Agroecosistemas
Agroecosistemas: organismos complejos con respuestas no lineales y propiedades emergentes; un análisis
Hay una pregunta que me ha rondado la cabeza durante años, entre una visita de campo y otra: ¿por qué seguimos pensando en los agroecosistemas como comunidades biológicas compuestas de partes individuales? Quienes trabajan la tierra saben que no es así. Los sistemas agrícolas responden a su manera, a menudo de forma desproporcionada a los insumos que les proporcionamos; a veces no responden en absoluto, otras veces explotan en una dirección que nadie había previsto.
Pero, ¿dónde empieza y dónde termina un sistema agrícola?
Me gustaría intentar ofrecer un marco teórico para lo que la experiencia de campo siempre me ha sugerido, comenzando con un libro que me pareció muy interesante: El fantasma en la máquina, de Arthur Koestler (1967).
Koestler introduce un concepto simple y poderoso: el del holón. Sostiene que toda entidad biológica es un todo, que se comporta simultáneamente como un todo y como parte de un todo. El sistema agrícola/holón es una unidad, tiene su propia autonomía e identidad, pero siempre forma parte de una unidad mayor de la que es un componente.
Una célula es un todo con respecto a sus componentes, pero una parte con respecto a un tejido; el tejido es un todo con respecto a un órgano, pero una parte con respecto a un organismo. Por lo tanto, según Koestler, cada holón tiene una tendencia a la «autoafirmación», que por un lado lo impulsa a preservar su propia individualidad y, por otro, a funcionar como parte del sistema superior, a cumplir una función específica. Por consiguiente, podríamos decir que un agroecosistema se encuentra en equilibrio dinámico solo cuando estas dos tendencias se equilibran en todos los niveles. El conjunto de holones, organizado en múltiples niveles, forma una holarquía. Si observamos los agroecosistemas desde esta perspectiva, todo comienza a adquirir orden y forma como en un mosaico: la planta individual es un holón, pero también lo son la rizosfera, la filosfera, la parcela individual, la explotación agrícola individual y el paisaje agrícola de una zona específica.
Sin embargo, ninguno de estos niveles por sí solo explica el comportamiento del sistema agrícola; Quizás la relación entre los distintos niveles sea la que lo explique, el equilibrio constante entre autonomía e interacción. Y aquí surge la no linealidad: un pequeño desequilibrio en un nivel —por ejemplo, la fertilización excesiva con nitrógeno o la poda de un seto— puede propagarse desproporcionadamente a niveles superiores o inferiores, porque la holarquía no transmite los efectos linealmente, sino que los amplifica o atenúa según cómo se organicen las relaciones internas.
Sobre esta base, algunos han introducido explícitamente la teoría del holón en la agroecología. Me refiero al trabajo de Bland y Bell (2007), «Un enfoque holónico de la agroecología», que aborda dos de las cuestiones clave inherentes al pensamiento sistémico clásico: el problema de los límites y el problema del cambio. En ecología, sabemos que las zonas de transición entre un sistema y otro se denominan ecotonos, zonas donde todo está en constante movimiento y cambio.
¿Podemos hacer lo mismo en agroecología? ¿Dónde termina o comienza un sistema agrícola? ¿Y qué sucede biológicamente en sus límites? Sin embargo, ¿cómo entendemos que un agroecosistema nunca permanece estático, sino que se adapta continuamente?
Bland y Bell (2007) proponen que la explotación agrícola es el ejemplo más claro de un holón, pero un holón definido por la intencionalidad. Es decir, existe un todo cohesionado que se mantiene unido gracias a un imperativo que lo sustenta. Este imperativo lo imponen el agricultor y los seres vivos y no vivos que habitan el sistema. El límite, entonces, no es una línea objetivamente trazable que podamos definir desde fuera o desde dentro, sino algo que se define y redefine continuamente mediante intenciones, como en las áreas ecotonales. El sistema agrícola está inmerso en lo que los autores denominan una «ecología de contextos», como el entorno climático, la biografía de quienes lo gestionan, los conocimientos y tradiciones que lo habitan y caracterizan, el mercado económico e incluso las creencias espirituales de sus habitantes; por lo tanto, se trata de múltiples contextos difíciles de medir y en constante evolución.
Es precisamente la fuerza que mantiene todo unido lo que convierte el dinamismo del sistema agrícola (holón) en la condición normal del agroecosistema. Desde esta perspectiva, el sistema agrícola es un «mantenimiento» constante, un resultado siempre provisional.
Bland y Bell (2007) proponen una herramienta cognitiva llamada parpadeo.
Según esta herramienta, para comprender un holón, es necesario cambiar la perspectiva, observando el sistema agrícola como un todo en un momento y luego como una parte al siguiente, sin centrarse nunca en uno solo de los dos aspectos.
Este es precisamente el tipo de perspectiva que se necesita en el campo, donde la misma planta es simultáneamente un individuo, un componente de una comunidad vegetal y un nodo en una red trófica.
Este enfoque evoca la teoría del epistemólogo y ecólogo Edward Goldsmith (1992), fundador de la revista The Ecologist, quien dedicó su vida a criticar lo que denominó el «paradigma de la ciencia»: la costumbre de fragmentar el mundo en partes aislables para estudiarlas por separado, perdiendo en el proceso la misma «fuerza» que las mantiene unidas.
Su obra principal, El Camino, subvierte la concepción neodarwiniana de la naturaleza como un escenario de competencia y eventos aleatorios, y la describe, en cambio, como un orden cooperativo. Para Goldsmith, la biosfera entera debe entenderse como una jerarquía de sistemas autorregulados, desde la célula hasta el organismo, desde el ecosistema hasta la biosfera misma, cada uno capaz de mantener su propia homeostasis gracias a las relaciones que establece con los niveles adyacentes: una estructura muy cercana a la holarquía de Koestler, y diría que con razón.
Sin embargo, una de las contribuciones a la agroecología que considero muy útil es otra: la distinción entre comportamiento homeotélico y heterotélico (Goldsmith, 1992). Un proceso biológico es homeotélico cuando contribuye a mantener el orden y la estabilidad del todo del que forma parte; es heterotélico cuando lo perturba o altera, aunque a corto plazo y en un solo nivel pueda parecer perfectamente eficiente. Esta es, en última instancia, la tendencia integradora de Koestler interpretada desde la perspectiva de la salud del sistema agrícola. Gran parte de la agricultura industrial se basa en procesos heterotélicos: optimiza un solo nivel, por ejemplo, el rendimiento de un solo cultivo en una sola temporada; sin embargo, a expensas del orden de niveles superiores, como el suelo, el paisaje y los ciclos geobioquímicos. La estabilidad de un sistema biológico nunca es una propiedad de los elementos individuales, sino una propiedad de las relaciones: de la forma en que el sistema se autorregula en el tiempo y el espacio mediante una retroalimentación continua, manteniéndose homeotélico con respecto al todo que lo contiene.
Pensemos en las sinapsis de las redes neuronales del cerebro. Sin su acción, sin neurotransmisores, la red no funcionaría.
Pero si reunimos lo que hemos dicho hasta ahora, podemos responder a la pregunta: ¿son la fertilidad del suelo, la estabilidad productiva y la resiliencia de un agroecosistema propiedades emergentes?
Antes de responder, es importante aclarar qué es una propiedad emergente, ya que corre el riesgo de convertirse en un término de moda. Se dice que una propiedad es emergente cuando aparece a nivel del conjunto sin estar presente en ninguno de sus componentes individuales, y sin deducirse de la simple suma de sus características. No debe confundirse con una propiedad aditiva: la masa de un terrón es la suma de las masas de sus granos y, por lo tanto, es descomponible y predecible; la fertilidad no lo es. Aquí se aplica la fórmula antigua: el todo no es la suma, sino algo cualitativamente diferente de sus partes.
Creo que la respuesta a la pregunta anterior es sí, y también creo que es un error intentar estudiar o influir en estas propiedades analizando o actuando sobre elementos individuales y aislados del sistema.
Un análisis químico del suelo nos proporciona la cantidad de múltiples elementos, pero no indica la fertilidad, ya que mide las partes, mientras que la propiedad reside en su interrelación.
La fertilidad surge de la red de interacciones, a menudo no lineales, entre minerales, materia orgánica, hongos, bacterias, raíces y fauna del suelo: es una propiedad de la configuración tridimensional de las relaciones, no de los componentes que la determinan.
Y existe una segunda característica muy importante en agroecología y difícil de traducir al italiano: la «retroalimentación retroactiva». Esta propiedad, una vez que emerge, reacciona en los niveles inferiores y limita su comportamiento, del mismo modo que el holón superior condiciona los inferiores (cf. Koestler, 1967).
Una comunidad microbiana sana dirige lo que las raíces individuales pueden hacer, y no al revés. Lo mismo ocurre con la estabilidad: surge de la complejidad de las relaciones y colapsa cuando dicha complejidad se empobrece más allá de cierto umbral.
La idea de que la forma de un sistema vivo emerge de un campo de relaciones, en lugar de la suma de sus componentes, tiene raíces antiguas en la biología del desarrollo. El concepto de campo morfogenético, teorizado desde la embriología clásica de Spemann y Weiss hasta el «paisaje epigenético» de Conrad Waddington (1942), describe precisamente esto: una región donde las funciones y la forma de un sistema biológico residen no en el elemento individual, sino en el todo; un área donde se ubica el software que gestiona el sistema. Waddington lo denominó canalización, y, de hecho, es sinónimo de homeostasis.
La biología evolutiva del desarrollo ha revivido esta idea: Gilbert et al. (1996) proponen el campo morfogenético como una verdadera unidad ontogenética, que media entre genotipo y fenotipo, recordándonos que incluso a nivel del organismo, la forma es una propiedad del campo de relaciones y no del contexto. Al trasladar esta visión a la agroecología, las implicaciones se vuelven muy poderosas.
La fertilidad, la salud del suelo y la estructura de una comunidad vegetal se comportan como campos morfogenéticos, donde lo que importa no es el componente individual, sino la relación entre ellos, una especie de «pegamento vital» que mantiene la forma del sistema y sobre el cual sabemos poco o nada.
Concluiré esta reflexión mencionando a Chaboussou. En 1985, basándose en una idea de Dufrénoy (1936), fundó la teoría de la trofobiosis.
Con esta teoría, demostró que una planta no es atacada por un patógeno o un insecto fitófago al azar, sino solo cuando compuestos solubles no metabolizados, principalmente aminoácidos libres y azúcares simples, se acumulan en sus tejidos, convirtiéndose en alimento disponible para el atacante. Esta acumulación ocurre cuando la planta pierde el equilibrio dinámico entre anabolismo y catabolismo, un desequilibrio que suele desencadenarse por una fertilización desequilibrada, aportes excesivos o estrés abiótico.
Esta interpretación encuentra respaldo empírico en la denominada hipótesis del estrés vegetal: condiciones de estrés abiótico, como la sequía, se han asociado con una mayor susceptibilidad de las plantas y brotes reales de plagas fitófagas (Mattson y Haack, 1987). Sin embargo, la situación dista mucho de ser inequívoca, y es importante dejarlo claro.
El metaanálisis de Koricheva et al. (1998) ha demostrado, no obstante, que el efecto al que se refiere Chaboussou depende en gran medida del gremio trófico; por ejemplo, las plantas xilófagas y chupadoras tienden a beneficiarse, mientras que las masticadoras y formadoras de agallas suelen verse perjudicadas. Esto confirma, sin embargo, que también en este caso, la configuración de las relaciones desempeña un papel más importante que cualquier variable individual.
Esta teoría, interpretada desde la perspectiva de Koestler, Bland, Bell y Goldsmith, revela algo más profundo que las reglas agroecológicas conocidas: la planta misma es un holón en equilibrio homeostático, y la enfermedad no es una invasión externa, sino el síntoma emergente de la alteración de ese equilibrio, un equilibrio que, a su vez, depende del nivel superior, es decir, del suelo y el agroecosistema que la alberga.
Desde esta perspectiva, la patología no debe combatirse con intervenciones específicas, sino que debe interpretarse como un signo de disfunción sistémica.
Por lo tanto, un sistema complejo con respuesta no lineal es un conjunto de muchos elementos heterogéneos, organizados en múltiples niveles, cuyo comportamiento no deriva de componentes individuales, sino de la red de sus interacciones. «No lineal» significa que el efecto no es proporcional a la causa: un mismo estímulo puede no producir nada o desencadenar una respuesta desproporcionada, dependiendo del estado del sistema y de cómo se organizan sus relaciones internas. Son sistemas unidos por una retroalimentación continua, capaces de autorregularse dentro de ciertos límites, pero también de cruzar umbrales más allá de los cuales alteran repentinamente su equilibrio; sistemas que conservan la memoria de su propia historia y generan propiedades emergentes que no pueden rastrearse hasta sus partes individuales, las cuales, una vez surgidas, retroalimentan a estos componentes individuales.
Esto es precisamente lo que es un agroecosistema. Y si aceptamos esta definición, entonces dejar de aislar las partes ya no es una opción metodológica entre muchas: es la única perspectiva que respeta la naturaleza del sistema vivo.
Sin embargo, en este punto, tengo más preguntas que respuestas.
Si el límite de un agroecosistema viene determinado por la intención con la que lo observamos, entonces cada diagnóstico que hacemos depende de dónde decidimos que termina el sistema.
Todo se vuelve subjetivo.
¿Qué hacemos entonces? ¿Nos detenemos en la planta? ¿En la parcela? ¿En la explotación agrícola? ¿En la cuenca hidrográfica?
Cada límite genera un problema diferente y, por consiguiente, una solución diferente.
El diagnóstico fitosanitario «objetivo» siempre implica interpretación. Cuando denominamos a la enfermedad un «problema», ¿desde qué nivel del holón la observamos?
Surge entonces una duda que conviene tener presente, puramente agroecológica. Si muchos insumos energéticos actúan como factores de estrés, empujando a la planta hacia el catabolismo o el anabolismo, entonces la herramienta que utilizamos para defender el cultivo podría ser precisamente lo que prepara el próximo brote. La intervención diseñada para suprimir el síntoma se convierte en una alteración del holón. ¿Lo estamos tratando o manteniendo una dependencia?
Visto de esta manera, la espiral de insumos se convierte en un problema ecológico y, por lo tanto, sistémico. Así pues, me pregunto: ¿un agroecosistema que produce bien solo bajo la acción continua de factores externos es un holón sano o un holón en cuidados intensivos?
Y luego está la cuestión del tiempo, que ninguna técnica puede resolver.
Las propiedades emergentes, como la fertilidad, la resiliencia y la complejidad biológica del suelo, se construyen lentamente, temporada tras temporada, mientras que la economía agrícola recompensa el ciclo corto.
Existe, por lo tanto, una brecha entre el tiempo del holón y el tiempo del mercado económico. ¿Podemos realmente medir la «salud» de una planta o un suelo con un solo indicador, un rendimiento, un valor de laboratorio? ¿O es la salud también una propiedad emergente, discernible solo en el comportamiento del conjunto a lo largo del tiempo?
Si la respuesta es esta última, entonces quizás la agroecología sea la disciplina de las condiciones: no «lo que aplico», sino «qué relaciones hago posibles».
Esta es una perspectiva que no ofrece soluciones fáciles. Sin embargo, desde hace algún tiempo, sospecho que este es precisamente el quid de la cuestión.
Si la estabilidad y la fertilidad son propiedades emergentes de una holarquía en equilibrio dinámico, la fitopatología es la otra cara de la misma moneda: surge cuando la complejidad relacional del sistema se empobrece, cuando la tendencia autoafirmativa de un holón, como el monocultivo, prevalece sobre la tendencia integradora que lo vincula al sistema más amplio.
La patología no es un enemigo que deba ser eliminado; es un mensaje que debe ser interpretado.
Y este es quizás el cambio de paradigma más urgente para quienes trabajamos en el campo a diario: dejar de buscar causas lineales y aprender a interpretar las emergencias, en ambos sentidos de la palabra.
Francesco Di Lorenzo
Agrónomo
Bibliografía
Bland, W. L., & Bell, M. M. (2007). A holon approachto agroecology. International Journal of AgriculturalSustainability, 5(4), 280–294.
https://doi.org/10.1080/14735903.2007.9684828
Chaboussou, F. (1985). Santé des cultures: Une révolution agronomique. Flammarion. (Ed. it. Piante sane: Una nuova rivoluzione agricola).
Dufrénoy, J. (1936). Nutrition et résistance des plantes aux parasites. Annales des Épiphyties, 2, 1–34.
Gilbert, S. F., Opitz, J. M., & Raff, R. A. (1996). Resynthesizing evolutionary and developmentalbiology. Developmental Biology, 173(2), 357–372.
https://doi.org/10.1006/dbio.1996.0032
Goldsmith, E. (1992). The way: An ecological world-view. Rider. (Ed. riveduta, Green Books, 1996).
Koestler, A. (1967). The ghost in the machine. Hutchinson. (Ed. it. Il fantasma nella macchina, SugarCo).
Koricheva, J., Larsson, S., & Haukioja, E. (1998). Insect performance on experimentally stressedwoody plants: A meta-analysis. Annual Review of Entomology, 43, 195–216.
https://doi.org/10.1146/annurev.ento.43.1.195
Mattson, W. J., & Haack, R. A. (1987). The role of drought in outbreaks of plant-eating insects. BioScience, 37(2), 110–118.
https://doi.org/10.2307/1310365
Waddington, C. H. (1942). Canalization of development and the inheritance of acquiredcharacters. Nature, 150(3811), 563–565.
https://doi.org/10.1038/150563a0