La naturaleza...de la ecología

La ecología es una ciencia muy particular. A diferencia de las ciencias básicas, como la física o la química, o incluso de las ramas basales de la biología, como la bioquímica o la biofísica, la ecología empírica trabaja habitualmente con datos basados en la observación, no procedentes de una experimentación controlada. Esta aparente nimiedad marca una barrera enorme entre nuestra ciencia y aquellas que disponen de datos experimentales.

Los científicos experimentales lo tienen más fácil: en condiciones controladas de laboratorio, pueden aislar variable por variable y medir sus efectos dentro de los rangos que estimen oportunos. Todo está bajo control; o casi todo. Por el contrario, cuando un ecólogo sale al campo vuelve a casa con lo que buenamente haya podido conseguir, observaciones sobre variables que pueden estar influidas por un conjunto diverso de factores.

Pongamos que queremos saber de qué depende que los huevos de las gaviotas sean más o menos voluminosos. Obviamente, la disponibilidad de comida en la época anterior a la puesta es un factor clave, pero no bastará con evaluar el esfuerzo de la flota pesquera en torno a la colonia de cría. Las gaviotas se alimentan de los descartes pesqueros, desde luego, pero también pueden ser muy eclécticas en su dieta, así que tendremos que averiguar si hay cerca vertederos de basuras u otros recursos alternativos. También es posible que las gaviotas se agrupen por su condición física, de manera que las hembras de mayor calidad críen todas juntas. En tal caso, si nuestro muestreo no está estratificado, es decir, si no tiene en cuenta los diferentes núcleos con sus particularidades, los resultados no serán representativos del conjunto de la colonia. Si encima estamos trabajando a una escala geográfica amplia, en la que cabe esperar una gradación en el tamaño corporal de las gaviotas, nuestros modelos se equivocarán al relacionar el tamaño del huevo con la disponibilidad de fuentes de alimento, si no consideramos también el tamaño medio de las hembras de cada colonia, ya que las de mayor tamaño ponen huevos más voluminosos. ¡Buff! Complicado ¿no?

Queremos establecer relaciones de causa-efecto (“regresiones” en jerga estadística), pero eso suele ser muy complicado y lo más frecuente en que nos conformemos con encontrar simples correlaciones. Imaginad, por ejemplo, que nos encontramos con que las encinas muertas están plagadas de líquenes. ¿Cómo se ha producido el proceso? ¿Las encinas murieron porque los líquenes impidieron que la luz llegara a sus hojas? ¿O, una vez muertas por otra causa, se llenaron secundariamente de líquenes? Otro ejemplo: si encuentras que en una población de carboneros los ejemplares más parasitados tienen el sistema inmune deprimido, ¿cómo sabes si las aves en ese estado son más susceptibles a la parasitación o si son los parásitos los que deprimen su sistema inmune? En este caso concreto podemos recurrir a un experimento relativamente sencillo para averiguar si fue antes el huevo o la gallina. Bastaría con desparasitar a un grupo de carboneros para ver si recuperan su condición inmunológica. Pero en la mayoría de los casos la experimentación no es tan viable en ecología empírica.

Investigadores recolectando datos en el campo. La naturaleza de los datos de la ecología de campo son habitualmente observacionales en lugar de experimentales y eso determina la manera en la que podemos analizarlos y condiciona el tipo de resultados

Magnitud de los efectos

Otro de los grandes problemas de la ecología de campo es que, a diferencia del investigador de laboratorio, desconocemos cuáles son las magnitudes de interés para nuestros análisis, es decir, las magnitudes de los efectos que puedan ser biológicamente relevantes. Siguiendo con el ejemplo de las gaviotas, imaginad que estimamos el volumen de los huevos en dos poblaciones distintas y, tras aplicar una prueba estadística de comparación de medias, encontramos que los resultados son representativos. O sea, que las diferencias halladas en las muestras son extrapolables al conjunto de la población, que es lo que nos interesa. ¿Podemos concluir que los huevos de ambas poblaciones difieren en una manera biológicamente sustancial? No necesariamente.

Es posible que hayamos tomado una muestra tan grande de huevos que la prueba estadística esté detectando unas diferencias muy pequeñas entre las dos poblaciones. El tamaño de la muestra es como la capacidad de aumento de una lupa: con lentes potentes vemos hasta los detalles más nimios. Para evitar este problema, antes de empezar el experimento, los investigadores de laboratorio utilizan un recurso estadístico que les permite determinar qué tamaño de muestra es necesario para emparejar la significancia estadística con la biológica. En otras palabras, para detectar diferencias estadísticas sólo cuando las magnitudes son biológicamente importantes. Ellos pueden hacerlo porque saben bien cuál es el rango de diferencias relevante para resolver su problema. En ecología, sin embargo, nos vemos forzados a hacer las cosas peor. Tomamos prestada la herramienta de la inferencia estadística, que fue inventada para la gente de bata blanca, y la aplicamos a nuestros datos basados en la pura observación, sin que en la mayoría de los casos podamos aplicar esas necesarias pruebas de potencia.

En el asunto de las gaviotas y sus huevos, por ejemplo, sí podríamos hacer las cosas mejor. Gracias a un experimento natural propiciado por una moratoria en la pesca de arrastre, sabemos que el volumen los huevos se reduce un 6% cuando la comida escasea. De modo que podríamos pedir a nuestro sistema de análisis de que nos avise si detecta diferencias estadísticas entre poblaciones de gaviotas sólo cuando sean superiores a ese 6%.

Ecología empírica versus ecología teórica

Lo normal en ecología de campo es que las muestras sean pequeñas; entre otras cosas, porque son costosas de conseguir. Así que es habitual utilizar muestras de en torno a 30 individuos, que es una especie de medida de seguridad cuando no se dispone de información previa del sistema. De hecho, si con una muestra tan pequeña encontramos diferencias entre poblaciones es muy probable que éstas sean de gran magnitud. Sin embargo, dicho procedimiento tiene un problema: si las pruebas estadísticas indican que no hay diferencias, sólo podemos decir que no hemos sido capaces de encontrarlas. Las diferencias siempre existen, porque en la naturaleza no hay dos cosas iguales.

En ecología teórica, disciplina donde los muestreos de campo son sustituidos por simulaciones de ordenador, el problema suele residir precisamente en manejar muestras demasiado grandes. Y, por tanto, en encontrar efectos pequeños que son biológicamente irrelevantes.

Ecología: la ciencia de la complejidad

La ecología es pues una ciencia compleja, y por diferentes motivos. Tiene un componente histórico, ya que la evolución ejerce una fuerte influencia, y ese ámbito no admite muchas experimentaciones. También es una ciencia holística, que se preocupa de las propiedades emergentes de los sistemas biológicos, pero sin ser anti-reduccionista, es decir, sin dejar de reconocer que todo lo que vemos se reduce en última instancia a la física y la química. Lo cual, evidentemente, complica mucho las cosas. Es asimismo una ciencia muy sujeta al azar y no sólo al determinismo, aunque éste también juega su papel, sobre todo desde la perspectiva genética. Finalmente, es una ciencia tremendamente dependiente de la variabilidad o heterogeneidad que reina en la naturaleza, muy alejada de la homogeneidad que se da, por ejemplo, en la física de partículas.

Las preguntas que nos planteamos se contestan a menudo con un “depende”, como suele decir mi amigo José Manuel Igual. Todo depende de la heterogeneidad de las condiciones locales, por lo que solemos producir resultados poco generalizables o extrapolables. Lo que es cierto en mi población, resulta que no es válido en la tuya. Y, claro, eso le resta mucha fuerza predictiva. Por eso nos ponemos muy contentos cuando encontramos algo como la regla de Bergmann, según la cual los animales homeotermos de una misma especie que viven a altas latitudes tienen tamaños corporales mayores, la cual se cumple con pocas excepciones y además son explicables. Esos son nuestros objetivos: establecer relaciones de causalidad, tener capacidad predictiva y poder de generalización. Pero raramente lo conseguimos.

Lo cual no significa que la ecología carezca de sentido. Únicamente nos obliga a hacer réplicas a escala local y temporal de lo que se ha estudiado en otros sitios y momentos para captar las particularidades de nuestro sistema de estudio. Imagino que tanto la heterogeneidad como la complejidad, aunque sean grandes (enormes), no han de ser por ello irreductibles. Y ese es el camino apasionante por el que andamos, tratando de encontrar patrones en la naturaleza y de desentrañar los procesos que los generan.