Demostrado con matemáticas: "Los ecosistemas son como el cuerpo humano"

La matemática puede ayudar a explicar el comportamiento de ecosistemas. Esta red ecológica fue elaborada por el ecólogo Jordi Bascompte

Un ecosistema es como un gran organismo, en el que las especies actúan en forma similar a las células del cuerpo humano.
Ésta es la conclusión a la que llegaron tres científicos españoles que desarrollaron un modelo matemático para observar la dinámica de los ecosistemas.

De la misma forma que un organismo humano permanece a pesar de que las células mueren y son sustituidas constantemente, un ecosistema tiene una identidad propia, aseguran los investigadores.

"Las especies cambian, pero la estructura del ecosistema es estable"

Profesor José Antonio Cuesta

El estudio, publicado en la revista Journal of Theoretical Biology, fue llevado a cabo por los profesores José Antonio Cuesta y José Ángel Capitán, del departamento de Matemáticas de la Universidad Carlos III de Madrid, y Jordi Bascompte, del Consejo Superior de Investigaciones Científicas.

"Lo que se ve es que las especies cambian, pero la estructura del ecosistema es estable", dijo a BBC Mundo el profesor Cuesta.

El estudio podría tener implicaciones profundas en el campo de conservación, donde gran parte de los esfuerzos van dirigidos a la conservación de especies. “Nos obsesiona la preservación de especies, pero hay que enfocarse en preservar ecosistemas”, asegura Cuesta.
Caída de especies en cascada
Ya existe toda una rama dedicada a a la ecología matemática, pero lo novedoso del nuevo modelo es que maneja grandes escalas tanto en número de especies como en períodos de tiempo.

Al estudiar dinámicas a largo plazo, una de las conclusiones más impactantes fue que el ritmo de destrucción de ecosistemas no es constante y éstos pueden colapsar abruptamente.

Los ecosistemas pueden colapsar abruptamente de acuerdo al estudio.

"Si uno va aumentando el riesgo de extinción de algunas especies, el sistema se va reacomodando y mantiene su estructura. Pero llega un momento en que se empiezan a extinguir especies clave, ya no hay suficiente transferencia de energía hacia arriba y el ecosistema no es viable", explicó Cuesta a BBC Mundo.

"Empieza a haber una cascada de caída de especies y de forma muy rápida se extingue el ecosistema completo".
El posible colapso abrupto de complejos entramados de especies hace aún más urgente la protección de ecosistemas en peligro.

Sistemas complejos
El profesor Cuesta forma parte del Grupo Interdisciplinar de Sistemas Complejos de la Universidad Carlos III.
Los sistemas complejos son una rama "relativamente reciente", según Cuesta, y permiten utilizar herramientas matemáticas para estudiar la dinámica tanto de ecosistemas como de otros fenómenos como sistemas financieros y embotellamientos de tráfico.

"La aspiración mayor de la ciencia es la descripción matemática de la naturaleza"

Profesor José Antonio Cuesta

"Lo que define a un sistema complejo es que tenemos un montón de agentes, como partículas, especies, individuos, bancos, que están en interacción, formando un entramado complicado".
Una de las formas de trabajar con modelos matemáticos en estos casos es "por simulación. Se simplifican los detalles, se llega a un modelo simplificado, se introducen todas las variables en un ordenador y se hacen funcionar. Ahí se empiezan a ver los fenómenos macroscópicos".
Es preciso además comprobar que lo que sale del modelo simplificado da resultados que pueden observarse en la realidad.
¿Comprueba el modelo creado por los profesores españoles la famosa afirmación de Isaac Newton, de que "el libro de la Naturaleza está escrito en caracteres matemáticos"?
El profesor Cuesta no aventura una hipótesis, pero sí asegura que "la matemática es la manera en que los seres humanos describimos mejor la realidad".
"La aspiración mayor de la ciencia es la descripción matemática de la naturaleza, porque es lo que hace que seamos capaces de predecir cosas".

Historia : Hay premio novel a los matemàticos?

¿Por qué no hay premio Nobel de Matemática?.. ¿O sí?

En 2001 se estrenó la película Una mente brillante ( A Beautiful Mind ), dirigida por Ron Howard y protagonizada por Russel Crowe. Es una adaptación de un libro escrito por Sylvia Nasar, quien fue candidata al Premio Pulitzer por ese trabajo.

La película es una versión libre de la biografía del famoso matemático norteamericano John Forbes Nash, quien trabaja en teoría de juegos, geometría diferencial y ecuaciones diferenciales en derivadas parciales. Lo que atrajo a los productores que quisieron hacer una película sobre la vida de Nash es que se lo declaró esquizofrénico cuando era muy joven (hoy tiene 80 años), y siempre es mejor pintar a un científico si está loco, y si es matemático, mucho mejor aún.

Hasta acá, todo muy bien. Pero el hecho es que en 1994 Nash recibió el premio Nobel junto con dos economistas (Reinhard Selten y John Harsanyi). Si usted vio la película y/o si conoce gente que la vio, hágase/hágale esta pregunta: ¿premio Nobel de qué le dieron a Nash? Se va a sorprender con las respuestas. Es que la mayoría (y con buena razón) dice que le dieron el Nobel de Matemática. Pero lo curioso es que no existe tal cosa. Sí, otra vez: ¡no hay premio Nobel de Matemática!

En la película el director y el guionista se cuidaron muy bien de que ese detalle no apareciera, tanto que en ningún lugar se menciona que le dieron el premio Nobel ¡de Economía! Y no es que no haya habido razones para hacerlo. De hecho, las contribuciones de Nash forman parte del aporte esencial que la matemática teórica hizo a la economía, sin ninguna duda. Pero lo sorprendente es que en función de lo que sucedía en la película ese episodio queda marginado. Se dice, por supuesto, que Nash ganó el Nobel, pero específicamente no se dice en qué disciplina. Sin embargo, lo que más me interesa acá es contar alguno de los mitos existentes en torno al hecho de que no haya Nobel de Matemática.

¿Por qué? El más famoso de los argumentos es el siguiente: Alfred Nobel no quiso que ninguna parte de su fortuna fuera a la matemática porque habría descubierto que su mujer lo engañaba con un matemático.

Para enfatizar más el episodio, la historia sostiene que el matemático en cuestión era Gosta Magnus Mittag-Leffler, un científico muy conocido y reconocido como tal (como matemático).

¿A quién se le podría ocurrir inventar una historia de este tipo y encima tener el nombre del autor del "crimen"? Se esgrimen varias razones para refutar esta historia. Primero, Nobel no estaba casado. Claro, ése no sería un impedimento para que alguien lo estuviera engañando con su compañera (que sí tenía).

Pero el inconveniente es que Nobel había emigrado de Suecia en 1865, cuando Mittag-Leffler era un estudiante, y la diferencia de edades obraba como otro impedimento. Más aún: Nobel volvió muy pocas veces a Suecia, y su compañera, menos todavía.

El prestigio de Mittag-Leffler se generó cuando Nobel ya no vivía en su país de origen.

Por supuesto, algún asidero para la fantasía existe, y es que Mittag- Leffler y Nobel estaban enfrentados (casi en el final de la vida de Nobel), ambos eran muy poderosos y ricos, y como Mittag-Leffler era además un científico prominente, si Nobel dejaba en su legado un premio a la matemática, lo peor que podía pasarle era que nada menos que él (Mittag-Leffler, claro) obtuviera un galardón con el nombre de su fundación… su propio nombre.

La historia es simpática, aunque en realidad lo más probable es que Nobel (como varios en esa época) no considerara a la matemática como una ciencia independiente y/o relevante por sí misma. Y legó a su fundación una fortuna, en 1895, estimada en lo que hoy sería el equivalente aproximado de 103 millones de dólares, cuyos intereses debían cubrir los premios en cinco disciplinas: física, química, medicina-fisiología, literatura y paz mundial. El propio Alfred Nobel estaba relacionado con todas estas áreas, salvo con la medicina.

Un sexto premio se agregó en 1969 (economía) y, naturalmente, existe la especulación de que en un futuro no muy lejano la propia matemática tenga el reconocimiento que merece como ciencia pura.

Por el momento, lo más parecido al Nobel es lo que se conoce con el nombre de medalla Fields. Este premio se entrega a dos, tres o cuatro matemáticos, no mayores de 40 años, cada vez que se celebra el Congreso de la Unión Matemática Internacional. Esto sucede cada cuatro años, y la diferencia en dinero con el Nobel es abismal: 15.000 dólares para los ganadores de la medalla (último dato, año 2006), contra casi 1.600.000 que obtuvieron los ganadores del Nobel en 2007.

La medalla Fields lleva su nombre en honor al matemático canadiense John Charles Fields, y los primeros ganadores (en 1936) fueron Lars Ahlfors de Finlandia y el estadounidense Jesse Douglas.

Desde entonces, y hasta acá (2008), la obtuvieron sólo 48 personas.

En la última edición, en 2006, se produjo un episodio sorprendente, porque el matemático ruso Gregori Perelman se negó a recibir la medalla y ni siquiera concurrió al congreso que se realizó en Madrid, disgustado porque se había puesto en duda la importancia de su contribución. Perelman vive ahora recluido en su Rusia natal (en Leningrado), luego de haber resuelto uno de los problemas más importantes de la matemática: la conjetura de Poincaré.

El Perú hubiese tenido su premio novel en matemática y ese sería Federico Villareal.