Diego Griffon

En este trabajo se investigan algunos aspectos relacionados a la arquitectura de redes de termiteros que Nasutitermes ephratae (Isoptera: Nasutitermitinae) construye sobre la superficie del suelo en sabanas herbáceas de la Gran Sabana (Parque Nacional Canaima, Venezuela). En específico se muestra, utilizando herramientas tomadas de la teoría de grafos, la relación que existe entre algunas características de las redes de termiteros con la optimización de la recolección de alimento por esta especie. Las redes estudiadas están compuestas de 3 elementos básicos: nidos principales, nidos satélites y galerías entre nidos. Se encontró que las redes están construidas de una manera (i.e., disposición espacial de las galerías, ángulos entre galerías y cantidad de galerías) que determina que en promedio exista un 77,8 % de uso del área que las termitas tienen dis...

Ramon Margalef noted the need to include the space in the metaphors used to understand ecosystems. More recently, John Vandermeer and Ivette Perfecto made a similar call thinking in agroecosystems. In this paper we show some possible effects of space on Ecological Pest Management (EPM). For this we evaluated theoretical models that simulate networks of ecological interactions in agroecosystems. Generalized Lotka-Volterra models were used, where the space is included, or not. In the first place we evaluated (based on field data) the possibility of persistence of agroecosystems that simulate traditional farming systems and monocultures. Subsequently we studied hypothetical agricultural systems. As results we found that: 1) In the case of real systems, only the traditional are persistent; 2) In the hypothetical systems species extinction occurred, although this was markedly minor when the space was taken into account. The results of this research suggest that monocultures are inherentl...

The holistic management of farming systems is one of the central principles of the agroecology. To accomplish this, it is essential to transcend the reductionist vision prevailing in conventional agricultural sciences. In agroecology, it is needed to have practical tools to evaluate agricultural situations systemically. Unfortunately, there are few concrete tools to perform this task. In this work, it is proposed a new index to measure agrobiodiversity. This index allows the evaluation of the system as a whole. In this index, besides of measuring the richness and abundance of the elements of the system, it is also taken into account their interaction. This allows the evaluation of functional attributes of the agrobiodiversity. Here is shown through simple examples some of the advantages of this new index.

In the last decades has been recognized that monoculture has harmful consequences: genetic erosion, soil loss, pollution, land concentration, increased poverty and so on. But, there is another aspect that has been underestimated, the instability that results of the oversimplification of monoculture’s trophic structure. Here, using network analysis, we show why the trophic structure of monoculture is inherently instable. Considering an agroecosystem as a complex network, we propose that for the design of stable agroecosystems we must generate architectures with redundancy of relations and homogeneous connectivity, because this compensates and modulates perturbations.

En este trabajo se estudia, en una aproximacion teorica, las caracteristicas generales que debe tener una red de reservorios de vegetacion (parches) para que esta pueda servir de fuente de controladores biologicos. Para esto se utiliza el Modelo de Funcion de Incidencia, con base en el cual se establecen las caracteristicas generales que debe tener una red en cuanto al numero, tamano y ubicacion espacial de los diferentes parches, de manera que estos tengan altas probabilidades (incidencias) de albergar controladores biologicos. En este sentido, las simulaciones efectuadas muestran que bastan sistemas de aproximadamente 10 parches (equivalentes en su conjunto a 5% del area total en evaluacion) para obtener incidencias promedio cercanas al 50% y que el factor fundamental a tomar en cuenta es la heterogeneidad en el tamano de los parches.

Termites, like many social insects, build nests of complex architecture. These constructions have been proposed to optimize different structural features. Here we describe the nest network of the termite Nasutitermes ephratae, which is among the largest nest-network reported for termites and show that it optimizes diverse parameters defining the network architecture. The network structure avoids multiple crossing of galleries and minimizes the overlap of foraging territories. Thus, these termites are able to minimize the number of galleries they build, while maximizing the foraging area available at the nest mounds. We present a simple computer algorithm that reproduces the basics characteristics of this termite nest network, showing that simple rules can produce complex architectural designs efficiently.

La obra de Richard Levins (1930-2016) ha tenido una profunda significacion en la biologia moderna. Sus ideas han sido fundamentales en el desarrollo de la ecologia, la genetica y la evolucion. En la ciencia aplicada sus contribuciones en el manejo de sistemas agricolas y en salud publica han tenido enorme importancia. En las ideas de Levins ha sido decisiva la influencia de los principios dialecticos de Hegel y Marx. En ecologia Levins creo, junto con Robert MacArthur, la teoria de la semejanza limite, que establece la superposicion maxima entre nichos en gremios de especies competidoras, y representa uno de los pilares de la ecologia de comunidades. Asi mismo, Levins creo el concepto de metapoblacion, que es la base para entender el comportamiento de sistemas ecologicos en ambientes espacialmente heterogeneos. En evolucion, Levins es autor del concepto de “fitness set” o conjunto de aptitudes, que ha sido la columna vertebral de los estudios evolutivos en ambientes cambiantes. En e...

En este trabajo se muestra, mediante la exploración de un conjunto de ejemplos interrelacionados, cómo las interacciones (de todo tipo) son fundamentales en la agroecología. En primer lugar se exploran las redes de interacciones ecológicas asociadas a un monocultivo de maíz y a un sistema ancestral multi-diverso de cultivo (Conuco). Se evidencia que el segundo sistema presenta una mayor cantidad de interacciones y también un mayor número de tipos de interacción. Seguidamente se evalúan numéricamente (mediante el uso de ecuaciones tipo Lotka-Volterra Generalizadas) las dinámicas poblacionales asociadas a las arquitecturas de interacciones del monocultivo y del Conuco. Se muestra que la topología de la red del monocultivo siempre genera dinámicas no persistentes, caracterizadas por rápidos incrementos en las densidades poblacionales, seguido de abruptas caídas en estas, hasta que f...

The multiple ecological crisis that we are facing forces us to ponder the transition toward sustainable agricultural systems. Two key uncertainties need to be unveiled in addressing this problem; first, we need to identify the general features of alternative models that make them sustainable, and second, we need to explore how to build them from the (flawed) existing systems. In this work we explore these two questions using an ethnoecological and theoretical approach. In the exploration of alternative models, we evaluate an ancestral farming system, the conuco, characterized by, (i) the use of the ecological succession to constantly renew its properties, (ii) the increase of its biodiversity over time (in the horizontal and vertical components), and (iii) the self-regulation of the associated populations. Next, we characterize the topology of ecological networks of agroecosystems along the transition from a monoculture to a conuco-like agroecological system. We use topologies obtained from field information of conventional and agroecological systems as starting and arrival points. To model the dynamics of the systems and numerically simulate the transitions, we use a model based on Generalized Lotka-Volterra equations, where all types of population interactions are represented, with outcomes based on a density-dependent conditionality. The results highlight the relevance of increasing the connectance and diminishing the degree centrality of the conventional systems networks to promote their sustainability. Finally, we propose that the transitions between the monoculture and the agroecological systems could be figuratively interpreted as a cusp catastrophe, where the two systems are understood as alternative stable states and the path from one to the other cannot be reverted by just reversing the values of the control parameter. That is, once a system is in either of these states there is a tendency to stay and a resistance to move away from it. This implies that in the process of transition from a monoculture to a multi-diverse system, it is prudent not to despair if there are no immediate improvements in the performance of the system because once a certain point is reached, the system may experience an abrupt improvement.

El conuco es, sin lugar a dudas, el sistema de agricultura familiar ancestral más importante de Venezuela. Este puede ser caracterizado, en términos ecológicos, como un sistema de agricultura de perturbación y sucesión, es decir, un sistema que se origina en la perturbación parcial de un ecosistema (típicamente un bosque), en el que luego se obtienen cosechas variadas a partir de cada uno de los arreglos de especies que se dan a lo largo de la sucesión ecológica —antrópicamente intervenida— hasta alcanzar de nuevo un estado similar al original (preperturbación). Es importante hacer esta definición, porque erróneamente se ha circunscrito el conuco a los primeros años de los sistemas denominados de roza-tumba-quema. Esto es, como se mostrará más adelante, en primer lugar, una profunda subestimación de la complejidad del sistema, y en segundo, una evidente manifestación de desdén y menosprecio por esta forma particular de agricultura. También hay que mencionar que existen conucos que no se corresponden con esta definición, sistemas más simples (i.e., no incluyen la sucesión ecológica), que no son el objeto central de estudio en este trabajo.

RESUMEN La obra de Richard Levins (1930-2016) ha tenido una profunda significación en la biología moderna. Sus ideas han sido fundamentales en el desarrollo de la ecología, la genética y la evolución. En la ciencia aplicada sus contribuciones en el manejo de sistemas agrícolas y en salud pública han tenido enorme importancia. En las ideas de Levins ha sido decisiva la influencia de los principios dialécticos de Hegel y Marx. En ecología Levins creó, junto con Robert MacArthur, la teoría de la semejanza límite, que establece la superposición máxima entre nichos en gremios de especies competidoras, y representa uno de los pilares de la ecología de comunidades. Así mismo, Levins creó el concepto de metapoblación, que es la base para entender el comportamiento de sistemas ecológicos en ambientes espacialmente heterogéneos. En evolución, Levins es autor del concepto de "fitness set" o conjunto de aptitudes, que ha sido la columna vertebral de los estudios evolutivos en ambientes cambiantes. En el manejo de sistemas agrícolas, Levins introdujo el enfoque ecológico en el estudio de estos sistemas, demostrando que la sustentabilidad debe tomar en cuenta la ecología. Levins también es autor del análisis de lazos ("loop analysis"), que es una metodología cualitativa para estudiar sistemas complejos. Los que tuvimos el privilegio de conocer a Richard Levins lo recordaremos como una persona excepcional.

El pueblo indígena Hiwi (Venezuela y Colombia) realiza un tipo de agricultura que en Venezuela es conocida como Conuco. En la literatura etnográfica sobre este pueblo existe una diatriba con respecto al momento en el cual empezó a realizar agricultura. El objetivo de este trabajo es aportar elementos que ayuden a solucionar esta interrogante. Para esto, se caracteriza el Conuco Hiwi en términos de su estructura de relaciones ecológicas (red ecológica), así como de las dinámicas poblacionales asociadas a esta red.  Se utiliza para esto último ecuaciones tipo Lotka-Volterra generalizadas. Se encontró que la arquitectura de interacciones presentes en la red asociada al Conuco genera dinámicas auto-reguladas, que impiden, por ejemplo, que en el sistema ocurran explosiones poblacionales (i.e., situaciones de plagas). Esto nos muestra al Conuco Hiwi como un sofisticado sistema de agricultura, por lo que consideramos poco probable que sea el resultado de un desarrollo cultural reciente.

En este trabajo se muestra, mediante la exploración de un conjunto de ejemplos interrelacionados, cómo las interacciones (de todo tipo) son fundamentales en la agroecología. En primer lugar se exploran las redes de interacciones ecológicas asociadas a un monocultivo de maíz y a un sistema ancestral multi-diverso de cultivo (Conuco). Se evidencia que el segundo sistema presenta una mayor cantidad de interacciones y también un mayor número de tipos de interacción. Seguidamente se evalúan numéricamente (mediante el uso de ecuaciones tipo Lotka-Volterra Generalizadas) las dinámicas poblacionales asociadas a las arquitecturas de interacciones del monocultivo y del Conuco. Se muestra que la topología de la red del monocultivo siempre genera dinámicas no persistentes, caracterizadas por rápidos incrementos en las densidades poblacionales, seguido de abruptas caídas en estas, hasta que finalmente todas las poblaciones se extinguen. Para el Conuco, en la mayoría de los casos se observan dinámicas persistentes, en las cuales las densidades poblacionales fluctúan entre valores claramente definidos. Luego se explora el efecto de la incorporación de heterogeneidad espacial en las dinámicas de los sistemas antes mencionados. Se encontró que este factor estimula el surgimiento de dinámicas persistentes acotadas. Se muestra cómo este tipo de dinámicas pueden estar asociadas al éxito de programas de manejo ecológico de plagas. En un último ejemplo, se exploran las condiciones necesarias para que un grupo de agricultores se coordinen y ejecuten entre todos un programa de manejo ecológico de plagas exitoso (basado en los resultados anteriores). Finalmente, se señala que un factor común en todos los ejemplos, es la importancia que en ellos tienen las interacciones y se propone un marco epistemológico (i.e., la Teoría del Actor-Red) que permite entrelazar coherentemente todos los ejemplos discutidos en un mismo análisis. Abstract In this work we show, through the exploration of interrelated examples, how interactions (of all types) are fundamental in Agroecology. First, we explore networks of ecological interactions associated with a maize monoculture and a multi-species ancestral crop system (Conuco). The second system presents a greater number of population interactions and also a greater number of interaction types. Then we numerically evaluate the population dynamics associated to the

Ramón Margalef advirtió la necesidad de incluir el espacio en las metáforas utilizadas para comprender los ecosistemas. Más recientemente, John Vandermeer e Ivette Perfecto hicieron un llamado similar pensando en agroecosistemas. En este trabajo se muestran algunos posibles efectos del espacio sobre el Manejo Ecológico de Plagas (MEP). Para esto evaluamos modelos teó-ricos que simulan redes de interacciones ecológicas en agroecosistemas utilizando ecuaciones tipo Lotka-Volterra Generalizadas, en donde se incluye o no el espacio. En primer lugar evaluamos (con base en información de campo) la posibilidad de persistencia de agroecosistemas que simu-lan sistemas tradicionales de cultivo y monocultivos. Posteriormente estudiamos sistemas agrí-colas hipotéticos. Como resultado obtuvimos que: 1) Para el caso de los sistemas reales, sólo los tradicionales son persistentes; 2) En los sistemas hipotéticos se observó la extinción de especies, aunque esta fue marcadamente menor cuando se tomó en cuenta el espacio. Los resultados de esta investigación sugieren que los monocultivos son inherentemente no persistentes. En ellos se evidenció un rápido incremento en las densidades de algunas especies, seguido del colapso total del sistema. Por su parte, en los sistemas tradicionales se presentaron oscilaciones acotadas en las densidades. Es sabido que el conocimiento agrícola tradicional se encuentra amenazado y que en muchos lugares ha desaparecido, cuando éste es el caso, los sistemas hipotéticos sugie-ren que para el establecimiento de comunidades ecológicas complejas (necesarias en el MEP) es indispensable la interacción de varios agroecosistemas. Bajo estas circunstancias, el éxito del MEP depende de una propiedad emergente a escala meta-comunitaria. Esta situación puede estar determinada por la participación de más de un predio agrícola en el MEP. En este último caso, la posibilidad del realizar un MEP exitoso, puede ser entendida como una situación de manejo de un bien común.

RESUMEN En este trabajo se estudia, en una aproximación teórica, las características generales que debe tener una red de reservorios de vegetación (parches) para que ésta pueda servir de fuente de controladores biológicos. Para esto se utiliza el Modelo de Función de Incidencia, con base en el cual se establecen las características generales que debe tener una red en cuanto al número, tamaño y ubicación espacial de los diferentes parches, de manera que estos tengan altas probabilidades (incidencias) de albergar controladores biológicos. En este sentido, las simulaciones efectuadas muestran que bastan sistemas de aproximadamente 10 parches (equivalentes en su conjunto a 5% del área total en evaluación) para obtener incidencias promedio cercanas al 50% y que el factor fundamental a tomar en cuenta es la heterogeneidad en el tamaño de los parches. Palabras clave: Manejo ecológico de plagas, biodiversidad asociada, metapoblaciones. Vegetation reservoirs: how many and how? Abstract In this work is studied, in a theoretical approach, the general characteristics that a network of vegetation reservoirs (patches) must have so that it can be a lasting source of biological control agents. For this goal, the Incidence Function Model is used to establish the key features that a network most have in terms of number, size and spatial location of the patches, for they to have a high probability (incidence) of holding biological controllers. In this sense, the simulations show that systems of about 10 patches (equivalent as a whole to 5% of the total area evaluated) are enough to generate average incidences near 50% and that the fundamental factor to consider is heterogeneity in patches size.

Se evaluó la biodiversidad en fincas en reconversión en dos unidades
de producción agropecuaria en la agricultura suburbana de la provincia
de La Habana: la Unidad Básica de Producción Cooperativa (UBPC) 26
de Julio, en Guanabacoa, y la Granja de Monumental, en el Cotorro. La
biodiversidad se clasificó en cuatro componentes funcionales: productiva,
auxiliar, asociada e introducida. Cada componente se evaluó mediante
indicadores (elementos, diseños y los manejos que se realizan), para
posteriormente identificar las interacciones observadas, proceso que fue
facilitado para lograr que el propio agricultor realizara el diagnóstico en
su finca, para finalmente clasificarlas de acuerdo con la complejidad de la
biodiversidad. El coeficiente de manejo de la biodiversidad en las fincas
evaluadas fue mayor para las fincas 1229 (54,5 %) y Semilla (50,2 %),
que fueron las únicas por encima del 50 %; en cambio, la densidad de
interacciones de la biodiversidad fue más elevada en la finca 1241 (98 %),
seguida de la 1224 (94 %) y la 1231 (87 %); las restantes con valores
alrededor del 30-55 %, lo que demuestra la tendencia hacia la integración
y diversificación de la biota productiva y auxiliar. Ninguna finca alcanzó
a ser compleja. El 30 % fue clasificada como medianamente compleja,
y el 70 % como poco complejas. La metodología empleada demostró
ser útil para que los agricultores realicen el diagnóstico y planifiquen los
diseños y manejos de la biodiversidad en las fincas.

Una de las áreas de investigación activas en el estudio de los
sistemas complejos, está orientada a establecer hasta qué punto una
propiedad emergente puede optimizar una función. Es precisamente ésta la línea conceptual que se sigue en este capítulo. Aquí analizaremos como una propiedad emergente puede optimizar procesos y funciones específicas.

Resumen En este trabajo se evalúa el efecto de la asignación de un crédito sobre la sustentabilidad del sistema de producción agrícola comunitario tradicional de la etnia indígena Hiwi (Venezuela). La evaluación fue llevada a cabo haciendo uso de la metodología MESMIS. Durante el intervalo de tiempo en el cual se elaboró este trabajo, la comunidad evaluada recibió un importante crédito agrícola por parte del Estado. Contrariamente a lo esperado, los resultados demuestran que el otorgamiento del crédito tuvo un efecto negativo sobre la comunidad.

Resumen En la agroecología, es necesario disponer de herramientas prácticas que permitan evaluar situaciones agrícolas sistémicamente. En este trabajo, se propone un nuevo índice para evaluar agroecosistemas, índice que permite evaluar el sistema como un todo. En este índice, aparte de evaluar el número y abundancia de los elementos del sistema, también se toma en cuenta su interacción, esto permite evaluar atributos funcionales de los elementos evaluados. Aquí se muestra mediante ejemplos simples, algunas de las ventajas de este nuevo índice.

La preservación de la biodiversidad y la lucha contra el hambre son banderas que han sido enarboladas por los movimientos sociales a nivel mundial. Sin embargo, en un primer momento ambas luchas parecieran incompatibles. En este trabajo, mediante un acercamiento teórico-práctico se muestra como la Agroecología puede reconciliar estas dos importantes problemáticas. En concreto, aquí se muestra cómo el manejo agroecológico de la matriz agrícola en paisajes
fragmentados puede estimular el establecimiento de dinámicas metapoblacionales en diferentes grupos de insectos, asegurando de esta manera su supervivencia. Esto se logra haciendo estimaciones de campo de las tasas de migración de diferentes grupos de insectos y utilizando el modelo de Función de Incidencia (Hanski 1994) para evaluar las dinámicas metapoblacionales a largo plazo de estos grupos. Nuestros resultados muestran enfáticamente los efectos positivos
de la Agroecología en la conservación de la biodiversidad entomológica, a las vez que evidencian los daños que sobre esta ejerce la agricultura convencional. De esta forma, se resalta el carácter multifuncional de la agricultura de base agroecológica y se muestra la importancia que esta tiene para alcanzar importantes objetivos sociales, ambientales y económicos.

En este trabajo se evalúan las consecuencias, sobre diferentes grupos de insectos, del tipo de manejo agronómico de la matriz en paisajes fragmentados. Las consecuencias se evaluaron mediante la estimación de la probabilidad de establecimiento de dinámicas metapoblacionales. Para lograr este objetivo, se hicieron estimaciones de campo de las tasas de migración de diversos grupos de insectos en diferentes sistemas de manejo (i.e., convencional y agroecológico). Basados en estos datos, utilizando el Modelo de Función Incidencia (Hanski, 1994) se evaluó el comportamiento asintótico de poblaciones hipotéticas en diferentes escenarios de manejo agronómico. Nuestros resultados indican que para todos los grupos de insectos evaluados, el manejo agroecológico promueve la persistencia. Abstract This paper assesses the consequences on different groups of insects of the agriculture matrix management in fragmented landscapes. The consequences were evaluated by estimating the probability of establishment of metapopulation dynamics. To achieve this, we made field estimations of the migration rates of various insects groups through two different types of management (i.e., conventional and agroecological). Based on these data, using the Incidence Function Model (Hanski, 1994) we evaluate the asymptotic behavior of hypothetic populations on different agronomic management scenarios. Our results indicate that for all insect groups evaluated the agroecological management promotes the persistence of the populations. Introducción Comúnmente se plantea que la solución de los problemas agrícolas involucra necesariamente una mayor intensificación de las prácticas propias de la revolución verde. Por su parte, la visión convencional para la conservación de la biodiversidad, contempla la creación de áreas protegidas de gran tamaño. Por lo tanto, pareciera imposible producir alimentos y a la vez conservar la biodiversidad. Es importante reconocer que la mayoría de los paisajes en el planeta son tipo mosaico. En estos paisajes se encuentran colindando parches de vegetación natural no alterada, con áreas dedicadas a la producción agrícola. Es en estas zonas donde los conflictos entre biodiversidad y agricultura son más pronunciados. El empleo de prácticas agrícolas de base agroecológica (e.g., asociación de cultivos, sustitución de insumos) en estos paisajes, puede favorecer el establecimiento de dinámicas metapoblacionales entre las poblaciones silvestres presentes en los parches de vegetación no alterada. La teoría de metapoblaciones predice que, bajo ciertos requisitos, una población que habite un ecosistema fragmentado, puede presentar mayores probabilidades de permanecer en el tiempo

Manejar holísticamente los sistemas agrícolas, es uno de los principios centrales de la agroecología. Para lograr esto, es indispensable trascender la visión reduccionista imperante en las ciencias agrícolas convencionales. En la agroecología, es necesario disponer de herramientas prácticas que permitan evaluar situaciones agrícolas sistémicamente. Lamentablemente, son pocos los instrumentos concretos con los que cuenta el agroecólogo para realizar esta tarea. En este trabajo, se propone un nuevo índice para evaluar la agrobiodiversidad, índice que permite evaluar el sistema como un todo. En este índice, aparte de evaluar la riqueza y abundancia de los elementos del sistema, también se toma en cuenta su interacción, esto permite evaluar atributos funcionales de la agrobiodiversidad. Aquí se muestra mediante ejemplos simples, algunas de las ventajas de este nuevo índice.