Órbitas ecológicas: cómo se mueven los planetas y crecen las poblaciones es un libro sobre ecología de poblaciones del ecólogo Lev R. Ginzburg y el filósofo de la ciencia Mark Colyvan que defiende un modelo inercial de la dinámica de poblaciones .
El libro está dividido en ocho capítulos, cada uno de los cuales presenta el argumento de Ginzburg y Colyvan para un modelo inercial de dinámica de poblaciones . [1] Comienza con una explicación de las órbitas planetarias y el crecimiento poblacional, y argumenta que una analogía entre ambos podría ser fructífera para la ecología teórica . [2] El capítulo 2 aborda el debate sobre si la ecología puede o no tener leyes de la naturaleza similares a las de la física comparando alometrías ecológicas como la ley de Kleiber con las leyes de Kepler del movimiento planetario . [2] [3] Ginzburg y Colyvan argumentan que las alomotrías ecológicas no pueden descartarse como leyes de la naturaleza: no siempre son libres de excepciones, predictivas, falsables o distinguibles de regularidades accidentales, ya que tales preocupaciones también descartarían las leyes físicas. [1] [3] Por ejemplo, argumentan que las leyes físicas no siempre están libres de excepciones porque muchas sólo son válidas en condiciones ideales y nunca son perfectamente falsables porque siempre se pueden hacer ajustes suplementarios para evitar un rechazo completo de la ley. [2]
En el capítulo 3, Ginzburg y Colyvan describen cómo su visión de la dinámica de la población difiere de las teorías convencionales que suponen un crecimiento o declive exponencial. [4] Mientras que las teorías tradicionales se basan en reglas que rigen las tasas de natalidad y muerte, el modelo de Ginzburg y Colyvan comienza considerando el consumo de energía de los individuos que subyace a su capacidad de sobrevivir y reproducirse y, por lo tanto, determina las tasas de natalidad y muerte de la población. [5] Esto conduce a una teoría que es diferente en forma matemática a la teoría convencional, [5] siendo una ecuación diferencial de segundo orden en lugar de una ecuación de primer orden que predice el crecimiento o declive exponencial de la población. [2] [6] Según esta teoría, el declive de la población debería exhibir una muerte acelerada y la dinámica de la población en general solo debería poder predecirse si se conocen tanto la tasa de crecimiento como la aceleración, de manera análoga a la mecánica clásica que requiere que se conozca la velocidad y la aceleración de un objeto para predecir su movimiento posterior. [2] [4] Ginzburg y Colyvan presentan resultados de experimentos de Larry Slobodkin sobre la inanición de las hidras que mostraron una disminución parabólica de la población como evidencia de su teoría. [2] [4]
El capítulo 4 detalla lo que Ginzburg y Colyvan llaman la hipótesis del efecto maternal , que proporciona el mecanismo para el aspecto inercial de su teoría de la dinámica de la población. [3] [6] Según esta hipótesis, las madres más sanas producen descendencia que es más sana y está mejor provista que las madres menos sanas, lo que hace que la descendencia sea más capaz de sobrevivir y reproducirse. Como resultado, la tasa de crecimiento de una población depende no solo de sus circunstancias actuales, sino también de las circunstancias de la generación de los padres. [1] [5] Esto significa que, en general, las poblaciones deberían responder a los cambios en las circunstancias con un desfase temporal; la salud de las generaciones anteriores puede ayudar durante un tiempo a contrarrestar el efecto del empeoramiento de las condiciones. [1] [2] [4] Ginzburg y Colyvan explican cómo el efecto maternal produce cambios de segundo orden en el crecimiento de la población que pueden explicar los ciclos de población . Los ciclos de población generalmente se explican mediante modelos depredador-presa , pero Ginzburg y Colyvan argumentan en el capítulo 5 que dichos modelos están sobreajustados y no pueden explicar lo que llaman el caso de los períodos faltantes sin supuestos ad hoc . [6] [7] El caso de los períodos faltantes es la ausencia de ciclos poblacionales observados con períodos entre 2 y 6 generaciones, un hecho que es predicho por la hipótesis del efecto materno junto con la estructuración de la edad de la población y los efectos de cohorte . [2] [3] [6] También argumentan que la hipótesis del efecto materno puede probarse directamente a través de experimentos de laboratorio utilizando especies modelo. [3] Específicamente, argumentan que la depredación dependiente de la proporción en la que hay un crecimiento exponencial conjunto de las poblaciones de depredadores y presas es posible bajo su modelo, pero no bajo los modelos tradicionales. [2]
En el capítulo 6, Ginzburg y Colyvan desarrollan aún más las ideas de la muerte acelerada y los efectos maternos en una teoría general de la dinámica inercial de la población. Sugieren una ecuación para la derivada temporal de la tasa de crecimiento (es decir, la aceleración del cambio de población) que depende de sólo tres parámetros α, β y r max :
donde r es la tasa de crecimiento, t es el tiempo, n es el logaritmo natural del tamaño de la población y n* es el valor de equilibrio de n . Muestran que esta ecuación puede explicar una variedad de dinámicas poblacionales, incluido el crecimiento exponencial , el enfoque monótono hacia el equilibrio, el equilibrio excesivo, las oscilaciones amortiguadas , las oscilaciones con amplitudes constantes o crecientes y los ciclos asimétricos. [3]
El capítulo 7 explora algunas de las consecuencias prácticas del modelo de Ginzburg y Colyvan, incluyendo la gestión de la pesca y la conservación de especies en peligro de extinción. [5] [7] Por ejemplo, sostienen que su modelo inercial predice que aumentos relativamente pequeños en el número de peces capturados por las pesquerías pueden resultar en una rápida disminución de la población de peces e incluso la extinción. [1] Piensan que las dificultades actuales en la gestión ambiental se pueden remontar al hecho de que las herramientas utilizadas actualmente no tienen en cuenta los efectos inerciales. [5] El capítulo 8 detalla los problemas involucrados en la elección de la teoría científica y sostiene que tales problemas apoyan el modelo inercial sobre los modelos tradicionales de dinámica de poblaciones. [8] Argumentan que el modelo inercial es relativamente simple al tiempo que acomoda con éxito los datos empíricos. [1] El capítulo también resume los argumentos y posiciones presentados a lo largo del libro. [8]
Günter Wagner reseñó el libro en Science , describiéndolo como "una lectura emocionante en muchos niveles" debido a las explicaciones de Ginzburg y Colyvan a lo largo del libro. Dijo que el libro que coloca el consumo de energía individual en el centro de su teoría era "novedoso" y que si Ginzburg y Colyvan tenían razón sobre las consecuencias prácticas de su teoría, " Órbitas ecológicas debería convertirse en un clásico instantáneo, uno que debe ser leído por todos los ecólogos y biólogos ambientales profesionales y aspirantes". También dijo que era posible que " Órbitas ecológicas bien pueda llegar a marcar tal transición de lo que se consideraba impensable, es decir, una teoría rigurosa y no trivial de la dinámica de la población similar a una ley de la naturaleza, a un logro científico real". [5] En The Quarterly Review of Biology , Charles J. Krebs dijo que el libro "explora la analogía entre el movimiento planetario y el crecimiento de la población de una manera novedosa que proporciona algunas ideas emocionantes sobre la estructura fundamental de la biología de poblaciones teórica". Describió el argumento de Ginzburg y Colyvan como "persuasivo" y dice que su "única queja" es que el término "efectos maternos" fue "utilizado demasiado vagamente para significar todos los efectos retardados por los cuales una generación afecta la biología de las generaciones siguientes, en lugar de restringirse a los mecanismos biológicos". [7]
En una reseña del libro publicada en el International Society for Behavioral Ecology Newsletter , Scott M. Ramsay cuestionó la novedad de la idea de los desfases temporales y los efectos maternos en la ecología de poblaciones, diciendo que los desfases temporales suelen incluirse en los libros de texto de ecología y que el efecto materno se conoce desde los años 1950. Dijo que se quedó preguntándose si "es justo que este libro sea criticado por ser meramente derivativo, o se debería aplaudir a los autores por llamar la atención sobre ideas que se han resistido a la incorporación en el modelado de poblaciones". También sintió que la analogía entre la dinámica de poblaciones y la mecánica clásica era menos fuerte de lo que Ginzburg y Colyvan argumentan, diciendo que los datos que presentan pueden explicarse mediante modelos no inerciales. No obstante, pensó que el estilo de escritura "era bastante bueno en general" y que el libro "debería ser de interés obvio para los ecólogos teóricos" y al mismo tiempo accesible para estudiantes de posgrado y estudiantes universitarios avanzados. [2]
En Ecology , Robert P. Freckleton criticó el libro por presentar un modelo completamente determinista de la dinámica de poblaciones que ignora los efectos estocásticos , como los efectos del clima, y dijo que su modelo "debe considerarse incompleto" como resultado. Freckleton dice que se trata de una omisión importante porque la estocasticidad puede proporcionar un mecanismo alternativo para las muertes aceleradas en las poblaciones. Freckleton también argumenta que el libro tiene un sesgo zoológico , centrándose en la dinámica de poblaciones de animales con exclusión de la dinámica de poblaciones de plantas. Dice que los modelos deterministas se han aplicado con éxito a las poblaciones de plantas, pero que los ciclos de población generalmente no se observan, al contrario de lo que predice la hipótesis del efecto materno. También sintió que el argumento del libro podría haber sido más adecuado para una presentación más sucinta en un artículo de revista. Concluyó diciendo "[h]aber dicho todo esto, disfruté leyendo el libro y obtuve material para pensar". [4]
John M. Drake reseñó el libro en The American Midland Naturalist . Dijo que presenta "una perspectiva fresca y estimulante" que "desafía a uno a tomar en serio el problema de que los fundamentos conceptuales de nuestra disciplina aún deben ser cuestionados, interpretados, desafiados y modificados o aprobados". Pensó que era "un placer de leer" y tenía un tono que era "desarmante y atractivo", haciéndolo accesible para estudiantes universitarios y no científicos interesados. Sin embargo, sintió que la parte filosófica del libro que se centra en si la ecología tiene leyes estaba involucrada en una disputa "equivocada" y era "un poco tediosa". [3] Serge Luryi reseñó el libro en Physics Today , diciendo "Lo recomiendo altamente como un verdadero placer de leer". Describió a Ginzburg como "un revolucionario entusiasta y capaz" por su trabajo en ecología y dice que la filosofía en el libro "no debería asustar al lector potencial ya que está presentada de una manera muy alegre". [6]
John Matthewson reseñó el libro en el Australasian Journal of Philosophy , describiéndolo como breve pero denso y profundo en su exposición de cuestiones científicas y filosóficas. No obstante, pensó que podría haberse hecho más largo para que algunos de los puntos matemáticos pudieran explicarse de manera más accesible para los lectores no especializados. También pensó que esto permitiría que algunos de los argumentos filosóficos, que pensó que algunos lectores podrían encontrar "insatisfactorios", se desarrollaran con más profundidad. Por ejemplo, sostiene que el argumento del libro de que las leyes de la naturaleza en física y ecología son igualmente cuestionables podría llevarnos a concluir que ninguna de las dos tiene leyes genuinas en lugar de que ambas las tengan, como sostienen Ginzburg y Colyvan. Además, dice que hay diferencias entre las leyes ecológicas y físicas que no se consideran en el libro, como el hecho de que las leyes físicas son universales. En general, caracteriza estos problemas como "puntos menores dado todo lo que hay para disfrutar en este libro" y dice que Ecological Orbits es "un ejemplo fantástico de lo que puede resultar cuando los científicos y los filósofos colaboran". [1]
Órbitas ecológicas en Oxford Scholarship Online
