CASUALIDAD Y CAUSALIDAD EN LOS FENOMENOS NATURALES Miguel IBAÑEZ Instituto Geográfico Vasco "Andrés de Urdaneta" Apartado 719 20080 Donostia-San Sebastián RESUMEN: CASUALIDAD y CAUSALIDAD EN LOS FENOMENOS NATURALES. Los fenómenos naturales están sometidos a variaciones regulares e impredecibles. La importancia relativa de cada uno de estos comportamientos condiciona la evolución de los sistemas naturales. Se plantea como ejemplo el comportamiento de los ecosistemas litorales de la costa vasca, donde tras una aparente complejidad se esconde una naturaleza imprevisible de los factores (como frecuencia de temporales) que interaccionan con otros de comportamiento regular, como los ciclos de las mareas. Palabras Clave: Impredictividad ecológica, Costa Vasca. Kew Words: Ecological impredictability, Basque Coast. LABURPENA: KASUALTASUNA ETA KAUSALTASUNA NATUR \GERTAKARIETAN. Natur gertakariek aldaera jakinak eta ustegabeak izan ohi dituzte. Konportamendu bakoitzaren garrantzi erlatiboak natur sistemen bilakaera baldintzatzen du. Argibide gisa Euskal herriko itsasertzeko ekosistemen konportamendua aipatzen da, bertan itxurazko konplexutasunaren azpian ezinigarrizko eraginen natura (ekaitzen maiztasuna, adibidez) konportamendu jakineko beste batzuekin baean, marealdiekin adibidez, ari bait da. SUMMARY: CASUALTY AND CASUALITY IN THE NATURAL PHENOMENA. The Natural phenomena present regular and impredictable variations. The relative importance of each of these behaviours implies the evolution of the natural system. The behaviour of the littoral ecosystems of the Basque coast is proposed as an example where an apparent complexity is produced by the interaction of impredictable (caotic) factors (as the storm frequency) with others of regular behaviour as the tidal cycles. Los procesos naturales ya sean estos de tipo geológico, geofísico climático o biológico, apenas si comienzan a ser entendidos a la luz de teorías muchas veces innovadoras, pero que en definitiva constituyen los primeros balbuceos en el intento de comprender los orígenes y causas de la mayor parte de los fenómenos que denominamos "naturales". El universo conocido y en especial nuestro planeta nos aparece como un sistema en equilibrio dinámico con unos cambios de gran intensidad a largo plazo en el extremo geológico y de gran frecuencia en el espacio biológico. Podemos imaginarlo como un gran sistema aparentemente estable constituido por una multitud de subsistemas inestables que tienden hacia una situación de equilibrio mediante redistribuciones (flujos) de la materia y la energía. A escala planetaria, los movimientos de rotación y traslación de la tierra generan una serie de flujos internos tanto en la zona sólida como en la líquida (hidrosfera) y gaseosa (atmósfera). No hemos de ignorar la plasticidad de nuestro planeta (su forma esférica traduce esta plasticidad) y en su interior los movimientos de las masas semilíquidas en el núcleo externo generan un efecto de dinamos sobre el núcleo interno sólido que se traduce en el campo magnético terrestre. De igual forma los movimientos de las masas de la astenosfera (corrientes de convección) generan los fenómenos descritos en la tectónica global. A nivel de la hidrosfera las fuerzas de atracción lunar y del sol se manifiestan a través del fenómeno de las mareas y otra fuente de energía no gravitacional sino térmica procede del sol y afecta la dinámica atmosférica y subsidiariamente a la dinámica oceánica superficial. Todas las estructuras de la tierra están pues sometidas a ciclos, unos de gran predictividad que afectan a cortos intervalos de tiempo (horas-meses) como la alternancia día-noche, mareas o estaciones, ciclos de actividad solar, que se suceden con regularidad, no uniforme pero sí predecible. A gran escala los cambios climáticos presentan también estructuras cíclicas si bien la menor información sobre estos fenómenos implica una mayor incertidumbre sobre su posible regularidad. En realidad la predictividad o impredictividad de los fenómenos naturales es una cuestión relativamente subjetiva que depende de nuestra propia experiencia y conocimientos. Somos capaces de predecir un comportamiento cíclico cuando los factores que lo determinan (grados de libertad) son pocos ya su vez la evolución en el tiempo de estos factores es regular (predecible). Suponiendo una situación de máxima regularidad en una serie cíclica a gran escala podemos encontrar otras series a media y pequeña escala en un modelo determinista (Figura 1).
La realidad es más compleja y podemos considerar como ejemplo el hecho de que la rotación de la tierra genera una serie de movimientos en la hidrosfera que se interaccionan con los movimientos atmosféricos (p. ej. espiral de Ekman) producidos por la radiación solar cuya incidencia en el planeta varia cíclicamente para cada longitud y latitud. Estos fenómenos a su vez quedan interrelacionados con la acción de las mareas ya su vez las masas oceánicas producen un rozamiento continuo sobre la superficie sólida del fondo que puede explicar un cierto frenado en la rotación terrestre. Este frenado modifica las condiciones iniciales pudiendo generar nuevas variaciones en el comportamiento ulterior de los sistemas atmosférico e hidrosférico (incidiendo también en los movimientos de las masas fluidas: astenosfera y núcleo externo, de la tierra). Este tipo de modificaciones se producen desde la escala astronómica hasta la atómica y nuestra incapacidad de predecir fenómenos y cambios de esta naturaleza nos hace decir que se trata de sucesos aleatorios o CASUALES. Podemos suponer una situación estable que oscila con una cierta amplitud y regularidad en torno a un atractor simple o de periodo; si en un momento dado se "desestabiliza" el sistema (catástrofe), es decir por ejemplo si la amplitud aumenta por encima de lo normal, todo el ciclo revierte hacia una nueva situación que se equilibra en torno a otro atractor. Esto da lugar a nueva situación que puede ser drásticamente diferente de la anterior ya su vez puede ser la pauta para un nuevo ciclo de situaciones A y B (o A, B, C...) alternantes en el tiempo. (Figura 2).
Hasta aquí hemos comentado situaciones de comportamiento regular o ciclos predecibles que justificamos por una serie de causas (CAUSALIDAD) y que podemos representar matemáticamente por modelos o funciones más o menos complejas pero siempre con una cantidad de información limitada. Sin embargo y al analizar detenidamente los fenómenos naturales observamos la mayor frecuencia de fenómenos que denominamos "aleatorios" o "caóticos" y que "-en definitiva son debidos a la múltiple Interacción de los factores que Inducen su dinámica. En este caso nos encontramos con series caóticas que adjetivamos de aleatorias (CASUALIDAD) donde no podemos establecer modelos predictivos. En realidad el factor limitante es la cantidad de Información necesaria para definir la trayectoria de la serie aleatoria y en el mejor de los casos hemos de resignarnos a establecer cálculos probabilísticos (que constituyen por ahora el mejor acercamiento posible a los procesos impredecibles). Centrándonos ahora en los procesos biológicos, el principal problema que plantean los estudios ecológicos (incluyendo temas tan actuales como los de impacto ambiental y contaminación) es el de que en muchos casos presentan comportamientos "caóticos". Solamente cuando el ecosistema está integrado por pocas especies, o cuando siendo estas más abundantes presentan bajos índices de conectancia entre sí, de u forma que el sistema global se convierte en un conjunto de subsistemas independientes, podemos establecer relaciones causales y predecir el comportamiento y evolución del sistema al modificar las variables (parámetros medioambientales). Esta es la razón de que gran parte de los estudios básicos de la ecología hayan sido realizados en ambientes estresados natural (ambientes frios donde el número de especies es reducido y las redes tróficas relativamente sencillas) o artificialmente (medios contaminados). El conocimiento de los fenómenos naturales se mueve entre el determinismo y el probabilismo y aunque a cierta escala, por ejemplo en climatología, es posible predecir situaciones en un cierto intervalo (en verano hace más calor que en invierno), si descendemos a una trama más fina nos es imposible determinar por ejemplo la temperatura que hará el primer día de agosto dentro de un año y solamente con el conocimiento de los valores térmicos de los días uno de agosto de una serie histórica de años, podremos establecer probabilidades entre diferentes intervalos de temperatura. Así no es infrecuente encontrar situaciones reales donde una regularidad aparente a gran escala presente un alto grado de indeterminación (series caóticas) a menor escala, pero donde el atractor de la serie es una función sinusoidal (Figura 3).
Probablemente la regularidad observada a gran escala se transforma en irregularidad si amplificamos suficientemente el tiempo de observación. Es preciso señalar también como estas combinaciones entre el orden y el caos .que a veces se suceden intermitentemente en nuevas series regulares o impredecibles de orden superior ocurren a todas las escalas (desde la astronómica a la atómica) y las de mayor frecuencia (y normalmente menor intensidad) actúan localmente. En el mundo biológico las especies que presentan un alto grado de especialización y dedican gran parte de la energía disponible a mantener estructuras, a veces sofisticadas y costosas, han llegado a esta situación a través del "conocimiento" o mejor dicho de la regularidad y predictividad de los ciclos ambientales y de las presiones biológicas (competición-depredación) de otros organismos que también deben soportar los mismos ciclos ambientales, a través de generaciones. Cambios importantes (p. ej. glaciaciones) actúan de forma relativamente local, lo que permite a las especies expulsadas de un ambiente sobrevivir y evolucionar en otro lugar (siempre y cuando no encuentren barreras insalvables), pudiendo desplazar a otras especies autóctonas (este fenómeno a escala humana se produce con los ciclos o migraciones culturales que han existido desde los tiempos más remotos p. ej. invasiones indoeuropeas, germánicas, etc...) de forma que al finalizar el período crítico (por ejemplo al llegar la postglaciación) pueden retornar y colonizar de nuevo el sustrato abandonado.
Ejemplos en los ecosistemas litorales de la costa vasca. Lo anteriormente expuesto puede explicar fenómenos aparentemente extraños como por ejemplo la existencia en la zona infralitoral de la costa vasca de una comunidad prácticamente monoespecífica del alga roja Gelidium sesquipedale que contrasta con la gran diversidad de las comunidades algales del límite superior del infralitoral. En realidad la última glaciación finalizó "sólo" hace 10.000 años y si en el período interglaciar anterior existió algún depredador activo de Gelidium, este aún no ha regresado y los fitófagos actualmente existentes no han "descubierto" aun la forma de alimentarse eficientemente de este alga. En caso de mantenerse las condiciones actuales (estabilidad estival de las masas de agua y meridionalización por aumento de especies subtropicales de ciclo corto o reproducción estival) es probable que en cualquier momento alguna nueva especie ocupe este nicho, por ahora vacío, y produzca una diversificación en la comunidad de Gelidium. Un fenómeno opuesto ocurre en el límite inferior de la zona intermareal donde la abundancia y diversidad de especies es muy alta. En regiones septentrionales o al oeste de la costa vasca donde se conservan características septentrionales debidas al afloramiento de aguas profundas y frías que ocurren en los meses estivales frente a la costa gallega, este nivel está ocupado por grandes algas pardas laminariáceas, que no existen en la costa vasca al no ser viables aquí debido a las altas temperaturas estivales. En ausencia de estas grandes algas, el sustrato se coloniza por pequeñas especies más termófilas de ciclo de vida corto. Este nivel presenta un alto índice de impredictividad debido a que los ciclos de mareas se interfieren con los ciclos de actividad del mar (temporales de "mar de fondo" cuyo origen hay que buscarlo en situaciones atmosféricas a miles de kms. de distancia) y con los períodos de insolación. De esta forma cuando convergen las bajamares de mareas vivas con ausencia de temporales, gran insolación y elevada temperatura, el ciclo de colonización del sustrato se interrumpe provocándose una situación de catástrofe ecológica que provoca un efecto de 'nicho vacío' , recomenzándose el proceso de colonización a partir de algunos puntos donde la microtopografía del sustrado (grietas protegidas...) ha permitido la supervivencia de algunas especies en estos períodos críticos. Estos ciclos son imprevisibles y las especies colonizadoras de dicho sustrato no son capaces de evolucionar en un sentido de adaptación al mismo (les falta la "información" necesaria) por lo que paradójicamente a un sistema inestable (impredecible) le corresponden valores de gran diversidad. Al ascender en la zona intermareal las comunidades se empobrecen y aunque los factores físicos (desecación, temperatura) oscilan con mayor amplitud que en el caso precedente, se manifiesta un mayor índice de predictividad, al existir una mayor relación con un fenómeno regular (las mareas) y una menor incidencia de otros factores como la intensidad y frecuencia de los temporales. Esto ha permitido un proceso evolutivo de adaptación y aunque también en la costa vasca están ausentes la mayor parte de algas fucáceas, especies adaptadas al medio intermareal, se produce una colonización selectiva y una zonación de especies (y comunidades) desde el nivel supralitoral hasta el mediolitoral inferior, donde los factores limitantes de las fronteras superiores de los distintos cinturones responden a parámetros físico-químicos (desecación-temperatura...), mientras que las fronteras inferiores vienen dicatadas por parámetros biológicos (competencia-depredación). (Figura 4).
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