3. Conceptos de modelización

El estudio del crecimiento y de la producción presente y futura de los árboles y rodales forestales es básico y fundamental para la planificación y administración forestal.

Con la creciente importancia que la silvicultura de producción conquista en la manufactura de productos forestales, crece también la necesidad de informaciones cuantificadas sobre la disponibilidad de materia prima que puede ser producida por los árboles y por los rodales forestales (naturales o plantados).

Obviamente, tales informaciones numéricas pueden ser obtenidas como

consecuencias de la experiencia acumulada por la observación y por la práctica.

Así, CLUTTER et al. (1983) afirma que “el manejo forestal tiene mucha similaridad con el manejo industrial. En ambas actividades, diferentes niveles de entrada al proceso resultan en salidas correspondientes y, en consecuencia, lucros o pérdidas para la empresa”.

En este contexto, los modelos de crecimiento y de producción son universalmente aceptados como instrumentos de incontrastable utilidad. Decisiones óptimas al respecto de los niveles de entrada mas adecuados, ordenamiento en el tiempo, intensidad de intervenciones y otras modificaciones del proceso de manejo, exigen predicciones acertadas de los resultados que son obtenidos en todas las combinaciones relevantes de esos niveles.

A pesar de que los estudios sobre crecimiento y producción se han iniciado en Europa hace unos 200 años, el gran progreso en ésta área de investigación aconteció en este siglo, a partir de los trabajos de Mackinney et al. (1937), Schumacher (1939) y Mackinney & Chaiken (1939), op. cit. por BRENA & BOM (1991) y AHRENS (1990), con el desarrollo de modelos de producción con densidades variables y, principalmente, después de los trabajos de Turnbull (1963) y Peinar (1965), op. cit. por BRENA & BOM (1991), que solucionaron el problema de la incompatibilidad de los modelos de crecimiento y producción.

No obstante, es en estas tres últimas décadas (CLUTTER et al., 1983 y HUSCH et al., 1982) que se puede observar un vertiginoso crecimiento en los esfuerzos de investigación en esta área.

CONCEPTOS BÁSICOS

Los sistemas forestales (ecosistemas forestales) están entre los mas complejos, principalmente los bosques nativos, y de modo especial los bosques neotropicales de altísima diversidad biológica. Cualquier sistema forestal está compuesto por componentes físicos (climáticos, edáficos, topográficos, etc.) y por componentes biológicos (animales y plantas). La integración o dependencia mutua de estos componentes dificulta la comprensión del funcionamiento del sistema como un todo, o sea, cuales son los factores que gobiernan el desarrollo del bosquE.

Entonces, la planificación de la producción forestal no es una tarea fácil; aunque el cerebro humano tenga capacidad para descifrar mucho sobre el funcionamiento de las interacciones del sistema forestal, hay una dificultad en integrar las informaciones y usarlas para el manejo racional del bosque.

Concepto de crecimiento y producción

Inicialmente es preciso comprender y diferenciar el significado de varios términos, como: crecimiento, producción, modelo, modelado, etc. para poder representar y describir correctamente estos fenómenos.

Un análisis de las definiciones citadas anteriormente permite que se elabore un concepto genérico de estas expresiones, en el contexto de la Ingeniería Forestal, según los términos siguientes:

Crecimiento: se refiere al aumento observado en la dimensiones de un determinado atributo de un árbol o rodal, por unidad de tiempo.

Producción: se refiere a la cantidad total de un atributo o de una característica mensurable de un árbol o rodal, y que puede ser evaluado en un momento específico.

Concepto de modelo y modelado

Según SANQUETTA (1996), modelo: es una representación física o abstracta de la forma o función de entidades u objetos reales. Por ejemplo puede ser: ecuaciones matemáticas de procesos fisiológicos, figuras o estatuas.

VANCLAY (1994) define modelo como una abstracción, o una representación simplificada, de algunos aspectos de la realidad.

Los modelos están siendo usados para los análisis de sensibilidad, esto es, la búsqueda de las partes de un sistema donde sea mas probable de alcanzar un resultado exitoso.

En función de lo dicho anteriormente, modelado: expresa procesos, en nuestro caso procesos de dinámica forestal, en lenguaje de símbolos lógico y matemáticos. El modelado inevitablemente simplifica los procesos, no obstante los modernos procesos ecológicos pueden ser bastantes complejos (GLENN-LEWIS et al., 1992).

También, podemos decir que, un modelo de crecimiento es una abstracción de la dinámica forestal natural, abarcando crecimiento, mortalidad y otros cambios en la composición y estructura del rodal. Generalmente se usa el término “Modelo de Crecimiento” para hacer referencia un sistema de ecuaciones con una predicción de crecimiento y producción de un rodal bajo una amplia variedad de condiciones (VANCLAY, 1994).

Los modelos generados durante el modelado testan hipótesis que son una explicación explicita de las presuposiciones del Modelo. Los Modelos son usados para observar las consecuencias de las predicciones que de ser hechas naturalmente serían muy complicadas, tomarían demasiado tiempo, o no podrían realizarse por razones prácticas o éticas.

Concepto de simulación y modelo matemático

La simulación difiere del término modelado, pues no es simplemente la reproducción de resultados de un modelo matemático. Es, en verdad, una técnica para testar las características teóricas y prácticas de Modelos a través de la validación de condicionantes. Esto es, la técnica que permite testar las consecuencias de alteraciones en las condiciones originales en que un modelo dado fue concebido (SANQUETTA, 1996).

Un Modelo Matemático, según EZEQUIEL y FOX (1959), es una ecuación algébrica que expresa la relación lógica esperada entre dos o más variables. Así, un modelo es una expresión matemática de las hipótesis, según el cual, los datos observados serán examinados para verificar se los hechos soportan o no las hipótesis, y para determinar los valores de las estadísticas.

Por otro lado, un modelo puede ser una representación simplificada de un sistema, una vez que los componentes principales de un sistema real o hipotético deben estar representados en la investigación, En el ámbito del manejo forestal y especialmente en el estudio de crecimiento y producción forestal, el crecimiento de un árbol o de un rodal puede ser evaluado bajo la óptica de un sistema de producción.

Concepto de selvicultura cuantitativa

La toma de decisiones es clave en la selvicultura moderna y para tomar decisiones hace falta conocer el estado de los bosques y los efectos que tendrán las diferentes alternativas selvícolas. Aquí tiene un gran papel la Selvicultura Cuantitativa que es un concepto que auna y potencia conocimientos procedentes de la selvicultura clásica, la dendrometría, el inventario forestal, la ordenación de montes, la estadística, la ecología y la modelización forestal.

La Selvicultura Cuantitativa permite que el selvicultor tome decisiones fundadas y razonadas de forma que las actuaciones en los bosques sean fácilmente comprensibles por los propietarios forestales y por la sociedad en general que de esta forma tienen una mayor conocimiento de los efectos de la selvicultura. Así pueden definir sus posturas respecto a la gestión de los bosques con una base científica.

Clasificación simplificada de los modelos de crecimiento (ver archivo adjunto):

Los modelos forestales de crecimiento (también conocidos como modelos de crecimiento y producción) tratan de representar la dinámica de esos sistemas. Existen diferentes tipos de modelos de crecimiento, que se clasifican en:

· Modelos de rodal, de clases dimensionales y de árbol individual: esta clasificación atiende al nivel de detalle.

· Modelos estáticos y dinámicos: los estáticos son sistemas estructurados de relaciones matemáticas, estadísticas y lógicas, que no dependen o que no tienen en cuenta, la tasa de crecimiento de los árboles, mientas que los dinámicos si tienen en cuenta la evolución del tiempo.

· Modelos determinísticos y estocásticos: los modelos determinísticos generan siempre los mismos resultados ante el mismo escenario, mientras que a los modelos estocásticos se introduce de forma deliberada una componente aleatoria en el modelo.

· Modelos empíricos basados en procesos e híbridos: los modelos empíricos explican la dinámica forestal a partir de datos experimentales, sin tener en cuenta los mecanismos y procesos elementales de crecimiento. Los modelos basados en procesos incorporan una interpretación del crecimiento de los árboles, fisiológica y ecológicamente fundamentada. Los modelos híbridos incorporan las influencias medioambientales sobre modelos empíricos, mediante el establecimiento de relaciones entre algunas de sus salidas o entradas.

SIMANFOR

Es un sistema de simulación de modelos forestales que permite la gestión de inventarios forestales, la proyección de la dinámica de sistemas forestales mediante la aplicación de modelos tanto empíricos como de procesos y el desarrollo y evaluación de regímenes de selvicultura diseñados por los usuarios.

TIPOS DE MODELOS

1. IBERO-PS (Pinus sylvestris): Modelo de árbol individual independiente de la distancia. Masas naturales en los Sistemas Ibérico y Central en las provincias de Burgos, Soria, Segovia y Ávila (España).

2. IBERO-PT (Pinus pinaster): Modelo de árbol individual independiente de la distancia. Masas Naturales en el Sistema Ibérico Meridional en las provincias de Soria, Guadalajara, Teruel y Cuenca (España)

El modelo IBERO es un modelo de árbol individual independiente de la distancia pensado para la simulación de masas forestales bajo diversos escenarios de gestión. El modelo está compuesto por los siguientes módulos:

• Módulo de inicialización (relación altura-diámetro, ecuaciones de espesor de corteza,...)
• Módulo de productividad
• Módulo de mortalidad/supervivencia
• Módulo de crecimiento en diámetro
• Módulo de crecimiento en altura
• Módulo de cubicación

La estructura general del modelo IBERO es la siguiente.

Hasta ahora está parametrizado para masas naturales de Pinus sylvestris en los Sistemas Ibérico y Central en las provincias de Burgos, Soria, Segovia y Ávila (España) y para masas naturales Pinus pinaster en el Sistema Ibérico Meridional en las provincias de Soria, Guadalajara, Teruel y Cuenca (España). Estas dos vesiones se denominan IBERO-PS e IBERO-PT respectivamente. Estos modelos deben ser citados de la siguiente forma (hay información adicional sobre los módulos que los componene en las fichas disponibles en SIMANFOR):

• Lizarralde I, Ordóñez AC, Bravo-Oviedo A., Bravo, F. 2010. IBERO^PS: Modelo de dinámica de rodales de Pinus sylvestris L. en el Sistema Central y el Sistema Ibérico en Castilla y León.
• Lizarralde I, Ordóñez AC, Bravo-Oviedo A., Bravo, F. 2010. IBERO^PT: Modelo de dinámica de rodales de Pinus pinaster Ait. en el Sistema Ibérico Meridional.