Howard Thomas Odum (1 de septiembre de 1924 - 11 de septiembre de 2002), generalmente citado como HT Odum , fue un ecologista estadounidense . Es conocido por su trabajo pionero en ecología de ecosistemas y por sus provocativas propuestas de leyes adicionales de la termodinámica, basadas en su trabajo sobre la teoría general de sistemas .
Odum fue el tercer hijo de Howard W. Odum , un sociólogo estadounidense , y su esposa, Anna Louise (née Kranz) Odum (1888-1965). Era el hermano menor de Eugene Odum . Su padre "alentó a sus hijos a dedicarse a la ciencia y desarrollar nuevas técnicas para contribuir al progreso social ". Howard aprendió sus primeras lecciones científicas sobre (a) aves de su hermano, (b) peces y la filosofía de la biología mientras trabajaba después de la escuela para el zoólogo marino Robert Coker, y (c) circuitos eléctricos de The Boy Electrician (1929) de Alfred Powell Morgan . [1]
Howard Thomas estudió biología en la Universidad de Carolina del Norte en Chapel Hill , donde publicó su primer artículo cuando todavía era estudiante. Su educación se vio interrumpida durante tres años por su servicio en la Segunda Guerra Mundial con la Fuerza Aérea del Ejército en Puerto Rico y la Zona del Canal de Panamá , donde trabajó como meteorólogo tropical . Después de la guerra, regresó a la Universidad de Carolina del Norte y completó su licenciatura en zoología ( Phi Beta Kappa ) en 1947.
En 1947, Odum se casó con Virginia Wood y más tarde tuvieron dos hijos. Después de la muerte de Wood en 1973, se casó con Elisabeth C. Odum (que tenía cuatro hijos de su matrimonio anterior) en 1974. El consejo de Odum sobre cómo manejar una familia ensamblada era asegurarse de seguir hablando [ aclarar ] ; el de Elisabeth era abstenerse de la disciplina y las nuevas reglas. [2]
En 1950, Odum obtuvo su doctorado en zoología en la Universidad de Yale , bajo la dirección de G. Evelyn Hutchinson . Su disertación se tituló La biogeoquímica del estroncio: con discusión sobre la integración ecológica de los elementos , que lo llevó al campo emergente de la ecología de sistemas . Hizo un "análisis meteorológico de la circulación global del estroncio, [y] anticipó a fines de la década de 1940 la visión de la Tierra como un gran ecosistema ". [3]
Mientras estaba en Yale, Howard comenzó a colaborar con su hermano Eugene, que duraría toda su vida. En 1953, publicaron el primer libro de texto en inglés sobre ecología de sistemas, Fundamentals of Ecology . Howard escribió el capítulo sobre energética , que introdujo su lenguaje de circuitos energéticos . Continuaron colaborando en la investigación y escribiendo durante el resto de sus vidas. Para Howard, su lenguaje de sistemas energéticos (al que llamó "energese") era en sí mismo una herramienta colaborativa. [4]
De 1956 a 1963, Odum trabajó como director del Instituto Marino de la Universidad de Texas . Durante este tiempo, se dio cuenta de la interacción de las fuerzas ecológicas, energéticas y económicas. Enseñó en el Departamento de Zoología de la Universidad de Carolina del Norte en Chapel Hill y fue uno de los profesores del nuevo plan de estudios de Ciencias Marinas hasta 1970.
Ese mismo año se trasladó a la Universidad de Florida, donde impartió clases en el Departamento de Ciencias de Ingeniería Ambiental, fundó y dirigió el Centro de Política Ambiental y en 1973 fundó el Centro de Humedales de la universidad; fue el primer centro de este tipo en el mundo que sigue en funcionamiento en la actualidad. Odum continuó con esta labor durante 26 años hasta su jubilación en 1996.
En los años 1960 y 1970, Odum también fue presidente del comité de planificación del Bioma Tropical del Programa Biológico Internacional . Recibió el apoyo de grandes contratos con la Comisión de Energía Atómica de los Estados Unidos , lo que resultó en la participación de casi 100 científicos, que realizaron estudios de radiación de una selva tropical. [5] Su proyecto destacado en la Universidad de Florida en la década de 1970 fue el reciclaje de aguas residuales tratadas en pantanos de cipreses. Este fue uno de los primeros proyectos en explorar el enfoque ahora extendido de utilizar humedales como ecosistemas de mejora de la calidad del agua. Esta es una de sus contribuciones más importantes a los inicios del campo de la ingeniería ecológica.
En sus últimos años, Odum fue profesor de investigación emérito y director del Centro de Política Ambiental. [6] Fue un ávido observador de aves tanto en su vida profesional como personal.
La Sociedad Ecológica otorgó a Odum su Premio Mercer en reconocimiento a sus contribuciones al estudio del arrecife de coral en el atolón de Eniwetok . [7] Odum también recibió el Prix de Vie francés y el Premio Crafoord de la Real Academia Sueca de Ciencias, considerado el equivalente Nobel para la biociencia. Charles AS Hall describió a Odum como uno de los pensadores más innovadores e importantes de la época. [8] Hall señaló que Odum, ya sea solo o con su hermano Eugene, recibió esencialmente todos los premios internacionales otorgados a los ecologistas. El único instituto de educación superior que otorgó títulos honorarios a ambos hermanos Odum fue la Universidad Estatal de Ohio, que honró a Howard en 1995 y a Euene en 1999.
Las contribuciones de Odum a la ecología de los ecosistemas han sido reconocidas por la Mars Society , que bautizó su estación experimental como "Invernadero HT Odum" por sugerencia de su ex alumno Patrick Kangas. Kangas y su alumno, David Blersch, hicieron importantes contribuciones al diseño del sistema de reciclaje de aguas residuales de la estación.
Los estudiantes de Odum han continuado su trabajo en instituciones de todo el mundo, más notablemente Mark Brown en la Universidad de Florida , David Tilley y Patrick Kangas en la Universidad de Maryland , Daniel Campbell en la Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos , Enrique Ortega en la UNICAMP en Brasil y Sergio Ulgiati en la Universidad de Siena . El trabajo realizado en estas instituciones continúa evolucionando y propagando el concepto de emergía de Odum . Sus ex alumnos Bill Mitsch , Robert Costanza y Karin Limburg son algunos de los ex alumnos que han sido reconocidos internacionalmente por sus contribuciones a la ingeniería ecológica, la economía ecológica, la ciencia de los ecosistemas, la ecología de humedales, la ecología de estuarios, el modelado ecológico y campos relacionados.
Odum dejó un gran legado en muchos campos asociados con la ecología, los sistemas y la energética. [9] Estudió ecosistemas en todo el mundo y fue pionero en el estudio de varias áreas, algunas de las cuales ahora son campos de investigación diferenciados. Según Hall (1995, p. ix), Odum publicó uno de los primeros artículos importantes en cada una de las siguientes áreas:
Las contribuciones de Odum a estas y otras áreas se resumen a continuación.
Odum también escribió sobre ecología de la radiación, ecología de sistemas , ciencia unificada y el microcosmos . Fue uno de los primeros en discutir el uso de los ecosistemas para la función de soporte vital en los viajes espaciales. [10] Algunos han sugerido que Odum tenía una orientación tecnocrática, [11] mientras que otros creen que se puso del lado de aquellos que pedían "nuevos valores".
En su tesis doctoral de 1950, Odum dio una definición novedosa de la ecología como el estudio de grandes entidades (ecosistemas) en el "nivel natural de integración". [12] En el papel tradicional de un ecólogo, uno de los objetivos doctorales de Odum era reconocer y clasificar grandes entidades cíclicas (ecosistemas). Sin embargo, otro de sus objetivos era hacer generalizaciones predictivas sobre los ecosistemas, como el mundo entero, por ejemplo. Para Odum, como una gran entidad, el mundo constituía un ciclo giratorio con alta estabilidad . Fue la presencia de estabilidad, lo que Odum creía que le permitía hablar de la teleología de tales sistemas . Mientras escribía su tesis, Odum sintió que el principio de selección natural era más que empírico , porque tenía un componente teleológico, de "estabilidad en el tiempo". Como ecólogo interesado en el comportamiento y la función de grandes entidades a lo largo del tiempo, Odum buscó dar una declaración más general de la selección natural para que fuera igualmente aplicable a las grandes entidades como a las pequeñas entidades tradicionalmente estudiadas en biología. [13]
Odum también quería ampliar el alcance y la generalidad de la selección natural para incluir entidades grandes como el mundo. Esta extensión se basó en la definición de una entidad como una combinación de propiedades que tienen cierta estabilidad con el tiempo. [14] [15] El enfoque de Odum estaba motivado por la idea de Lotka sobre la energética de la evolución.
Odum utilizó un análogo de las redes de energía eléctrica para modelar las vías de flujo de energía de los ecosistemas. [16] Sus modelos eléctricos analógicos tuvieron un papel importante en el desarrollo de su enfoque de los sistemas y han sido reconocidos como uno de los primeros ejemplos de ecología de sistemas. [17]
El flujo de electrones en la red eléctrica representaba el flujo de material (por ejemplo, carbono) en el ecosistema, la carga en un capacitor era análoga al almacenamiento de un material y el modelo se escaló al ecosistema de interés ajustando el tamaño del componente eléctrico. [18]
En la década de 1950, Odum presentó sus diagramas de circuitos eléctricos de ecosistemas a la Sociedad Ecológica de Estados Unidos . Afirmaba que la energía era impulsada a través de los sistemas ecológicos por una "ecofuerza" análoga al papel del voltaje en los circuitos eléctricos. [19]
Odum desarrolló un análogo de la Ley de Ohm que pretendía ser una representación de los flujos de energía a través de los ecosistemas. [20] En términos de termodinámica de estado estable, la Ley de Ohm puede considerarse un caso especial de una ley de flujo más general, donde el flujo ( ) "es proporcional a la fuerza termodinámica impulsora ( ) con conductividad ( )", o . [21]
Kangas afirma que Odum concluyó que, como sistemas termodinámicos, los ecosistemas también deberían obedecer la ley de fuerza-flujo , y que la ley de Ohm y los circuitos analógicos eléctricos pasivos se pueden utilizar para simular ecosistemas. [22] En esta simulación, Odum intentó derivar un análogo ecológico para el voltaje eléctrico. El voltaje, o fuerza motriz, está relacionado con la biomasa en libras por acre. El concepto análogo requerido es la actividad de la biomasa, es decir, el empuje termodinámico, que puede ser lineal. Exactamente qué es esto en la naturaleza aún es incierto, ya que es un concepto nuevo.
Tal consideración llevó a Odum a plantear dos preguntas metodológicas importantes:
Por ejemplo, ¿qué es un diodo en la naturaleza? Se necesita un diodo para permitir que la biomasa se acumule después de que el voltaje del sol haya bajado, o de lo contrario el circuito se invierte. Los organismos superiores como los peces son diodos.
Silver Springs es un tipo común de arroyo alimentado por manantial en Florida con una temperatura y composición química constantes. [ cita requerida ] El estudio que Odum realizó aquí fue el primer análisis completo de un ecosistema natural . [3]
Odum comenzó con un modelo general y en sus primeros trabajos utilizó una metodología de diagramación muy similar a los diagramas de Sankey utilizados en la ingeniería de procesos químicos. [24]
Partiendo de ese modelo global, Odum “trazó en detalle todas las rutas de flujo hacia y desde el arroyo. Midió el aporte energético del sol y la lluvia, y de toda la materia orgánica –incluso la del pan que los turistas arrojaban a los patos y a los peces– y luego midió la energía que salía gradualmente del manantial. De esta manera pudo establecer el balance energético del arroyo”. [3]
Alrededor de 1955, Odum dirigió estudios sobre radioecología , [25] que incluían los efectos de la radiación en la selva tropical de El Verde, Puerto Rico (Odum y Pidgeon), y los arrecifes de coral y la ecología oceánica en el atolón de Eniwetok. [26] La Comisión de Energía Atómica contactó a los hermanos Odum para que realizaran un estudio detallado del atolón después de las pruebas nucleares; el atolón era lo suficientemente radiactivo como para que, a su llegada, los Odum pudieran producir una imagen autorradiográfica de una cabeza de coral colocándola en papel fotográfico. [27] Estos estudios fueron aplicaciones tempranas de los conceptos de energía a los sistemas ecológicos y exploraron las implicaciones de las leyes de la termodinámica cuando se utilizan en estos nuevos entornos. [28]
Desde este punto de vista, los ciclos biogeoquímicos son impulsados por la energía radiante . [29] Odum expresó el equilibrio entre la entrada y la salida de energía como la relación entre la producción ( P ) y la respiración ( R ): PR . Clasificó los cuerpos de agua en función de sus proporciones PR , que separaban los ecosistemas autótrofos de los heterotróficos : "Las mediciones [de Odum] del metabolismo del agua que fluye eran mediciones de sistemas completos. Odum estaba midiendo la comunidad como un sistema, no sumando el metabolismo de los componentes como Lindeman y muchos otros habían hecho". [30] Este razonamiento parece haber seguido el del supervisor de doctorado de Odum, GE Hutchinson, quien pensaba que si una comunidad era un organismo, entonces debía tener una forma de metabolismo. [31] Sin embargo, Golley señala que Odum intentó ir más allá del informe de meras proporciones, un movimiento que resultó en el primer desacuerdo serio en la energética de sistemas.
En una decisión controvertida, Odum y Richard Pinkerton (en ese momento físico de la Universidad de Florida) se inspiraron en los artículos de Alfred J. Lotka sobre la energética de la evolución y posteriormente propusieron la teoría de que los sistemas naturales tienden a operar con una eficiencia que produce la máxima potencia de salida, no la máxima eficiencia. [32]
A finales de los años 1960, los modelos de simulación ecológica de circuitos electrónicos de Odum fueron reemplazados por un conjunto más general de símbolos energéticos. Cuando se combinaban para formar diagramas de sistemas, estos símbolos eran considerados por Odum y otros como el lenguaje del macroscopio que podía representar patrones generalizados de flujo de energía: "Odum creía que describir tales patrones y reducir las complejidades de los ecosistemas a flujos de energía permitiría el descubrimiento de principios generales de los ecosistemas". [33] Algunos han intentado vincularlo con los proyectos de lenguaje científico universal que han aparecido a lo largo de la historia de la filosofía natural. [34] [35]
Kitching afirmó que el lenguaje era un resultado directo del trabajo con computadoras analógicas y reflejaba el enfoque de un ingeniero eléctrico al problema de la representación del sistema: "Debido a su analogía eléctrica, el sistema Odum es relativamente fácil de convertir en ecuaciones matemáticas... Si uno está construyendo un modelo de flujo de energía, entonces ciertamente el sistema Odum debería ser considerado seriamente..." [36]
En la década de 1990, en la última parte de su carrera, Odum y David M. Scienceman desarrollaron la idea de emergía como un uso específico del término energía incorporada . Algunos consideran el concepto de "emergía", a veces definido brevemente como "memoria energética", como una de las contribuciones más significativas de Odum, pero el concepto no está libre de controversia ni de críticas. Odum consideró que los sistemas naturales se formaron mediante el uso de varias formas de energía en el pasado: "la emergía es una medida de energía utilizada en el pasado y, por lo tanto, es diferente de una medida de energía actual. La unidad de emergía (uso de energía disponible en el pasado) es el emjoule, a diferencia de los julios utilizados para la energía disponible restante ahora". Esto fue concebido como un principio de potenciación máxima , que podría explicar la evolución de los sistemas abiertos autoorganizados. Sin embargo, el principio solo se ha demostrado en unos pocos experimentos [37] y no es ampliamente reconocido en la comunidad científica.
Para J. B. Hagen, el principio de máxima potencia y el principio de estabilidad se podían traducir fácilmente al lenguaje de la homeostasis y los sistemas cibernéticos . Hagen afirma que los bucles de retroalimentación en los ecosistemas eran, para Odum, análogos a los tipos de bucles de retroalimentación diagramados en circuitos electrónicos y sistemas cibernéticos. Este enfoque representó la migración de las ideas cibernéticas a la ecología y condujo a la formulación de la ecología de sistemas. En la obra de Odum, estos conceptos forman parte de lo que Hagen llamó un "intento ambicioso e idiosincrásico de crear una ciencia universal de sistemas". [38]
Hagen identificó los sistemas, pensando en Odum como una forma de pensamiento holístico, [39] quien contrastó el pensamiento holístico de la ciencia de sistemas con el pensamiento microscópico reduccionista, y utilizó el término macroscopio para referirse a la visión holística, que era una especie de "eliminador de detalles" que permitía crear un diagrama simple. [40]
Odum fue un pionero en el uso de pequeños ecosistemas cerrados y abiertos en la enseñanza en el aula, que a menudo se construían a partir de peceras o botellas y que se han llamado microcosmos . [41] Sus estudios de microcosmos influyeron en el diseño de Biosphere 2. [ 42]
La economía ecológica es un campo activo entre la economía y la ecología, con conferencias anuales, sociedades internacionales y una revista internacional. De 1956 a 1963, Odum trabajó como director del Instituto Marino de la Universidad de Texas. Durante este tiempo, Odum se dio cuenta de la interacción de las fuerzas ecológicas, energéticas y económicas. Por lo tanto, financió la investigación sobre el uso de enfoques económicos convencionales para cuantificar los valores en dólares de los recursos ecológicos para usos recreativos, de tratamiento y otros. Esta investigación calculó el valor potencial de la producción primaria por área de superficie de la bahía. [43]
Para Hall [44] la importancia del trabajo de Odum residía en su integración de sistemas, ecología y energía con la economía, junto con la visión de Odum de que la economía puede evaluarse en términos objetivos como la energía, en lugar de en términos subjetivos, de disposición a pagar.
La ingeniería ecológica es un campo de estudio emergente entre la ecología y la ingeniería que se ocupa del diseño, el control y la construcción de ecosistemas . El término ingeniería ecológica fue acuñado por primera vez por Odum en 1962, [45] antes de trabajar en la Universidad de Florida. La ingeniería ecológica, escribió, es "aquellos casos en los que la energía suministrada por el hombre es pequeña en relación con las fuentes naturales, pero suficiente para producir grandes efectos en los patrones y procesos resultantes". [46] La ingeniería ecológica como campo práctico fue desarrollada por su ex estudiante de posgrado Bill Mitsch , quien inició y continúa editando la revista estándar en el campo y ayudó a iniciar sociedades internacionales y estadounidenses dedicadas a la ingeniería ecológica, y ha escrito dos libros de texto sobre el tema [45] [47] Uno de los últimos artículos de Odum fue su evaluación de la ingeniería ecológica que se publicó en la revista Ecological Engineering en 2003, un año después de la muerte de Odum. [48]
En 1991, Odum fue elegido el 30º presidente de la Sociedad Internacional de Ciencias de Sistemas, anteriormente llamada Sociedad Internacional de Investigación de Sistemas Generales. Presentó muchos artículos sobre la teoría general de sistemas en sus conferencias anuales y editó el último Anuario de Sistemas Generales publicado. La segunda edición revisada de su principal obra se tituló Sistemas ecológicos y generales: una introducción a la ecología de sistemas (1994). Algunos de sus modelos y simulaciones de energía contenían componentes de sistemas generales. Odum ha sido descrito como un "optimista tecnocrático", [49] y su enfoque fue significativamente influenciado por su padre, quien también era un defensor de ver el mundo social a través de las diversas lentes de la ciencia física. [50] Dentro de los procesos en la Tierra, Odum (1989) creía que los humanos juegan un papel central: dijo que el "humano es el procesador de información programático y pragmático de la biosfera para el máximo rendimiento".
Odum escribió alrededor de 15 libros y 300 artículos, y se publicó un volumen Festschrift ( Maximum Power: The Ideas and Applications of HT Odum , 1995) en honor a su trabajo. [51]
Odum también fue honrado por la revista Ecological Engineering [52] por sus contribuciones al campo de la ingeniería ecológica y la ecología general en reconocimiento a su 70 cumpleaños. La publicación incluyó más de 25 cartas de científicos distinguidos de todo el mundo, incluidos Mitsch (editorial principal), John Allen, Robert Ulanowitcz, Robert Beyers, Ariel Lugo, Marth Gilliland, Sandra Brown, Ramon Margalef, Paul Risser , Eugene Odum, Kathy Ewel, Kenneth Watt, Pat Kangas, Sven Jørgensen, Bob Knight, Rusong Wang, John Teal, Frank Golley, AnnMari y Bengt-Owe Jansson, Joan Browder, Carl Folke, Richard Wiegert, Scott Nixon , Gene Turner, John Todd y James Zuchetto.
