Entender la Organización.
Aspectos didácticos del estudio de los Ecosistemas.
Fernando F. Rojero
I.E.S “Las Llamas”.
Santander
Resumen
La
comprensión de que los sistemas poseen una organización con propiedades
específicas, pero comunes a unos y otros, debería ser un objetivo educativo si
se quiere adoptar una perspectiva de complejidad que permita “ambientalizar” el
currículo. Sin embargo nuestra tradición científica prefiere analizar los
sistemas que estudiar sus propiedades globales. La unidad didáctica
“Biodiversidad” intenta enfrentarse al estudio de los ecosistemas en estos
términos.
Mientras que para la mayor
parte de los estudiantes de enseñanza secundaria los fenómenos relacionados con
la vida parecen ocurrir solamente en el nivel de los organismos, entre los
adultos con cierta formación científica constituye un error común creer que la
explicación de todo se encuentra en el mundo submicroscópico, que es lo que
ocurre cuando se considera que el nivel molecular es el responsable de todos
estos fenómenos, algo así como si existiera una flecha causal que va desde lo
microscópico hacia lo macroscópico. Puede que no sea más que el típico
“bandazo” que se produce tras un cambio conceptual, en este caso el que les
supuso comprender que hay explicaciones que no se encuentran en el nivel de los
organismos.
El mundo material está
estructurado en sistemas que pertenecen a niveles de organización diferentes,
que van desde los de menor tamaño, las partículas subatómicas, hasta el más
grande, el universo completo. Aunque pueda suponer cierta dificultad inicial aceptar
esta idea, parece claro que una vez aceptada, lo lógico sería enfrentarse al
estudio de cualquier fenómeno, interrogándose sobre qué está pasando en cada
uno de los niveles de organización y cuáles son las relaciones existentes entre
estos niveles cuando ocurre el fenómeno estudiado.
Actuar de esta forma es una
experiencia apasionante que podemos ejemplificar en el fenómeno de la
respiración: sabemos que aunque el nombre sugiera el fenómeno familiar de los
movimientos respiratorios, se relaciona con otros procesos como el intercambio
de oxígeno en los pulmones o el transporte de éste por la sangre. En esta
visión, frecuente entre el alumnado, el oxígeno es percibido todavía como un
ente macroscópico. Al profundizar en el fenómeno, entramos en el nivel celular
al aparecer el papel de determinadas células, los glóbulos rojos, en el
transporte del oxígeno y sobre todo, el papel de las células en el destino de
este oxígeno. También aparecerá el papel de los orgánulos celulares, en
concreto el de las mitocondrias. Al seguir profundizando, nos preguntaremos qué
es lo que ocurre en esas mitocondrias o en esos glóbulos rojos y, por tanto,
tendremos que bucear en un nuevo nivel, en el de las moléculas En éste nos enfrentaremos al hecho de
que lo que “se respira” es la glucosa y no el oxígeno, y que las moléculas
tienen un contenido energético que puede ser liberado, así como que hay otras
moléculas como el ATP que van a servir como transportadoras de esa energía, y
un largo etcétera que se aleja del objetivo de este artículo.
Esta reflexión sobre la
respiración la hemos hecho desde el nivel de los organismos hacia abajo.
Resulta poco frecuente que al reflexionar sobre algo, en este caso sobre la
respiración, nos planteemos seguir el camino en la dirección contraria:
interrogarnos acerca de que ese oxígeno que utilizamos y esa materia orgánica
que consumimos, deben proceder de algún lugar no necesariamente inmediato al
organismo, o imaginar los intercambios gaseosos y de materia que van asociados
al fenómeno respiratorio en los
ecosistemas. Seguir por este camino nos llevaría a estudiar los ciclos de la
materia, el flujo de energía, la regulación del tamaño de las poblaciones, los
niveles alimentarios y otras cuantas cuestiones de las que, como todos sabemos,
se ocupa la ecología. A pesar de estar de moda, el pensamiento ecológico no
resulta especialmente intuitivo para la mayoría de los que nos hemos formado en
la tradición científica que todavía impregna nuestro sistema educativo.
La reflexión anterior nos
plantea cuestiones acerca de las relaciones entre los diferentes niveles de
organización de la materia y acerca de la composición de los sistemas que
conforman el mundo natural y nos enfrenta a un hecho que a menudo nos pasa
desapercibido: el de que los objetos de estudio en la naturaleza son siempre
sistemas formados por la interacción de unos elementos y que estos sistemas que
constituyen las unidades de estudio en cada nivel, son los elementos constituyentes
de los sistemas del nivel siguiente. Así, los átomos son sistemas dotados de
autonomía, por lo que puede haber átomos que no necesitan unirse con otros
átomos, pero también hay átomos que se unen a otros y forman moléculas, el
nivel de organización siguiente. Igual que en el caso anterior, las moléculas
pueden estar libres o bien unirse a otras moléculas para formar células, el
siguiente nivel. Si seguimos recorriendo la escala de organización, nos
encontraremos con que puede haber células que viven libres o células que se
unen a otras para formar organismos pluricelulares. Éstos a su vez pueden ser
libres o unirse a otros formando sistemas más complejos (familia, tribu,
ecosistemas, sociosistemas).
Al pensar en las relaciones
existentes entre los diferentes niveles de organización, es importante no caer
en el reduccionismo mencionado al principio, y darse cuenta de que cada nivel
posee una serie de propiedades emergentes, que no se derivan de las de los
elementos que lo componen, si no fuera así bastaría con estudiar los átomos
para comprender toda la ciencia.
Si es importante darse cuenta
de que el agua es algo distinto del oxígeno y del hidrógeno, que el oxígeno y
el hidrógeno juntos no son agua sino algo muy distinto, no lo es menos
comprender que una población es algo distinto de la suma de los individuos que
la componen; en ambos casos tiene validez la famosa frase según la cual “el
todo es más que la suma de las partes”. La ecología es la ciencia que ha
introducido un tipo de pensamiento en el que el organismo deja de ser el nivel
de organización más elevado, pasando a ser parte de otro nivel de organización
que lo incluye como elemento. Esta es probablemente la razón por la que el
pensamiento ecológico ha supuesto una revolución, ya que la reflexión anterior
implica connotaciones éticas además de las puramente científicas.
Enfrentarse al problema de la
comprensión del mundo considerando a éste organizado a la manera de las muñecas
rusas, de forma que cada nivel de organización contiene a los anteriores, es un
lugar común entre los teóricos de sistemas (Wagwensberg, 1998; Laszlo, 1987).
Aunque es frecuente encontrar diferencias acerca de cuáles son los niveles de
organización con entidad propia como para denominarlos como tales, sí hay
acuerdo en que la materia tiene la propiedad de tender a formar sistemas debido
a la interacción entre elementos que a su vez son sistemas, como acabamos de
describir. Esta característica de la materia se denomina convergencia, y
creemos que su comprensión es clave para la adquisición de un pensamiento que
podamos denominar como complejo o sistémico, un pensamiento acorde con las
demandas que nuestro, evidentemente complejo mundo, requiere de la formación
científica básica del ciudadano y que la problemática ambiental demanda de las
personas.
Las ideas de los
estudiantes sobre la organización
Si la idea de organización
está en la base del pensamiento ecológico y es uno de los conceptos clave del
conocimiento científico y ambiental, los estudiantes deberían reconocer con
facilidad este hecho a medida que van completando su escolarización. Sin
embargo, un análisis del pensamiento de estos alumnos y alumnas, nos pone de
manifiesto que muchos de ellos no emplean esta idea. Por ejemplo, hemos
escuchado con frecuencia a alumnos preguntarse si las moléculas son mayores o
menores que las células, dudar acerca de si todos los seres vivos están
formados por células, o incluso sobre si se puede afirmar de cualquier material
que tiene composición química.
También tienen dificultades
para relacionar entre sí las diferentes perspectivas de un fenómeno biológico
cuando ocurre en los niveles molecular, celular, de organismo y de ecosistema.
Un ejemplo típico podrían ser las concepciones sobre la fotosíntesis: para el
alumnado resulta difícil relacionar lo que ocurre a nivel atómico (¿de dónde
salen los átomos que intervienen?); con lo que ocurre a nivel molecular (¿qué
sustancias se forman y a partir de cuáles?); con la mera existencia del
fenómeno a nivel celular (¿hacen algo las células?); e incluso con lo que
ocurre en el nivel de los
organismos (¿cómo y de qué se alimentan las plantas?) o de ecosistema (¿supone
algún tipo de circulación de materia y energía por un ecosistema?), y esto por
citar solamente algunas de las cuestiones más conocidas en las que hemos
detectado dificultades.
Algunos autores han
reflexionado sobre la existencia de conceptos organizadores del pensamiento,
conceptos estructurantes según Gagliardi (1986), a los que consideran de mayor
nivel que los conceptos que se estudian habitualmente en la enseñanza
científica. Uno de estos metaconceptos (“Investigación
en la escuela” 1991), sería el de organización, ya que existen unas
propiedades comunes respecto a la organización de los sistemas materiales que,
junto con las relaciones entre sistemas de diferente nivel de organización y la
capacidad de aplicar algunas de estas propiedades a diferentes clases de estos
sistemas, constituyen objetivos de aprendizaje que no deberían dejarse de lado
en la enseñanza básica de todo ciudadano.
Sin embargo somos conscientes
de que el estudio de la ecología que se suele hacer en enseñanza secundaria,
siguiendo nuestra tradición científica, “disecciona” el ecosistema, centrándose
en su análisis y olvidándose un poco de los aspectos organizativos,
precisamente los que se supone que son el objetivo del conocimiento ecológico.
De la misma forma, somos conscientes de que llegar a comprender la organización
de un sistema concreto, por ejemplo de un ecosistema o de un organismo, aunque
supusiera en sí mismo un gran éxito de aprendizaje, no presupone la comprensión
del fenómeno organizativo en otros sistemas, ni siquiera aunque pertenezcan al
mismo nivel de organización. Dicho de otra manera, un alumno puede estudiar la
organización de un bosque y, sin embargo, no ser capaz de transferir ese
conocimiento para explicar la organización de otros ecosistemas como, por
ejemplo, una marisma o una zona intermareal. Menos aún, será capaz de
utilizarlo para explicar la organización de algún sistema natural de otro
nivel, por ejemplo de la célula o de algún organismo vivo o de aplicar este
conocimiento a la interpretación de un sistema social, cultural o económico.
El proyecto Cambio 2
El trabajo del profesorado consiste
en convertir en familiar y comprensible para el alumno lo que en un momento
anterior de su vida pueda resultarle imposible de imaginar. Puestos a ello,
durante los últimos diez años hemos venido desarrollando un proyecto de
innovación educativa, en el nivel de ESO, en varios institutos de Cantabria.
Esta experiencia ha sido objeto de investigación interna (Rojero, 1996, 1999b)
y externa (Melero, 1998) y gran parte de este artículo procede de este largo
proceso de innovación e investigación. Los materiales didácticos del proyecto
“Cambio 2” son su resultado y constituyen nuestra propuesta de enseñanza para
las Ciencias, en la que la perspectiva ambiental y por tanto de complejidad es
uno de los pilares sobre los que intenta construirse. A lo largo de las seis
unidades que lo componen:
“Residuos” (Rojero, 1998a); “Salud y Medio Ambiente” (Rojero, 1998b);
“Biodiversidad” (Rojero, 1999a); “Cambio Climático”, “Genética y Evolución” y
“Cambios Geológicos” (pendientes de publicación), la construcción del concepto
de organización en los diferentes niveles y en diferentes contextos, incluso en
los no científicos, es un referente obligado y un objetivo fundamental de
aprendizaje.
Los esfuerzos por conseguir
del alumnado la construcción de una teoría sobre la organización subyacen a
todo el proyecto, pero es principalmente en la unidad didáctica “Biodiversidad”,
aunque no sea en la única, donde el concepto se trabaja en el nivel de los
sistemas ecológicos, por lo que en el resto del artículo haremos referencia
principalmente a esta unidad.
La organización de los
ecosistemas
Cuando hemos indagado sobre
el pensamiento del alumnado respecto a sus conocimientos e ideas previas acerca
de la organización de los ecosistemas (Rojero, 1999b) hemos encontrado un tipo
de pensamiento en el que no se reconoce, más que someramente, la organización
presente en los ecosistemas. Los resultados obtenidos son semejantes a los de
otros autores (García, 1994), y en ellos vemos cómo, con frecuencia, los
alumnos no perciben la existencia de relaciones que vayan más allá de la
depredación, casi siempre desde la perspectiva del depredador, y así es frecuente, por ejemplo,
encontrar quien afirma que en un ecosistema acuático la razón de la existencia
de las plantas es “para que coman los peces”, y por la misma razón, en los
ecosistemas terrestres, las plantas parecen estar para servir de alimento a los
animales. En el mejor de los casos, podemos decir que para la mayor parte de
los alumnos, un ecosistema es un lugar donde viven juntos muchos seres vivos,
algunos de los cuales se alimentan de otros. Es lo que García ha denominado el
modelo “aditivo”, reflexionando sobre la dificultad que tienen las personas
para ver los aspectos organizativos que subyacen a esta acumulación de seres
vivos.
Comprender la organización de
un ecosistema o dicho de otra forma, construir una teoría sobre la organización
en el nivel de los ecosistemas, parece requerir que la persona sea capaz de
reconocer una serie de hechos:
- La existencia de un
conjunto de diferentes seres vivos que, al vivir en el seno de ese ecosistema,
desarrollan funciones que se complementan con las de los otros seres vivos del
mismo sistema, dotando a éste de una organización.
- Que el ecosistema tiene su
propia dinámica y propiedades, diferentes de las de los organismos que lo
conforman, aunque no independientes de ellas.
- Que la organización del
ecosistema existe debido a las interacciones entre los elementos que lo
componen y que constituyen un complejo sistema de regulaciones entre ellos,
relaciones en las que intervienen tanto elementos vivos como elementos no
vivos.
- Que al desarrollar el
conjunto de sus funciones vitales en interacción con los demás elementos, cada
población adquiere un complejo papel dentro del ecosistema al que denominamos
como nicho ecológico.
El primer problema para que los
estudiantes lleguen a hacer propios los enunciados anteriores, viene del hecho
de que la diversidad de seres vivos en los ecosistemas es, en general,
escasamente percibida, incluso resulta difícil para el alumnado citar
ecosistemas yendo más allá de los socorridos ejemplos del bosque o de la
charca. Los alumnos deben de ser capaces de reconocer los elementos que
constituyen los diferentes
ecosistemas y entre ellos, la diversidad de seres vivos presentes. Por
ello hemos tenido que ilustrar profusamente este primer aspecto. Enumerar los
elementos presentes en un ecosistema es una tarea obligada que parece haber
caído en desuso en los últimos tiempos, pero que creemos necesaria tanto desde
el punto de vista científico como del ambiental, máxime cuando se tienen
escasos o nulos conocimientos acerca de la clasificación de los seres vivos. En
nuestro proyecto, esta actividad se realiza sobre ecosistemas reales y sobre representaciones gráficas
de otros ecosistemas. Para poder llegar a valorar la biodiversidad es requisito
previo tener la capacidad de percibirla.
Las relaciones alimentarias
son las interacciones más conocidas entre seres vivos y son, probablemente, las
más importantes, tanto desde el punto de vista de la organización del
ecosistema como de cada organismo. Solemos hacer una pequeña broma diciendo a nuestros
alumnos que no hay relación más íntima y definitiva con otro ser vivo que
comérselo o que te coma. Es por ello que el estudio de la red alimentaria (o al
menos una aproximación a su estudio) es necesario para comprender la
organización. Desde esta perspectiva, la actividad de análisis de un ecosistema
en nuestra unidad didáctica, pasa por tres niveles:
1º) identificar los seres
vivos presentes;
2º) dibujar las flechas que
constituyen la red alimentaria;
3º) colorearlos según el
nivel trófico que ocupan.
(Fig. 1)
La ilustración representa un
paisaje de la cordillera cantábrica que, partiendo de los materiales del
proyecto “Cambio 2”, diseñamos para el proyecto “Huella” de la Fundación Oso
Pardo (Rojero, 1997) y es un ejemplo del tipo de trabajo que se hace en la
unidad didáctica “Biodiversidad”. La interpretación se realiza en varios
niveles, lo que se consigue colocando dos capas de papel vegetal encima del
dibujo. Inicialmente, en la capa base se escriben los nombres de los seres
vivos. Esta capa, como se aprecia en la ilustración, podría ser algo así como
el resultado de una fotografía “con exposición” de ese ecosistema, interpretada
por un naturalista buen conocedor de la flora y fauna. La primera capa de papel
vegetal equivale a un primer nivel de interpretación, colocada encima de la
anterior nos indica las relaciones invisibles entre los seres vivos allí presentes,
es una visión de la organización alimentaria de ese ecosistema. Es importante
reconocer que el conocimiento científico nos permite “ver” la organización alimentaria
del ecosistema, como si tuviera encima el papel que aquí le hemos colocado, y
que esta organización es invisible para el profano, que sólo es capaz de ver el
ecosistema en el primer nivel, sin el papel. La segunda capa completa la
interpretación anterior, ya que como resultado de la organización alimentaria
del ecosistema, podemos clasificar a los organismos en función del nivel que
ocupan en esa organización, donde el profano ve plantas y animales, el
estudioso ve productores, depredadores, etc., teniendo así una visión mucho más
acertada del papel de cada ser vivo en el ecosistema.
Que nuestros jóvenes lleguen
a comprender la belleza que encierra esa maravilla natural que es el ajuste
entre las poblaciones de un ecosistema, supone un objetivo educativo con el que
nos daríamos por satisfechos, pero para ello, es necesario que lleguen a
entender los mecanismos básicos de regulación. A partir del análisis alimentario
ya tratado, es relativamente sencillo entender la regulación entre eslabones de
la cadena, pasando al estudio de las pirámides alimentarias, y así lo hacemos,
pero en nuestro proyecto damos, además, mucha importancia a la comprensión de
los bucles de realimentación (los “feed back”) como mecanismo de regulación
básico. La relación presa - depredador parece ser, hoy por hoy, el sistema más
fácil para comprender este fenómeno y los estudiantes lo comprenden con
facilidad. Cuando pasamos a estudiar dos bucles de realimentación unidos, como
en el caso de una cadena alimentaria de tres eslabones (fig. 2) o aplicados al
estudio de la competencia, estamos dotando al alumno de un instrumento de
análisis nuevo y potente.
(fig. 2)
Disponer de una red alimentaria
dibujada y de las herramientas anteriores, permite interrogarse sobre los
efectos de los cambios en los ecosistemas. La red alimentaria es en esencia un
“diagrama causal”, una de las herramientas para estudiar la complejidad, por lo
que su uso es frecuente dentro de un proyecto con la orientación del nuestro, y
aparece, con otros contenidos, en varias de las unidades didácticas. Para el
alumno es muy interesante, entre otras cosas porque le permite acceder a la
base conceptual de muchos modelos informáticos de simulación, una de las
principales herramientas de investigación en este fin de siglo, lo cual es algo
que abre sus ojos y oídos sólo con mencionárselo.
En la organización de un
ecosistema intervienen también los efectos limitantes del medio abiótico.
Aunque el alumnado tiende a asignar a estos factores la responsabilidad de los
lugares donde pueden vivir los seres vivos, eso sí considerándolos de forma global:
“el clima”, “el medio”, etc., es un hecho que, en general, no dispone de la
capacidad de analizar en qué puede consistir esa limitación. Por ello en el
proyecto se incluye un estudio sobre el terreno de las relaciones entre
factores abióticos y distribución de los seres vivos. Las rocas intermareales
del litoral cántabro y los viejos muros de algunas de las fincas rurales son,
junto a algunos ociosos jubilados, testigos casi mudos de nuestros desvelos por
ayudar a nuestros alumnos a comprender los detalles más sutiles de la
organización de los ecosistemas. En los días siguientes a estas visitas al
medio, en el aula se intentan transformar los datos recogidos en esquemas
útiles para la comprensión de las relaciones entre factores abióticos y
distribución de los seres vivos, a través de una serie de nuevas actividades.
El estudio de las formas de
aprendizaje por las que se llega a comprender la organización, plantea una
interesante contradicción: aunque es un estudio en el que, en esencia, se
adopta una perspectiva de síntesis, de globalidad, nos encontramos con que para
poder hacer esa síntesis es necesario un conocimiento previo y detallado de los
elementos que componen el sistema y de las interacciones que realizan entre
ellos, lo cual sólo es posible adoptando una perspectiva puramente analítica.
Dicho de otra forma, descender al análisis es un paso previo necesario para
poder ascender hasta la síntesis.
Para terminar
La unidad didáctica
“Biodiversidad” no termina aquí, en ella se plantean otras cuestiones y se
realizan otras actividades. Hemos dejado intencionadamente fuera de este
artículo todos los aspectos relacionados con el estudio de la evolución de los
ecosistemas y de los sistemas en general, una cuestión apasionante que nos
llevaría a volver a recorrer todo el camino que hemos seguido en este trabajo y
a hacer reflexiones similares a las ya hechas, ya que el concepto de evolución
es otro candidato a ser considerado como básico para la comprensión de nuestro
apasionante mundo actual. Como afirma Wagensberg (1985):“comprender el
mundo, acaso sólo sea comprender dos cosas: el cambio y la relación entre un
todo y sus partes”.
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