Modelo de un ejemplo de ecosistema
Ecosistema es uno de esos términos que si preguntas a cien personas qué significa, probablemente obtendrás cien respuestas diferentes, la mayoría de ellas en una zona similar, pero la variación sería significativa. La primera vez que oí la palabra ecosistema fue probablemente en una clase de ciencias de primaria en la que estudiamos el «ecosistema del océano».
Ecosistema es un concepto que reconoce que, en cualquier sistema cerrado, los miembros de ese sistema deben trabajar con y alrededor de los demás para mantener el sistema estable, optimizando idealmente el beneficio colectivo. En el mundo natural vemos muchas pruebas de cómo un ecosistema equilibrado beneficia a todos los participantes, y de lo destructivo que puede ser el desequilibrio en un ecosistema.
Dado que trabajamos en el mundo de los negocios, me pareció que sería útil hacer una definición más precisa de ecosistema en relación con el objetivo de creación de valor empresarial entre múltiples partes. Así, definimos un «ecosistema empresarial» de la siguiente manera:
«Un ecosistema empresarial es un acuerdo comercial intencionado entre dos o más entidades (los miembros) para crear y compartir un valor colectivo para un conjunto común de clientes. Todo ecosistema empresarial tiene participantes, y al menos un miembro actúa como orquestador de los participantes. Todos los miembros de un ecosistema empresarial, ya sean orquestadores o participantes, tienen sus marcas presentes en las propuestas de valor.»
Tipos de modelos de ecosistemas
Aquí presentamos una perspectiva comunitaria sobre cómo explorar, explotar y hacer evolucionar la diversidad de los modelos de ecosistemas acuáticos. Estos modelos desempeñan un importante papel en la comprensión del funcionamiento de los ecosistemas acuáticos, llenando las lagunas de observación y desarrollando estrategias eficaces para la gestión de la calidad del agua. Con este espíritu, desde los años 70 se han desarrollado numerosos modelos. Nos proponemos explorar la diversidad de los modelos haciendo un inventario entre 42 modelizadores de ecosistemas acuáticos, clasificando el conjunto de modelos resultante y analizándolos en función de su diversidad. A continuación, nos centramos en cómo explotar la diversidad de modelos comparando y combinando diferentes aspectos de los modelos existentes. Por último, analizamos cómo surgió la diversidad de modelos en el pasado y cómo podría evolucionar en el futuro. A lo largo de nuestro estudio, utilizamos analogías de la investigación sobre biodiversidad para analizar e interpretar la diversidad de modelos. Recomendamos poner los modelos a disposición del público a través de políticas de código abierto, estandarizar la documentación y la implementación técnica de los modelos, y comparar los modelos a través de la modelización de conjuntos y los enfoques interdisciplinarios. Terminamos con nuestra perspectiva sobre cómo podría desarrollarse el campo de la modelización de los ecosistemas acuáticos en los próximos 5-10 años. En aras de la claridad y para mejorar la legibilidad para los no modelizadores, incluimos un glosario.
Ecosistema en una botella con animales
Los modelos ecológicos tienen aplicaciones en una gran variedad de disciplinas, como la gestión de los recursos naturales, la ecotoxicología y la salud ambiental, la agricultura y la conservación de la fauna. Hay dos tipos principales de modelos ecológicos: los modelos analíticos y los modelos de simulación/computación. Los modelos analíticos suelen ser más complejos desde el punto de vista matemático y funcionan mejor cuando se trata de sistemas relativamente sencillos (a menudo lineales) que pueden describirse con precisión mediante un conjunto de ecuaciones matemáticas cuyo comportamiento es bien conocido. Los modelos de simulación utilizan técnicas numéricas para resolver problemas para los que las soluciones analíticas son poco prácticas o imposibles. Los modelos de simulación tienden a ser más utilizados y suelen considerarse más realistas desde el punto de vista ecológico. Una vez construidos, los modelos se validan para garantizar que los resultados sean aceptablemente precisos o realistas.
A medida que aumenta el número de especies y clases de edad en el modelo, una sola estación de trabajo ya no es suficiente para obtener resultados en un plazo razonable. El modelo actual está estructurado para aprovechar el reciente desarrollo de los sistemas de computación paralela en clúster. En el sistema de computación en cluster, cada clase de edad de una especie puede ser calculada y la información se resume en cada nodo en cada paso de tiempo (t). La información resumida para cada clase de edad de cada especie es recibida por el nodo maestro y distribuida a los nodos esclavos para su simulación en el siguiente paso de tiempo (t+1). Por lo tanto, a medida que aumenta el número de especies y clases de edad en el modelo, podemos añadir más nodos de computación al sistema de clúster para equilibrar las necesidades. De este modo, el modelo ayudará a establecer medidas ecológicas cuantitativas del éxito de la gestión pesquera para la Comisión de Pesca Marina de los Estados Atlánticos y otras entidades regionales de gestión pesquera de los Estados Unidos.
Proyecto de modelo de ecosistema
Los ecosistemas, sistemas interactivos de factores bióticos y abióticos, son un tema fascinante en las ciencias de la vida. Los Estándares Científicos de la Próxima Generación (NGSS Lead States 2013) reconocen a los Ecosistemas: Interacciones, Energía y Dinámica (HS-LS2) como una de las cuatro ideas globales de las ciencias de la vida que los estudiantes deben comprender. La apreciación por parte de los estudiantes de estos sistemas complejos y frágiles es más importante que nunca, ya que los impactos humanos amenazan la biodiversidad en todo el mundo.
La observación directa de los ecosistemas reales es esencial para que los estudiantes construyan tanto el conocimiento del contenido ecológico como las prácticas científicas necesarias para investigar los sistemas naturales (Korfiatis y Tunnicliffe 2012). Esta investigación fue diseñada para que los estudiantes comprendan y aprecien los ecosistemas de una manera auténtica, atractiva y rentable. Emplea el modelo de instrucción 5E (Bybee 2016) y abarca una unidad de ecosistemas de tres semanas. Esta unidad se enseñó a estudiantes de Ciencias Ambientales de primer y segundo año en una escuela secundaria de Título 1, aunque podría adaptarse fácilmente para su uso en una variedad de cursos de ciencias de la vida.