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CIENCIAS DE LA TIERRA Y DEL MEDIO AMBIENTE

Tema1: El medio ambiente como sistema >> Complejidad >>Modelos

Modelos

 

Contenido de la página: Modelos para entender lo complejo  Definición de modelo  Tipos de modelos  Componentes de un modelo  Utilidad y limitaciones de los modelos

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Modelos para entender lo complejo

 ¿Cómo se puede estudiar y entender algo tan formidablemente complejo como es la biosfera o una selva tropical o el clima?. Necesariamente tenemos que usar simplificaciones que tengan en cuenta sólo las propiedades más importantes y básicas. Estas versiones simplificadas de la realidad se llaman modelos.

Definición de modelo

Un modelo es una simplificación que imita los fenómenos del mundo real, de modo que se puedan comprender las situaciones complejas y podamos hacer predicciones.

Tipos de modelos

Un modelo puede ser tan sencillo como una simple explicación con palabras de lo fundamental de una realidad. A este tipo se le suele llamar modelo verbal.

En otros modelos usamos diagramas en los que se dibujan de una forma simplificada los componentes del sistema señalando con flechas las acciones de unos sobre otros. Son modelos gráficos. Algunos pueden ser muy esquemáticos, pero cuando en cada flecha se indica el tipo de acción que tiene lugar y se señalan diferentes compartimentos y tipos de interacción, pueden llegar a ser muy complicados.

En los modelos numéricos se usan magnitudes y ecuaciones matemáticas para describir con exactitud los distintos componentes del sistema y las relaciones entre ellos.

El desarrollo de los ordenadores ha hecho posible manejar una gran cantidad de datos y por eso ahora se usan, cada vez más, modelos computacionales, en los que con programas de ordenador se imita el funcionamiento de sistemas complejos. Este tipo de modelos son los más perfeccionados y han permitido simular relativamente bien, procesos muy complicados como el funcionamiento de la atmósfera o las fluctuaciones de las poblaciones de peces, entre otros muchos. Gracias a ellos se han logrado grandes avances como, por ejemplo, predicciones fiables del clima.

Componentes de un modelo

Un ejemplo sencillo, como el de la figura, sirve para ver las distintas partes que suelen tener los modelos en ecología y las interacciones entre los componentes.

"Modelo gráfico (explicación en el texto)" (Según Odum 1985, modificado)

E son las fuentes de energía o las fuerzas que impulsan el sistema. F representan los caminos por los que discurren la energía o los materiales de unos componentes a otros. P y C representan los distintos componentes. I son puntos de interacción en los que se producen modificaciones, aumentos o disminuciones de los flujos. R son retroalimentaciones que indican que un componente posterior del sistema está influyendo sobre componentes previos.

Un modelo como este puede representar diferentes realidades. Por ejemplo podría representar una charca en la que E₁ es la energía procedente del sol que, por una parte calienta el agua y la evapora (C₁ y C₂) , saliendo esta energía del sistema por E₃. Por otra parte la energía E₁ sirve para que proliferen las plantas (fitoplancton) P₁ que es comido por el zooplancton P₂. Zooplancton y fitoplancton serían comidos por los organismos más grandes P₃, cuya energía se disipa en E₂. R podía significar en este caso que el crecimiento de plancton se ve favorecido por los desechos de los organismos superiores que devuelven nutrientes al sistema.

Con el mismo modelo podríamos representar una pradera, en la que P₁ son los herbívoros, P₂ los carnívoros y P₃ los omnívoros; o la formación de smog fotoquímico (ver ) en una ciudad en la que las P son los distintos contaminantes.

Utilidad y limitaciones de los modelos

Un buen modelo permite predecir situaciones futuras porque como imita la realidad da la posibilidad de adelantarse al presente y situarse en lo que vendrá.

Otra ventaja de los modelos es que permiten hacer "experimentos" que nunca serían posibles en la realidad. Por ejemplo, si se dispone de un buen modelo del funcionamiento de la atmósfera se podrá predecir que pasaría si se aumenta la concentración de un gas, por ejemplo del CO₂, y ver como variará la temperatura. 

La limitación obvia es que un modelo imita, pero no es, la realidad. Por muy bueno que sea siempre está lejos de la complejidad del proceso natural. Así se ha comprobado que la complejidad y la aleatoriedad de los procesos climáticos es tan grande que, a pesar de haberse empleado los mayores superordenadores y los más sofisticados modelos computacionales, no se ha logrado predecir el tiempo con fiabilidad para periodos mayores de 24 horas.