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miércoles, febrero 8, 2023

Animales y plantas se alimentan ajustándose a un modelo matemático

Ecólogos pueden ver todas las interacciones de la red alimentaria a través de la misma lente usando un lenguaje común para entender el mundo natural.

Investigadores presentan en un artículo publicado en ‘Science’ una estructura matemática común que subyace a toda la gama de estrategias de alimentación de las plantas y los animales.

Ahora, los ecólogos pueden ver todas las interacciones de la red alimentaria a través de la misma lente usando un lenguaje común para entender el mundo natural.

«Los físicos utilizan la ‘teoría de cuerdas’ para descifrar el universo, los economistas emplean métodos de regresión complejos para modelar la economía mundial, pero ¿qué pasa con los animales y las plantas que suministran nuestra comida y que limpian y producen el aire que respiramos?» señala el coautor Andrew Dobson, profesor en el Departamento de Ecología y Biología Evolutiva de la Universidad de Princeton, en Estados Unidos.

El modelo captura la estructura de los vínculos de consumo de recursos, como las plantas que captan la luz del sol, los depredadores que cazan presas o los parásitos que comen a sus anfitriones, que conectan las especies en redes alimentarias.

Aunque los ecologistas han asumido previamente que diferentes asociaciones a las redes de alimentos tenían una estructura diferente, por ejemplo, los leones comiendo cebras funcionan de manera distinta a los virus que causan la enfermedad, esta nueva investigación encuentra que comparten una estructura común, pero con características distintas.

Anteriores perspectivas de la investigación ecológica, así como nuevos modelos ecológicos, se pueden ahora ver a través de un marco común similar a la física o la química. El coautor Armand Kuris, de la Universidad de California Santa Bárbara, en Estados Unidos, considera este trabajo «el primer desarrollo de una teoría unificadora para la ecología».

«Los ecologistas han utilizado durante mucho tiempo ecuaciones matemáticas para estudiar cómo los depredadores y las enfermedades afectan a las plantas, los animales y las poblaciones humanas», afirma la coautora Cheryl Briggs, de la Universidad de California en Santa Bárbara, para quien estos enfoques tenían un alcance limitado y estaban llenos de supuestos ocultos.

El modelo surgió de un grupo de trabajo patrocinado por la Fundación Nacional de la Ciencia organizado por Lafferty y Dobson, en el Centro Nacional de Análisis y Síntesis Ecológicos, un grupo de expertos en la UC Santa Barbara, donde los ecologistas abordan grandes problemas sobre el medio ambiente.

El equipo primero trabajó para revelar el papel oculto de los parásitos en las redes alimentarias. Las primeras discusiones llevaron a estos expertos por el mismo camino que habían recorrido otros, tratando de encontrar diferentes funciones para adaptarse a distintos tipos de parásitos y depredadores.

Después de varios años, se dieron cuenta de que había una columna vertebral matemática coherente subyacente a sus esfuerzos. Entre un revoltijo de expresiones matemáticas aparentemente no relacionadas y complicadas, encontraron una solución simple que se generaliza a través de una amplia gama de reacciones ecológicas y revelaron similitudes observadas previamente y los supuestos ocultos en modelos ecológicos clásicos.

La solución proporciona un marco matemático general para las redes de alimentos. Los ecologistas pueden emplear este modelo general para comprender de manera más profunda cómo funciona el mundo ecológicamente; lo que tendrá profundas implicaciones para las enfermedades infecciosas, la pesca, la conservación y la gestión de los ecosistemas naturales.

El equipo de científicos anticipa que su trabajo dará lugar a una nueva generación de modelos de la red alimentaria que examinen la estructura ecológica de forma más detallada y cómo esa estructura está respondiendo al cambio global.

ep

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