[en] In modern times, science is facing the challenge of how to represent the interaction between socio-economic systems and ecological systems, which together can be regarded as socio-ecological systems, in order to quantitatively analyze their sustainability. To face this challenge it is necessary to break the traditional reductionist approaches of science, to build an alternative paradigm that is aware of the unavoidable limitations in quantitative representations of these systems. These limitations arise from the lack of understanding that socio-ecological systems are complex systems organized across different levels of organization. From this perspective, socio-economic system and ecological systems can only be observed across different scales and dimensions. Indeed, the dynamics of these interactions cause any activity that happens in one to affect the other and vice versa, thus providing an analytical framework for sustainability. From an acknowledgment of these limitations, the Multi-Scale Integrated Analysis of Societal and Ecosystem Metabolism (MuSIASEM) introduces the concept of grammar as a means to overcome the epistemological challenge of representing complex systems. A grammar is defined as a set of relations established between semantic categories, previously defined, and formal categories in order to obtain a representation able to be operationalized in quantitative terms across different scales and dimensions. Thus, grammar is proposed as an analytical tool capable of assessing the sustainability of the socio-ecological system without falling in the risk of an excessive simplification of quantitative reductionism. A key aspect of the sustainability of any society is the proper fulfillment of basic needs such as food. In this regard, although the planet produces enough food for all, there are about 805 million people suffering from hunger and a third of production is lost or wasted. It is also expected that in the future these conditions will worsen as a result of reliance on technological inputs used in food production, changes in the diet of the population (with more animal products), biophysical resource depletion and climate change. Faced with this tragic reality, institutions and decision-making authorities have stressed the urgent need to devise strategies aimed at food security. There is a need to have an overview, which includes what society consumes; the inner vision of the metabolism, and where food comes from, how it is produced and what is consumed; the external view of the metabolism. Only then, can you have a holistic knowledge to discuss and improve strategies aimed at food security. In this thesis I tested the utility of the grammar renderer MuSIASEM as socio-ecological instrument, able to identify vulnerabilities in the food systems of societies and its potential as a source of information -based on the coherent integration of demographic, economic and biophysical variables- for decision-making. Three case studies - Mauritius, the Galapagos Islands and Ecuador as a whole – were used for such a test.

[es] En los tiempos modernos, la ciencia se enfrenta al desafío de cómo representar la interacción entre el sistema socioeconómico y el sistema ecológico, considerados en conjunto como sistema socioecológico, con la finalidad de analizar cuantitativamente su sostenibilidad. Sin embargo, esto supone necesariamente romper con el paradigma tradicional reduccionista de la ciencia para construir otro paradigma alternativo que sea consciente de las limitaciones inevitables de la representación cuantitativa de estos sistemas. Estas limitaciones nacen del razonamiento de entender este sistema socioecológico como un sistema complejo organizado a través de distintas escalas y niveles. Desde esta perspectiva, el sistema socioeconómico y el sistema ecológico se pueden observar solamente mediante distintas escalas y niveles. Precisamente, las dinámicas de estas interacciones ocasionan que cualquier actividad que suceda en una repercutirá en la otra y viceversa, dando así un marco de análisis para la sostenibilidad. A partir de estas limitaciones, el Análisis Integrado Multi-Escala del Metabolismo de la Sociedad y el Ecosistema (MuSIASEM, por sus siglas en inglés) introduce el concepto de gramática como medio para superar el desafío epistemológico de representar los sistemas complejos. Entendiéndose este concepto como un conjunto de relaciones que se establecen entre categorías semánticas y categorías formales, previamente definidas, con la finalidad de obtener una representación capaz de ser operacionalizada en términos cuantitativos a través de diferente escalas y dimensiones. De este modo, la gramática se propone como un instrumento de análisis capaz de evaluar la sostenibilidad del sistema socioecológico sin caer en una excesiva simplificación de un reduccionismo cuantitativo. Un aspecto fundamental de la sostenibilidad de cualquier sociedad es la adecuada satisfacción de sus necesidades básicas, como por ejemplo la alimentación. En este sentido, a pesar de que el Planeta produce la suficiente cantidad de alimentos para todos, existen alrededor de 805 millones de personas que padecen hambre y un tercio de esta producción se pierde o se desperdicia. Asimismo, se espera que en el futuro estas condiciones empeoren a consecuencia de la dependencia de los insumos tecnológicos utilizados en la producción de alimentos, el cambio de la dieta de la población (con un mayor consumo de productos de origen animal), el agotamiento de los recursos biofísicos y el cambio climático. Ante esta trágica realidad, las instituciones y las autoridades que toman las decisiones han remarcado la imperiosa necesidad de plantear estrategias dirigidas hacia la seguridad alimentaria. Pero ello amerita disponer de un panorama general que incluya la visión interna de su metabolismo - lo que la sociedad consume- y la visión externa de su metabolismo - de dónde proviene y cómo se produce lo que se consume. Sólo así se podrá tener un conocimiento holístico para discutir y plantear este tipo de estrategias. Por lo tanto, en esta tesis se prueba la utilidad de la gramática del MuSIASEM como instrumento de representación del sistema socioecológico, capaz de identificar las vulnerabilidades de los sistemas alimentarios de las sociedades. Así como también, su potencial como generador de información -basado en la integración coherente de las diferentes variables demográficas, económicas y biofísicas- para la toma de decisiones. Esta utilidad y este potencial queda demostrado en los tres casos de estudio presentados: las Islas Mauricio, el Archipiélago de Galápagos y el Ecuador como país.