Resumen

Este texto se encuentra en el límite de la física de los materiales, la geometría y la topología. Comenzamos exponiendo el concepto topológico de espacio localmente isomorfo, a través de un experimento mental, en el que nos transportamos a un universo paralelo. Después, para poder hablar de cuasicristales, revisamos cuáles son los diferentes estados de la materia y sus propiedades principales. En seguida, presentamos la historia sobre el descubrimiento de los cuasicristales para seguir la discusión sobre las matemáticas que los describen, en especial la interpretación de los cuasicristales como proyecciones geométricas de cristales periódicos de dimensiones mayores (es decir, espacios donde las coordenadas requieren más de tres valores). Relacionamos la interpretación en altas dimensiones con las perturbaciones termodinámicas que describen la conductividad térmica y con ello regresamos al concepto de espacio localmente isomorfo y a ese un universo paralelo inicial.
Palabras clave: cuasicristales, isomorfismo, estados de la materia, termodinámica, conductividad térmica.

Quasicrystals: from parallel universes to multidimensional shadows

Abstract

This text lies at the boundary of materials physics, geometry and topology. We begin by exposing the topological concept of locally isomorphic space, through a thought experiment, in which we are transported to a parallel universe. Next, to talk about quasicrystals, we review the different states of matter and their main properties. Afterwards, we present the story of the discovery of quasicrystals to continue the discussion on the mathematics that describes them, especially the interpretation of quasicrystals as geometric projections of periodic crystals of higher dimensions (that is, spaces where the coordinates require more than three values). We relate the interpretation in high dimensions with the thermodynamic perturbations that describe thermal conductivity and with this we return to the concept of locally isomorphic space and that an initial parallel universe.
Keywords: quasicrystals, isomorphism, state of matter, thermodynamics, thermal conductivity.

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Introducción

Imagina que una mañana despiertas con la sensación de que no estás en tu casa, que te han teletransportado a un universo casi idéntico, pero que no es el tuyo. Con el objetivo de descubrir si se trata de tu universo o uno paralelo, sales en búsqueda de cualquier posible detalle que sea diferente. Después de recorrer algunos kilómetros en las vecindades de tu casa, concluyes que era sólo una sensación, que en realidad te encuentras en tu universo, o al menos, en una copia idéntica que para todo fin práctico es exactamente lo mismo.

Pero ¿cómo podrías estar completamente seguro de que no existe ninguna diferencia con el universo que tú conoces en algún lugar que no has revisado? ¿Qué tal que el universo en el que estás es idéntico sólo a unos pocos kilómetros a la redonda y después comienzan a notarse los cambios? Esa noche se te ocurre una buena prueba: mirar al cielo para asegurarte de que las estrellas están donde deberían estar. Al observar el cielo descubres impactado que, aunque se parece muchísimo al que conoces, la distribución de las estrellas no es la habitual y el cinturón de Orión tiene cuatro estrellas en vez de tres. Por lo tanto, te encuentras en un universo paralelo, en uno localmente isomorfo.

Pero ¿qué significa que algo sea localmente isomorfo? La palabra isomorfo proviene del griego iso (igual) y morphe (forma), de modo que, si un espacio es localmente isomorfo a otro, lo que esto nos indica es que ambos tienen, localmente, la misma forma o bien, que son localmente iguales.

Esta definición no precisa qué tan local es lo local, es decir, hasta qué distancia o dentro de qué región deben ser dos sistemas idénticos para ser considerados localmente isomorfos. Para evitar complicaciones podemos decir que esas regiones son cualquier región, sin importar qué tan grande sea, siempre y cuando sea finita. Vamos a decir que dos universos, A y B, son localmente isomorfos si para cada región finita que elijamos en el universo A hay una región idéntica en el universo B y viceversa. Seguramente estuviste intentado imaginar cómo sería eso y concluiste que esta definición implica que ambos universos sean idénticos. Para universos finitos esto es verdadero. Dos universos finitos son localmente isomorfos sólo si son idénticos en su totalidad, pues podríamos elegir, como nuestra región en A, al mismo universo A y en B elegir el mismo B. En el caso de universos infinitos, esto deja de ser verdadero porque ya no podemos elegir a todo el universo como la región. Puede haber dos universos que sean diferentes, pero localmente isomorfos.

Los objetos localmente isomorfos están íntimamente relacionados con cómo se almacena el calor en algunos cristales cuyas dimensiones, de alguna forma, son mayores a tres. Entre estos cristales de dimensiones altas, los más comunes que se producen son de seis dimensiones. Hablaremos con más detalles de ellos un poco más adelante, pero antes necesitamos adentrarnos al mundo de la termodinámica para poder entender cómo se produjeron los primeros de estos cristales multidimensionales.

Fases de la materia

El calor y la temperatura son dos conceptos que tratamos casi como sinónimos: si tenemos calor dentro de una habitación, prendemos el aire acondicionado para que baje la temperatura, o bien, si tenemos frío, subimos la temperatura para sentir más calor. Sin embargo, una reducción del calor no siempre implica una reducción en la temperatura. Por ejemplo, si ponemos agua en el congelador y medimos cada 5 minutos la temperatura, obtendremos una gráfica como la de la figura 1. Primero la temperatura baja hasta llegar a cero grados centígrados. Después la temperatura se estanca durante horas y finalmente vuelve a bajar. Cuando el agua está a cero grados, extraer calor no reduce la temperatura, sino que produce enlaces entre las moléculas, lo que forma hielo. Este proceso se conoce como una transición de fase de primer tipo.

Las diferentes fases de la materia están separadas por una transición de fase. Si al agregar o quitar calor observamos un cambio abrupto en alguna propiedad física (cambios en el calor, la viscosidad, propiedades eléctricas, entre otros), entonces sabemos que pasamos de una fase a otra. Para decir que hay una nueva fase de la materia se agrega o extrae calor del material de interés y se observa si la temperatura en algún momento se estanca o si de forma abrupta cambia alguna propiedad del material.

Figura 1. Curva de enfriamiento del agua líquida y el hielo.
Crédito: elaboración propia.

Esta estrategia nos ha llevado a encontrar una gran variedad de fases de la materia. No sólo hay sólidos, líquidos y gases, sino que entre los gases está el plasma y gases comunes, entre los líquidos hay líquidos comunes, superfluidos, cristales líquidos, etcétera, y entre los sólidos podemos encontrar diferentes estructuras cristalinas de la misma molécula, llamadas alotropías. Por ejemplo, para el hielo se conocen 19 alotropías (Hansen, 2021), es decir, existen por lo menos 19 tipos diferentes de hielo, mientras que para el oxígeno sólido se conocen seis tipos de fases (Freiman y Jodl, 2004), cada una de un color diferente: azul, rosa, naranja, rojo, negro y plateado.

Cristales

En general, como lo sugieren los ejemplos anteriores, el estado sólido cuenta con una gran variedad de fases. Sin embargo, no todas son estables, algunas son metaestables (es decir que, ante pequeños cambios en su entorno, pueden cambiar algunas de sus propiedades), por lo que si el enfriamiento del material es lento sólo pasará por las fases estables.

En los experimentos y cálculos que se han hecho, las fases estables en el estado sólido son siempre un cristal; es decir, un arreglo ordenado de moléculas. Aquí debemos aclarar qué significa ordenado. Hasta 1984, entre los científicos que estudiaban el estado sólido, ordenado significaba periódico. Periódico en este contexto significa que se repite cada cierta longitud en alguna dirección particular. Por ejemplo, una cuadrícula es un arreglo periódico porque cada vez que nos recorremos a la izquierda, derecha, arriba o abajo una longitud igual al lado de los cuadrados vemos exactamente la misma figura. Pasa lo mismo con un panal de abejas, donde esta vez los compartimentos son en forma de hexágono (ver figura 2). Cuando algo es periódico, como el panal de abejas o una cuadrícula, decimos que tiene simetría traslacional.

Figura 2. Simetría hexagonal presente en un panal de abejas.
Crédito: elaboración propia.

Los cristalógrafos habían notado que imponer una simetría traslacional en dos dimensiones imponía también que hubiera una simetría rotacional, es decir, si giramos un determinado ángulo nuestro sistema, este se verá exactamente igual. Por ejemplo, la cuadrícula tiene una simetría rotacional, porque al girarla 90° queda exactamente igual. En el caso de los hexágonos, el giro necesario para que ocurra esta situación es de 60°. En general, un polígono regular de N lados tendrá una simetría rotacional con un giro de 360°/N.

Para el caso de los cristales con simetría traslacional, las únicas posibilidades para su simetría rotacional son giros de 360°/N, con N = 2, 3, 4, o 6. En la figura 3 se muestran todas las simetrías rotacionales posibles en 2D. Notemos que, en particular, no aparece el caso N= 5.

Figura 3. Simetrías rotacionales en 2D. A) N = 2. B) N = 3. C) N = 4. D) N = 6. Crédito: elaboración propia.

Si uno se va a tres dimensiones, con un poco más de esfuerzo, se concluye que hay 6 tipos diferentes de simetría rotacional. Si además de las simetrías rotacionales se consideran las reflexiones (es decir las estructuras que se obtienen de ponerlas frente a un espejo), para el caso 2D se descubre que hay 17 tipos diferentes de estructuras, mientras que para el caso 3D se obtiene un total de 230 (Luger, 2014). Son muchas posibilidades, pero finitas. Podríamos esperar, entonces, que para cada molécula todas las fases sólidas sean alguna de estas 230 estructuras.

Con el descubrimiento de los rayos X, los cristalógrafos tuvieron una herramienta muy poderosa para desenmascarar la estructura atómica de los diferentes sólidos. Muchos de ellos coincidían con las 230 estructuras predichas, pero no todos, ni siquiera la mayoría. Muchos de los sólidos parecían no ser cristales, sino tener sus átomos de forma desordenada, algo muy parecido a la estructura de los átomos en un líquido. A estos sólidos sin forma les llamaron amorfos. Los vidrios de una ventana son un ejemplo de estos sólidos amorfos, junto con plásticos y maderas.

Para lograr que un sólido sea amorfo, la regla general es comenzar con el material en estado líquido y enfriarlo muy rápidamente. Qué significa muy rápido depende del material. En el caso del SiO₂ (óxido de silicio) es bajar 100°C en menos de 2 semanas, mientras que en el caso del agua significa bajar los mismos 100°C en menos de 1 microsegundo. Por eso tenemos ventanas de SiO₂, pero no vemos hielo en forma amorfa, aunque sí es común en el espacio (O’Callaghan, 2023) debido a que allí la temperatura suele ser suficientemente baja para impedir la cristalización.

Unos párrafos arriba mencionamos que orden significaba periodicidad. Pero, en noviembre de 1984, cambió la visión de los cristalógrafos. Dan Shechtman, un físico israelí, publicó haber encontrado un cristal al que llamó cuasicristal, que tenía la misma simetría de un pentágono, es decir, tenía una simetría rotacional prohibida por la teoría cristalográfica de la época (Shechtman et al, 1984). Shechtman estaba intentando obtener un vidrio metálico de una aleación de aluminio y manganeso al bajar rápidamente la temperatura de la aleación. En su lugar obtuvo un cristal con una simetría rotacional prohibida N = 5. En 2011, Shechtman recibió el premio Nobel de química por su descubrimiento y por las implicaciones que tuvo en la teoría cristalográfica, pues esto representó un cambio de paradigma sobre los materiales que pueden existir, lo que amplió nuestro concepto de orden más allá de los sistemas periódicos.

Breve historia de los cuasicristales

La historia de los cuasicristales no comienza con Shechtman, sino en los años sesenta, con el lógico chino Hao Wang, quien trataba de hacer un programa de computadora que se dedicara a hacer demostraciones matemáticas (Wang, 1965). En su trabajo mostró que este programa podía existir sólo si dado un conjunto finito de teselas,1 siempre se podía teselar el plano de forma periódica. Pocos años después, su estudiante, Robert Berger, mostró un conjunto de 20,426 teselas diferentes que sólo podían teselar el plano de forma no periódica (Berger, 1966).

Durante la siguiente década, varios matemáticos fueron reduciendo el número de teselas necesarias hasta llegar a 2 teselas, conjunto obtenido por el físico y matemático británico Sir Roger Penrose (Gardner, 1977). Una curiosidad del trabajo de Penrose es que no se publicó en una revista de investigación, sino en Scientific American, una revista de divulgación, en la sección Matemática recreativa, área encargada de proponer y resolver problemas matemáticos desde un enfoque lúdico. La belleza de la solución de Penrose recae, entre otras cosas, en que posee una notable simetría pentagonal (ver figura 4). En su artículo original, Penrose se limitó a mostrar que la configuración obtenida es “aperiódica” aunque en realidad lo que Penrose generó fue una estructura que hoy conocemos como cuasiperiódica.2

Figura 4. Ejemplo de un teselado de Penrose alrededor de su centro de simetría. Crédito: elaboración propia.

Cuasicristales y cristales en altas dimensiones

Cuatro años después del trabajo de Penrose, el matemático holandés Nicolaas de Bruijn mostró un método para generar estructuras cuasiperiódicas proyectando en el plano (o espacio) una estructura periódica en altas dimensiones (de Bruijn, 1981). En el trabajo de de Bruijn, se obtenía el teselado de Penrose como una proyección de una hipercubícula3 5-dimensional, así como un arreglo similar en tres dimensiones llamado icosaédrico al proyectar una hipercubícula 6-dimensional en un espacio 3-dimensional. A lo largo de los siguientes años se fueron encontrando múltiples cuasicristales, cada uno asociado a un cristal de dimensión mayor a tres.

El poder describir la estructura de un cuasicristal como la proyección de un objeto en una dimensión mayor no significa que el objeto realmente esté en una dimensión mayor, se trata sólo de un truco matemático. Por ejemplo, podemos ver un hexágono como la proyección de un cubo (3-dimensional) en el plano (2-dimensional), pero eso no significa que los hexágonos sean siempre la sombra de un cubo, pueden producirse por muchas otras razones.

Entre vidrios y cristales

El mismo año que de Bruijn publicó su trabajo, Paul Steinhardt y su equipo realizaron una serie de experimentos numéricos para tratar de simular la formación de vidrios metálicos al reducir rápidamente la temperatura del metal (Steinhardt, et al, 1981). En sus trabajos, encontraron la formación de estructuras desordenadas con una aparente simetría icosaédrica en sus enlaces. A partir de estos resultados, desarrollaron durante los siguientes tres años una teoría que permitió la formación de sólidos ordenados con dicha simetría (Steinhardt, et al, 1983; Chaudhari, et al, 1983; Levine y Steinhardt, 1984). Los sólidos generados por esta teoría son los mismos que Schechtman encontró en sus experimentos. Estos fueron los primeros trabajos donde se estudiaron los cuasicristales desde un punto de vista físico y no matemático. Así, el mérito de Steinhardt y su equipo fue reconocer que las estructuras que encontraron mediante un proceso físico, y que más tarde se conocerían como cuasicristales, eran un equivalente a los teselados de Penrose, pero en 3 dimensiones.

Capacidad calorífica de los cristales y cuasicristales

Una vez relacionado el concepto geométrico de teselado cuasiperiódico con un material físico, lo natural es preguntarse por sus propiedades físicas. Una de las más importantes en cualquier material es su capacidad calorífica C_v. Esta mide cuánto calor es necesario agregar para aumentar un grado centígrado la temperatura.

Los gases y líquidos mantienen aproximadamente la misma capacidad calorífica de manera independiente a la temperatura, es decir, cuesta lo mismo elevar la temperatura del vapor de agua de 101 °C a 102 °C, que de 200 °C a 201 °C. Los cristales, en cambio, tienen una capacidad calorífica que depende de la temperatura de una forma más o menos complicada. Para temperaturas altas se parece a la de un gas, pero a temperaturas bajas, la capacidad calorífica de los cristales (en tres dimensiones) tiene una función cúbica de la temperatura, es decir: C_v (T) ~ T3.

La explicación de ese fenómeno se la debemos a Peter Debye, un físico holandés-estadounidense. Debye, además de haber sido espía durante la segunda guerra mundial, hizo una sofisticada teoría que utiliza tanto herramientas de mecánica cuántica como de termodinámica, para explicar el comportamiento de la capacidad calorífica a temperaturas bajas (Pathria, 2011). En su teoría, Debye pensó a los cristales como una especie de sistema de masas y resortes, donde las masas estaban en las posiciones de las moléculas y los resortes representaban los enlaces entre éstas. Al mover una de las masas, debido a los resortes, se propaga una onda que viaja dentro del cristal. Esa onda, que se puede propagar en las tres dimensiones del cristal, tiene una frecuencia que depende de la separación entre las moléculas. Con ello y usando el hecho de que las ondas son también partículas según la mecánica cuántica, logró obtener una capacidad calorífica que era muy similar a los resultados experimentales. Las partículas resultado de las vibraciones de las moléculas del cristal se llaman fonones y se pueden observar experimentalmente utilizando una técnica conocida como espectroscopía Ramman.

En el caso de los cuasicristales, la capacidad calorífica obtenida de manera experimental no coincide con la capacidad calorífica que se obtiene computacionalmente a partir de la formación de fonones. La explicación está en las dimensiones extra. Si uno aplica el modelo de Debye al cristal en altas dimensiones y después lo proyecta en el espacio real, aparece un nuevo tipo de ondas que se mueven en las dimensiones extra. Las partículas asociadas a estas ondas en las dimensiones extra se conocen como fasones (de Boissieu, 2019). Los fasones se ven en el cuasicristal como un reordenamiento de las moléculas, cambiando de una estructura cuasiperiódica a otra muy similar. Este reordenamiento se genera en todo el cuasicristal de forma casi instantánea. Lo interesante es que tomando en cuenta estas partículas en las dimensiones extra, la capacidad calorífica del cuasicristal medida experimentalmente y la calculada numéricamente coinciden.

Esto, nuevamente, no significa que el cuasicristal sea realmente un cristal en más de tres dimensiones, pero se comporta como si lo fuera, tanto en su estructura, como en la dinámica de sus moléculas. Podemos, entonces, fantasear con que realmente el cuasicristal de Shechtman vive en un espacio 6-dimensional y lo que vemos es sólo la “sombra” de este cristal 6-dimensional.

Localmente isomorfo

Ya estamos preparados para volver a nuestra discusión de los universos localmente isomorfos, sólo que, en lugar de universos hablaremos de cuasicristales.

Poner las moléculas en una posición determinada cuesta energía. Si vamos colocando una por una, la primera no nos costará energía, pero una vez que está colocada la primera molécula, habrá fuerzas electrostáticas que harán que cueste una energía diferente poner la nueva molécula en una posición u otra. Una vez colocada la segunda molécula, la posición de la tercera también tendrá un costo diferente dependiendo de la posición que elijamos y así sucesivamente para todas las moléculas. Así, sabemos que la energía que se requiere para construir un arreglo de moléculas en estado sólido depende de la distancia que haya entre cada par de moléculas. Si tenemos N moléculas, tendremos (N² – N) / 2 distancias entre las moléculas. Entonces, para todo conjunto de N moléculas y (N² – N) / 2 distancias se tiene definida una energía, pero para cada energía no necesariamente se tiene un solo conjunto de N átomos y (N² – N) / 2 distancias, podrían ser varias posibilidades. En particular, si dos estructuras son localmente isomorfas el conjunto de moléculas y distancias es igual en ambas estructuras y, por lo tanto, se requiere la misma energía para construirlas. Dos estructuras localmente isomorfas tienen el mismo costo energético.

Al conjunto de todas las estructuras que son isomorfas localmente entre sí se le llama clase de isomorfismo local. Se puede mostrar que todos los cuasicristales pertenecen a alguna clase de isomorfismo con una infinidad de elementos (Levine, 1986). Es decir, para cada cuasicristal ideal existe una infinidad de cuasicristales que son localmente isomorfos. También se puede mostrar que, si una clase de isomorfismo tiene más de un elemento, entonces, tiene una infinidad y todos los elementos son cuasiperiódicos.

Esto tiene como consecuencia que se puede pasar de un cuasicristal a otro sin que cueste nada de energía, si pertenecen a la misma clase de isomorfismo local. Como no cuesta energía, el efecto final es que en un cuasicristal real los átomos no están fijos realmente, sino que se reordenan todo el tiempo, recorriendo todos los elementos de la misma clase de isomorfismo. Esos reordenamientos son justamente los fasones de los que hablamos antes.

Regresemos a nuestra historia del inicio, donde despertamos en un universo paralelo localmente isomorfo. Por lo que aprendimos de los cuasicristales, si dicho universo existiera, existirían una infinidad de ellos y no sólo podría pasar que despertaras en uno de estos, sino que de hecho estarías recorriéndolos todos, cambiando en cada momento a un nuevo universo, oscilando entre todos ellos, algo que también podríamos ver como que en realidad nuestro universo es de más dimensiones y nos movemos no sólo en aquellas que vemos, sino también en las dimensiones extra.

Agradecimientos

Los autores agradecemos el apoyo económico por parte del proyecto PAPIIT IN113923.

Referencias

• Berger, R. (1966). The undecidability of the domino problem. American Mathematical Society. https://tinyurl.com/ymkjxr25.
• Chaudhari, P., Spaepen, F., y Steinhardt, P.J. (1983). Defects and atomic transport in metallic glasses. En H. Beck y HJ. Güntherodt (Eds.), Glassy Metal ii (pp. 127-168). Springer. https://link.springer.com/content/pdf/10.1007/3540127879_27.pdf .
• de Boissieu, M. (2019). Ted Janssen and aperiodic crystals. Acta Crystallographica Section A, 75(2), 273-280. https://doi.org/10.1107/S2053273318016765.
• de Bruijn, N.G. (1981). Algebraic theory of Penrose’s non-periodic tilings of the plane, II. Indagationes Mathematicae (Proceedings), 84(1), 53-66. https://pure.tue.nl/ws/portalfiles/portal/4344195/597566.pdf.
• Freiman, Y. A., y Jodl, H. J. (2004). Solid oxygen. Physics Reports, 401(1-4), 1-228. https://doi.org/10.1016/j.physrep.2004.06.002.
• Luger, P. (2014). Modern X-Ray Analysis on Single Crystals: A Practical Guide. (2.^a ed.). De Gruyter. https://doi.org/10.1515/9783110308280.
• Gardner, M. (1977). Mathematical games: Extraordinary nonperiodic tiling that enriches the theory of tiles. Scientific American, 236, 110-121. https://doi.org/10.1038/scientificamerican0177-110.
• Hansen, T. C. (2021). The everlasting hunt for new ice phases. Nature Communications, 12, 3161. https://doi.org/10.1038/s41467-021-23403-6.
• Levine, D., y Steinhardt, P. J. (1984). Quasicrystals: A New Class of Ordered Structures. Physical Review Letters, 53(26), 2477-2480. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.53.2477.
• Levine, D. (1986). Local isomorphism, Landau theory, and matching rules in quasicrystals. Le Journal de Physique Colloques, 47(C3), 125-134. https://doi.org/10.1051/jphyscol:1986312.
• O’Callaghan, J. (2023). Scientists made a new kind of ice that might exist on distant moons. Nature, 614, 396-397. https://doi.org/10.1038/d41586-023-00293-w.
• Pathria, R. K., y Beale, P. D. (2011) Statistical Mechanics. (3^a ed.). Elsevier.
• Shechtman, D., Blech, I., Gratias, D., y Cahn, J. W. (1984). Metallic Phase with Long-Range Orientational Order and No Translational Symmetry. Physical Review Letters, 53(20), 1951-1953. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.53.1951.
• Steinhardt, P. J., Nelson, D. R., y Ronchetti, M. (1981). Icosahedral Bond Orientational Order in Supercooled Liquids. Physical Review Letters, 47(18), 1297-1300. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.47.1297.
• Steinhardt, P. J., Nelson, D. R., y Ronchetti, M. (1983). Bond-orientational order in liquids and glasses. Physical Review B, 28(2), 784-805. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.28.784.
• Wang, H. (1965). Games, Logic and Computers. Scientific American, 213(5), 98-107. http://www.jstor.org/stable/24931186.

Recepción: 26/08/2023. Aprobación: 12/03/2024.

Resumen

Los pulpos son animales marinos reconocidos por su inteligencia, camuflaje, capacidad de expulsar tinta al sentirse amenazados, así como por el desarrollo de sus crías, que puede ser directo o indirecto. En este texto se habla sobre las características principales de ambos tipos de desarrollo, para facilitar su entendimiento en estudios de biología, reproducción y ecología. Las especies con desarrollo directo tienen crías conocidas como juveniles, que habitan el fondo marino desde su nacimiento; por el contrario, las especies con desarrollo indirecto tienen crías llamadas paralarvas, que viven en la columna de agua. Los juveniles y las paralarvas también difieren en la conducta, alimentación, fisiología, nutrición, morfología, entre otras características. Aún es indispensable realizar más investigaciones para entender las características biológicas de los pulpos en etapas tempranas del desarrollo con fines de cultivo, para su consumo y comercialización.
Palabras clave: desarrollo, paralarvas, pulpos, reproducción, océano.

Wonders of the ocean: secrets of octopus reproduction and development

Abstract

Octopuses are animals recognized for their intelligence, camouflage, ability to expel ink when they feel threatened, as well as for the development of their offspring, which can be direct and indirect. In this text, we describe the main characteristics of these two types of development, to facilitate their understanding in biology, reproduction, and ecology studies. Species with direct development have offspring known as juveniles, that inhabit the seabed from birth; on the contrary, those species with indirect development have offspring are called paralarvae and live in the water column. Juveniles and paralarvae also differ in behavior, feeding, physiology, nutrition, morphology, among other characteristics. More research is still needed to understand the biological characteristics of octopuses in early stages of development for farming, consumption and marketing.
Keywords: development, paralarvae, octopuses, reproduction, ocean.

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Introducción

Los pulpos son animales marinos pertenecientes a los moluscos. Aquellos dentro del género Octopus viven asociados al fondo marino, es decir, son organismos bentónicos, en etapa adulta. Comúnmente se encuentran en refugios como rocas, arrecifes, conchas vacías, e incluso en objetos de origen antrópico, disponibles por la contaminación de los mares (Boyle y Rodhouse, 2005). Dentro de las diversas especies de Octopus existen dos tipos de estrategias reproductivas únicas y distintivas. Aquí, señalaremos las características principales que las distinguen, haciendo énfasis en las crías. Esta información será útil durante los estudios de la biología, reproducción y ecología de las especies que presentan estas estrategias, así como para conocer, en las especies que son de importancia económica, su desempeño en cultivo en condiciones de laboratorio.

Diferencias entre estrategias reproductivas

El primer tipo de estrategia corresponde a aquellas hembras que ponen pocos huevos: entre 100 y 800, con tamaño relativamente grande, de aproximadamente 2 cm de longitud, aunque esto depende de la talla de la hembra (Forsythe y Hanlon, 1988; Monsalvo-Spencer et al., 2021). En el segundo tipo de estrategia reproductiva, las hembras ponen una enorme cantidad de huevos: hasta 700,000 (Van Heukelem 1983), con un tamaño mucho menor, de entre 1.5 y 6 mm de longitud (Villanueva y Norman, 2008), como ocurre con el pulpo azul (O. cyanea Gray, 1849) y el pulpo de dos manchas (O. bimaculatus Verrill, 1883). No obstante, en ambas estrategias, la hembra cuida los huevos durante todo el desarrollo embrionario (ver figura 1).

Figura 1. A) Hembra del pulpo Octopus bimaculatus Verrill, 1883, protegiendo la puesta de huevos. B) Ampliación de una sección del cordón de huevos.
Crédito: elaboración propia.

Diferencias entre juveniles y paralarvas

Entre las especies que ponen huevos grandes (primer tipo de estrategia) están Octopus bimaculoides Pickford y McConnaughey, 1949 y O. maya Voss y Solís-Ramírez, 1966, esta última descrita y endémica de México (semarnat, 1999; conapesca, 2011). Sus huevos dan origen a pulpos pequeños con hábitos bentónicos, como los adultos, es decir, tiene desarrollo directo, y se les conoce comúnmente como juveniles. Por ejemplo, los juveniles recién eclosionados de O. bimaculoides (ver figura 2A) pueden pesar en promedio entre 51.6 y 75.8 mg, dependiendo de la temperatura del agua durante su incubación (Suárez-Salcido, 2016). En cada uno de sus ocho brazos presentan alrededor de 32 ventosas, dispuestas en dos hileras (ver figura 3A; Gómez-Fierro, 2017).

Figura 2. Pulpos recién eclosionados. A) Juvenil bentónico de Octopus bimaculoides (5 horas). B) Paralarva planctónica de O. bimaculatus (4 horas).
Crédito: elaboración propia.

En cambio, los pulpos que nacen de huevos diminutos (segundo tipo de estrategia) son de hábitos planctónicos (desarrollo indirecto) y se les conoce como paralarvas (Young y Harman, 1988), como ocurre en O. bimaculatus Verrill, 1883 y O. vulgaris Cuvier, 1797. El tamaño de sus crías es alrededor de entre 3 y 4 mm de longitud. Las crías de ambas especies pueden distinguirse por la cantidad y desarrollo de las ventosas. Por ejemplo, O. bimaculatus presenta cinco ventosas, una de ellas apenas en desarrollo, en cada uno de sus brazos (ver figuras 2B y 3B); mientras que O. vulgaris presenta sólo tres ventosas (Itami et al. 1963). Las ventosas de las paralarvas están dispuestas en una sola hilera, contrario a las dos hileras en los juveniles de O. bimaculoides. Es interesante que el tamaño de los juveniles es hasta cuatro veces más grande en comparación con aquellas especies que presentan paralarvas.

Las paralarvas se alimentan de organismos que forman parte del zooplancton, con preferencia hacia crustáceos, y permanecen en la columna de agua por períodos que dependen principalmente de la temperatura del agua (Villanueva y Norman, 2008). En esta etapa de nado libre difieren de los adultos en su morfología, fisiología, ecología y conducta. La vida planctónica juega un papel importante en la capacidad de dispersión de estas especies. Asimismo, durante esta etapa son susceptibles a depredadores, como los peces (Boyle y Rodhouse, 2005). Entre los mecanismos de defensa de las paralarvas están los cambios en la velocidad del nado, el uso de señuelos de tinta para confundir a los depredadores y el camuflaje (Hanlon et al. 1985, Kaneko et al., 2006). Los sistemas sensoriales de las paralarvas incluyen receptores de luz (fotorreceptores), receptores de movimiento (mecanorreceptores) y receptores de sustancias químicas (quimiorreceptores), controlados por un sistema nervioso altamente evolucionado que sigue el patrón general descrito para los cefalópodos1 adultos (Wells, 1978).

Al igual que otros moluscos, una vez que las paralarvas están más desarrolladas presentan un asentamiento, es decir, cambian de hábitos planctónicos a hábitos bentónicos, que conservarán el resto de su vida. En el asentamiento, se produce una importante metamorfosis en la morfología, la fisiología y el comportamiento. Entre los cambios morfológicos se encuentran el crecimiento en la longitud de los brazos, el desarrollo de las ventosas y su posicionamiento en dos hileras (Villanueva y Norman, 2008). Al mismo tiempo, los pulpos pierden los órganos de Kölliker que cubren la superficie del cuerpo, el sistema de línea lateral y los dientes de los picos orales (Villanueva y Norman, 2008). Las paralarvas recién eclosionadas son fuertemente atraídas a la luz (fototropismo positivo); sin embargo, en etapas tardías esta respuesta se reduce, desaparece o se revierte después del asentamiento (Ambrose 1981, Villanueva 1995, Nixon y Mangold 1998).

Figura 3. Ventosas en los brazos de pulpos recién eclosionados. A) Juvenil bentónico de Octopus bimaculoides.
Crédito: Ana Liliana Gómez-Fierro.
B) Paralarva planctónica de O. bimaculatus.
Crédito: Diana Judith López-Peraza.

Situación general del cultivo de las etapas tempranas de los pulpos

Acerca del cultivo de pulpos, se ha visto que hay altas tasas de mortalidad durante las etapas tempranas del desarrollo, en particular en aquellas especies con una etapa de vida planctónica. Esta mortalidad está relacionada, principalmente, con la nutrición y con las condiciones de cultivo de los organismos. En los estudios realizados en paralarvas, específicamente en O. vulgaris, que es la especie de la que se tiene más información, las condiciones de cultivo que se han experimentado incluyen volumen y color del tanque, con o sin aireación, intensidad de luz, temperatura, densidad de organismos, tamaño de la presa y limpieza del tanque de cultivo, entre otros. La supervivencia en esta etapa es de entre 8 hasta 93%, porcentajes que dependen del tipo de dieta y de la duración del cultivo (Iglesias et al. 2007).

En México, la Unidad Multidisciplinaria de Docencia e Investigación (umdi) de la Universidad Nacional Autónoma de México (unam) en conjunto con la cooperativa de Moluscos del Mayab, ambos ubicados en Sisal, Yucatán, han estudiado al pulpo O. maya desde hace 19 años. Han creado una incubadora efectiva de los huevos, que garantiza el desarrollo y eclosión de los juveniles de esta especie. Además cuentan con un sistema de producción de juveniles de pulpo, de 150 a 200 gramos en aproximadamente cuatro meses (Santillán, 2019). En el Norte del país, el Laboratorio de Ecofisiología de Organismos Acuáticos del Centro de Investigación Científica y de Educación Superior de Ensenada (cicese), en colaboración con la Universidad Autónoma de Sinaloa (uas), han trabajado con diferentes especies de pulpo desde hace varios años: Octopus rubescens, O. bimaculoides y O. bimaculatus.

No obstante, a pesar de los avances en el estudio de la biología, fisiología y técnicas de cultivo de las etapas tempranas de los pulpos, éstos no han sido suficientes para garantizar mayores rendimientos en los cultivos experimentales o comerciales a nivel piloto. Por ello, es de suma importancia continuar con los estudios relacionados con estas líneas de investigación, con la finalidad de crear nuevas tecnologías de cultivo, así como perfeccionar las ya existentes, y así lograr mejores resultados en relación con la producción de estos organismos durante esta etapa del desarrollo y, de esta forma, en un futuro, poder escalar su producción a niveles comerciales.

Conclusiones

Los pulpos de género Octopus presentan dos estrategias reproductivas, diferentes entre sí por la fecundidad de la hembra, el tamaño de los huevos, así como por el desarrollo de las crías (directo e indirecto). En la primera estrategia las hembras ponen pocos huevos (entre 100 y 800), de un tamaño de alrededor de 2 cm de longitud, y dan origen a organismos de desarrollo directo, también conocidos como juveniles. Mientras que en la segunda estrategia, dependiendo del tamaño de la hembra, se ponen hasta alrededor de 700,000 huevos, los cuales tienen un tamaño de entre 1.5 a 6 mm de longitud, y dan origen a pulpos con desarrollo indirecto o paralarvas.

Las paralarvas presentan una etapa plantónica, miden menos de 4 mm de longitud en total, y difieren en morfología, fisiología, ecología y conducta con respecto a los juveniles. Por otro lado, los juveniles son crías con desarrollo directo, presentan hábitos bentónicos desde su nacimiento; asimismo, comparten todas las características propias de un organismo adulto.

Se han realizado diversos estudios para conocer la biología, fisiología y nutrición de los pulpos en etapas tempranas, así como diversos cultivos experimentales (por ejemplo, O. vulgaris y O. bimaculatus) y nivel comercial piloto (O. maya) en los que se buscan establecer las condiciones óptimas para una mayor producción de estos organismos. Sin embargo, aún no se ha logrado tener producciones rentables, particularmente en aquellas especies que presentan un desarrollo indirecto, como es el caso de O. vulgaris y O. bimaculatus. Por estos motivos es necesario continuar las investigaciones para entender las características biológicas de los pulpos en etapas tempranas del desarrollo, con el fin de mejorar los rendimientos de los cultivos pilotos experimentales de las especies de interés para su consumo y comercialización.

Referencias

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Recepción: 27/03/2023. Aprobación: 12/03/2024.

Resumen

Las olas de calor recientes han causado malestar e incomodidad en todo el país. Ante esta situación, surge la pregunta: ¿cómo podemos combatir el calor en nuestros hogares? Los sistemas de aire acondicionado son una solución común, pero su alto costo y su impacto ambiental son desafíos importantes. Por otro lado, las técnicas pasivas de refrigeración ofrecen una alternativa sostenible, sin necesidad de electricidad. Este artículo explora el concepto de confort térmico, detalla los sistemas de aire acondicionado y presenta ejemplos de técnicas pasivas basadas en protección térmica, modulación y disipación de calor.
Palabras clave: confort térmico, refrigeración, eficiencia energética, hogares sostenibles, condiciones ambientales.

Refreshing the home: passive techniques for a cool environment

Abstract

Recent heatwaves have caused discomfort and inconvenience nationwide. In response to this situation, the question arises: how can we combat the heat in our homes? Air conditioning systems are a common solution, but their high cost and environmental impact are significant challenges. On the other hand, passive cooling techniques offer a sustainable alternative, without the need for electricity. This article explores the concept of thermal comfort, details air conditioning systems, and presents examples of passive techniques based on thermal protection, modulation, and heat dissipation.
Keywords: thermal comfort, cooling, energy efficiency, sustainable homes, environmental conditions.

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Refrigeración y confort en hogares mexicanos

A nivel mundial, las edificaciones consumen alrededor del 30% de la energía final y son responsables del 19% de las emisiones de gases de efecto invernadero (Iwata, 2014). Se estima que el 20% de la electricidad consumida en las edificaciones se utiliza para la refrigeración de espacios mediante sistemas de acondicionamiento de aire y ventiladores (oecd/iea, 2018). Además, se prevé que estas cifras aumenten debido al crecimiento económico mundial y al gran desplazamiento de los habitantes de los pueblos a las ciudades (Tumminia et al., 2020). Así, a medida que aumenten los ingresos y la calidad de vida, más gente comprará y utilizará sistemas de acondicionamiento de aire y ventiladores; especialmente, aquella gente que se ubica en las zonas más cálidas del planeta. Si no se toman medidas, para el año 2050 se triplicará el consumo de energía para la refrigeración de espacios con respecto al consumo en el año 2018 (oecd/iea, 2018).

Una gran extensión del territorio mexicano tiene clima cálido; por lo tanto, en México parte importante de la energía eléctrica que se consume en las edificaciones residenciales es para proporcionar confort térmico a sus ocupantes mediante la refrigeración de espacios. De hecho, el actual esquema tarifario doméstico de la Comisión Federal de Electricidad (cfe) contempla siete tarifas (1, 1A, 1B, 1C, 1D, 1E y 1F) que se asignan a diferentes localidades dependiendo de la temperatura media mínima en verano (cfe, 2023). A medida que aumenta la temperatura media mínima en verano, el subsidio en la tarifa doméstica aumenta. La tarifa con menor subsidio, ya que considera que no es necesario el uso de sistemas de acondicionamiento de aire, es la tarifa 1 que aplica para todos los servicios que destinen la energía para uso exclusivamente doméstico.

Por su parte, la tarifa 1F tiene el mayor subsidio; la aplican a localidades con temperatura media mínima en verano de 33 °C. Las localidades donde se aplica esta tarifa requieren emplear sistemas de acondicionamiento de aire para alcanzar condiciones de confort térmico. Existe otra tarifa doméstica para hogares con alto consumo, denominada Doméstica de Alto Consumo (dac); aplica cuando se supera el límite de consumo de energía eléctrica, y es la más cara porque no cuenta con subsidio.

Así, el esquema tarifario doméstico considera la necesidad de utilizar sistemas activos de acondicionamiento de aire para proporcionar confort térmico a la población dentro de los hogares, pero ¿qué es el confort térmico? Y, ¿qué son los sistemas de acondicionamiento de aire?

A continuación, responderemos a estas preguntas y se presentarán algunos ejemplos de técnicas pasivas de refrigeración basadas en protección térmica, modulación de calor y disipación de calor; las cuales nos pueden ayudar a alcanzar condiciones de confort en nuestros hogares.

Confort térmico

La comodidad del cuerpo humano depende principalmente de la temperatura, la humedad y la velocidad del viento, siendo la primera el factor más importante. De este modo, el confort térmico se refiere al rango de temperatura donde el cuerpo humano se siente más cómodo. Este rango depende de diversos factores como la ropa que lleve puesta la persona, la actividad física que esté realizando, su edad, las condiciones climáticas a las que la persona esté acostumbrada, entre otros.

Por ejemplo, dos personas en un mismo cuarto pueden tener sensaciones térmicas diferentes. Si una de ellas está en reposo, podría tener una sensación de frío; mientras que, la otra, si realiza una actividad física, como saltar la cuerda, podría tener una sensación de calor. Así, determinar los límites de confort en diferentes zonas y bajo diferentes condiciones sigue siendo un tema de estudio para los investigadores.

Sin embargo, se puede decir que la mayoría de la gente, en reposo o realizando actividad física moderada, se siente cómoda en el rango de temperatura que va de 22 °C a 27 °C, con una humedad relativa de 30% a 70% y cuando el aire tiene una velocidad aproximada de 12 metros por minuto (Cengel, 2007). Esto se puede ejemplificar en un Diagrama Bioclimático de Givoni (ver Figura 1); el cual, muestra la zona de confort que representa el rango de condiciones climáticas donde la mayoría de las personas se sienten cómodas (Ortiz et al., 2023). A la derecha de la zona de confort, las personas tienen una sensación de calor; mientras que, a la izquierda, tienen una sensación de frío.

Sistemas de acondicionamiento de aire

Por otro lado, los sistemas de acondicionamiento de aire se emplean para obtener el nivel deseado de calentamiento, enfriamiento, humidificación, deshumidificación, limpieza y desodorización; por ende, el objetivo de estos sistemas es brindar confort a las personas ocupantes de una edificación. Aquí nos concentraremos en los sistemas de acondicionamiento de aire para la refrigeración; es decir, en aquellos sistemas cuyo propósito es reducir la temperatura interna de nuestros hogares, removiendo calor, para llegar al rango de confort térmico.

Figura 1. Diagrama Bioclimático de Givoni.
Crédito: elaboración propia.

Los sistemas de refrigeración se pueden dividir en dos grupos, los activos y los pasivos. Los primeros requieren de electricidad para funcionar; por ejemplo, los equipos minisplit que suelen utilizarse en espacios pequeños y tienen el mismo principio de operación que el refrigerador de nuestras casas. Mientras que, los segundos, o las también llamadas técnicas pasivas de refrigeración, no requieren de electricidad.

Técnicas pasivas de refrigeración

Los sistemas o técnicas pasivas de refrigeración pueden clasificarse, a su vez, en técnicas de protección térmica, de modulación de calor y de disipación de calor.

Técnicas de protección térmica

En las técnicas de protección térmica, el edificio se protege de las ganancias directas de calor por radiación solar mediante el sombreado de las envolventes de la edificación (paredes y techo). El uso de árboles o vegetación cerca del edificio es una solución eficiente, económica, estética y ambientalmente amigable para proteger al edificio de la ganancia de calor por radiación solar (ver Figura 2).

Figura 2. Ejemplo de técnica de protección térmica: a) edificación sin protección térmica que recibe mayor radiación solar en comparación con b) edificación con un árbol actuando como protección térmica.
Crédito: elaboración propia.

Otra manera práctica de evitar grandes ganancias de calor por radiación es utilizar pintura aislante reflectiva en la cara exterior de las envolventes. Este tipo de pintura refleja la radiación solar evitando que sea absorbida por las envolventes y penetre al interior de la edificación, reduciendo la ganancia de calor hasta en un 44% por envolvente (Samani et al., 2016).

La radiación solar puede atravesar libremente las superficies transparentes convencionales (ventanas). Se estima que alrededor del 45% al 60% del calor que se transfiere del exterior al interior de la edificación, que denominaremos carga térmica, es debido a las ventanas cuando estas representan del 20% al 30% de la superficie total de las paredes (Bhamare et al., 2019).

De hecho, con el objetivo de reducir la carga térmica, se han creado normas mexicanas (por ejemplo, la nom-020-ener) que sugieren que la superficie transparente, en otras palabras, las ventanas, no deben de representar más del 40% de las envolventes sin colindancia, mientras que las envolventes con colindancia deben de ser 100% de material opaco (sener, 2011). En algunos casos, es posible aumentar el área destinada a las ventanas sin que aumente considerablemente la carga térmica, utilizando acristalamiento multicapa, acristalamiento al vacío y acristalamiento con revestimiento de baja emisividad (ver Figura 3), por mencionar algunas tecnologías.

Figura 3. Ejemplos de acristalamiento que evitan que aumente la carga térmica, a) acristalamiento multicapa y b) acristalamiento con revestimiento de baja emisividad.
Crédito: elaboración propia.

Técnicas de modulación de calor

En las técnicas de modulación de calor, el calor ganado por las envolventes de un edificio se almacena en sus materiales constructivos para descargarlo posteriormente, de preferencia cuando se requiera; por ejemplo, durante la noche cuando no se tiene ganancia de calor debido al Sol y la temperatura en el interior de las edificaciones desciende (ver Figura 4).

Así como algunos materiales son mejores conductores de calor (como los metales), existen materiales que son mejores para almacenar el calor, los cuales pueden formar parte de los materiales estructurales de los edificios para aumentar la inercia térmica y disminuir la amplitud de oscilación de la temperatura interior de la edificación (ver nuevamente Figura 4). Para zonas con climas cálidos, una baja inercia térmica implica condiciones de calor excesivo durante el día y condiciones de frío durante la noche.

Figura 4. Cambio de la temperatura interna de la edificación a lo largo del día (curva color rojo).
Crédito: elaboración propia.

El calor ganado durante el día se puede liberar durante la noche mediante la entrada de aire frío exterior que sustituye al aire caliente interior. La eficiencia de esta técnica, llamada ventilación nocturna, depende de la temperatura nocturna del aire. Esta técnica no es nueva; de hecho, Gabriel García Márquez en El amor en los tiempos del cólera escribe:

Técnicas de disipación de calor

En la técnica de disipación de calor, se utiliza un disipador ambiental a temperatura más baja, como el aire, el agua o el cielo, para remover el calor del interior de la edificación y disminuir su temperatura. Pero la pregunta recurrente es ¿por qué se necesita que el disipador de calor se encuentre a una menor temperatura?

El calor es una forma de energía que se transporta de un cuerpo o sustancia que se encuentra a una temperatura caliente, a un cuerpo o sustancia que se encuentra a una temperatura fría. La transferencia de calor siempre ocurre en esta dirección; de mayor a menor temperatura, y cuando se iguala la temperatura de los cuerpos o sustancias, la transferencia de calor neta entre estos es cero. Esta es la razón por la cual se requiere que el disipador de calor se encuentre a una menor temperatura con respecto a la temperatura interior de la edificación.

Volviendo a las técnicas de disipación de calor, estas se dividen en técnicas de refrigeración por convección, evaporación y radiación. Un ejemplo de refrigeración por convección es la tecnología de ventilación por chimenea, que consiste en calentar la pared de la chimenea por medio de radiación solar. El calor es transferido al aire contenido en la chimenea, aumentando su temperatura y con ello impulsándolo hacia arriba, creando un efecto de succión en el interior de la edificación que provoca la entrada de una mayor masa de aire fresco del exterior (ver Figura 5).

Figura 5. Tecnología de ventilación por chimenea.
Crédito: elaboración propia.

El enfriamiento evaporativo consiste en poner en contacto aire no saturado (aire seco) con gotas de agua para que estas humedezcan el aire y se evaporen al absorber calor, disminuyendo así la temperatura del aire (ver Figura 6). Es importante mencionar que la evaporación y la ebullición son fenómenos diferentes. La evaporación se da entre un líquido y un gas, y puede ocurrir a cualquier temperatura, pero la masa de líquido evaporada aumenta conforme aumenta la temperatura; mientras que la ebullición se da entre un líquido y un sólido, para que esto ocurra el sólido debe estar a igual o mayor temperatura que la temperatura de saturación del líquido (temperatura de ebullición); para el agua es de aproximadamente 100 °C a 1 atm de presión, es decir, a nivel del mar.

Figura 6. Ejemplo de enfriamiento evaporativo.
Crédito: elaboración propia.

En cuanto al enfriamiento por radiación, el cielo nocturno despejado funciona como disipador de calor al recibir la radiación térmica de onda larga emitida por el techo de la edificación (ver Figura 7). Todos los cuerpos emiten cierta cantidad de radiación térmica que varía dependiendo de la temperatura del cuerpo, la temperatura de los alrededores y la eficiencia con la que las superficies emiten radiación (esta última propiedad se conoce como emisividad).

Figura 7. Enfriamiento por radiación.
Crédito: elaboración propia.

Conclusión

Las técnicas pasivas de refrigeración son una opción amigable con el ambiente para alcanzar condiciones de confort térmico en nuestros hogares. La instalación de algunas de estas técnicas puede resultar costosa; sin embargo, los gastos de operación son bajos comparados con los sistemas activos de acondicionamiento de aire que requieren grandes cantidades de energía eléctrica. Incluso, algunas técnicas pasivas de refrigeración no requieren de ningún tipo de inversión, como es el caso de la ventilación nocturna. Anteriormente, el gobierno de México ha implementado programas de modernización de refrigeradores domésticos para disminuir el consumo de energía; se podrían implementar programas similares para la implementación de las técnicas pasivas de refrigeración, principalmente en zonas con altas temperaturas, como es el caso de las localidades con las tarifas eléctricas 1E y 1F.

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Recepción: 01/07/2023. Aprobación: 12/03/2024.

Resumen

En la región del Valle de Zamora, ubicada en el estado de Michoacán, México, el problema de los residuos sólidos es evidente, reflejando una carencia de educación ambiental. Esta educación se concentra principalmente en los niveles medio superior y superior, excluyendo a una parte significativa de la población. Para analizar este fenómeno, se llevó a cabo observación directa en las ciudades del Valle de Zamora y se realizó un muestreo aleatorio mediante redes sociales debido a la contingencia sanitaria. Los resultados revelaron una falta de acción con respecto a los residuos sólidos, a pesar de que existe conocimiento sobre su manejo. Además, se evidenció la presencia visible de residuos sólidos en las áreas urbanas, lo que indica una necesidad urgente de intervención. Se destaca la importancia de una educación ambiental más amplia y accesible para toda la población, así como la implementación de medidas concretas para abordar el manejo inadecuado de los residuos sólidos en la región del Valle de Zamora.
Palabras clave: residuos sólidos, educación ambiental, Valle de Zamora, manejo de residuos, impacto ambiental.

Trash in sight: the issue of solid waste in the Valle de Zamora

Abstract

In the region of Valle de Zamora, located in the state of Michoacán, Mexico, the problem of solid waste is evident, reflecting a lack of environmental education. This education is primarily focused on middle and upper levels, excluding a significant portion of the population. To analyze this phenomenon, direct observation was carried out in the cities of Valle de Zamora, and a random sampling was conducted through social media due to the health contingency. The results revealed a lack of action regarding solid waste, despite knowledge of its management. Additionally, the visible presence of solid waste in urban areas was evidenced, indicating an urgent need for intervention. The importance of broader and more accessible environmental education for the entire population is highlighted, as well as the implementation of concrete measures to address the inadequate management of solid waste in the Valle de Zamora region.
Keywords: Solid waste, environmental education, Valle de Zamora, waste management, environmental impact.

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Introducción

Las actividades antropogénicas, al realizarse de manera constante, influyen en la generación de Residuos Sólidos (rs), los cuales proceden tanto de desperdicios domésticos como industriales. Por su naturaleza, son residuos no biodegradables o degradables a muy largo plazo. En esta categoría entran los desechos químicos, la basura eléctrica y electrónica, los desechos metálicos, plásticos, vidrio, telas sintéticas o neumáticos, entre otros (Castro, 2019). Estos rs no se degradan fácilmente; como resultado, sus períodos de desintegración son prolongados. Como ejemplo, se pueden mencionar el papel carbón, los residuos de construcción, el poliestireno expandido y los envases plásticos (Ochoa, 2018).

En 2018, en México, la educación ambiental se adquiere durante la preparación académica pertinente, en la cual los tópicos ambientales se imparten en asignaturas correspondientes al grado académico que cursan los estudiantes. En el nivel medio superior y superior es donde se nota un mayor énfasis en el enfoque y tratamiento de los temas que abarcan el desarrollo sostenible. En México, de cada 100 alumnos que ingresan a primaria, 21 terminan la universidad, cuatro estudian una maestría y uno llegará a estudiar un doctorado (Valadez, 2018). El grado escolar de la población mexicana de 15 años o más presenta un indicador de 9.2 años de escolaridad, equivalente a la culminación de la secundaria. Específicamente para Michoacán de Ocampo, el grado promedio de escolaridad de la población de 15 años y más es de 7.9, lo que equivale a casi segundo año de secundaria (inegi, 2015).

La educación ambiental constituye un nuevo y emergente enfoque pedagógico que se define como un proceso que forma al individuo para desempeñar un papel crítico en la sociedad, con el objetivo de establecer una relación armónica con la naturaleza, brindándole elementos que le permitan analizar la problemática ambiental actual y conocer el papel que juega en la transformación de la sociedad, a fin de alcanzar mejores condiciones de vida (semarnat, 2018).

El Valle de Zamora en Michoacán fue la región seleccionada para el estudio. Este valle está constituido por dos ciudades: la ciudad de Zamora de Hidalgo y la ciudad de Jacona de Plancarte. El objetivo primordial es evidenciar si realmente existe una carencia de educación ambiental y el impacto que genera su ausencia en la gestión de rs.

Explorando el terreno: método de investigación y encuesta virtual

Se recurrió a la observación y la interrogación como principales técnicas, las cuales fueron específicas de la investigación de campo, utilizadas con la finalidad de recoger y registrar ordenadamente los datos obtenidos (Baena, 2017). La investigación de campo se dividió en dos rubros principales:

1. La observación y exploración del terreno, lo que conlleva el contacto directo con la población a estudiar durante su actividad cotidiana.
2. La interrogación, que consiste en el acopio de información proporcionada por los habitantes de la región mediante el uso de un instrumento de recolección de datos.

Durante la realización de la investigación, se estaba en plena emergencia sanitaria debido al covid-19. Se optó por realizar el cuestionario de manera virtual mediante el uso de redes sociales. Este cuestionario constaba de preguntas simples de forma dicotómica, lo que hacía que quienes las respondieran se circunscribieran a las respuestas ofrecidas (Fresno, 2019). Las preguntas presentadas fueron las siguientes:

1. ¿Qué residuos sólidos generas más: orgánicos o inorgánicos?
2. ¿Sabes dónde terminan tus residuos sólidos?
3. ¿Crees que Zamora-Jacona son ciudades limpias?
4. ¿Te han afectado alguna vez los residuos sólidos?
5. ¿Has visto personas desechar residuos sólidos en lugares inadecuados en Zamora o Jacona?
6. ¿En tu escuela o trabajo te han dado alguna capacitación ambiental del correcto manejo de los residuos sólidos?

Para determinar el tamaño de muestra, se utilizó herramientas básicas de estadística inferencial. Se empleó la ecuación para el cálculo de muestra para una población finita, que es:

Se optó por manejar un nivel de confianza del 95%, lo que otorgó un valor de Z=1.96. El tamaño del universo poblacional ya es conocido, siendo el número de habitantes proyectados de la zona del Valle de Zamora para el año 2020 de 72,672 para el municipio de Jacona (coespo, 2020a), mientras que para el municipio de Zamora fueron 207,985 los habitantes proyectados, dando un total de 280,657. Como se desconoce la probabilidad del evento, se asignó un 50% para ambos casos. Por último, el nivel de precisión absoluta se fijó en un 5% (coespo, 2020b).

El resultado fue de 383 personas como cantidad mínima de personas a ser encuestadas en el Valle de Zamora. La herramienta utilizada para distribuir las encuestas fue QuestionPro, las cuales fueron transmitidas por medios digitales para ser contestadas. La muestra fue totalmente aleatoria, sin ningún tipo de segmentación. Si bien el tamaño de muestra mínimo para que el estudio fuera representativo debía ser de 383 habitantes para un nivel de confianza del 95%, debido a la naturaleza digital de la transmisión de las encuestas, se obtuvieron 415 encuestas contestadas, número que se decidió aceptar y utilizar para el análisis de los datos recabados.

Explorando el corazón del Valle: un vistazo al entorno de Zamora y Jacona

El Valle de Zamora (Figura 1), ubicado en el Estado de Michoacán de Ocampo en México, es un valle conformado por dos municipios: Zamora (municipio que da nombre al valle) y Jacona. Zamora de Hidalgo es el nombre completo de este municipio, ubicado en el estado de Michoacán. En la actualidad, es una zona productora importante de frambuesas, zarzamoras, fresas y arándanos (Cisneros, 2022).

Figura 1. Valle de Zamora. Nota. Mapa de Zamora de Hidalgo [Fotografía].
Crédito: Satellites Pro, s.f.

Jacona de Plancarte (siendo este su nombre completo) es el otro municipio que conforma al Valle de Zamora. La agricultura es la principal actividad económica que se desarrolla en el municipio, se cultiva la fresa, el maíz, el trigo, sorgo, así como hortalizas, frutas y flores (Enciclopedia de los Municipios y Delegaciones de México, 2018).

Perspectivas de la gestión de residuos en el Valle de Zamora

Las observaciones directas obtenidas de recorridos por las calles del Valle de Zamora fueron reveladoras con respecto a lo que se sospechaba en cuanto al manejo de rs, ya que se observó un desorden total (Figura 2). Incluso en la parte exterior de una escuela primaria se observó que no se manejaban adecuadamente los rs, sino que eran apilados en un poste.

Figura 2. Depósito de residuos sólidos en la vía pública afuera de escuela primaria.
Crédito: fotografía tomada por los autores.

También las áreas verdes han sido invadidas por los residuos sólidos orgánicos (Figura 3), lo que no solamente genera una mala imagen, sino que también se convierten en un foco de infección, ya que pueden servir de hábitat para roedores y alimañas que son vectores de enfermedades.

Figura 3. Residuos sólidos inorgánicos en áreas verdes.
Crédito: fotografía tomada por los autores.

En lo referente a la parte visual, se obtuvieron imágenes de un pobre manejo de los residuos sólidos, pero se observó que para la gente resultaba normal tener los desechos a la vista y amontonados, algo que se contrastó con lo obtenido mediante las encuestas realizadas (Figura 4). Una vez obtenida la información, se realizó su análisis.

Figura 4. Resultados generales de encuestas aleatorias a la población Zamora y Jacona.
Crédito: elaboración propia

Las personas saben que la mayoría de los rs generados son inorgánicos (pregunta 1). Esto sucede así porque actualmente los residuos orgánicos son vistos como algo que puede ser regresado al ambiente para su descomposición, pero los inorgánicos, de manera regional, no tienen posibilidad de ser reciclados correctamente.

El resultado del análisis de los resultados obtenidos de las encuestas es coherente con lo observado en el Valle de Zamora (preguntas 2, 3, 4, 5). Se puede inferir que la población a nivel global opina que el actuar de la población no es el adecuado y que la mayoría de los habitantes han percibido a otros habitantes realizar prácticas inadecuadas en el manejo de residuos sólidos inorgánicos dentro de las poblaciones, siendo coherente con la observación directa.

Si bien existe una respuesta equilibrada con respecto a la capacitación en el correcto manejo de los rs (pregunta 6), esta no está funcionando de manera adecuada. Mientras esta respuesta no tiene una diferencia significativa entre las dos opiniones, la observación de la suciedad en las ciudades es significativamente alta.

Lo que evidencia no sólo la necesidad de una educación integral en todos los sectores sociales (académico, gubernamental y empresarial), sino que debe haber más participación de todos los sectores y no quedarse solamente en “pláticas”, sino que se conviertan en actividades de consumo responsable y correcto manejo de los rs.

El Valle de Zamora es sólo una región de México, pero los sistemas educativos formales son nacionales y los mismos problemas de difusión de la educación ambiental tenderán a ser semejantes en otras regiones, ya que las regiones son reflejo de la ideología propia de cada estado y cada estado será reflejo de la ideología del país.

En algunos casos exitosos de educación ambiental, se tiene que en España, esta educación encontró su hábitat perfecto en los movimientos de renovación pedagógica y ecologistas de principios de los 80 del pasado siglo. La educación ambiental no debe estar centrada exclusivamente en la conservación de especies y hábitats, sino que también debe posibilitar el cambio social que supere la actual situación de emergencia ambiental (Rodrigo-Cano et al., 2019).

También se observa a Francia, país que ocupa el segundo puesto entre los países que tienen un manejo adecuado de sus recursos naturales, lo que genera un cuidado medioambiental. Logra completar uno de los mejores resultados en biodiversidad y hábitat. También se ubica en el primer puesto, junto a Dinamarca, que es uno de los países que cuentan con más áreas marinas protegidas, además de resaltar en cuanto a la protección de sus paisajes bioclimáticos (Castillo, 2022).

Estos países son representativos en cuestión del correcto manejo de recursos naturales y cuidado medioambiental, superiores en estos temas si los comparamos con México. Países como Noruega o Suecia, al ser escandinavos, son culturalmente más alejados, mientras que Francia y España, al ser occidentales, pueden ser culturalmente más cercanos con México, por lo que serían idóneos para utilizar como modelo a seguir.

Conclusiones

Es fundamental iniciar la implementación de una educación ambiental integral e inclusiva que abarque todos los niveles educativos. Si bien existen asignaturas y planes en el sector académico de nivel medio superior y superior, es crucial expandir su alcance a niveles educativos básicos. Además, es imperativo involucrar de manera activa al sector empresarial y gubernamental en este proceso.

Los habitantes del Valle de Zamora poseen ciertos conocimientos sobre el manejo de residuos sólidos (rs). Sin embargo, debido a la falta de una sanción clara por desechar estos residuos en espacios públicos, muchos optan por simplemente acumular los rs en cualquier lugar que consideren apropiado, sin considerar las consecuencias de sus acciones.

Aunque se observó que los habitantes han recibido educación ambiental en las escuelas, esta no es suficiente para contrarrestar la dinámica social de arrojar los rs en la vía pública. A pesar de conocer las consecuencias y saber cómo gestionar los residuos, muchos optan por no actuar en consecuencia.

Se evidenció la necesidad de una mayor educación ambiental y su intensificación, así como el desarrollo de una cultura ciudadana que promueva el cuidado de los espacios públicos. El hecho de que los rs sean arrojados a la vía pública refleja una falta de conciencia sobre el impacto de estas acciones, a pesar de que la población reconoce la suciedad en las ciudades y conoce a personas que continúan con estas prácticas.

El impacto de esta problemática es visible para los transeúntes, ya que los rs se acumulan en las calles. Por lo tanto, más que una carencia de educación ambiental, lo que se necesita es una educación ambiental más efectiva que sensibilice a los habitantes sobre los daños causados por el mal manejo de los rs y los motive a adoptar una gestión adecuada de los residuos actuales, así como acciones preventivas para reducir la generación de rs en el futuro.

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Recepción: 03/03/2023. Aprobación: 12/03/2024.

Resumen

El objetivo de este estudio es mostrar la complejidad de significados que se tiene respecto al buen ejercicio docente de profesores de sistemas presenciales y del suayed psicología. Entendemos a la educación, las instituciones donde esta se ejerce, los sujetos y sus prácticas como un sistema social complejo que interactúa y se adapta continuamente a los cambios internos y externos, lo que crea una red de relaciones dinámica. Se aplicó a una muestra intencional de profesores de la carrera de psicología presencial y suayed, la técnica de redes semánticas naturales a fin de medir el significado que le otorgaban al constructo “buen profesor”. Con las definidoras obtenidas se elaboraron los grafos y clústeres semánticos que nos permitieron observar las interrelaciones entre las definidoras emitidas por el profesorado en ambos sistemas. Aun cuando los grafos para cada modalidad tienen un comportamiento diferencial, se observa que el profesorado de ambos sistemas prioriza como centrales las habilidades y competencias vinculadas con aspectos relativos al proceso de enseñanza y aprendizaje, pero también a los atributos de la personalidad, es decir, a cuestiones relacionadas con la forma de ser de las personas. Se sugieren actividades que coadyuven al proceso de intermodalidad en el ejercicio docente universitario.
Palabras clave: práctica docente; educación a distancia; enseñanza universitaria; profesorado; intermodalidad.

Attributes of effective teaching practice in face-to-face and distance systems

Abstract

The objective of this study was to show the complexity of meanings held regarding, the good teaching practice of teachers of face-to-face systems and suayed psychology. We understand education, the institutions where it is exercised, the subjects and their practices as a complex social system that interacts and continuously adapts to internal and external changes, which creates a dynamic network of relationships. The technique of natural semantic networks was applied to an intentional sample of professors of the psychology degree program and suayed, to measure the meaning they gave to the construct “good teacher”. With the definers obtained, graphs and semantic clusters were elaborated that allowed us to observe the interrelations between the definers issued by the teachers in both systems. Even though the graphs for each modality have a differential behavior, it is observed that the teachers of both systems prioritize as central the skills and competencies linked to aspects related to the teaching and learning process, but also to personality attributes, that is, to issues related to the way people are. Activities that contribute to the process of intermodality in university teaching are suggested.
Keywords: teaching practice; distance education; university teaching; faculty; intermodality.

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Introducción

El confinamiento que provocó la pandemia de covid-19 afectó de múltiples maneras el desempeño de los docentes en todos los niveles educativos. Entre otras cosas se evidenció que un buen número de los profesores de educación superior en los sistemas formativos presenciales no estaban preparados para hacer frente de manera expedita al acelerado proceso de transición y dominio de las habilidades pedagógicas en la etapa de Educación Remota de Emergencia (Sánchez-Mendiola et al., 2020). Se tuvo que responder de forma rápida a la situación de crisis sin una planificación de recursos o infraestructura que garantizara la eficacia de la enseñanza (Eachempati y Ramnarayan, 2020; Whittle et al., 2020). Aun así, lo que sí se manifestó fue la pronta respuesta del profesorado de los sistemas presenciales con el fin de dar continuidad a los procesos formativos de los estudiantes.

Esto implicó también, para muchos profesores de estos sistemas, cuestionarse respecto a la muy extendida creencia de que la formación a distancia es una extensión literal de la formación presencial, y que el solo dominio de los conocimientos disciplinarios, de una computadora y algunos softwares, el uso del correo electrónico y aplicaciones (Facebook, WhatsApp), eran herramientas más que suficientes para la formación educativa a distancia. Consideramos, como bien lo han señalado investigaciones sobre el tema (Cruz et al., 2021; García, 2020; Rosas et al., 2023), que los buenos docentes comparten ciertos rasgos que los destacan como tales, independientemente del sistema en el cual se ejerza la profesión. Aunque también, los buenos profesores en los sistemas a distancia se destacan por el dominio de habilidades que no son necesarias para la docencia presencial, pero que, si queremos estar preparados para situaciones turbulentas como las vividas durante la pandemia, debemos ocuparnos en adquirir y dominar. Esto es relevante, sobre todo si tomamos en cuenta que las políticas institucionales de la unam se dirigen hacia la enseñanza intermodal, esto es, hacia un “modelo de universidad en el que las tecnologías digitales ocupen mayor centralidad en los procesos de enseñanza, ya sea que los docentes se desempeñen en una modalidad presencial, abierta o a distancia” (Coordinación de Universidad Abierta, Innovación Educativa y a Distancia, 2020, p. 5).

Características de los Profesores en los Sistemas Presenciales y a Distancia

Es bien conocido que la práctica docente es un sistema multidimensional y complejo (Loredo, 2021) en el que la modalidad educativa —presencial o a distancia— impacta de forma diferencial el proceso de enseñanza-aprendizaje y, en este sentido, aun cuando existen rasgos compartidos entre los buenos profesores en estas dos modalidades, algunas de las habilidades y competencias del profesorado consideradas como determinantes para una docencia de calidad, variarán en función del sistema mismo.

En general, una buena práctica docente del profesorado en sistemas presenciales, releva atributos que van desde las competencias y habilidades personales y actitudinales durante las interacciones profesor-alumno, hasta aquellos de corte profesional, vinculados al dominio del conocimiento, metodología docente y sistemas de evaluación y retroalimentación (Cruz et al., 2021; Rosas et al., 2023).

Por su parte, la mediación de las Tecnologías de la Información y la Comunicación (tic), le imprime a la modalidad a distancia un matiz diferente al proceso de enseñanza-aprendizaje, y por ende, a la práctica docente de calidad. En este entorno, el profesor adquiere un rol de tutor encargado de promover y mantener comunicación constante con el estudiantado, ya sea para dar instrucciones acerca de las actividades o para ofrecer retroalimentación frecuente e inmediata a su desempeño, todo ello en el marco de un acompañamiento constante tecnológicamente mediado.

Espinoza y Ricaldi (2018) destacan como funciones relevantes del profesorado en esta modalidad el dominio de habilidades pedagógicas, sociales, administrativas y técnicas. Por su parte, Pagano (2007) afirma que un docente efectivo deberá ser proactivo, buen anfitrión, utilizar distintas formas de comunicación, así como saber diseñar las actividades que permitan el logro de los objetivos propuestos. Adicionalmente, el docente debe tener conocimiento del curso y los materiales, así como un adecuado diseño de actividades, métodos y estrategias.

Adicionalmente, el buen profesor se caracteriza por ser proactivo, flexible en las formas de comunicación con sus estudiantes y competente en el diseño de actividades que promuevan el logro de los objetivos de aprendizaje propuestos, así como conscientes de los diferentes estilos de aprendizaje del alumnado (Ávila y López, 2020; Bagriacik y Banyard, 2020; Pagano, 2007).

Por otro lado, las características y habilidades del profesorado de estas dos modalidades de enseñanza generalmente son valoradas por medio de encuestas de opinión aplicadas a los estudiantes; sin embargo, también es importante acercarnos a la opinión que el profesorado tiene respecto a las competencias y habilidades que deben dominar para ser docentes efectivos en sus prácticas de enseñanza, y ver cuáles son los elementos compartidos respecto a la efectividad docente en estos dos sistemas, con el fin, entre otras cosas, de impulsar políticas de formación docente compartidas.

En este sentido, estudiar las prácticas, comportamientos, creencias y estilos docentes que caracterizan a los buenos profesores, amerita un acercamiento que destaque la complejidad del proceso educativo. Consideramos que entender a la educación, las instituciones, los sujetos que la integran, así como a los procesos de enseñanza y aprendizaje como un sistema social complejo sería un paso en esa dirección.

La enseñanza como un sistema social complejo

Como indica Calli (2023, 4 de febrero) en el video, un sistema es un conjunto de elementos diversos, personas u objetos, que guardan relaciones entre sí. En los sistemas sociales (ver video de Youtube), los elementos interactúan y se adaptan continuamente a los cambios internos y externos, lo que crea una red de relaciones dinámicas. En el caso de los sistemas educativos, las relaciones incluyen no solo la interacción entre los diferentes sujetos, sino también la influencia bidireccional de factores externos en la forma en que se diseñan, aplican y evalúan los programas.

Además, la enseñanza es un sistema que tiene múltiples niveles y componentes, desde la educación preescolar hasta la educación superior, y abarca diferentes áreas del conocimiento y habilidades. La complejidad de la educación también se refleja en la diversidad de los contextos educativos, que van desde la educación formal en instituciones educativas (en nuestro caso una Facultad de Educación Superior de la unam), hasta la educación informal en la comunidad. En este sentido, las características y habilidades de un buen profesor universitario (las estrategias de planeación, las herramientas pedagógicas, los estilos de enseñanza, las relaciones que establece con sus estudiantes y colegas, por mencionar algunas), pueden concebirse como elementos del sistema que se relacionan entre sí y con otros de manera dinámica, en función de la forma y modo de interactuar de los sujetos (estudiantes y maestros), las áreas de conocimientos (en nuestro caso la carrera de Psicología), así como la modalidad en que se concrete la enseñanza (presencial o a distancia).

De acuerdo con lo dicho líneas arriba, el objetivo de este trabajo es mostrar la complejidad de significados que profesores universitarios del sistema presencial de la carrera de Psicología y del suayed Psicología le otorgan al constructo “buen profesor”. Esta comparación nos permitirá sugerir algunas de las habilidades que el profesorado de los sistemas podría fortalecer con miras a acercarnos a una enseñanza de corte intermodal.

Figura 1. Red social.

Metodología y Desarrollo

Se aplicó a una muestra intencional de profesores la técnica de redes semánticas naturales (Figueroa et al., 1981), lo que permitió recolectar el significado y las definidoras que le daban al constructo de “buen profesor”. Se les solicitó a docentes de la carrera de Psicología en el Sistema Presencial (12 mujeres y 7 hombres) y a docentes del Sistema suayed Psicología (10 mujeres y 7 hombres), que listaran en orden de relevancia las palabras o definidoras —adjetivos y/o sustantivos— que mejor describieran a un buen docente.

Antes de iniciar el estudio se indicó a los profesores de ambos sistemas los protocolos de consentimiento informado, así como el aviso de privacidad y confidencialidad de los datos apegados al Código Ético del Psicólogo (Sociedad Mexicana de Psicología, 2010).

Los atributos mencionados por el profesorado se capturaron en el programa Excel, y se elaboró una base de datos con información de la frecuencia de emisión de las palabras definidoras de buen profesor para cada uno de los participantes. En total, los participantes del sistema presencial escribieron 36 palabras que representaban a un “buen profesor”, mientras que sus contrapartes del suayed indicaron un total de 20 definidoras.

Como nuestro propósito es mostrar la complejidad de relaciones que se tiene respecto al buen ejercicio docente, utilizamos el programa Gephi 0.9.2 de acceso libre con el fin de elaborar los grafos de las redes semánticas. En las figuras 1 y 2 se muestra un ejemplo de un grafo de red social y los elementos que lo componen.

Figura 2. Red de ocho nodos y diez aristas. Adaptación de Newman (2003).
Crédito: Ortega, 2016.

Resultados

Las métricas analizadas (Kuz et al., 2016) para la elaboración de los grafos se describen en la Tabla 1. Estas métricas fueron los elementos a partir de los cuales se elaboraron los grafos de los atributos que mencionaron los profesores.

Tabla 1. Métricas y su descripción.
Crédito: elaboración propia.

Con el propósito de analizar las relaciones que se establecieron entre los atributos mencionados por los participantes de ambos sistemas formativos, se aplicó el estadístico de modularidad a cada grafo. Este análisis dio como resultado la conformación de tres clústeres o categorías semánticas integrados por los atributos de mayor frecuencia mencionados por los participantes, y que guardaban entre sí significados equivalentes. Los clústeres categoriales y su definición se muestran en la Tabla 2. El análisis de estos permitió conocer la dinámica de sus elementos y realizar inferencias sobre la lógica de su agrupación, mismas que se describen más adelante.

Tabla 2. Clústeres categoriales y su definición.
Crédito: elaboración propia.

La Figura 3 muestra que las características vinculadas a comportamientos y habilidades del profesor (nodos en verde) y los encaminados a la promoción de la motivación, generación de respeto y trato igualitario entre y hacia el estudiantado (nodo en rosa y azul), son las primordiales para caracterizar a un buen docente del sistema presencial.

Figura 3. Grafo de profesores del sistema presencial. Los colores representan los clústeres categoriales resultantes del estadístico de modularidad, donde: Verde= metodología docente; naranja= actitud hacia los estudiantes; rosa y azul= atributos personales.
Crédito: elaboración propia.

Para los profesores del suayed (Figura 4), la metodología docente (nodos en morado) se concibe principalmente relacionada con el dominio de habilidades tecnológicas que equivalen a mostrar una buena comunicación, interés por los estudiantes y vocación docente (nodos en naranja), entre los atributos más mencionados, evidenciando la primacía de estas habilidades como centrales para caracterizarse como buenos docentes.

Figura 4. Grafo de profesores del Sistema a distancia. Los colores representan los clústeres categoriales resultantes del estadístico de modularidad donde: Verde= actitud hacia los estudiantes; naranja= atributos personales y, morado= metodología docente.
Crédito: elaboración propia.

Conclusión

¿Qué podemos decir respecto al significado que los profesores de estos sistemas le dan al buen desempeño? Aun cuando los grafos para cada modalidad tienen un comportamiento diferencial, se observa que el profesorado de ambos sistemas prioriza como centrales las habilidades y competencias vinculadas con aspectos relativos al proceso de enseñanza y aprendizaje, pero también a los atributos de la personalidad, es decir, a cuestiones relacionadas con la forma de ser de las personas.

Aunque en términos genéricos se destacan categorías compartidas, los referentes que le dan sentido a estas no son necesariamente los mismos. Por ejemplo, para los profesores de los sistemas presenciales el compromiso, respeto, responsabilidad y hasta puntualidad son atributos que definen a los buenos docentes; por su parte, el ser organizado, responsable, flexible y preparado definen a los docentes a distancia. Lo que sí comparten ambos grupos docentes es la centralidad del compromiso como referente definitorio de un buen profesor. Esto coincide con lo encontrado por Cabalín et al. (2010), Guzmán (2011) y Hickman et al. (2016), quienes sostienen que los profesores valoran principalmente las características relacionadas con aspectos humanísticos y cognitivos para definir a un buen profesor.

En cuanto a los referentes vinculados con los procesos de enseñanza-aprendizaje, los profesores del suayed destacan como centrales el dominio de habilidades tecnológicas y la comunicación; mientras que los del presencial valoran la superación docente y el dominio de conocimientos, elementos cercanos a las competencias y habilidades profesionales.

Si parte del propósito de este trabajo es aportar al proceso de enseñanza intermodal, ¿qué propuestas podemos hacer al respecto en función de los datos recolectados? Pensamos que sería importante fortalecer las habilidades y competencias de metodología docente; en el caso de los profesores de los sistemas presenciales relevando el dominio de los usos educativos de las tecnologías de la información y comunicación y no solo el uso instrumental de éstas. Por su parte, en los profesores del suayed, promover la superación y formación docente de los aspectos disciplinares y pedagógicos mediados por las herramientas tecnológicas propias de su trabajo. También sería importante generar mecanismos de comunicación entre el profesorado de ambos sistemas dirigidos a la reflexión y análisis de la práctica docente, no como sistemas aislados sino como elementos que interactúan entre sí, y que tienen como denominador común la mejora e innovación del proceso de enseñanza y aprendizaje.

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Recepción: 04/04/2023. Aprobación: 12/03/2024.