domingo, 16 de septiembre de 2007

Sobre la inestabilidad inherente al monocultivo

Diego Griffon
Ma. Daniela Torres-Alruiz

Historia

El inicio de esta historia se remonta tal vez a 10.000 años, hasta lo que se conoce como la Revolución Neolítica, momento en el cual nuestra especie cambio sus hábitos migratorios por un comportamiento sedentario.

La razón fundamental para este cambio se debió a que descubrimos como incrementar la capacidad de carga de un ecosistema, transformándolo en un agroecosistema. Siendo esta nuestra primera experiencia en el diseño de ecosistemas.

La revolución neolítica es sin lugar a dudas la revolución tecnológica más importante que ha experimentado el ser humano. Produjo seguramente un profundo cambio en nuestra psiquis y en nuestra manera de comprender el mundo. En ese momento se modificó nuestra relación con la naturaleza, nació nuestra obsesión de dominación y tal vez las jerarquías sociales (Zerzan, 2001).

Ese camino que emprendimos, resultó en la transformación de paisajes como este (Figura 1):


Figura 1. Ecosistema natural.


En estos otros (Figuras 2 y 3):

Figura 2. Monocultivo.


Figura 3. Monocultivo.

Es decir, provocó una abrumadora disminución de la biodiversidad en ciertos ecosistemas. Esta ansia de dominación hacia la naturaleza y de reducción de la biodiversidad alcanzó su punto más álgido con el surgimiento de otra revolución, la llamada: Revolución Verde.

En el marco de esta nueva revolución, el ser humano llegó a un punto tal de alienación, que desconoció todas las características y complejidades de la naturaleza, reduciéndolas a simples modelos mecanicistas.

Es por esta razón que se conoce a este tipo de agricultura como “Industrial”, no por las escalas con las que trabaja, sino por la lógica como en ella se maneja el sistema. Este esquema asume que el agroecosistema obedece a las mismas reglas que una industria. Supone que los problemas agrícolas se originan de causas similares a los que se pudiesen presentar en una línea de producción industrial.

En este marco conceptual, cualquier elemento diferente a los deseados por el gerente de la “Industria Agrícola” debe ser eliminado del sistema (Figura 4).


Figura 4. Eliminación de la biodiversidad asociada en un monocultivo.

¿Cuáles son los efectos ecológicos de este tipo de manejo del agroecosistema?

La gran mayoría de las prácticas que se hacen en el agroecosistema están relacionadas con disminuir la biodiversidad asociada e impedir que el proceso de sucesión ocurra (Figura 5).

Figura 5. Sucesión ecológica.

Estos modelos de producción se conocen como sistemas de sucesiones tempranas agrícolas, en ellos se presentan una serie de características:

I. La biodiversidad del ecosistema es llevado a cero cada ciclo.
II. Son favorecidas las especies invasoras (con estrategias r).
III. Los ciclos de los nutrientes se ven alterados, la biomasa no se acumula ni se cicla.
IV. El flujo de la energía no es en forma de red, sino cuasi-lineal y dirigido artificialmente.
V. Los ciclos tróficos son rotos.

El análisis de estas características es indispensable para entender el origen de las inestabilidades inherentes al monocultivo.

La primera característica hace referencia a que cuando se aplica el esquema agrícola convencional a cultivos de ciclo corto (gran mayoría de los cultivos), este involucra el laboreo intensivo del suelo al principio de cada ciclo (Figura 6). Haciendo de esta manera tabla rasa con la ya de por si escasa biodiversidad e incrementando los desequilibrios en el sistema.

Figura 6. Laboreo del suelo. Destrucción de la biodiversidad.

Sobre la segunda característica de los sistemas agrícolas de sucesiones tempranas, muy a grosso modo, y pecando de inexactitud, podemos decir que las especies que intervienen en el proceso de sucesión pueden ser divididas en dos grupos de acuerdo a sus estrategias, aquellas con estrategias tipo r, llamadas invasoras y aquellas con estrategias tipo K, llamadas dominantes (Figura 7). El resultado final de los sistemas de sucesiones tempranas es que las especies asociadas al agroecosistema (arvenses, insectos, hongos, etc.) presentan por lo general características como: alta tasa reproductiva, crecimiento rápido, buenos mecanismos de dispersión, etc. Todas estas características de las especies involucradas en los problemas de malezas, plagas y enfermedades.

Figura 7. Estrategias de las especies involucradas en la sucesión.

La tercera característica es un punto crucial, merece un Post para tratarla en detalle. Esta es una particularidad que diferencia los agroecosistemas tropicales de los de zonas templadas.

En el trópico se vive al día. Debido a las altas temperaturas características de estas zonas y a los ritmos de descomposición de materia orgánica que estas determinan, en los ecosistemas tropicales prácticamente no se acumula materia orgánica. Esta es la primera pista clave sobre la inestabilidad de los monocultivos en el trópico.

Cuando se amplía la frontera agrícola a partir de un bosque tropical, la cuenta bancaria de nutrientes esta muy próxima a cero y bajo un sistema que involucra dejar el suelo descubierto (i.e., libre de arvenses), a la merced de gotas de lluvia con grandes energías cinéticas y gran potencial erosivo, la cuenta bancaria es rápidamente llevada a cero. Este sistema sin sustento nutricional interno, se sostiene gracias a los nutrientes incorporados por el agricultor.

Esta rápida degradación de los suelos en los agroecosistemas tropicales representa una de las mayores externalidades negativas del modelo de la Revolución Verde.

Sobre las dos últimas características de los sistemas agrícolas de sucesiones tempranas centraremos esta discusión, y como se verá, ambas hacen referencia básicamente al mismo efecto del monocultivo.

El objetivo de la agricultura convencional es que el 100% de la producción del agroecosistema entre al mercado, esto es tanto como desear que, salvo las perdidas inherentes al segundo principio de la termodinámica, toda la biomasa de los frutos salga del sistema. Lo que involucra una secuencia lineal de transformación de la energía y materia desde las fuentes hasta los mercados (Figura 8).

Figura 8. Cadena trófica ideal en el marco de la Revolución Verde.

Este es un deseo imposible y solo sirve para generar ganancias a las empresas de pesticidas. Sin importar que esfuerzo se haga, los flujos de energía y nutrientes nunca serán completamente lineales (Figura 9). La ambición de simplificar a la fuerza la inherente complejidad de la naturaleza es otra de las causas de la inestabilidad del monocultivo, como se demostrará al final de esta discusión.

Figura 9. Cadena trófica real.

Los esfuerzos por linealizar los flujos tienen el efecto negativo de romper la mayoría de la redundancia y ciclos tróficos, por lo que los monocultivos carecen de mecanismos internos de regulación poblacional. Razón por la cual son tan abundantes los problemas de explosiones poblacionales (e.g., de insectos fitófagos). Siendo esta otra externalidad negativa del modelo de la Revolución Verde.

Si el agrónomo se escapa del modelo de la Revolución Verde e intenta analizar el agroecosistema como lo que realmente es: ¡un ecosistema!. Puede apreciar que es un sistema complejo, compuesto por múltiples elementos que interactúan de diversas formas (Figura 10). Estos sistemas en muchos casos son sensibles a las condiciones iniciales, lo que significa que pequeñas modificaciones en la configuración del sistema pueden tener resultados desproporcionados. Otra característica de los sistemas complejos son las propiedades emergentes. Una propiedad emergente no depende de los elementos por separado, sino que surge de la interacción entre estos. Entre las propiedades emergentes de los ecosistemas se encuentra la estabilidad u homeostasis. La homeostasis del agroecosistema es uno de los objetivos finales de la Agroecología, alcanzarla significaría que las regulaciones de los niveles poblacionales dentro del sistema serian independientes del productor.

Figura 10. Ecosistema como sistema complejo.

Por definición, una propiedad emergente como la homeostasis no puede ser entendida mediante el estudio por separados de los componentes del sistema. El enfoque de la Revolución Verde es Mecanicista-Reduccionista, por lo que no dispone de herramientas para abordar el fenómeno de manera adecuada. Esto ha generado los grandes problemas de plagas y enfermedades de hoy en día. Estos problemas no son inherentes a la agricultura como tal, sino a un modelo erróneo de aproximación al agroecosistema. Para analizar estos sistemas se hace indispensable estudiar el todo, lo cual se puede llevar a cabo en el marco de la Teoría de los Sistemas Complejos.

Se pudiese argumentar que estos análisis y devaneos teóricos son innecesarios dado que se conocen agroecosistemas estables en el trópico, como los conucos. Esto es completamente cierto, el sistema de cultivo tipo conuco, es un sistema que presenta todos los atributos (Figura 11) que deseamos reproducir en los sistemas a mayor escala. Sin embargo, hay que tomar en cuenta, como la evidencia lo demuestra, que los conucos en cada región son diferentes. Las particularidades de cada conuco se deben a las adaptaciones del sistema de producción a las características de cada región. El ajuste del conuco a las condiciones de cada localidad se llevó a cabo de manera paulatina mediante ensayo y error.

Figura 11. Conuco (tomada de Nuñes, 2005).

El problema se encuentra en que uno de los productos más nefastos de la Revolución Verde, fue homogenización en los sistemas de producción, esto trajo como consecuencia la pérdida de los conocimientos agrícolas ancestrales en vastas áreas geográficas.

El reajuste del modelo conuco a estas áreas, es un peso que no se puede dejar en manos del productor, este debe ser asumido por los centros de investigación agrícola. Si esta tarea se pretende realizar mediante bioensayos de campo, hay que tomar en cuenta que estos se deben realizar en tantas localidades como sitios se desee transformar. Lo que significa una empresa de dimensiones gigantescas.

Una alternativa es buscar en los ecosistemas naturales conocidos, las características generales de su arquitectura que les confieren estabilidad, para con base en esta información diseñar agroecosistemas que reproduzcan estos atributos. Esto se puede llevar a cabo mediante el análisis topológico de las tramas tróficas de ecosistemas naturales.

Análisis de tramas tróficas

Para estudiar las interacciones entre los componentes del ecosistema, se puede hacer uso de las herramientas de la Teoría de Sistemas Complejos, la cual es una parte fundamental (aunque muchas veces ignorada) del cuerpo filosófico de la Agroecología.

En Agroecología estos análisis tienen larga data, remontándose al trabajo clásico de Richard Levins y John H. Vandermeer (Levins y Vandermeer, 1990). Estos investigadores en un elegante articulo, demostraron con casos simplificados como la estructura de las relaciones tróficas en un agroecosistema son fundamentales en el comportamiento del sistema.

Uno de los ejemplos de Levins y Vandermeer se presenta en Figura 12A, esta figura muestra una cadena trófica lineal, compuesta por una planta (P), un insecto fitófago (F) y un insecto depredador (D). Se puede apreciar fácilmente que un incremento en la población de depredadores tendrá un efecto positivo en la de plantas al disminuir la población de fitófagos.

Figura 12. Redes tróficas. A, red lineal. B, red no lineal.

Levins y Vandermeer modifican ligeramente este sistema (Figura 12B), introduciendo un nuevo elemento: un insecticida (I) no específico con efectos negativos sobre F y D (rompiendo de este modo la linealidad del sistema). En este nuevo caso es interesante observar los efectos del nuevo elemento I sobre D. El insecticida I tiene un efecto directo sobre D debido a su toxicidad, pero también existe el efecto indirecto de I sobre D debido al envenenamiento de F, que es el alimento de D. Por su parte F se ve afectado negativamente por la toxicidad de I, pero esto es compensado por la disminución en la depredación de D, lo que es un efecto indirecto de la acción de I.

El uso del insecticida en este modelo incrementa las poblaciones de F. Esto no se debe a que D sea más susceptible al insecticida, sino a la estructura de la red (Levins y Vandermeer, 1990). El efecto neto de la introducción del insecticida es una disminución en la población de depredadores, generando esto lógicamente un aumento en la población de fitófagos. La moraleja de este ejemplo es que, en un sistema no lineal de solo 4 elementos, se desarrollan dinámicas que no pueden ser predichas mediante el estudio por separado de los elementos, por lo que, en el marco teórico de la Revolución Verde no se puede interpretar correctamente esta situación.

El fin último del análisis de las redes tróficas en la Agroecología es encontrar arquitecturas que generen estabilidad en la comunidad. Para realizar estos análisis hay que desplazar el foco de atención de los agroecosistemas a los ecosistemas naturales, dado que estos últimos son los sistemas que presentan la mayor homeostasis.

La diferencia fundamental, como ya se comentó, entre un agroecosistema y un ecosistema natural es la magnitud de la biodiversidad. Esto es particularmente cierto en los ecosistemas megadiversos tropicales, para hacerse una idea de la complejidad de estos ecosistemas basta observar la Figura 13.

Figura 13. Trama trófica acuática del Parque Nacional Morrocoy, Venezuela.

Cuando se trabaja con sistemas de estas magnitudes, los enfoques analíticos tipo Levins y Vandermeer son imposibles de realizar y se deben abordar con las herramientas de la mecánica estadística de redes complejas.

Los análisis de mecánica estadística de tramas ecológicas son un floreciente campo de estudio, que ya ha aportado interesantes resultados. Recientemente se ha sugerido (Montoya y Sole, 2003) que la arquitectura de las redes tróficas puede ser dividida estructuralmente de acuerdo a su riqueza (S) en dos clases. Aquellas que presentan riquezas bajas, se las clasifica como Poisson, en ellas todas las especies poseen un número similar de relaciones tróficas. Mientras que aquellas con riquezas altas, se las clasifica como Leyes de Potencia (también Libres de Escala), donde se encuentran pocas especies muy conectadas y la mayor parte con pocas relaciones.

Para entender esta clasificación es necesario conocer que es una distribución de grados, en el análisis de redes, el grado (k) de un nodo (elemento, especie) hace referencia al número de conexiones. En el contexto de las tramas tróficas si una especie tiene tres relaciones, entonces tiene grado 3 (k = 3). La distribución de grados es el histograma de frecuencias del número de nodos en cada grado. Que una red sea tipo Poisson, hace referencia a que su distribución de grados es Poisson (Figura 14a), una red Ley de Potencias hace referencia a que su distribución de grados es de esta forma (Figura 14b).

Figura 14. Redes tipo Poisson y Libres de Escala.

Montoya y Sole (2002) estudiaron la distribución de grados de las tramas tróficas de mejor calidad conocidas (11 en total), en ellas encontraron (Figura 15) que el ajuste de las tramas tróficas de S pequeño es bueno para distribuciones tipo Poisson, pero a medida que el valor de S aumenta este ajuste se pierde.

Figura 15. Distribución de grados de tramas tróficas reales. En las graficas las barras representan los valores observados y la curva el valor esperado para una distribución Poisson. (modificada a partir de Montoya y Sole, 2002).

En la tabla 1 se puede apreciar como la distribución de grados de las diferentes tramas tróficas cambia de acuerdo con los valores de S, en esta tabla también se puede apreciar que esta tendencia se mantiene sin importar a que tipo de ambiente pertenezca la trama trófica estudiada.

Tabla 1. Características de algunas tramas tróficas

Si esta es una tendencia general en la naturaleza, es decir, si la riqueza del ecosistema influye en su arquitectura, y la misma sobre sus respuestas potenciales, esto nos ofrece pistas acerca de cómo planificar la arquitectura del agroecosistema. La primera pista que este resultado nos ofrece es que, si tomamos en cuenta que un agroecosistema, por muy diverso que sea, nunca va a ser tan diverso como los ecosistemas naturales mas diversos, estos ecosistemas súper diversos no pueden ser el modelo a imitar, la escala de un agroecosistema es mas similar a la de un ecosistema natural de baja riqueza, es decir, un ecosistema con distribución de grados tipo Poisson.

Una pregunta fundamental es ¿Por qué varía la distribución de grados con el valor de S? La respuesta a esta pregunta nos pudiese dar luces sobre los aspectos claves de la topología de la red que deberíamos reproducir en el agroecosistema para hacerlo homeostático.

Para responder esta pregunta re-estudiamos la arquitectura del conjunto de redes tróficas evaluadas por Montoya y Sole. Sin embargo, a nuestro parecer 11 tramas son demasiado pocas redes para establecer a partir de ellas principios generales, para aumentar el espacio muestral generamos mediante simulación redes tróficas tipo Ley de Potencia y Poisson, en el intervalo de riquezas (S=20 a S=150) en el cual ocurre el cambio de arquitectura. Evaluamos la estructura de estas redes en busca de variaciones en su eficiencia relacionadas a la riqueza y a la arquitectura.

Para simular redes tipo Poisson se utilizó el algoritmo clásico propuesto por Erdos y Renyi (1959), el cual consiste en establecer vínculos aleatoriamente a un número dado de nodos, en este algoritmo cada extremo de un vínculo se asigna de acuerdo a una probabilidad homogénea, que en el caso de la implementación utilizada se ajustó al valor del grado promedio de las tramas tróficas conocidas.

Para simular redes Libres de Escala, se utilizó el algoritmo propuesto por Pennock et al. (2002), en el cual los nodos con mayores grados tienen mayor probabilidad de obtener nuevos vínculos, mediante el mecanismo conocido como “los ricos se hacen más ricos”. En este algoritmo se asume que en un principio cada nodo de la red tiene una probabilidad base de obtener un vínculo; subsiguientemente esta probabilidad se hace mas compleja, donde ambos extremos de cada vínculo nuevo son asignados de acuerdo a una probabilidad mixta, α para la asignación preferencial de vínculos a nodos y 1- α para la asignación uniforme, de esta manera la probabilidad de que uno de los extremos de un vínculo se una a un nodo particular es:

Donde mo+t es el número total de vínculos y 2mt es la conectividad en el tiempo t.

Todas las simulaciones fueron realizadas con la restricción de que el grado promedio de las redes obtenidas fuese bajo, de acuerdo a los datos empíricos que sugieren que este es el caso en las redes tróficas (Tabla 2). En este caso se restringió este valor a 13 grados, que representa el valor promedio aproximado de las redes presentadas en la Tabla 2. Las simulaciones fueron efectuadas utilizando el programa Pajek ver. 1.06 (Batagelj y Mrvar, 2003)

Tabla 2. Grados promedio (Kprom) de algunas redes estudiadas en la literatura.


A las redes obtenidas producto de estas simulaciones se les calculo el Diámetro, esta medida representa la distancia más corta entre las dos especies más distantes de la trama trófica, medida como número de vínculos (relaciones tróficas) de separación. Formalmente el diámetro es la geodésica entre los dos nodos más distantes de la red. El diámetro es una medida de la cohesión de la trama trófica.

También se realizó un análisis de vulnerabilidad, este análisis consiste en evaluar como se ven afectadas las características de las redes con la eliminación de uno de sus nodos. En este caso se estudió el número de nodos que quedan aislados en cada una de las redes producto de la remoción de un nodo, en cada caso se removió el nodo de grado mayor, es decir, las perturbaciones se hicieron dirigidas. Esta perturbación simula el efecto de eliminar completamente de un agroecosistema un elemento (e.g., una plaga)

El diámetro de la red, fue evaluado en términos del porcentaje del tamaño total de la red (Figura 16), para de esta manera estandarizar la medida y poder hacer comparaciones entre las diferentes redes. Esta variable disminuye su valor a medida que S aumenta, tanto en el caso de las redes Poisson como en el de redes Libres de Escala. Su valor es siempre mayor para redes Libres de Escala que para redes Poisson, aunque esta diferencia se hace muy pequeña para S mayores de 80.

Figura 16. Porcentaje del tamaño de la red representado por el diámetro. En azul redes Poisson. En Fucsia redes Libres de Escala.

En el caso de las redes Libres de Escala, la disminución en la medida es más pronunciada, siendo la pendiente de esta disminución mayor en el caso de redes de menos de 80 nodos.

Es un hecho interesante el que la disminución en el diámetro de la red en términos de porcentaje del número total de nodos, muestre un cambio de pendiente en su taza de disminución de forma aproximadamente exponencial, observándose que la pendiente se hace muy suave para redes de S mayores de 80. Siendo este valor concordante con el cambio de arquitectura que se observa en las redes tróficas reales que han sido estudiadas.

En cuanto al número de nodos aislados luego de una perturbación (vulnerabilidad), este siempre es cero para redes Poisson, mientras que para redes Libres de Escala es muy variable (Figura 17), con una media de aproximadamente 5 especies aisladas.

Figura 17. Porcentaje de nodos aislados para redes Libres de escala. En azul valor del porcentaje de nodos aislados. En fucsia promedio de la medida.

Nuestros resultados son concordantes y complementan a los presentados por Albert et al., (2000), quienes plantean que las redes Poisson son moderadamente sensibles a la eliminación aleatoria o dirigida de cualquiera de sus nodos, mientras que las redes Libres de Escala son muy resistentes a ataques aleatorios, esto a expensas de una alta sensibilidad a ataques dirigidos. Siendo esta una de las mayores limitaciones de la arquitectura Libre de Escala.

Esto se pudiese interpretar en términos ecológicos como que bajo la arquitectura Libre de Escala, las redes tróficas pierden cohesión cuando se elimina el nodo mas conectado, por lo que miembros de la comunidad (diferentes a la especie removida) quedan aislados del flujo de energía de la red.

Llama la atención el hecho de que si se grafica (Figura 18) la probabilidad de que por azar se elimine el nodo mas conectado, en el rango de valores de S en el cual fueron efectuadas las simulaciones, se observa un comportamiento similar al del diámetro, donde esta probabilidad disminuye de manera exponencial, con una pendiente suave para redes de S mayor a 80.

Figura 18. Probabilidad de eliminar al nodo mas conectado de la red.

La eliminación de la especie más conectada en redes Libres de Escala es un evento potencialmente peligroso para la estabilidad del sistema, se puede apreciar fácilmente en la Figura 18, que esta probabilidad es mayor para tramas tróficas de riquezas menores de 80. Por lo que la arquitectura Libre de Escala es particularmente riesgosa para redes con valores de riqueza bajos. Este comportamiento coincide con el del diámetro, el cual disminuye de manera muy suave su pendiente para S mayores a 80, valores en los cuales el diámetro de las redes bajo las dos arquitecturas son prácticamente iguales (figura 16), por lo que ninguna arquitectura es superior a la otra en términos de diámetro.

La disminución en la probabilidad de eliminar por azar al nodo mas conectado varía muy poco para redes de S mayor a 80, por lo cual no se consigue mejoras notables en términos de estabilidad aumentando los valores de S. Valor que coinciden con la evidencia empírica del cambio de arquitectura de las redes.

De esta manera nos damos cuenta que la arquitectura libre de escala para redes de S bajos es altamente riesgosa, de modo que debería ser más bien rara en sistemas naturales de estos tamaños, como es el caso observado en la evidencia empírica.

Sobre los monocultivos y los cultivos asociados

Estos resultados tienen otras interesantes implicaciones cuando se los analiza pensando en un monocultivo. Un monocultivo es un ecosistema en el cual la abrumadora mayoría de las especies están relacionas mediante algún tipo de interacción ecológica (parasitismo, depredación, mutualismo, comensalismo, competencia, etc) con una especie (i.e., el monocultivo). Esta topología se conoce en el lenguaje de redes como arquitectura Estrella (Figura 19).

Figura 19. Red tipo Estrella.

Bajo esta arquitectura, todas las debilidades de las redes Libres de Escala en ecosistemas de bajas riquezas se ven llevadas al máximo. La arquitectura tipo Estrella es la más inestable de todas las topologías posibles, en ella la estabilidad y cohesión del ecosistema entero depende de una sola especie. Dada esta topología, cualquier perturbación que ocurra en el ecosistema va a afectar primero al monocultivo y a través de este a todas las demás especies. En el monocultivo no existe autorregulación posible y el sistema es óptimo en la propagación de perturbaciones. Bajo esta arquitectura cualquier perturbación alcanza a todo el sistema en promedio en dos interacciones ecológicas.

Esta es la razón fundamental de todos los problemas de desequilibrios inherentes al monocultivo y es también la razón por la cual no se consigue un similar en ningún ecosistema natural. La evolución de los ecosistemas se encarga de eliminar cualquier topología que sea inestable, la tozudez del ser humano se encarga de reproducirla por doquier.

Si nuestro propósito es construir agroecosistemas estables, que reproduzcan las topologías encontradas en la naturaleza. Tomando en cuenta los niveles de diversidad posibles en un agroecosistema. Estos resultados nos indican que la manera de diseñar sistemas estables es generando arquitecturas en las cuales las apuestas no estén en una sola especie. La evidencia nos muestra que es mejor hacer innumerables apuestas, todas relacionadas entre si, donde ninguna sea indispensable. Redundancia de relaciones, es la clave de la estabilidad de estos sistemas, esta permite que las perturbaciones se compensen y modulen en una red en la cual todas las especies deben tener aproximadamente el mismo número de interconexiones.

Bibliografía:

McCann, K.S. 2000. The diversity-stability debate. Nature, 405, 228-233.

Montoya J.M. & Solé R.V. 2003. Topological properties of food webs: from real data to community assembly models. Oikos, 102 (3), 614-62.

Montoya, J.M., Solé, R.V. y Rodríguez, M.A. 2001. La arquitectura de la naturaleza: complejidad y fragilidad en redes ecológicas. Ecosistemas. Revista de Ecología y Medio Ambiente, Año X, No.2, Mayo-Agosto.

Núñez. M. A. 2005. Bases cientificas de la agricultura tropical sustentable. In Motion Magazine. June 11. http://www.inmotionmagazine.com/global/man_base.html 01/12/06, 12:00PM.

Reka, A.; Jeong, H. y Barabasi. A. L. 2000. Error and attack tolerance of complex networks. Nature 406, 378-382.

Levins, R. y Vandermeer, J. "The agroecosystem embedded in a complex ecological community" in: Carroll R.C., Vandermeer J. and Rosset P., eds., Agroecology, New York: Wiley and Sons, 1990.

Zerzan, John. 2001. Futuro primitivo y otros ensayos. Viva la República.

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The Diary of Tortov Roddle: The Red Berry



miércoles, 12 de septiembre de 2007

Los retos del cambio de paradigma en la Agroecología. Estudio de un caso concreto: estimación de la biodiversidad.

Diego Griffon

Los fundamentos filosóficos de la Agroecología nacen del cambio de paradigma que se ha venido dando a todo nivel en ciencia y tecnología, este cambio se da desde la perspectiva mecanicista y reduccionista imperante en la ciencia actual, hacia la visión ecológica y holística de la ciencia de contra cultura (Capra, 1998), que no es mas que el cambio de paradigma que existe entre el modelo industrialista propuesto por la Revolución Verde y el modelo holistico propuesto por la Agroecología.

En este sentido, en la Agroecología se contempla una visión de ecología moderna, que integra las corrientes de la ecología profunda de Arne Naess, de la ecología social de Murray Bookchin y del ecofeminismo de Vandana Shiva, en contraposición con el enfoque netamente naturalista de la ecología convencional.

La diferencia fundamental entre estos enfoques, radica en que la ecología convencional es antropocéntrica, es decir se centra en el hombre, ve a este por encima o aparte de la naturaleza (Capra, 1998), en contraparte, la ecología holistica, no separa a los humanos, ni a ninguna otro elemento, del entorno natural, ve al mundo no como una colección de objetos aislados, sino como una red de fenómenos fundamentalmente interconectados e interdependientes, en ella se reconoce el valor intrínseco de todos los seres vivos y se ve a los humanos como una mera hebra en la gran red de la vida (Capra, 1998).

Esta ecología reconoce como la fuente originaria de las relaciones de explotación en nuestras sociedades, la naturaleza fundamentalmente anti-ecológica de muchas de nuestras estructuras sociales, económicas y de sus tecnologías, que no son mas que expresiones del sistema de dominación occidental, que en su ultima instancia se origina en las relaciones características del patriarcado, es decir, la dominación del hombre sobre la mujer, que es el prototipo de toda dominación practicada por el ser humano (Capra, 1998).

Esta ecología al nivel de las ciencias agrícolas centra su esfuerzo en reproducir hábitats en los cuales los seres humanos se puedan vincular con su entorno mediante relaciones diferentes a las de dominación, proponiendo alternativas a los desarrollos agrícolas preponderantes, con opciones como la Permacultura, la cual tiene por objetivo diseñar sistemas orientados a la creación de entornos humanos ecológicamente sostenibles y económicamente viables.

El fundamento de este enfoque se encuentra en el entendimiento de que un ecosistema es la expresión de las relaciones entre sus componentes, por lo que cuando se combinan sus componentes (e.g., individuos, poblaciones, comunidades) en unidades funcionales mayores (e.g. ecosistema), surgen o emergen nuevas características (propiedades emergentes) que no están presentes en los niveles inferiores (Odum y Sarmiento, 1998).

De esta manera, una propiedad emergente de un nivel de organización de la materia o unidad ecológica, es aquella que resulta de la interacción funcional de sus componentes, y de este modo no puede ser predicha a partir del estudio por separado de los componentes individuales aislados o desacoplados de la unidad total (Odum y Sarmiento, 1998). Por ejemplo, cuando se combinan en cierta configuración átomos de oxigeno e hidrogeno para generar agua, esta molécula tiene propiedades diferentes a las presentes en sus átomos constitutivos por separado (Odum y Sarmiento, 1998).

Es también un ejemplo esclarecedor la relación que se da entre hongos formadores de micorrizas y las raíces de las leguminosas, en ella la combinación Hongo-Raíz es capaz de extraer nutrientes minerales del suelo de manera imposible a los dos por separado (Odum y Sarmiento, 1998).

En este orden de ideas, se puede decir que los atributos de un ecosistema son propiedades emergentes, entre ellos es particularmente importante la homeostasis, es decir las fuerzas y contra fuerzas que amortiguan las oscilaciones y que operan en todo el sistema (Odum y Sarmiento, 1998).

Actualmente es ampliamente aceptado, que la recuperación rápida después de un disturbio en un ecosistema (i.e. homeostasis), pudiese ser favorecida por la presencia de muchas especies diferentes en el paisaje (Odum y Sarmiento, 1998) (para una visión opuesta ver May, 1973).

La estabilidad del ecosistema puede medirse por medio de cuatro parámetros (Odum y Sarmiento, 1998):

1. Resiliencia: capacidad de volver por si mismo al punto inicial luego de que ha cesado una perturbación.
2. Resistencia: oposición al cambio.
3. Transiliencia: capacidad congénita de cambio.
4. Resonancia: la obtención de la misma respuesta a disturbios repetitivos.

Se cree que la estabilidad por resiliencia, es favorecida por la presencia de muchas especies distintas en el paisaje, el hecho de si una alta diversidad de especies incrementa la estabilidad por resistencia es muy debatido por los ecólogos, pero experimentos de campo realizados por Tilman et al. (1996) indican que una alta diversidad de especies en comunidades de pastizal incrementó la estabilidad del sistema durante la sequía (Odum y Sarmiento, 1998).

Relevancia en el estudio de agroecosistemas

Un agroecosistema, es un ecosistema domesticado que en muchos aspectos se encuentra en una posición intermedia entre los ecosistemas naturales como herbazales y bosques, y los ecosistemas fabricados, como las ciudades (Odum y Sarmiento, 1998).

Estos ecosistemas son accionados por la energía del sol, como los ecosistemas naturales, pero difieren de estos en algunos sentidos: existen fuentes de energía auxiliar (combustibles, trabajo animal y humano); la diversidad es reducida en gran medida por el manejo humano con el fin de masificar el rendimiento en la producción de alimento y otros bienes; los animales y plantas dominantes se seleccionan de manera artificial y no natural; y el control es externo y orientado a las metas del ser humano, en vez de interno por retroalimentación de subsistemas como en los ecosistemas naturales (Odum y Sarmiento, 1998).

Es decir que, un agroecosistema es un ecosistema que es constantemente perturbado por la acción del ser humano, la cual lo mantiene en estados iniciales de sucesión, con una biodiversidad muy disminuida, en el cual las especies que se encuentran son escogidas por el ser humano y no las producto del proceso de coevolucion, en donde los flujos de energía son determinados por el ser humano y en los cuales la redundancia trófica es casi inexistente, además este tipo de ecosistema es cíclicamente llevado a un estado de diversidad mínimo (máxima perturbación o catástrofe) al inicio de cada ciclo de cultivo (Figura 1), por lo cual se llevan a cero todas las relaciones entre los elementos del ecosistema.



Figura 1. Inicio del ciclo de siembra. Con el laboreo del suelo se llevan a cero las relaciones tróficas.

Es de resaltar que la preservación de la redundancia (la repetición de funciones), puede ser positiva, ya que esta pudiese promover la recuperación de las alteraciones producidas por las actividades humanas (Odum y Sarmiento, 1998) y es posible que sea el proceso que se encuentre detrás de la homeostasis.

Un ejemplo notable en la diferencia entre integración y redundancia de funciones de las especies dentro de su comunidad, se observa en los casos en que los insectos se convierten en plagas (Odum y Sarmiento, 1998).

La mayoría de las plagas agrícolas son especies que llevan vidas relativamente inocuas en sus hábitats nativos, pero resultan problemáticas cuando invaden un sistema agrícola (Odum y Sarmiento, 1998).

En su hábitat natural, estas especies actúan como partes de ecosistemas bien ordenados, en los cuales los excesos de reproducción y alimentación son controlados, como resultado de largos períodos de ajuste evolutivo (Odum y Sarmiento, 1998).

En situaciones nuevas (e.g., invasión de agroecosistemas), en que se carece de tales controles naturales, las poblaciones se comportan como un cáncer que puede destruir todo el sistema antes de sea posible establecer controles artificiales (Odum y Sarmiento, 1998).

Es decir, que se ha establecido una relación entre la diversidad de un ecosistema y la homeostasis del mismo, esto es un indicativo de que la falta de diversidad pudiese ser la razón de la falta de homeostasis observada en los agroecosistemas.

Estimación de la biodiversidad

Ahora bien, en este marco de ideas, la variable que deberíamos medir para comparar los ecosistemas naturales con los agroecosistemas seria la biodiversidad, sin embargo esto nos pudiese llevar a errores, ya que todas las medidas de biodiversidad con las que actualmente contamos, son producto del enfoque reduccionista de la ciencia establecida, y por lo tanto solo se centran en el estudio de los componentes por separado, y no toman en cuenta sus interacciones, lo cual se puede apreciar en el hecho de que en estos índices básicamente se toman como datos el numero de especies o clases observado (S) y el tamaño de la muestra (N), es decir ninguna variable toma en cuenta las relaciones entre las partes, solamente se toman en cuenta individualmente.

A estos estimados de biodiversidad les hacen falta tomar en cuenta la diversidad de interacciones, es decir, las diferentes relaciones entre los componentes de la comunidad, la cual no es necesariamente proporcional a la obtenida directamente de los índices clásicos de biodiversidad.

Por ejemplo, si en un ecosistema las relaciones tróficas son del tipo lineal (Figura 2), es decir el flujo de energía sigue un solo camino posible, los estimados de biodiversidad obtenidos de los índices clásicos son proporcionales a la diversidad trófica (comparar número de flechas y organismos en la Figura 2), ya que ambos se incrementan monótonamente.


Figura 2. Cadena trófica lineal.

Pero, si en el ecosistema las relaciones no son lineales (Figura 3), es decir, que el flujo de energía puede seguir diferentes rutas, los índices de biodiversidad clásicos siempre subestiman los niveles de diversidad trófica (comparar número de flechas y organismos en la Figura 3).

Figura 3. Cadena trófica no lineal.

Si este es el caso, con el empleo de estos índices, nunca se podría establecer el proceso responsable de la ocurrencia de homeostasis, ya que la misma es una propiedad emergente y como tal depende de las relaciones entre los elementos y no de las características individuales de estos por separado, por lo tanto, con su uso jamás se pudiesen establecer las características de la arquitectura de un agroecosistemas capaces de reproducir la autoregulación de las poblaciones de insectos, que es el fin por ejemplo de un área tan importante en la Agroecología como el manejo ecológico de plagas.

De esta manera se puede apreciar fácilmente que uno de los mayores retos que enfrentamos los agroecólogos es el construir herramientas ad hoc, que nos permitan abordar los problemas inherentes a la producción agrícola de una manera concordante con nuestras bases filosóficas.


Para elaborar un índice de biodiversidad que tome en cuenta las relaciones entre los elementos del ecosistema es indispensable utilizar las herramientas de mecánica estadística de redes complejas.

Una primera aproximación a un índice de diversidad holistico debería tomar en cuenta, como lo hacen los índices tradicionales el tamaño de la muestra (N) y el número de clases presentes en la muestra (S), tal vez relacionando estas medidas con la entropía del sistema como lo hace el índice de Shannon, pero además de esto debería tomar en cuenta el numero de enlaces en la red, el número de compartimientos o modularidad de la trama y la redundancia.

Una buena medida estándar del número de enlaces en la red es la densidad (D), esta es una medida del número de enlaces observado en la red comparados con el máximo posible (grafo completo, donde todos los nodos de la red se conectan con todos los demás), la expresión matematica de la densidad tiene la siguiente forma (Costa y Silva, 2005):

Donde Vo es el número de enlaces observado y Vmax es el número de enlaces en un grafo completo con un número de vértices igual al de la red estudiada. El número de vínculos en un grafo completo con N número de nodos es (Costa y Silva, 2005):

La modularidad de la trama se puede estimar mediante el estudio del mezclado de los elementos de la red, es decir, la tendencia de elementos de diferentes tipos a interactuar. Para esto se debe construir una matriz de mezclado M, compuesta de elementos mst, donde mst representa el número de vínculos que conectan elementos del tipo s con elementos del tipo t, donde los diferentes tipos representan por ejemplo gremios ecológicos.

Esta matriz puede ser normalizada (Costa y Silva, 2005):

Donde M representa la suma de todos los elementos en la matriz M.

La probabilidad de que un elemento s tenga un enlace con un elemento t es (Costa y Silva, 2005):

Nótese que:

P(s,t) y M normalizada pueden ser usados para cuantificar la tendencia de la trama trofíca a conectar nodos del mismo tipo, lo que se conoce como el mezclado (assortativity).

Se puede definir un coeficiente de mezclado como (Costa y Silva, 2005):

Donde T es el número de diferentes tipos (gremios) en la red.

Se puede apreciar que Q toma valores 0≤ Q≤1, donde Q = 1 representa una red no mezclada perfecta (los nodos de un tipo solo se relacionan con los de su mismo tipo) y Q= 0 representa una red completamente mezclada (Costa y Silva, 2005).

Esta última ecuación presenta el problema que cada gremio tiene el mismo peso, sin importar el número de especies en el gremio, una definición alternativa que evita este problema es (Costa y Silva, 2005):


Donde valores de Rc cerca de 0 indican baja modularidad de la red mientras que valores cercanos a 1 indican marcada modularidad.

La redundancia de la red puede ser estimada a través del coeficiente de agrupamiento, esta medida está relaciona con la presencia de bucles dentro de la red, por lo que representa una medida de la redundancia de la trama y de la posible presencia de retroalimentación, por lo cual esta posiblemente relacionada con la homeostasis de la red. Una definición de este índice es(Costa y Silva, 2005):
Donde N∆ es el número de triángulos en la red y N3 es el número de tripletas conectadas. Un triángulo es un set de tres nodos con vínculos entre cada par de nodos, una tripleta conectada es un set de tres nodos donde cada nodo puede ser alcanzado a partir de cualquier otro nodo de la tripleta (directa o indirectamente). En la ecuación anterior el factor 3 en N se explica por que cada triangulo puede ser visto como consistente de tres tripletas. Estas medidas se pueden definir de la siguiente manera (Costa y Silva, 2005):

Donde la suma debe hacerse sobre todas las tripletas ordenadas (i,j,k) de los distintos nodos i,j y k.

De esta manera la ecuación del índice de diversidad holistico tentativamente pudiese tomar la forma:


Donde es el valor del índice de Shannon. Esta aproximación toma en cuenta aspectos claves de la biodiversidad de un ecosistema, no solamente los relacionados con la riqueza y abundancia. Sin embargo para su estimación hace falta un conocimiento de las características de la comunidad muy superior al necesario para el cálculo de los índices reduccionistas.

De esta manera nos damos cuenta que en la Agroecología debido al marco conceptual con el cual se trabaja se hace indispensable generar herramientas acordes con la filosofía, tarea que no necesariamente es simple, en la cual se hace necesario el uso de las técnicas propias de la teoría de los sistemas complejos.

Esto sabemos.
Todo esta conectado
como la sangre
que une a una familia…
Lo que le acaece a la tierra,
acaece a los hijos e hijas de la tierra.
El hombre no tejió la trama de la vida;
es una mera hebra de la misma.
Lo que le haga a la trama,
se lo hace a sí mismo.


Ted Perry, 1996.

Bibliografía:

Capra, 1998. La Trama de la Vida: Una Nueva Perspectiva de los Sistemas Vivos. Anagrama.

Costa, L. da F.; Silva, F. N. 2005. Hierarchical characterization of complex networks. Journal of Statistical Physics, v. 125, p. 845-876.

May R M. 1973. Stability and complexity in model ecosystems. Princeton. NJ: Princeton. I. University Press.

Odum, E. P., Sarmiento, F. O. 1998. La Ecología: el puente entre ciencia y sociedad. Editorial. McGraw-Hill Interamericana de México.


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The Apple Incident

Revolución Verde versus Agroecología

Diego Griffon.

La agricultura es una actividad fundamental para el desarrollo de cualquier país, por lo tanto, es indispensable que el estado invierta en investigación y desarrollo en esta área, para de esta manera poder alcanzar el anhelado objetivo de la soberanía y seguridad agroalimentaria.

Ahora bien, la inversión por si sola no asegura que se alcance el objetivo antes mencionado, como cruelmente lo demuestra el estado actual de nuestra agricultura. Para lograr estos objetivos es fundamental establecer como líneas centrales en los programas de desarrollo agrícola la investigación en tecnologías acordes con las condiciones agroecológicas del país, que se fundamenten en el uso de materiales autóctonos, que permitan un desarrollo no dependiente de tecnologías y materias primas importadas.

Sin embargo, lamentablemente el paradigma imperante en las ciencias agrarias sigue siendo el de la nefasta Revolución Verde, nombre con el que se bautizó al sistema de producción agrícola de cereales que se dio en México a partir de 1943, como consecuencia del empleo de técnicas de producción centradas en la selección genética y la explotación intensiva permitida por el regadío y basada en la utilización masiva de fertilizantes, pesticidas y herbicidas.

Estas técnicas, al poco tiempo se fueron incorporando en otros países del "Tercer Mundo", a la par que se diversificó su aplicación a todos los cultivos.

La importancia de esta revolución radicó en que mostraba perspectivas muy optimistas con respecto a la erradicación del hambre y la desnutrición en los países subdesarrollados.
Los resultados en cuanto a aumento de la productividad fueron en principio espectaculares. En México, baste citar como ejemplo al trigo; su producción pasó de un rendimiento de 750 kg por hectárea en 1950, a 3,200 kg en la misma superficie en 1970 (Wikipedia, 2006), estos resultados llevaron a toda una generación de agrónomos del tercer mundo a implementar las técnicas de la Revolución Verde masivamente en sus respectivos países.

Pero los aspectos negativos no tardaron en aparecer: problemas de almacenaje de sustancias toxicas desconocidas y perjudiciales, excesivo costo de semillas y tecnología complementaria, alta dependencia tecnológica, desaparición de cultivos tradicionales mejor adaptados a las condiciones locales y la aparición dramática de nuevas plagas súper resistentes. Todo lo cual, lejos de solucionar las problemas de pobreza y hambre, solo los incrementó a la par que aumentó la dependencia económica y tecnológica de las naciones menos desarrolladas.

Por estas razones la Revolución Verde es muy criticada desde diversos puntos de vista, que van desde el ecológico al económico, pasando por el cultural e incluso nutricional, y representa un modelo de producción obsoleto que solo se mantiene en vigencia por la reticencia al cambio de las academias agrícolas.

Todo esto hace evidente la necesidad de impulsar un nuevo tipo de agricultura, que permita alcanzar las metas de soberanía y seguridad agroalimentaria; para lograr esto es indispensable dejar atrás el caduco paradigma industrialista y pasar al del desarrollo integral.

En el marco de este nuevo paradigma, en el cual no se antepone el conocimiento científico a la sabiduría ancestral de nuestros pueblos, es posible desarrollar nuevas tecnologías adaptadas a las condiciones agroecológicas del país, que permitan la inclusión social y transformar la difícil condición de vida del campesinado.

Esto se debe a que en este nuevo paradigma se hace énfasis en sistemas de producción intensivos en la mano de obra y no intensivos en la mecanización, por lo que generan más empleos y se disminuye la dependencia tecnológica, además forma parte de este paradigma el trastocar los modos de asociación entre los individuos, favoreciendo los esquemas cooperativistas, de responsabilidad y ganancias compartidas equitativamente, inspirándose en las experiencias altamente exitosas de cooperativas como Mondragón en el País Vasco o del movimiento Kibbutzim en Israel.

Para el desarrollo de estas tecnologías en el país, se deben impulsar líneas de investigación acordes con estos principios, en las cuales participen grupos interdisciplinarios de investigadores al lado de campesinos y productores para de esta forma tener una visión integral (Holística) de cada situación, que permitan desarrollar soluciones igualmente integrales.

Este enfoque integral hacia la producción de alimentos, fibras y forrajes que equilibra el bienestar ambiental, la equidad social y la viabilidad económica entre todos los sectores de la sociedad tomando en cuenta el compromiso con las generaciones futuras, es conocido en el ámbito científico como Agroecología.

La cual no es más que la aplicación de los principios de la ecología al diseño y manejo de agroecosistemas sostenibles. Por lo tanto, es un enfoque que apunta hacia una agricultura y desarrollo agrícola, basados en el rescate de los conocimientos ancestrales y en la aplicación de los principios de la agricultura alternativa.

Esto se logra integrando ecología, socioeconomía y cultura para asegurar la sostenibilidad de comunidades agrícolas, su productividad, un medio ambiente sano y la soberanía e independencia agroalimentaria.

Con esta herramienta se espera que logremos una independencia tecnológica total, no solo la independencia parcial, que caracteriza a la gran mayoría de las propuestas de desarrollo tecnológico que se han hecho en los países menos desarrollados, esto es un factor preponderante en la propuesta, ya que mientras el desarrollo no se produzca integralmente, siempre vamos a ser dependientes de la posibilidad de adaptación al país de tecnologías ajenas, lo que ha convertido a nuestra ciencia en domesticadora de tecnologías ajenas, en vez de productora de tecnologías autóctonas.

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Les Processus

martes, 11 de septiembre de 2007

El conocimiento agroecológico de la señora Aniceta Guillen Landaeta: rescatando la sabiduría ancestral

Jesús Alberto Linares, Dayaleth Alfonzo y Diego Griffon
Universidad Bolivariana de Venezuela. PFG en Agroecología

RESUMEN

En este trabajo se somete a prueba la efectividad de algunos conocimientos de la agricultura ancestral en el control de insectos indeseables en un cultivo de la Yuca. Para llevar a cabo esto, se realizó una serie de experimentos en donde se contrastan las prácticas convencionales con las prácticas realizadas por la señora Aniceta Guillén Landaeta. En la realización de los experimentos se usó un diseño de bloques aleatorios y la variable respuesta que se evaluó fue el porcentaje de daño foliar observado. Se encontró que los tratamientos en los cuales se aplican las prácticas ancestrales el daño foliar fue estadísticamente menor a los resultados obtenidos en los tratamientos en los cuales se realizó prácticas convencionales.

INTRODUCCIÓN

El proceso de homogenización en los sistemas de producción que impuso en el ámbito agrícola la revolución verde, dio al traste con un gran número de prácticas agronómicas que durante milenios permitió producciones sostenibles en nuestros campos. Éstas prácticas se fundamentan en aproximaciones al ecosistema radicalmente distintas a las de la agricultura convencional, pero plenamente afines con los principios agroecológicos. A pesar del tiempo que ha trascurrido desde que la revolución verde alcanzó la hegemonía en los sistemas de producción agrícola, todavía es posible encontrar reductos, considerados como marginales en el marco de la agricultura convencional, en los cuales sobreviven los conocimientos de la agricultura ancestral. Un ejemplo, lo encontramos en la comunidad de un asentamiento campesino ubicado en Ocumare del Tuy, Municipio Tomás Lander, Estado Miranda – Venezuela; donde habita la señora Aniceta Guillen Landaeta quien conoce y aplica una serie de estas prácticas agronómicas.
En este sector el Programa de Formación de Grado en Agroecología, de la Universidad Bolivariana de Venezuela realiza un proyecto de rescate de los conocimientos ancestrales. Producto de este esfuerzo se ha desarrollado en el predio de la señora Aniceta Guillen Landaeta una serie de experiencias de corte agroecológico. En este trabajo se contrastan las técnicas de cultivo de la Yuca (Manihot esculenta) de acuerdo a las practicas tradicionales transmitidas a la señora Guillen por sus antepasados con las prácticas convencionales de cultivo.

CARACTERÍSTICAS DEL AREA DE ESTUDIO

La comunidad de Marare, municipio Tomás Lander del estado Miranda (Figura 1), es una comunidad agrícola que se encuentra en las afueras del pueblo de Ocumare del Tuy. En esta comunidad residen aproximadamente de 20 familias, las cuales se dedican fundamentalmente a la agricultura y cría de animales, en producciones de pequeña escala tipo Conuco, bajo esquemas de agricultura de subsistencia, es decir con el objetivo de producir alimentos para el núcleo familiar y venta de los excedentes. Los rubros que se producen en esta localidad son: Musáceas, Cítricos, Parchita (Passiflora edulis), Ají (Capsicum annuum), Ocumo (Xanthosoma sagittifolium), Maíz (Zea mays) y Yuca (Manihot esculenta).



Figura 1. Mapa del área de estudio

MATERIALES Y MÉTODOS

En este trabajo se contrasta la forma de siembra y el manejo de arvenses practicado por la señora Guillen con los utilizados en las prácticas convencionales de siembra en Venezuela. En específico en Venezuela se recomienda sembrar los esquejes de Yuca de manera inclinada, enterrando la mitad del esqueje (Figura 2, Tratamiento 2) y hacer control de las arvenses, por su parte la señora Guillen recomienda sembrar los esquejes de manera horizontal, cubriendo con suelo la totalidad del esqueje y no llevar ningún control de las arvenses.

Para contrastar estas prácticas, se elaboró un experimento bajo un diseño de bloques al azar. Este experimento consistió de 4 tratamientos: T1: siembra inclinada del esqueje, sin control de arvenses; T2: siembra inclinada del esqueje, con control de arvenses; T3: siembra horizontal del esqueje, sin control de arvenses; T4: siembra horizontal del esqueje, con control de arvenses. De cada tratamiento se realizaron 5 repeticiones. El diseño final del experimento se presenta de manera esquemática en la Figura 2. En la Figura 2 se puede apreciar una imagen parcial del experimento en campo.
La variable respuesta que se evaluó fue el porcentaje de daño foliar a los 3 meses después de la siembra. Los resultados se analizaron mediante un Análisis de Variaza (ANOVA) de dos vías y una prueba de comparaciones múltiples de Tukey.



Figura 2. Representación esquemática del diseño del experimento


Figura 3. Imagen parcial del experimento en campo al momento de la siembra


RESULTADOS

En la Tabla 1 se presenta los valores observados en campo del porcentaje de daño foliar en cada uno de las tratamientos por bloque.

Por medio del análisis varianza (ANOVA) (Tabla 2) se estableció que las diferencias en el porcentaje de daño foliar en cada uno de los tratamientos (T1, T2, T3 y T4) son estadísticamente significativas (F experimental = 32.57 > F critico = 3.49).

Adicionalmente con ayuda de la prueba de comparaciones múltiples de Tukey (Tabla 3 y Tabla 4) pudimos determinar que (i) el porcentaje de daño entre Tratamiento 1 y Tratamiento 3 y el Tratamiento 2 y Tratamiento 4 no presentan diferencias estadísticamente significativas y (ii) las diferencias en el porcentaje de daño entre Tratamiento 1 y Tratamiento 2; Tratamiento 1 y Tratamiento 4; Tratamiento 2 y Tratamiento 3 y Tratamiento 3 y Tratamiento 4 son estadísticamente significativas.




DISCUSIÓN

Con base en los resultados obtenidos en el ANOVA y en la prueba de comparaciones múltiples de Tukey podemos afirmar que hay diferencias estadísticamente significativas en el porcentaje de daño foliar en las plantas de Yuca por la presencia o no de arvenses. Es de resaltar que la menor incidencia de plaga expresada como menor porcentaje de daño se observó en los tratamientos donde no se realizó ningún control de las arvenses, lo que concuerda con las prácticas agronómicas recomendadas por la señora Guillen.

La presencia de arvenses en los tratamientos aumenta la biodiversidad asociada al cultivo, la menor incidencia de los insectos no deseados se pudiese explicar mediante dos hipótesis, (i) la conocida como “hipótesis de los enemigos naturales” (Altieri 2000) esta postula que habrá una mayor mortalidad de insectos plagas debido a que en la biodiversidad asociada hay un incremento de parásitos y depredadores. Este incremento es debido a la presencia de una mayor fuente de alimento, incremento en la cubierta del suelo y aumento a la diversidad de insectos herbívoros que servirán como fuente de alimento alternativo para cuando las plagas sean escasas. (i) La segunda hipótesis que podría explicar la disminución de insectos plagas en los espacios con arvenses se denominada “hipótesis de concentración de recursos” (Altieri 2000), la cual postula que los insectos plagas especialistas serán menos abundantes en combinaciones de cultivos huésped y plantas no huéspedes. Estas combinaciones producen que las plagas experimenten mayor dificultad temporal para ubicarse, permanecer y reproducirse en sus huéspedes favoritos.

Se podrían exponer otras posibles explicaciones a la ya mencionadas, las arvenses pudiesen estar sirviendo de camuflaje al estar sobrepuestas a las plantas de yuca; también podrían estar diluyendo o escondiendo el estímulo atrayente, lo cual interrumpe la dinámica de búsqueda de la plaga, además pudiesen estar actuando como repelentes o actuando como barreras mecánicas a los insectos.

CONCLUSIONES

Los resultados de este trabajo demuestran que bajo las condiciones ambientales presentes en la comunidad de Marare, se obtiene un mejor control del daño causado por insectos en la lamina foliar, cuando se maneja el cultivo de la Yuca de acuerdo a las prácticas realizadas tradicionalmente en esta localidad. Este trabajo nos enseña que en la agricultura es fundamental considerar las condiciones agroecológicas particulares de cada región e investigar sobre las prácticas agrícolas realizadas por los habitantes de estas localidades. Poner a prueba mediante experimentos estos conocimientos ancestrales, sin importar que los mismos contradigan las prácticas utilizadas en la agricultura industrial, es una labor fundamental para la aceptación de los principios de la Agroecología.
De los resultados de este trabajo se hace evidente que realizar un inventario, sistematización, validación y divulgación de los saberes ancestrales región por región redundaría en un mejor manejo de los cultivos.

BIBLIOGRAFIA

Altieri, M. A. 1999. Agroecología. Bases científicas para una agricultura sustentable. Nordan Comunidad.


Señora Aniceta Guillen Landaeta (guardiana de saberes ancestrales)

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Basin Street Blues

Estudio de la entomofauna asociada a diferentes sistemas de producción agrícola en el Camino de los Españoles, Parque Nacional El Ávila, Venezuela

Marco Romero, Maria Contreras, Dayaleth Alfonzo y Diego Griffon
Universidad Bolivariana de Venezuela. PFG en Agroecología

Resumen

Incrementar la diversidad de cultivos presentes en un agroecosistema, promueve el aumento de los controladores biológicos y permite restablecer los mecanismos homeostáticos de control poblacional presentes en los ecosistemas naturales. Este principio es fundamental dentro del manejo agroecológico. Con el fin de validar esta práctica se realizó un seguimiento durante un ciclo de cultivo de la entomofauna asociada a tres ecosistemas: (i) un sistema agroecológico de producción, (ii) dos cultivos convencionales y (iii) un bosque no intervenido ubicado en la misma localidad en la cual se encuentran las producciones agrícolas. Con este experimento se busca establecer comparaciones entre la entomofauna originaria de la localidad con aquella encontrada en los diferentes modelos de producción agrícola. Las características de los sistemas estudiados son: 1- Un sistema de cultivos asociados de ciclo corto, en el cual no se emplearon productos agroquímicos en su manejo, 2- Dos monocultivos bajo un manejo convencional fundamentado en el uso intensivo de agroquímicos, 3- Un bosque primario. El muestreo se llevó a cabo mediante trampas de caída supervisadas semanalmente durante un período de 4 meses. La identificación de los insectos encontrados fue llevada a cabo al nivel taxonómico de orden. Se calcularon los índices de biodiversidad de Simpson, Shannon y Margalef, a partir de los cuales se contrastaron las diversas localidades. El estudio fue realizado en el sector de los Pachecos, ubicado en el Camino de los Españoles, del Parque Nacional El Ávila, Venezuela. La riqueza de los insectos en el sistema de producción agroecológico y el bosque primario resultaron estadísticamente iguales entre si y diferentes a las encontradas en el sistema convencional.

Introducción

En Venezuela las áreas protegidas ocupan 15,7 % (Gil, 2001) de la superficie del país. Las razones fundamentales por las que se declararon estas áreas como protegidas son resguardar cuencas y diversidad natural de los efectos de la expansión de la frontera agrícola. Durante los últimos cincuenta años ha habido una gran expansión e intensificación de las practicas agrícolas a nivel mundial que han tenido impactos desfavorables sobre la biodiversidad a causa de la deforestación y degradación del suelo (Hall, 2001). Los procesos de expansión agrícola y fragmentación de bosques son dañinos a la biodiversidad ya que se pierden extensas áreas de bosque. La fragmentación de bosques aumenta la posibilidad de extinciones locales como resultado de la disminución de la migración entre fragmentos y reducción de variabilidad genética (Kruess y Tscharntke, 1994; Simberloff, 1995).

Una respuesta a esta tendencia es la creación de áreas protegidas bajo la figura legal de Parques Nacionales. Sin embargo, en muchas de las áreas que se pretende proteger por estos mecanismos, existían previamente a su designación como Parques Nacionales comunidades rurales, las cuales todavía se mantienen en estos sitios. Muchas de estas comunidades se dedican a actividades agrícolas, por lo que los objetivos de protección de estas zonas en algunos casos no se han podido alcanzar. Se ha planteado (Hall, 2001) incrementar la biodiversidad en los agroecosistemas como un medio para disminuir los efectos adversos de la agricultura (Hall, 2001). En particular la Agroecología se ha erguido como alternativa a los modos de producción agrícola convencionales (Altieri, 1999; Gliessman, 2002; Nuñes, 2005). Este trabajo de investigación estudia los efectos sobre la diversidad de artrópodos de diferentes modos de producción agrícola. Se compara la biodiversidad asociada a agroecosistemas bajo manejo convencional y bajo manejo agroecológico, se contrasta también la diversidad de estos agroecosistemas con la observada en un bosque primario aledaño a la zona de estudio.

Area de estudio

Este estudio se llevo a cabo en el Camino de los Españoles del Parque Nacional el Ávila (Venezuela). A pesar de ser Parque Nacional, en esta zona existe una mediana producción agrícola, que se fundamenta en la explotación de rubros hortícolas, bajo esquemas convencionales de producción, basados en el uso masivo de agroquímicos y laboreo intensivo del suelo.
En específico el trabajo se realizó en el sector Los Pachecos, a 1466 msnm. La parcela se encuentra en las coordenadas 11666555N 19726076E. Esta zona pertenece a la región hidrográfica central de Venezuela, en específico a la cuenca del rió Tuy, Subcuenca del rio Guaire, Microcuenca Catuche. En esta localidad existe una precipitación anual de 949,9 mm, humedad relativa promedio de 63.5% y temperaturas que oscilan desde los 17º C a los 30º C. La vegetación primaria de la zona consiste de selva tropófila.

Materiales y métodos

Se seleccionaron tres sitios de muestreo para representar el mosaico de complejidad paisajística de la zona, estos sitios de muestreo se ubicaron en: (i) un Bosque primario no intervenido (B), (ii) una parcela de producción agrícola bajo esquemas agroecológicos (CA) y (iii) dos parcelas agrícolas convencionales (CC). Durante el período de muestreo en el CA se produjeron en policultivo los siguientes rubros: Naranja (Citrus sinensis), Limón (Citrus aurantifolia), Aguacate (Persea americana), Maíz (Zea mays), Cilantro (Coriandrum sativum), Ají (Capsicum annuum), Pimentón (Capsicum annuum), Berenjena (Solanum melongena), Lechuga (Lactuca sativa), Rábano (Raphanus sativus), Zanahoria (Daucus carota), Cebollin (Allium schoenoprasum) y Albahaca (Ocimum basilicum). En los CC que se tomaron muestras se producían respectivamente un monocultivo de Brócoli (Brassica oleracea) y uno de Tomate (Licopersicum sculentus).

El muestreo se llevo a cabo con trampas de caída, en cada una de las localidades se ubicaron tres trampas, para un total de nueve. El trabajo se efectuó durante el periodo de Marzo a Julio del año 2007, el cual corresponde al principio del período de producción de secano (bajo lluvias) en la zona, que corresponde al ciclo de producción principal del año en la localidad. La categorización de las muestras se llevo a cabo al nivel taxonómico de orden.
Las localidades se compararon en Función de índices de diversidad, en específico se compararon utilizando los índices de:


Los valores de las riquezas (S) en cada una de las localidades fueron comparados por medio de un ANOVA y con la prueba de comparaciones múltiples de Tukey.

Resultados

En la figura 1, se presentan las abundancias relativas de cada uno de los órdenes en los diferentes ambientes.


En la tabla 1 se presentan los resultados de los índices de diversidad en las distintas localidades estudiadas.


Las abundancias relativas para cada uno de los eventos de muestreo se presentan en la Figura 2 de cada uno de los ordenes en el Bosque y el Cultivo Agroecológico.



Las variaciones en la riqueza entre el Bosque y el Cultivo Agroecológico a lo largo de los diferentes muestreos se observan en la Figura 3.

Figura 3. Variaciones en la riqueza entre el Bosque y el Cultivo Agroecológico.

Por medio del ANOVA (Tabla 2) se estableció que las diferencias en las riquezas promedio en cada uno de los sistemas CC, CA y B son estadísticamente significativas (F experimental = 65.14 > F critico = 3.63). Adicionalmente con ayuda de la prueba de comparaciones múltiples de Tukey (Tabla 3 y Tabla 4) pudimos determinar que las riquezas entre el CA y B no presentan diferencias estadísticamente significativas mientras que las diferencias entre las riquezas de estos sistemas con el B son estadísticamente significativas.

La tabla 3 presenta las diferencias entre las medias de las riquezas en las diferentes zonas de muestreo.


En la tabla 4 se presentan los resultados de la prueba de comparaciones múltiples de Tukey.

Discusión

Los resultados para el índice de Shannon estandarizado (Tabla 1) indican que el ambiente con mayor equidad es el CC, seguido del CA y por ultimo el B. Estos resultados se pueden apreciar gráficamente en la Figura 1, donde el CC presenta la distribución de frecuencias más homogénea. Es de destacar que la comunidad originaria de esta zona (B) presenta una marcada inequidad y que la comunidad del CC se aleja mucho de esta característica, mientras que el CA la reproduce mejor.

El índice de Simpson muestra que la distribución de frecuencias tanto en B como en el CA se encuentra muy sesgada, siendo Coleoptera la clase dominante en ambos sistemas. Sin embargo, en el CA las clases Hymenoptera-Formicidae y Diptera son también muy abundantes. Por su parte, el CC es más homogéneo siendo los grupos dominantes Hymenpotera, Diptera y Orthoptera.

Por su parte, el índice de Margalef nos indica que las mayores riquezas se encuentran en el B y en el CA, siendo menores en el CC. Las riquezas en el B y en el CA son muy similares, en la Figura 2, apreciamos tendencias sumamente análogas en cuanto a los cambios de dominancia en las abundancias de ambos sistemas.

El análisis de varianza de los valores de riqueza en los tres ambientes señala que las medias de las riquezas en los diferentes sitios de muestreo son estadísticamente diferentes. Por medio de la prueba de Tukey tenemos que las riquezas observadas en el B son estadísticamente indistinguibles de las del CA. Siendo estas últimas estadísticamente diferentes a las encontradas en el CC.

Estos resultados se pudiesen interpretar como el producto del manejo que se hace de las plagas en el CC, el cual se fundamenta únicamente en la aspersión de insecticidas químicos, aunado a la uniformidad que el esquema de monocultivo impone en el agroecosistema. Este esquema de manejo en conjunto produce una diversidad de insectos disminuida en comparación de la riqueza original de la zona.

En cuanto a la similaridad entre los valores de riqueza entre el CA y el B, se puede explicar en parte como el resultado de la no aplicación de agroquímicos en el CA y a la heterogeneidad estructural en el agroecosistema que supone el sistema de policultivos altamente diversificado mediante el cual se maneja esa unidad de producción. Este patrón de cultivos se traduce en la generación de un gran número de nichos, que son ocupados por una mayor diversidad de insectos.

Otra posible explicación se encuentra en que el CA tiene gran parte de sus linderos con el B primario, por lo cual entre este C y el B existe un cambio abrupto en la vegetación, lo que genera un ecotono. Se a planteado (Odum y Sarmiento, 1998) que en este tipo de ambientes de transición abrupta la diversidad puede ser incluso mayor a la observada en las comunidades adyacentes, lo que también puede explicar nuestros resultados.

Conclusión

En este trabajo se ha encontrado que entre el agroecosistema manejado de acuerdo a los principios de la Agroecología y el Bprimario no existen diferencias estadísticamente significativas con respecto a la riqueza. Mientras que ambos presentan riquezas estadísticamente superiores a las encontradas en el cultivo bajo un manejo convencional. El By el CA también presentan patrones similares en cuanto a equidad y dominancia. Nuestros resultados son concordantes con el principio de la Agroecología que postula que el incrementar la diversidad de cultivos presentes en un agroecosistema promueve aumentos en la fauna asociada. En esta caso mediante el manejo del agroecosistema de acuerdo con los principios de la Agroecología se logra reproducir en buena medida las características fundamentales de la comunidad de insectos original del la zona. Por lo que una manera de disminuir los efectos negativos de las actividades agrícolas sobre la diversidad de insectos del Parque Nacional El Ávila, es el impulsar la transformación de los modos de producción característicos de la zona a unos acordes con las prácticas agroecológicas.

Bibliografía:

Altieri, M. A. 1999. Agroecología. Bases científicas para una agricultura sustentable. Nordan Comunidad.

Gliessman, S. 1998. Agroecology: Ecological Processes in Sustainable Agriculture. Sleeping Bear/ Ann Arbor Press.

Núñez. M. A. 2005. Bases científicas de la agricultura tropical sustentable. In Motion Magazine. June 11. http://www.inmotionmagazine.com/global/man_base.html 01/12/06, 12:00PM.

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