integradas y de aprendizaje basado en proyectos.
Este libro está enfocado en la presentación y explicación del uso de herramientas al alcance de cualquier estudiante o profesional con formación matematica a nivel básico, para el desarrollo de habilidades de pensamiento sistémico y de habilidades de modelización y análisis de sistemas de cualquier naturaleza. A través de aplicar estas herramientas al estudio cuantitativo de sistemas naturales, sociales y, en especial, de sistemas socioecológicos, el lector podrá descubrir que la estructura de los sistemas tiene mucho que decir y explicar acerca del funcionamiento, operación y respuestas de estos en un mundo que cambia en múltiples aspectos físicos, biológicos y sociales, a tasas elevadas y, para algunos, inquietantes. Solo hay que conocer cómo interpretar las señales de la estructura, cómo leer y oír sus códigos. Intento que este libro sirva para tal propósito.
Puede resultar instructivo darle a conocer al lector de dónde proviene mi atracción por la modelización y el análisis estructural de sistemas. Al terminar mi segundo año de estudios de Biología en la Universidad Católica de Valparaíso, mi ciudad natal, dediqué ese verano a leer acerca de la teoría de la evolución. Confieso que fue uno de los mejores veranos de mi vida y esa lectura marcó mi fascinación por la adaptación biológica y la selección natural como su proceso generativo. Al siguiente año, me inscribí en el curso de morfología funcional animal, que terminó por consolidar mi interés por estos temas y cuyo profesor, el zoólogo Eduardo de la Hoz Urrejola (Cancino et al., 1999) terminó siendo una figura académica muy influyente en mi carrera. Esas chispas que finalmente gatillaron mi decisión de dedicar el resto de mi vida a la ciencia, fueron las profundas e inagotables conversaciones con aquel profesor, acerca de la relación entre estructura y función en seres vivos, aunque también en obras de arquitectura, en máquinas y en objetos en general. Así, entender el concepto de determinismo estructural, que luego conocí en la obra de Humberto Maturana, fue tan natural para mí como beber agua.
Algo más tarde, en mis clases de ecología, el ecólogo Francisco Sáiz Gutiérrez me hizo comprender, por medio de sus charlas y textos, que la estructura como determinante de la función opera también en niveles de organización más inclusivos: en poblaciones de organismos, en comunidades ecológicas y en ecosistemas. Otro ecólogo, discípulo de Ramon Margalef, en Barcelona, y quien para mi fortuna se convirtiera en mi supervisor de tesis de maestría, Luis Zúñiga Molinier, me motivó en la década de 1990 a estudiar matemáticas e introducirme en la modelización y el estudio de los sistemas complejos. Luego, de mi director de tesis doctoral, Hans Otto Siebeck, de la Ludwig-Maximilians Universität München, obtuve lecciones clave para la culminación de mi formación como estudiante. A él le agradezco el haberme transmitido el sentido del rigor en la obtención y uso de la evidencia empírica y la importancia y la belleza de poner la ciencia al servicio de las comunidades humanas. Mi homenaje y gratitud a estos maestros cuya visión no estaba velada por la búsqueda de la publicación rápida y de los factores de impacto. A ellos les debo en buena medida mi feliz carrera como científico, mi compromiso con la formación de estudiantes y mi modesta pero honesta obra académica, incluido este libro.
Muchas de las ideas y desarrollos expuestos en este texto fueron también inspirados, gatillados o francamente aprendidos de conversaciones con numerosos investigadores, a quienes me enorgullece haber conocido y les agradezco sus conocimientos aportados generosa y desinteresadamente. Algunas de estas brillantes personas son Alan A. Berryman, de la Washington State University, Wayne M. Getz, de la University of California at Berkeley, Jeffrey Dambacher, de csiro Oceans and Atmosphere (Australia), José D. Flores, de la University of South Dakota, Sonia Kefi, de la Université de Montpellier, Matías Arim de la Universidad de la República del Uruguay y Diego P. Vázquez, de conicet, (Argentina). En mi país, Chile, hay personas fundamentales de quienes he aprendido mucho sobre materias del ámbito de este libro. Los más importantes han sido Eduardo González Olivares y Jaime Mena Lorca, del Instituto de Matemáticas de la Universidad Católica de Valparaíso, Pablo Razeto Barry, del Instituto de Filosofía y Ciencias de la Complejidad (Santiago), Pablo Moisset de Espanés, del Centre for Biotechnology and Bioengineering (Santiago), Ramiro Bustamante, Gonzalo Robledo, Italo Serey y Rodrigo Jiliberto Herrera, de la Universidad de Chile, Pablo A. Marquet, Francisco Bozinovic y Mauricio Lima, de la Pontificia Universidad Católica de Chile. Mi más profundo agradecimiento y aprecio hacia estos queridos amigos. También agradezco muy especialmente la inspiración y refrescantes conversaciones con mis estudiantes doctorales y de maestría, las cuales me han ayudado sobre todo a conocer mis vacíos, a organizar mis conocimientos y a desarrollar formas de explicar más eficaces. En el tema de la modelización y análisis estructural, mi especial reconocimiento a mis exestudiantes doctorales Leslie Garay-Narváez, Fernanda S. Valdovinos, Adriana Aránguiz-Acuña, Pasquinell Urbani y Javier González-Barrientos, a quienes espero haber facilitado en alguna medida sus trayectorias académicas. Algunas personas aportaron tremendamente a este proyecto a través de la paciente y generosa revisión de algunos capítulos de este libro. Carla Olmo, Antonio López-Carretero, Esteban Ortiz y Mauricio Franco-Cisterna revisaron críticamente y realizaron sugerencias en los capítulos de modelización y análisis de sistemas. Maximiliano Moder y Malva Uribe ayudaron a mejorar sustancialmente el capítulo sobre educación. Ramiro O. Bustamante y Horacio Samaniego revisaron críticamente la totalidad del manuscrito original y aportaron con sus certeros comentarios, agudos y siempre constructivos, a mejorar esta obra. Mi enorme gratitud a ambos. En la esfera personal, agradezco inmensamente a mi apreciado amigo Rodrigo Pica por facilitarnos su casa en el hermoso balneario de Maitencillo, donde pude finalizar la escritura de este libro con inspiración y paz.
Este proyecto no pudo haberse realizado sin el apoyo de mi institución, la Universidad Mayor, en Santiago de Chile, donde he encontrado un espacio grato para desarrollar mi labor científica con libertad y entusiasmo. El Estado de Chile, a través de la Comisión Nacional de Investigación Científica y Tecnológica conicyt (actualmente Agencia Nacional de Investigación y Desarrollo, anid) y especialmente su programa Fondo Nacional de Desarrollo Científico y Tecnológico fondecyt que ha provisto los apoyos financieros principales para conducir nuestras investigaciones en ecología teórica desde el mismo inicio de este siglo. La publicación de este libro contó con financiamiento parcial del proyecto fondecyt 1190173.
“No hay nada más práctico que una buena teoría.”
Kurt Lewin, 1943
Rodrigo Ramos-Jiliberto
Santiago, Chile
marzo de 2020
1.1 Sobre los sistemas y nuestros problemas
Este libro trata del estudio de la estructura de los sistemas de diverso tipo que conforman nuestro mundo. ¿Cómo entender el operar de los sistemas ecológicos o de las organizaciones sociales?, ¿cómo entender las miríadas de influencias que ejercen entre sí los componentes sociales, ecológicos, físicos, culturales, psicológicos, que definen los problemas complejos de nuestro planeta?, ¿cómo describir y representar estos sistemas para comenzar a entenderlos?, ¿cómo acceder, siquiera en parte, a anticipar sus respuestas frente a los futuros cambios sociales, climáticos, ambientales, demográficos que, con alta probabilidad, impactarán directamente en nuestra forma de vivir? y ¿cómo diseñar posibles medidas que podríamos adoptar en nuestras comunidades para enfrentar riesgos de origen natural o humano? En otras palabras, ¿cómo tomar decisiones con fundamentos respecto de problemas que se entrelazan con otros problemas?, ¿cómo proyectar las consecuencias de las acciones que ejercemos o podríamos ejercer sobre elementos que componen estos sistemas?
Muchos de los más importantes desafíos y problemáticas1 que la humanidad enfrenta en el presente —y seguirá enfrentando en el futuro— son marcadamente complejos. De hecho, en los países en vías de desarrollo, aunque también en muchos países industrializados, algunos de estos retos giran en torno
