos por centímetro
cúbico). No poseen manifestación de actividad tectónica o volcánica actual o pasada
y son de tamaño pequeño. Plutón (hoy considerado “planeta enano”) y numerosos
satélites de los planetas exteriores forman parte de este grupo.
c) Cuerpos planetarios con escasez
de silicatos en su composición y abundancia de sustancias gaseosas y plasmas,
lo que genera densidades bajas (menores a 1,7 gramos por centímetro cúbico).
Manifiestan una alta actividad en sus capas gaseosas externas. Poseen tamaños
gigantescos. Son los planetas “gaseosos” gigantes: Júpiter, Saturno, Urano y
Neptuno.
La cuestión diferencial de la atmósfera
No todos los planetas interiores conservan
gases atrapados gravitatoriamente formando una capa gaseosa que rodea al
planeta. De existir, esa capa es llamada atmósfera por similaridad con la
terrestre.
Siguiendo la sugerencia de Michael McElroy,
director del Departamento de Ciencias Planetarias y de la Tierra de la
Universidad de Harvard ([2]),
podemos hallar en los compuestos volátiles que forman las atmósferas
planetarias un buen punto de inicio para nuestro breve análisis comparativo de
los planetas.
Dado que Mercurio carece de atmósfera
relevante, la comparación se limita a las atmósferas de Venus, Tierra y Marte.
En el siguiente cuadro se pueden ver sus composiciones macroscópicas:
|
|
Dióxido
de carbono |
Nitrógeno |
Oxígeno |
|
Venus |
96,6 % |
3,2 % |
0,0% |
|
Tierra
|
0,03% |
79,0 % |
20,9% |
|
Marte |
95,0 % |
2,7
% |
0,13% |
La atmósfera terrestre identifica y
diferencia claramente la Tierra con respecto a nuestros planetas vecinos. La
primera faceta personal terrestre, pues, procede de su envoltura gaseosa.
Los elementos que forman los compuestos
volátiles más interesantes, cuantitativamente hablando, son carbono, oxígeno,
hidrógeno y nitrógeno. Los principales compuestos volátiles que forman son el
dióxido de carbono, el nitrógeno molecular, el oxígeno molecular y el agua.
¿Qué ha ocurrido con ellos en cada planeta? ¿Por qué las diferencias?
Podríamos pensar que, en todos estos planetas,
el agua debiera haber sido el
compuesto volátil más abundante. Esto puede ser cierto en la Tierra y en Marte,
pero no en Venus. La diferencia entre la Tierra y Marte, por su parte, estriba
en que en nuestro planeta la presencia del agua es muy evidente, pero no tanto
en Marte, y ello es debido a la distinta temperatura superficial de ambos
planetas. Mientras que la Tierra mantiene una temperatura superficial que
permite al agua permanecer mayoritariamente en su estado líquido, de forma que
cubre casi las tres cuartas partes de su superficie, en Marte, por el
contrario, se encuentra principalmente en forma sólida y combinada con las
rocas de su superficie.
Venus contiene mucha menos agua de lo que se
esperaría. Se piensa que debió tener casi tanta agua como la Tierra en sus
inicios, pero la perdió fundamentalmente al formarse una densa capa de dióxido
de carbono que generó un intensísimo efecto invernadero, elevando enormemente
la temperatura y contribuyendo a la pérdida de agua del planeta. Así, en
relación con el agua, Marte y la Tierra se asemejan por su presencia, aunque no
por su cantidad; diferenciándose, ambas, de Venus, que la ha perdido
prácticamente en su totalidad.
El segundo compuesto volátil es el dióxido de carbono. Tanto en Marte como
en Venus constituye la mayoría de sus atmósferas. Sin embargo, en la Tierra
apenas supone el 0,03 por ciento. La anomalía, pues, la presenta nuestro
planeta en relación con sus "hermanos". En la Tierra, la mayor parte
del carbono permanece "secuestrado" en sedimentos, fundamentalmente
bajo la forma de carbonatos, de manera que, aunque la cantidad total de carbono
es muy alta y comparable a la de los otros planetas interiores, la mayor parte
no está en la atmósfera, sino en la litosfera. El oxígeno, por su parte, sí
aparece en cantidad importante bajo forma gaseosa como oxígeno molecular (O2),
constituyendo alrededor de una quinta parte de la atmósfera terrestre. En Venus
o Marte no existe en esa forma, por lo que el oxígeno molecular supone un
aspecto destacado de la personalidad de la atmósfera terrestre.
Finalmente, el tercer compuesto volátil
mayoritario en las atmósferas planetarias es el nitrógeno. En la Tierra es, con mucha diferencia, el mayor componente
de su atmósfera, apareciendo fundamentalmente en su forma molecular diatómica y
gaseosa. Ocupa unas cuatro quintas partes de la atmósfera terrestre. En Marte y
Venus, sin embargo, su presencia es muy reducida en la atmósfera. ¿Dónde está?
En el caso de Marte, al menos, parece claro que su atmósfera lo ha ido
perdiendo hacia el exterior.
En resumen: la atmósfera terrestre es claramente
distinta de las atmósferas marciana y venusiana. Las principales diferencias
residen en su bajo contenido en dióxido de carbono y la alta proporción de
nitrógeno y oxígeno moleculares.
Sin embargo, la hipótesis más probable para las
atmósferas primitivas de los tres planetas es que partieron de una situación
inicial bastante similar. ¿Qué ha hecho, pues, que la atmósfera terrestre sea
tan diferente? La respuesta radica en el mismo factor que caracteriza a la
Tierra con respecto a los otros planetas: la presencia de vida. De hecho, la composición atmosférica terrestre actual se parece a la que resultaría de
eliminar de las emisiones gaseosas volcánicas procedentes de las dorsales o
límites constructivos entre placas litosféricas la mayor parte del hidrógeno y
del carbono albergado en los óxidos de carbono, añadiendole oxígeno en forma de
gas. Una parte del hidrógeno eliminado pudo escaparse al exterior debido a su
ligereza y otra parte reaccionaría luego con oxígeno formando agua, al igual
que lo hizo el carbono originando rocas carbonatadas una vez que se liberó suficiente
oxígeno gaseoso a la atmósfera procedente de un proceso inusual y propio de la
tierra: la fotosíntesis biológica ([3]).
¿La vida? ¿Qué es
la vida?
Ya en los años cuarenta, el físico vienés
Erwin Schrödinger manifestó su interés por resolver una ardua cuestión: definir
qué es la vida. Para ello echó mano de la reciente ciencia de la termodinámica
([4]).
Schrödinger centró su atención en la aparente
capacidad que muestra la vida para "saltarse" las reglas
termodinámicas, ya que los seres vivos son capaces de incrementar su
"orden" interno (su "organización" propia) a costa del
exterior, lo que parece una rebelión frente a la tendencia universal a diluirse
progresivamente en un incremento irreversible de la desorganización y la
entropía, conforme señala la Segunda Ley de la Termodinámica.
Efectivamente, la vida parece ir "a contracorriente" de algún
modo. Pero no hay tal "ilegalidad". Schrödinger concluyó que la vida
es, simplemente, capaz de alimentarse de "neguentropía" (un término que desagradó profundamente al
químico Linus Pauling), es decir, de absorber energía e información del
ambiente exterior (que se desorganiza por ello), para construir y mantener una
organización interna altamente ordenada. Como no podía ser menos, la Segunda
Ley se cumple también para la vida, pero para ello tenemos que considerar el
sistema completo: el ser vivo y su ambiente. De hecho, no es posible entender
un ser vivo sin un ambiente que lo mantenga. Considerando ambos, aumenta la
entropía y se pierde organización, pero esa pérdida global encubre un reparto
desigual, donde el subsistema vivo es capaz de incrementar su propia
organización a costa de la pérdida que experimenta el ambiente. La vida pierde
su capacidad de "ir a contracorriente" cuando no hay ambiente del que
pueda obtener materia y energía. Si el Sol deja de lucir, la vida en la Tierra
se diluirá en la misma degradación entrópica que gobierna la evolución del
conjunto del Universo. Una vez más, la ayuda que supone observar desde un
enfoque de sistemas resulta útil para interpretar correctamente lo que sucede.
Siguiendo ese axioma que sostiene que lo
fundamental consiste en hacer las preguntas correctas, Schrödinger abordó una
cuestión científica crucial a través de una pregunta filosófica básica (¿qué es
la vida?). Para el creador de las ecuaciones de onda de la física cuántica, la
vida acabaría siendo explicada desde postulados propios de la física y la
química, aunque exigiendo a estas ciencias una visión menos mecanicista que la
que guió su pasado (hay que recordar, por otra parte, que cuando Schödinger
escribió su obra, aún no se había encontrado la estructura helicoidal del ADN, un
hallazgo que llegaría poco después).
En 1994, cincuenta años después de las
conferencias que motivaron la publicación de ¿Qué es la vida?, un grupo de investigadores se reunió en el
Trinity College de Dublín, la ciudad que acogió a Schrödinger en su forzado
exilio frente al nazismo, para homenajear la efeméride e intercambiar puntos de
vista acerca de su permanenecia y perspectivas de futuro. Como dejaron recogido
Michael Murphy y Luke O'Neill en la introducción del libro que editaron con
motivo de dicho encuentro:
"En
los cincuenta años transcurridos desde las conferencias de Schrödinger nos
hemos acostumbrado al tema del "orden a partir del orden" y buena
parte del deslumbrante progreso de la biología molecular durante este tiempo
puede contemplarse como una derivación de las implicaciones de esta idea. En
esto se basa buena parte de la reputación de "¿Qué es la vida?" El
tema del "orden a partir del desorden" ha sido en general considerado
de menor transcendencia. Sin embargo, ahora que la termodinámica de los sistemas
fuera del equilibrio y las estructuras disipativas se está aplicando a los
sistemas vivos, la importancia de este tema podría reafirmarse. Puede que
dentro de otros cincuenta años "¿Qué es la vida?" se considere una
obra profética más por su tratamiento de la termodinámica de lo sistemas vivos
que por su predicción de la estructura del gen" ([5]).
En la estela de esta reflexión, el químico Ilya
Prigogine dirigió su propia búsqueda de la explicación de la vida hacia la
termodinámica de los sistemas alejados del equilibrio, proponiendo el concepto
de estructuras disipativas, en el que
se incluyen, además de los seres vivos, otros sistemas fisicoquímicos, como
remolinos, llamas de fuego, algunas reacciones químicas peculiares (como la de
Zhabotinski), etc.
Las estructuras disipativas de Prigogine son
sistemas capaces de organizar sus estructuras internas mediante el flujo de
energía que los atraviesa y que, en su transcurso, se disipa o pierde como
energía útil. Este concepto permite establecer un isomorfismo, ciertamente
sorprendente, entre un ser vivo y una llama de fuego.
En 1990, desde una "visión alternativa de las raíces biológicas de la inteligencia"
([6]),
los biólogos chilenos Humberto Maturana y Francisco Varela incorporaron al
esfuerzo por entender el complejo fenómeno de la vida otro concepto: la organización autopoyética o autopoiética ([7]).
La base de la que partieron es, en apariencia, sencilla: "los seres vivos se caracterizan porque,
literalmente, se producen continuamente a sí mismos". De acuerdo con la
tesis de la autopoyesis, existen varios niveles de organización autopoyética. Un primer nivel es el constituido por
las células, contempladas como sistemas de primer orden; los organismos
metacelulares (pluricelulares) serían los sistemas autopoyéticos de segundo
orden y, finalmente, los de tercer orden estarían constituidos por los fenómenos
sociales que establecen los organismos. Se estructura así un marco explicativo
coherente y sugestivo que estos biólogos desarrollaron creando una considerable
expectación científica, aunque no carente de polémica: un cóctel atractivo en
ciencia.
En un libro que recuperaba el título del de
Schrödinger ([8]), la
bióloga Lynn Margulis y su hijo Dorion Sagan (hijo también del astrofísico y
divulgador científico Carl Sagan) defendieron un concepto de vida estructurada
en escalas jerárquicas desde la bacteria a la biosfera. "Considerada en su mayor extensión
fisiológica, la vida es la superficie planetaria" dejaron escrito. Tras
este concepto se encuentra el pálpito de la teoría Gaia, habitualmente atribuida
al químico inglés Lovelock, y en la que Margulis colaboró activamente. Dada la tergiversación
cuasiteológica que ha experimentado en ocasiones esta teoría, Margulis y Sagan pusieron
un especial cuidado en advertir que recelan tanto de la mecanización de la vida como de la vitalización de la materia. En esta línea, sentenciaron: "rechazamos el mecanicismo por ingenuo y el
animismo por acientífico". Para ellos, la idea esencial de la vida
reside en su capacidad para producir más de sí misma, noción cercana a la
apuntada por Schrödinger, quien, como se ha dicho, se anticipó a la identificación
de la estructura del cristal aperiódico
capaz de contener la información necesaria con la que crear nuevas estructuras,
así como trasladarla a la descendencia (el ADN). Margulis y Sagan acogieron también
favorablemente la noción de autopoyesis de Maturana y Varela: "cambiar para que nada cambie es la esencia
de la autopoyesis. Esto se aplica tanto a la biosfera como a la célula, y
cuando se aplica a las especies conduce a la evolución".
En varios de sus numerosos textos, el añorado
físico barcelonés Jorge Wagensberg, profesor de teoría de los procesos
irreversibles, exdirector del Museo de la Ciencia de Barcelona y excelente
divulgador científico, insistió también en la idea de buscar una explicación
termodinámica para la vida: "un ser
vivo se ajusta a la idea de un sistema termodinámico que intercambia materia y
energía con el resto del universo para aferrarse al así llamado estado
estacionario de no equilibrio". La necesidad de definir lo vivo con respecto
a su entorno es, por tanto, una exigencia ampliamente reconocida del guión,
pues el concepto de vida es indisoluble de la necesidad de un ambiente: "restar vivo es evitar que el resto del mundo
devore las diferencias, es eludir el tedioso equilibrio final". La
vida consiste, pues, en una lucha permanente contra la muerte termodinámica,
evitando la conversión del ser vivo en aquello que lo envuelve (su entorno),
pues eso es su muerte, el final de lo vivo: "un ser vivo es un rincón del universo empeñado en distinguirse de sus
alrededores" ([9]).
He ahí una sentencia científica plena de poesía.
La historia de la vida
A la par que la biología trata de ofrecer una
definición aceptable de la vida, se avanza en la inacabable reconstrucción de
la historia de la vida en el único lugar en el que tenemos constancia de su
existencia: la Tierra. La reconstrucción ha logrado traspasar el umbral de lo
descriptivo para introducirse con decisión en el ámbito de lo explicativo y de
la interpretación comprensiva. Así, no sólo reconstruimos "anécdotas"
de la historia de la vida, sino que identificamos procesos, tendencias y rasgos
dinámicos capaces de levantar un armazón explicativo de la vida y su evolución.
Sabemos que el origen de la vida obedece a
procesos fisicoquímicos producidos en determinados ambientes cuyas
características básicas se tratan de simular en laboratorios, una práctica que
iniciaron los famosos experimentos de Stanley Miller y Harold Urey en fecha tan
temprana como 1953. Desde entonces, se ha avanzado considerablemente, de forma
que, hoy, muchos biólogos piensan que la vida es una consecuencia casi
irremediable de las condiciones iniciales de nuestro planeta. Es más, parece
una consecuencia relativamente fácil,
pues apenas se enfrió la Tierra, surgió la vida. Más lento (y al parecer más
dificultoso) fue dar algunos de los pasos trascendentales hacia el cambio
cualitativo de las primeras formas vivas. Curiosamente, lo que parecía más
difícil (el origen de la vida) aparece en la actualidad como un
"saltito" poco menos que inmediato en las condiciones de una Tierra
recién enfriada. Por el contrario, pasos posteriores hacia un aumento de la
complejidad de las formas de vida han requerido tiempos largos. Así, muchas de
las viejas concepciones sobre la evolución global de la vida han debido ser
replanteadas con las últimas averiguaciones científicas.
Los ya mencionados Margulis y Sagan han esbozado
también una reconstrucción de la historia de la vida sobre la Tierra que tuvo
como originalidad propia el empeño destacado por alejarse de cualquier
tentación antropocéntrica, un sesgo frecuente en otros empeños similares. La
titularon Microcosmos ([10])
y en su subtítulo encontramos información relevante sobre su contenido: cuatro mil millones de años de evolución
desde nuestros ancestros microbianos. Leyéndolo, podemos asistir a una
vertiginosa visión de la historia de la vida sobre la Tierra desde que, hace
alrededor de unos cuatro mil millones de años atrás, aparecieron las primeras estructuras disipativas o entidades autopoyéticas, es decir, los
precedentes inmediatos de la organización celular básica de los seres vivos.
El tiempo inicial de la Tierra es conocido en
la geocronología como eón Hadeense,
Hádico o Hadeano, extendiéndose desde hace unos 4.500 millones de años
hasta los 3.900. Fue un periodo turbulento, definido sobre todo por el proceso
de enfriamiento de la superficie terrestre que, hacia el final de dicho eón,
había creado una corteza sólida. No es extraño que las referencias que tengamos
de dicho momento sean indirectas, pues no nos quedan rocas que puedan
testificar sobre aquellos tiempos. Sí los tenemos del eón posterior, el Arqueense, Arcaico o Arqueano, que se
extiende hasta hace casi 2.500 millones de años ([11]).
Es en algún momento de la fase inicial de esta segunda larga parte de la
historia de la Tierra cuando surgió la vida, es decir, la formación de las
primeras células (un proceso aún no reproducido en los laboratorios
científicos, aunque sí se han ensayado diversos procesos parciales de formación
de sus componentes esenciales: polinucleótidos, membranas...). De los primeros
seres vivos, células minúsculas de gran simplicidad estructural, se han
encontrado pruebas en Sudáfrica y, posteriormente, en Canadá y Groenlandia. Las
más antiguas alcanzan una edad aproximada de 3.800 millones de años (los
albores del Arqueense), siendo interpretadas como manifestaciones de actividades
o procesos liugados a la vida, dado que no se trata propiamente de restos fósiles,
sino de cosas tales como concentraciones de isótopos de carbono en proporciones
similares a las de los organismos fotosintetizadores. Hay que esperar hasta los
3.400 millones de años (siempre dentro del Arqueense) para dar con los primeros
microfósiles hallados en el Sur de África.
Lo interesante es que, como señalan Margulis
y Sagan, "la transición de la
materia inanimada a bacterias llevó menos tiempo que la transición desde las
bacterias a los organismos superiores que conocemos". Así, desde las
primeras impresiones que suponían que la vida se originó en el Cámbrico, la
investigación científica retrasó el origen de la vida en más de 3.000 años. Una
consecuencia inmediata es que la inmensa mayor parte de la historia de la vida
ha estado presidida de forma exclusiva por formas unicelulares microscópicas
dotadas de gran simplicidad en sus estructuras organizativas.
De igual modo, algunas otras
"intuiciones" pioneras han caído con el progreso de los
conocimientos. Hoy sabemos que los virus (considerados por la mayoría de los
biólogos como formas no vivas dependientes de estructuras celulares vivas) no
pueden ser las formas iniciales de la vida, entre otras razones por su
necesidad de utilizar las estructuras celulares de otros organismos para
replicarse. Como ocurre con muchas otras formas de verdadero parasitismo,
estructuralmente más complejas que los virus, se trata de ensayos
necesariamente posteriores al origen de las formas parasitadas, como dicta la
lógica. En el fondo, tras la intuición de que las formas parasitarias son muy
primitivas, está la eterna sombra de cierto prejuicio que sostiene que el
"progreso evolutivo" se dirige siempre y necesariamente desde lo
simple a lo complejo, una idea que enervaba a Stephen Gould y motivó numerosos
escritos de repulsa por su parte ([12]).
Tampoco parece defendible la idea de que fueron
primero los organismos de tipo autótrofo. Estos son capaces de generar su
propia estructura mediante la utilización de la energía solar o a través de
reacciones químicas inorgánicas, por lo que inicialmente parecía razonable
pensar que precedieron a los heterótrofos, que se aprovechaban de la existencia
de materias orgánicas nutritivas creadas por los primeros. Ese orden secuencial
se trasladó con demasiada facilidad al orden cronológico. Sin embargo, algo fallaba
en el razonamiento. Hoy se considera, por el contrario, que resulta más posible
que las primeras células de tipo bacteriano progresaran consumiendo compuestos
de tipo orgánico (en el sentido de la química orgánica) formados por reacciones
inorgánicas (en el sentido de abióticas) entre sustancias químicas existentes en
la superficie del planeta; reacciones propiciadas por la radiación solar ultravioleta
que llegaba sin las actuales interferencias atmosféricas de la capa de ozono, o
animadas por las descargas eléctricas que debían abundar en la inestable capa
gaseosa terrestre. Por tanto, los heterótrofos debieron ser, paradójicamente,
los primeros, aunque pronto debieron entrar en crisis conforme se agotaban los
materiales orgánicos que devoraban en aquel primer macrofestín terrestre. Redes
de fermentadores debieron encadenarse tróficamente con ellos para aprovechar
los restos del festín y mantener las cualidades autopoyéticas exigidas para
seguir construyendo seres vivos. No obstante, por mucho que mejoraran los
sistemas capaces de "exprimir" la energía de la materia orgánica
prebiótica, según ésta se iba gastando, la crisis general se incrementaría.
Entonces se produciría la "innovación
metabólica individual más importante en la historia de la vida en el planeta":
la fotosíntesis.
Al principio, las bacterias
fotosintetizadoras usaban hidrógeno o sulfuro de hidrógeno, por lo que no
producían oxígeno como residuo, sino azufre (aún hay bacterias que utilizan
este metabolismo); pero, pronto, con el fin de obtener el preciado hidrógeno, algunas
estirpes se iniciaron en el uso del agua en la reacción fotosintética. Como
consecuencia, se generaba un residuo gaseoso altamente reactivo: el oxígeno. El
éxito de estas nuevas estirpes bacterianas que desarrollaron su fotosíntesis
usando agua fue tal que dio origen al más profundo cambio atmosférico que haya
acaecido en la Tierra desde su formación (en cierto modo, un proceso de cambio
global brutal). Estamos en una época distante de la actualidad en unos 2.000
millones de años, dentro del eón Proterozoico, el momento de la desaparición o
reducción drástica de numerosas bacterias incapaces de tolerar el nuevo gas
reactivo. El evento determina un antes y un después en las características
macroscópicas de la Tierra, haciendo imposible entender nada de lo que sucede
en la superficie de nuestro planeta si no atiende a la existencia de formas
vivas. No es solo que el salto desde una minúscula fracción de oxígeno gaseoso
en la atmósfera, estimable en un 0,0001%, hasta el 21% actual represente una
verdadera catástrofe para las bacterias anaerobias estrictas; es que las características
oxidantes de la nueva atmósfera imponen un nuevo ambiente reactivo que
condicionará la evolución de todo lo expuesto a la nueva atmósfera.
La aparición de los organismos
fotosintetizadores (inicialmente bacterias, luego algas y plantas) hizo que el dióxido
de carbono se convirtiera muy pronto en un compuesto relativamente escaso, a la
vez que demandado en la cadena de reacciones destinadas a apropiarse de la
energía solar y convertirla en energía bioquímica. El dióxido de carbono que
los fotosintetizadores atrapaban del aire comenzó entonces a escasear en la
atmósfera. El ciclo biogeoquímico del carbono se reformulaba, vaciándose del
almacén atmósferico para incorporarse al compartimento creciente de los seres
vivos, al constituir la base central de su estructura química, y almacenándose
masivamente en los sedimentos terrestres, mayoritariamente en forma de
carbonatos. Por su parte, el oxígeno molecular, tóxico para los primeros
organismos, se acumulaba en la atmósfera como residuo de la nueva fotosíntesis,
modificando así las características redox de la capa gaseosa (pasando de
reductoras a oxidantes). Finalmente, el nitrógeno permaneció indiferente en la
atmósfera sin capacidad de escape del campo gravitatorio terrestre (al
contrario de lo que sucedió en Marte) y sin mezclarse apenas con los otros
compuestos debido a su baja reactividad. De esta forma se configuró una
atmósfera que no ha variado sustancialmente en cientos de millones de años: una
permanencia que remite a la vida pues parece la secuela de una cierta
homeostasis de un planeta vivo que funcionara como un inmenso ecosistema
complejo autorregulado. Esa es la base que sustenta la teoría Gaia del químico
James Lovelock, a la que ya hemos aludido ([13]).
Para muchos biólogos que participan de la
visión propuesta por Margulis lo más relevante del resto de la historia de la
vida reside en la constitución de nuevas formas celulares (las llamadas eucariotas)
mediante la "endosimbiosis seriada"
de organismos de tipo procariota (células sin núcleo) que quedaron englobados
dentro de otros procariotas de mayor tamaño, transformándose los englobados en
orgánulos especializados en el interior del nuevo conjunto celular. Estos
procesos de endosimbiosis se habrían dado en tres o cuatro pasos
consecutivos, generándose así las mitocondrias,
los cloroplastos (estos solo en estirpes vegetales) y, quizás los undulipodios
(para estas estructuras no hay acuerdo unánime). Tras estos procesos de
formación de una nueva forma celular compleja, la célula eucarióta dotada de
núcleo, membranas interiores y orgánulos diferenciados, tan sólo queda un
último gran salto estructural evolutivo, consistente en la constitución de
organismos pluricelulares (siempre a partir de células eucariotas).
La evolución de las formas pluricelulares
supone una sucesión jalonada de innovaciones anatómicas y funcionales a partir
de mucho "bricolaje chapucero". Un recorrido evolutivo no exento de
extinciones: estirpes que abandonaron en algún momento el planeta de los vivos
dejando, a lo sumo, un recuerdo fósil de su existencia. Algunas de estas
extinciones han ocurrido de forma masiva, en forma de episodios catastróficos
que barrieron biocenosis completas de la faz de la Tierra y a las que
sucedieron periodos en los que la aparición de nuevas oportunidades permitió el
ensayo de nuevas formas a partir de los supervivientes. En otras ocasiones, la
desaparición de especies se produce de forma individual y discreta, bien por
transformación en formas herederas, bien por extinción completa de la estirpe;
un proceso constante en la evolución de la vida en la Tierra que se conoce como
extinción de fondo. Estos procesos de extinción catastrófica y de fondo
coexisten con la generación de nuevas formas en procesos evolutivos que suponen
la modificación de una especie previa que se transforma en otra diferente
(anagénesis) o su diversificación en otras varias (cladogénesis). Estos
procesos contrapuestos de especiación y extinción protagonizan así una compleja
historia de la vida cuyo hilo argumental tratan de identificar los científicos
para elaborar un relato que el paleontólogo Richard Fortey, del Museo Británico
de Historia Natural, ha denominado, con humor, como una "biografía no autorizada" ([14]).
La Tierra: subsistemas naturales en interacción
La estrecha interacción existente entre la
vida y el planeta Tierra otorga un interés especial a un enfoque holístico que
fuera capaz de integrar el conjunto como un todo. Sin embargo, la configuración
histórica de las ciencias ha adoptado un itinerario fundamentalmente analítico
y considerablemente reduccionista en la aplicación de métodos y en la
identificación de los objetivos por alcanzar. La progresiva especialización
científica ha contribuido así a repartir el conjunto del planeta vivo en partes
o componentes distintos que eran motivo concreto de indagación por parte de
cada colectivo de investigadores. Hay, sin duda, poderosas razones para ello,
dada la magnitud de la empresa y la sofisticación constante de técnicas y
métodos que exigen la hiperespecialización dada la dificultad de abarcar
contenidos excesivos. Pero, a la vez, la especialización analítica ha
dificultado la necesaria interpretación global del conjunto, así como el de las
interacciones entre sus partes componentes. Los caminos divergentes de la
especialización disciplinaria distancian a los diferentes especialistas en el
manejo de técnicas, en los enfoques y hasta en el léxico generado, llegando a
comprometer su capacidad para "dialogar" y cooperar. Este tipo de
dificultades se han puesto de relieve especialmente al tener que afrontar
problemas ambientales globales, como es el caso del cambio climático. Así, una
meteorología que siguiera restringiendo su atención a la física de la atmósfera
dificilmente podría desarrollar un enfoque geohistórico de la atmósfera, siendo
ésta una cuestión relevante al tratar de abordar la complejidad del cambio
climático ([15]).
Aunque la especialización pueda resultar
obligada por la sofisticación de la investigación científica, no debería
limitarse a una sola de sus dimensiones (la del reduccionismo), ni tampoco
excluir la necesaria cooperación y colaboración interdisciplinar, pues aunque
la tendencia mayoritaria hacia una espacialización analítico-reduccionista ha
reportado grandes avances científicos, una línea de especialización de cariz generalista
ofrece interesantes perspectivas para una conceptualización y teorización más holística.
De hecho, buena parte de las grandes teorías científicas derivan de enfoques
generalistas y globales, ya que toda teoría tiene vocación de globalidad. Esto
resulta particularmente evidente en el caso de las ciencias naturales, como se
pone de manifiesto al contemplar el carácter globalizador de la teoría celular
y la teoría evolutiva, bases principales de la biología moderna, o, en el caso
de las ciencias de la Tierra, la tectónica global. Es curioso observar, a este
respecto, que la ciencia que más y con mayor éxito ha desarrollado el enfoque
analítico-reduccionista, la física, carece, sin embargo, hasta hoy y a pesar de
todos sus esfuerzos, de una teoría global unificadora
El avasallador Probablemente sea debido a que
las aplicaciones y desarrollos cientificosexigen una especialización
reduccionista, las fuerzas compartimentalizadoras de los saberes académicamente
constituidos se adueñan de la situación.
Si adoptamos el enfoque propuesto por Thomas
Kuhn de una ciencia que evoluciona en dos etapas diferenciadas, quizás podamos
dar con una de las posibles razones del amplio prestigio del análisis
reduccionista frente al enfoque holístico. Y es que, durante la mayor parte del
desarrollo de una ciencia (la fase que Kuhn denomina "ciencia normal"), la mayor parte de la comunidad científica centra
sus esfuerzos en ampliar los conocimientos existentes aplicando un determinado
“paradigma científico”, una especie de enorme paraguas teórico que ha
sido consensuado y es ampliamente aceptado. En esta fase de la ciencia es
esperable que encuentren un mayor protagonismo las metodologías más
analítico-reduccionistas, pues se trata de aplicar lo global a casos
particulares y recovecos que es necesario explicar e interpretar. Sin embargo,
de cuando en cuando surge una etapa convulsa, que Kuhn calificó como “revolución
científica” en la que se formula un nuevo paradigma global desde el que
entender la ciencia. Es en este nuevo esfuerzo del conocimiento en el que los
enfoques más globalizadores y holísticos pueden encuentrar un encaje más a su
medida.
Aplicando esto a la comprensión de la Tierra
como un todo, resulta indudable que la física del aire sigue resultando una
disciplina indispensable o que la química de los gases representará una parte esencial
de los conocimientos necesarios para comprender lo que ocurre en las capas
altas de la estratosfera debido a la llegada de los fluorocarbonados, o en la
troposfera con los gases de efecto invernadero emitidos por la industria; pero también
podemos advertir que se hacen necesarios enfoques que nos permitan dar un
sentido global y coherente a los conocimientos aportados por las diferentes
disciplinas, porque la interacción entre los distintos ámbitos de estudio de
cada campo científico resulta ser un factor imprescindible para avanzar en la
interpretación de unos fenómenos complejos que implican a la física y la
química, pero también a la biología, la geología, la sociología, la política o
la economía.
Por eso es importante abordar también la
interpretación de la Tierra como un conjunto y desde una perspectiva sistémica
en la que diferentes subsistemas interaccionan. Para ello es necesaria la aportación
del conocimiento científico procedente de cada campo disciplinar, pero también
lograr integrar esos conocimientos y enfocarlos con perspectivas inter y transdisciplinares.
Una vez más podemos recurrir al aludido caso de la atmósfera: para comprender lo
que esta ocurriendo a partir de la liberación masiva de dióxido de carbono y
otros gases de efecto invernadero
debemos abordar la interacción entre los grandes compartimentos terrestres: la atmósfera,
la hidrósfera, la litosfera y la biosfera. El recurso a una visión integradora
de los sistemas que interaccionan resulta obligada.
Construir una visión sistémica global de la
Tierra actual como planeta condicionado por la presencia de la vida supone un
paso ineludible para comprender su estructura y funcionamiento natural. Este
objetivo supone la necesaria interlocución entre las distintas ciencias
naturales. Pero la cosa se complica aún más cuando añadimos la variable humana,
sin la que el entendimiento de lo que está ocurriendo resulta imposible. Por
ello es preciso atender a la interacción constante y creciente del subsistema
humano con el resto de los subsistemas naturales, lo que pide la participación
de las denominadas ciencias sociales. Un asunto complejo, dado el alejamiento y
la trayectoria independiente y poco dialogada que ha caracterizado el
crecimiento y desarrollo de todos estos campos del conocimiento. Sin embargo,
no solo la satisfacción de la natural curiosidad humana que guía el avance del
conocimiento, sino también la necesidad, cada vez más urgente, de contar con
herramientas basadas en el saber para afrontar el enorme reto que representan los
problemas ambientales, hace que esa demanda de diálogo inter y transdisciplinar
resulte simplemente acuciante. Ese es el desafío y la justificación de las
ciencias ambientales, un campo transdisciplinar en sí mismo que requiere de la
colaboración interdisciplinar, de un lado, pero también de una elaboración sistémica
transdisciplinar para comprender de forma holística la estructura y la dinámica
tanto de la naturaleza como de las sociedades humanas, así como de sus
interacciones.
El dilema de las ciencias de la Tierra
Hemos hablado de la Tierra como totalidad que
integra la humanidad y la naturaleza junto al sustrato geológico que los
soporta. Esa totalidad es recogida en la concepción más ambiciosa del
geo-ecosistema global: la idea de Gaia. Sin embargo, veremos que no todos
hablan de lo mismo cuando hablan de las ciencias de la Tierra.
La propuesta de unas nuevas ciencias de la
Tierra surgió fundamentalmente del ámbito científico anglosajón. Nació como reconstrucción
epistemológica de la geología al enfrentarla al nuevo paradigma emergente de la
tectónica global, propuesta como teoría explicativa global de lo que vemos en la
superficie terrestre sólida. Era una interpretación sistémica de la Tierra no
viva que orillaba en buena medida el paradigma geológico previo.
Uno de los científicos que redondeó esa
propuesta tectónica, el investigador de la Universidad de Toronto Tuzo Wilson ([16]),
justificaba su defensa del término "Ciencia
de la Tierra", propuesto en torno a 1968, asegurando que "el campo de la Geología se ha reducido".
Wilson argumentaba que "hoy los
expertos en estos asuntos [cambios relativos del límite entre tierra y mar,
terremotos, calor terrestre...] son los
geodestas y los geofísicos y pocos de ellos han recibido una formación sólida
en Geología". Tuzo afirmaba, así, que se trataba de una auténtica
revolución científica: "parece que
hay que volver a examinar en su conjunto el programa de las Ciencias de la
Tierra y que asistimos a un cambio semejante al que se produjo cuando la Física
moderna reemplazó a la Física clásica en la enseñanza universitaria. Debemos
estudiar la Tierra como un todo, como un sistema único".
En la propuesta científicamente
revolucionaria de Tuzo Wilson estaba el germen de un enfoque sistémico de la
Tierra. Derivado de él, en último extremo, puede que advirtamos el camino hacia
el estudio de esa totalidad bautizada como Gaia (aunque no lo explicita Wilson).
Es sintomático a este respecto que su artículo fuera publicado en una revista
titulada "Vida y Medio". Sin
embargo, las aportaciones concretas de Wilson se limitaron al geosistema, sin
alcanzar la globalidad del sistema Tierra como ecosistema o biogeosistema (y
menos aún, como sistema autoorganizado del que forma parte el subsistema social
humano).
Hoy, los defensores de ampliar el ámbito
geológico a las ciencias de la Tierra
como campo epistémico suelen recurrir a la visión sistémica de Wilson para referirse
a la reconstrucción de las ciencias geológicas. Se puede constatar en la
explicación que elige el diccionario de la ciencia de la Oxford University
Press ([17])
para presentar las "ciencias de la
Tierra":
"Grupo de ciencias que estudian la Tierra. Las más importantes
son la geología, la geografía, la oceanografía, la meteorología, la geofísica y
la geoquímica"
El caballo de batalla original de Wilson y de
los defensores de la ciencia de la Tierra fue la incorporación de la idea del
dinamismo consustancial a la tectónica global. En palabras de Tuzo Wilson:
"Osaría sugerir que el principal obstáculo para el progreso en la
Ciencia de la Tierra es la doctrina de una Tierra esencialmente estática.
Constatar que la Tierra es móvil, he aquí el nuevo paradigma necesario"
Y, en relación con la importancia de la
teoría general como globalizadora:
"lo que le falta a la Ciencia de la Tierra no son tanto las
técnicas elegantes, sino ideas unificadoras".
Ambas cuestiones (técnicas
elegantes e ideas unificadoras) requerían de avances considerables, inabordables
en la primera mitad del siglo XX. Lo constataba en los albores del XXI Claude
Jappart, director del Instituto de Física del Globo de París ([18]):
"Las ciencias de la Tierra sólo justifican plenamente su nombre
desde hace unos decenios. Sólo desde los años 1960-1970, en efecto, disponemos
de los conocimientos y los instrumentos necesarios para estudiar el
funcionamiento del conjunto del planeta".
En esta línea integradora y
superadora se situó, ya en nuestro país, el geólogo de la universidad
Complutense, Francisco Anguita, quien identificó la génesis de las ciencias de
la Tierra en la fusión de unas "ciencias
de la Tierra sólida" y unas "ciencias
de la Tierra fluida" ([19]),
un hito que Anguita hace coincidir con la aparición, en 1963, de la obra de
Arthur N. Strahler: "The Earth
Sciences". Pero la reflexión de Anguita acerca del condicional de
Strahler ("¿Están los océanos en la
Tierra? entonces, la Oceanografía debe considerarse tan Ciencia de la Tierra
como la Mineralogía") se limitó a ese ámbito, sin continuar con la posible
extensión de su pregunta a un ámbito mayor: ¿Está
la vida en la Tierra? entonces... ([20]).
Sin embargo, aunque la
ampliación de la geología hacia las ciencias de la Tierra se quedó ahí, no
resulta demasiado aventurado aceptar que, partiendo del enfoque de Tuzo Wilson
de una Tierra física global y sistémica, puede darse ese nuevo paso conceptual
que conduce a la idea del sistema ecológico global: Gaia. Una continuidad en la
reflexión que conduciría a una visión más amplia y global del planeta que
alberga la vida.
Geosistemas y biosistemas
El geosistema es, pues, la unidad de
aproximación sistémica a ese objeto de estudio que es la parte inanimada del
planeta Tierra. En muchos libros de geología, geofísica o ciencias de la Tierra
podemos encontrar distintas aproximaciones a esta idea. Encontraremos así
referencias constantes a sistemas geológicos, entre los que el mismo ciclo de
Wilson aparece como un referente clave de la explicación dinámica global.
También forman parte de esta concepción sistémica
los ciclos geoquímicos, con los que se busca representar los flujos (en
circuitos cerrados) de los principales elementos químicos. En este caso, aparece
la necesidad de abordar el salto integrador al que antes aludíamos, al resultar
necesario transgredir los límites de la materia inerte y abordarlos
correctamente como ciclos biogeoquímicos. Esto pone en evidencia que el límite
del subsistema geofísico resulta estrecho como para abordar satisfactoriamente
la interpretación de lo que ocurre sin considerar los sistemas biológicos.
Siempre que busquemos interpretaciones
globales chocaremos con el hecho de que el reduccionismo disciplinario nos
limita. Por eso, los ciclos geoquímicos han evolucionado desde la geoquímica y
la geofísica hacia su integración con la ecología. Esta, por su parte, ha
buscado la expansión temática desde una ecología de los sistemas naturales
inalterados hacia una ecología global o ambiental que incorpora las actividades
humanas.
La integración permite que el planeta puede
entenderse desde la interacción de los grandes subsistemas que lo componen.
Resulta factible el abordaje sistémico de la atmósfera, de la hidrosfera, de la
litosfera y de la biosfera, integrándolos como subsistemas que interactúan.
Existen numerosas propuestas al respecto y no es de extrañar que muchas de las
pioneras vinieran desde el campo de la climatología global. Es lo que propuso,
por ejemplo, el paleoclimatólogo Javier Martín Chivelet que, en la primera parte
de su libro Cambios climáticos ([21]),
sugiere sentar previamente algunos conocimientos básicos sobre los que
sustentar luego la estructura de interconexiones que resulta necesaria para
comprender el conjunto. Es evidente que
el conocimiento básico de los componentes de un sistema representa un paso
previo en su comprensión, pero trabajar con subsistemas que interactúan implica
aceptar que hay cuestiones del sistema total que sólo se comprenden desde una
perspectiva global.
Ecosistemas
La noción de ecosistema constituye el
fundamento de un nuevo paradigma en la historia de la ecología. El concepto permite
una concreción amplia, por lo que se puede afirmar que un ecosistema puede ser determinado
en la forma que al investigador le interese: un charco efímero y minúsculo es
tan "ecosistema" como el mar Mediterráneo, si así lo queremos
expresar.
El origen del término surge en la literatura
científica de la mano de Arthur Tansley. Y lo hace en el curso de una fuerte
polémica sobre las comunidades vegetales y las ideas organicistas allá por
1935. La aportación de Tansley al
proponer este término busca integrar los factores abióticos del medio con la
idea de comunidad o de biocenosis que
ya había lanzado Moebius en 1877 ([22]).
Pero, curiosamente, el nacimiento y los primeros balbuceos de la ecología corresponden
a una parte que hoy suele aparecer marginada del núcleo central de las
preocupaciones de los ecólogos: la llamada autoecología,
es decir, la "ecología" de un organismo o de una especie, lo que la rodea
y condiciona.
Sin embargo, la ecología moderna se expandió
a partir de la propuesta autoecológica hacia su configuración como una ciencia
integradora que se entiende fundamentalmente a partir de la idea de ecosistema:
su objeto de estudio. Para algunos, en esa evolución transgresora, la ecología
ha llegado a trascender los límites de las ciencias naturales al incorporar preocupaciones
de las llamadas ciencias sociales, ya que no sería posible entender el
ecosistema global sin atender a la actuación del subsistema humano en su seno. Fue
en este sentido en el que Jean Paul Deleage tituló la introducción de su libro
"Historia de la Ecología"
como "La más humana de las ciencias
naturales" ([23]).
Así, el final de esa evolución integradora de la ecología sería su conversión
en la ciencia del medioambiente. Menos ambiciosa, la ecología biológica ha sido
definida dentro de las ciencias naturales como "la biología de los ecosistemas"
Los ecosistemas son el resultado de apolicar el
concepto de sistema a ámbitos donde coexisten e interactúan seres vivos. Dado
que los ecosistemas actuales estén en su práctica totalidad intervenidos por actividades
humanas, resulta interesante ensayar una clasificación jerárquica que los ordene
por el grado de intervención antrópica. Esta ordenación permite, a su vez, identificar
relaciones dinámicas y servir de marco para su interpretación. Si, además,
relacionamos este esquema con una cierta consideración de su calidad, podremos establecer
criterios de desabilidad ambiental. Así, ya en el informe "Cuidar la Tierra. Estrategia para el futuro
de la vida", que publicaron conjuntamente UICN, PNUMA y WWF en 1991 ([24]),
se ofrecía un cuadro esquemático a este respecto.
Gráfico 2.2.
Ecosistemas ordenados en función de su sostenibilidad potencial
 |
En ese cuadro se recogen los diversos pasos en
la transformación antrópica desde los ecosistemas más naturales o silvestres hasta
los más intervenidos o degradados, en una trayectoria que representa pérdidas
en la capacidad de autorregulación ecológica y un consecuente incremento de la
intervención humana que supone una merma de la capacidad de sustentación o
sustentabilidad, entendida como la potencialidad de mantenimiento en el tiempo de
la estructura y funcionalidad de los sistemas intervenidos (relacionada con la
estabilidad, por tanto). Los cambios inducidos por los humanos lo son en el
sentido que en el cuadro se señala con trazos más gruesos: suelen derivar en un
paso hacia sistemas alterados, simplificados y menos sostenibles; de manera que
sería necesaria una actuación en sentido inverso, de restauración y
rehabilitación, si se pretende recuperar algunas de las condiciones básicas de
sustentabilidad que se indican en el cuadro mediante una serie de usos relacionados
con cada uno de los tipos de sistemas intervenidos. Dado que para la humanidad
resulta imprescindible intervenir en muchos sistemas naturales derivándolos
hacia sistemas intervenidos, la solución estriba en construir modelos
territoriales diversificados con representación de diferentes sistemas, evitando
al traspaso de la línea discontinua inferior y recuperando los degradados
mediante actuaciones de restauración ecológica.
El Ecosistema Tierra
En una ciencia integrada, la Tierra se entiende,
pues, como un gran sistema global en el que se pueden delimitar subsistemas en
constante interacción. La forma de definir estos subsistemas depende de los
intereses que guíen el estudio, pero parece razonable atender a fronteras de fácil
identificación. Es el caso más simple de la delimitación de ecosistemas
terrestres (en el sentido de no marinos) frente a marinos: la interfase se
percibe bien. Sin embargo, hay que destacara que el único ecosistema que puede
considerarse como cerrado a efectos de los flujos de materia es el ecosistema
global, del que no debemos olvidar que es abierto a los efectos de los flujos
energéticos. Todos los subsistemas que consideremos tendrán la consideración de
abiertos tanto desde el punto de vista de la materia (puesto que la
intercambian con otros subsistemas vecinos) como de la energía (flujos constantes
que entran y salen de ellos). En ese sentido, una buena guía para delimitar
desde el punto de vista sistémico un ecosistema es la de buscar los límites que
muestran un grado menor de intercambio de materia o energía; pero eso no siempre
resulta fácil, por lo que se suele recurrir a la idea de buscar límites
fácilmente perceptibles.
A los efectos de engtender ambiental o
ecológicamente la Tierra, lo más recomendable no es optar por la subdivisión disciplinaria
en sistemas abstractos del tipo de biosistemas frente a geosistemas o similares,
pues estas divisiones responden a categorías que no favorecen la interpretación
sistémica del funcionamiento dinámico de los ecosistemas. Por eso, la idea de
definir el ecosistema como una suma algebraica del tipo de:
ECOSISTEMA = BIOTOPO + BIOCENOSIS
puede ser útil como fórmula descriptiva con
fines didácticos básicos, pero no contribuye demasiado a la concepción
sistémica del ecosistema. El problema estriba en que no se trata de dos
subsistemas independientes que interactúan, sino de dos categorías establecidas
desde una concepción disciplinaria que incluyen componentes fuertemente
integrados. Desde una visión de análisis de sistemas, resulta más satisfactorio
buscar divisiones de caracter espacial (porciones espaciales como subsistemas
de un sistema mayor) o, incluso fijar la vista en los componentes dinámicos (como
son los niveles de acumulación de la materia o los niveles procesadores de la
energía) entre los que se establecen flujos o vías de comunicación, al estilo
de los gráficos ecológicos como el que se muestra en relación con el flujo de
energía
Este tipo de aproximaciones o modelizaciones sistémicas representan fórmulas más satisfactorias a la hora de sintetizar el funcionamiento de los sistemas ecológicos.
Gráfico 2.3. Flujo de energía en un ecosistema
La Teoría Gaia
El máximo nivel de conceptualización
holística de la Tierra como un todo lo representa posiblemente la teoría Gaia, que
interpreta el planeta como un sistema con capacidad de autorregulación.
De acuerdo con el químico James Lovelock ([25]),
la teoría de Gaia ofrece una visión de la Tierra basada en cuatro ideas
fundamentales:
-
La vida es un fenómeno a escala planetaria, a la cual resulta ser casi
inmortal y sin necesidad de reproducción ([26])
-
Los organismos vivos no pueden ocupar un planeta sino de forma total,
nunca parcialmente, ya que la regulación del medio ambiente, indispensable para
la vida, requiere un número suficiente de organismos ([27]).
- El concepto de
adaptación neodarwinista se resiente desde la perspectiva de Gaia: la evolución
de las especies y del medio inerte físico-químico aparecen como un único
proceso.
- El campo
teórico de la ecología se amplía: se precisan modelos de sistemas únicos que
integren las especies vivas y el medioambiente fisicoquímico.
Según Lovelock, Gaia es una unidad que goza
de algunas de las características de un gran organismo vivo. Es cierto que no
necesita reproducirse, pero sí posee, según su propuesta, ciertas facultades propias
de los seres vivos. En este sentido, advierte que Gaia no es un sinónimo de la biosfera,
en el sentido que ésta tiene de la parte del planeta donde se asienta la vida.
Por otra parte, frente a quienes objetan que no es posible considerar vivo algo
como la Tierra donde una gran parte del supuesto "organismo" esta
formado por rocas y materia inanimada, Lovelock, adoptando una sugerencia del
físico Rothstein, recomienda volver la mirada hacia las secuoyas, esos árboles
gigantes en los que un 90% de la masa esta constituida por materia no viva
(algo que ocurre, con distintas proporciones, en cualquier árbol vetusto).
La teoría de Gaia tal como la formula
Lovelock ha sido fuertemente criticada por muchos científicos que la consideran
una idea más "teológica" que científica, aun cuando sea sugestiva y
sugerente. Sin embargo, fue apoyada por Lynn Margulis, una de las personas que
más ha influido en la biología actual, que contribuyó de forma destacada a su
formulación, advirtiendo, eso sí, que, en su afán por divulgarla, Lovelock había
cometido ciertos "excesos" terminológicos inadecuados, como denominar
organismo a la Tierra, aunque ello no invalide la potencialidad teórica de Gaia.
En la propuesta de Margulis ([28]),
Gaia o la Tierra es un ecosistema, un enorme ecosistema global con las
características de autorregulación que advirtió Lovelock.
Visto desde este punto de vista, la historia
de la Tierra es de la de un proceso de autoorganización de un sistema complejo
capaz de establecer un orden interno y mantener ciertas "constantes"
dinámicas propias que son las que caracterizan la vida. Lo curioso del caso es
que esa autoorganización evolutiva ha terminado generando un organismo social capaz
de crear subsistemas antrópicos desde los que logra alterar la propia dinámica y
composición del planeta.
[1]. Francisco Anguita Virella y Gabriel Castilla
Cañamero. 2010. Planetas. Editorial Rueda. Madrid.
[2] M. McElroy: Comparación
de las atmósferas planetarias: Marte, Venus y la Tierra. Capítulo del libro
de Margulis y Olendzenski (eds.). 1996. Evolución ambiental. Alianza
Editorial. Barcelona.
[3] J. Martín Chivelet. 1999. Cambios Climáticos. Una aproximación al sistema Tierra Ediciones
Libertarias. Madrid.
[4] Esta preocupación dió origen a un librito breve,
pero muy influyente, publicado por primera vez en 1944 y titulado ¿Qué es la vida? (Tusquets, 1988; en
castellano)
[5] Los textos del encuentro se han publicado en 1999
en castellano por la Editorial Tusquets bajo el título La biología del futuro. ¿Qué es la vida? Cincuenta años después.
[6] El libro de Maturana y Varela se titula El árbol del conocimiento. Fue editado
por Debate en 1996.
[7] De auto,
propio; y poiein, composición:
composición, organización propia.
[8] ¿Qué es la vida?, libro editado por Margulis y Sagan y traducido
al castellano en 1996 por la editorial Tusquets.
[9] Las frases entrecomilladas pertenecen al texto titulado El progreso, ¿un concepto acabado o
emergente?, del libro del mismo título editado por Wagensberg y Agustí,
resultante de unas jornadas celebradas en Barcelona durante 1995 sobre "Evolución y progreso" (Tusquets
Editores. Barcelona. 1998)
[10] El libro publicado en inglés en 1986 ha sido
editado en castellano en 1995. Ver bibliografía
[11] El Hádico y el Arcaíco, junto al posterior Proterozoico forman el llamado
supereón Precámbrico (o Criptozoico), que se extiende hasta el incio del actual
eón Fanerozoico, hace 542 millones de años, cuyo primer periodo es conocido
como Cámbrico (inicio del Paleozoico o era Primaria), de donde viene el nombre dado
a todo el tiempo anterior.
[12] Aunque
este prolífico y genial autor ha escrito numerosos artículos al respecto, tal
vez su libro "La grandeza de la vida"
represente un compendio asequible de sus refdlexiones al respecto, muchas
recogidas en artículos de libros anteriores. Este libro, editado en inglés
("Full House") en 1996, fue
publicado en castellano por Editorial Crítica en 1997.
[13] El texto de J. Lovelock titulado Las edades de
Gaia. Una biografía de nuestro planeta vivo, publicado en español en 1993
por Tusquets (Barcelona), es, posiblemente, la presentación más asequible de
esta teoría.
[14] R. Fortey (1999): La vida. Una biografía no autorizada. Editorial Taurus.
[15] Algunas de las claves de la complejidad y de la necesaria interdisciplinariedad
para comprender, investigar y actuar ante el cambio climático fueron señaladas
como esenciales, ya en 1999, en el libro editado por el CSIC y coordinado por
Felix Hernández Álvarez titulado El
calentamiento global en España. Un análisis de sus efectos económicos y
ambientales.
[16] "Revolución
en las Ciencias de la Tierra" es un texto procedente de 1968 en el que
J. Tuzo Wilson explicaba y anunciaba el nacimiento de este cuerpo de
conocimiento científico. La
referencia original es "Revolution
dens les Sciences de la Terre". Vie
et Milieu, XIX, 2 B: 395-424. Como homenaje al investigador con motivo de su
muerte fue publicado en español, en 1993, por la revista "Enseñanza de las Ciencias de la Tierra"
1 (2): 72-85.
[17] Traducción española en Editorial Teide S.A.,
Barcelona: Diccionario de las Ciencias
Teide. 1992.
[18] Las ciencias de la Tierra en busca
de método. Mundo Científico, 213.
Junio de 2000.
[19] El
artículo, titulado "Geología y
Ciencias de la Tierra: etimología y un poco de historia", fue
publicado en el volumen 4 (3) 1996, de la revista "Enseñanza de las Ciencias de la Tierra" (páginas 177-180),
perteneciente a la Asociación Española para la Enseñanza de las Ciencias de la
Tierra (AEPECT) de la que Paco Anguita fue su primer presidente.
[20] En su momento, el bachillerato español incorporó una materia denominada "Ciencias de la Tierra y del Medio Ambiente"
en la que no quedaba claro el sentido de la Ciencia de la Tierra y menos aún su
anexión a las Ciencias del Medio Ambiente, algo sobre lo que mostré en su
momento una opinión crítica ("Por unas ciencias ambientales y unas
ciencias de la Tierra. Reflexiones críticas y propuestas para un debate"
publicado en el número 16 (2) 1998 de la revista "Enseñanza de las Ciencias"). La posterior evolución no ha sido
tampoco demasiado afortunada, ni para las ciencias ambientales, ni para unas
ciencias de la Tierra/geología. Ya en otras ocasiones nos hemos pronunciado por una reconsideración de
esta materia que condujera a una diferenciación entre unas ciencias
ambientales, necesarias en todas las modalidades del bachillerato, y unas
ciencias de la Tierra, específicas del bachillerato científico como materia
básica. Ver: J.A. Pascual. 1988. “De unas Ciencias de la Tierra y del medio
ambiente hacia unas Ciencias de la Tierra y unas Ciencias ambientales” (Enseñanza
de las Ciencias de la Tierra nº 6 (1): 47-51). J.A. Pascual. 2017. “Necesitamos
la Geología también en Bachillerato” (Enseñanza de las Ciencias de la
Tierra. Monográfico: «Didáctica de las Ciencias de la Tierra» Vol 25 (3):
274-284).
[21] Publicado por Ediciones Libertarias (1999).
[22] La historia de los conceptos ecológicos ha
sido relatada por Pascal Acot y Jean Paul Deléage en sendos textos titulados Historia de la ecología.
[23] J. P. Deléage. 1993. Historia de la ecología. ICARIA.
Barcelona.
[24] UICN-PNUMA-WWF, 1991 (ver bibliografía del
final del libro)
[25] J. Lovelock. 1993. Las edades de Gaia. Una biografía de nuestro planeta
vivo. Tusquets. Barcelona.
[26] Esto, a la escala temporal del universo, exigiría
una "reproducción" de la vida en otros planetas, cuando desaparezcan los
ya "ocupados" (sólo la Tierra, por lo que conocemos hasta ahora).
[27] Esta idea la utilizó Lovelock para criticar las
altas inversiones previstas por la NASA de experimentos microbiológicos en
Marte, sugiriendo que se podía llegar a la misma conclusión de determinación de
la existencia de vida aplicando este principio.
[28] L. Margulis. 1996. Gaia es una pícara tenaz. En: J. Brockman (ed.). La tercera cultura. Tusquets Editores.
Barcelona.