Una teoría que usa las matemáticas de un paseo borracho describe las invasiones ecológicas mejor que las olas, según Tim Reluga, profesor asociado de matemáticas y biología, Penn State.
La capacidad de predecir el movimiento de una invasión ecológica es importante porque determina cómo se deben gastar los recursos para detener una invasión en seco. La propagación de enfermedades como la peste negra en Europa o la propagación de una especie invasora comola polilla gitana de Asia son ejemplos de invasiones ecológicas.
Dos campos de científicos trabajan en este problema: matemáticos y ecólogos. Los matemáticos se centran en crear modelos para describir las ondas de invasión, mientras que los ecólogos van al campo para medir las observaciones de las invasiones, construyendo simulaciones por computadora para predecir el fenómeno que observan. Idealmente ambosLos campamentos deberían estar de acuerdo en la teoría subyacente para explicar los resultados de sus modelos. Pero una discusión en curso continúa entre estos científicos debido a un detalle aparentemente simple: cómo la aleatoriedad afecta una invasión ecológica. Reluga espera que su enfoque resuelva la discusión, reconciliando modelos matemáticos con ecológicos.observaciones.
"Espero que este documento aclare que los diferentes tipos de aleatoriedad tienen diferentes efectos sobre las invasiones", dijo Reluga.
Anteriormente, los ecologistas hacían teorías inconsistentes sobre cómo la aleatoriedad influye en una invasión. Algunos dijeron que se aceleró, mientras que otros dijeron que ralentizó una invasión. Esto contrasta con los matemáticos que dijeron que la aleatoriedad no afectaba a las invasiones, pero la aleatoriedad afecta a una invasión ecológicade varias formas diferentes.
El trabajo de Reluga clasifica esta aleatoriedad en tres factores: espacial, demográfico y temporal. La invasión de una población forestal, como la propagación de árboles de bellota en Inglaterra y Escocia al final de la última edad de hielo, puede mostrar cómo todosTres factores aleatorios afectan esta invasión ecológica. La presencia de ardillas en el bosque puede aumentar la aleatoriedad espacial a medida que las ardillas dispersan las bellotas más lejos de los árboles. La aleatoriedad demográfica describe la variación en el número promedio de bellotas que producen los árboles.los árboles dispersan semillas a través del tiempo.
Para su investigación, Reluga construyó un modelo matemático de una invasión ecológica que se comporta como una caminata aleatoria, o un movimiento que se asemeja a la forma en que alguien que ha bebido demasiado intenta caminar. Luego mostró que el modelo replica cuatro propiedades clave observadas ensimulaciones por computadora: el aumento de la aleatoriedad espacial y temporal aceleró una invasión, y el aumento de la aleatoriedad demográfica y la densidad de población frenaron una invasión. Al demostrar matemáticamente que los resultados de su modelo replicaban estas propiedades, concluyó que su visión de los factores aleatorios espaciales, demográficos y temporales se asemejael mundo real. Resultados de Reluga, publicados en Biología Teórica de Poblaciones , de acuerdo con lo que los ecólogos observan en el campo y los matemáticos predicen con modelos, que cubren una amplia clase de fenómeno de invasión.
"Esta es la forma en que deberíamos pensar sobre el problema de la aleatoriedad en las invasiones ecológicas", dijo Reluga. "Si lo pensamos en este marco diferente, todos los resultados tienen un sentido natural".
El marco diferente de Reluga describe el movimiento de los individuos en una población, alejándose del modelo de onda convencional utilizado por los matemáticos. Este enfoque le da a su modelo la cuarta propiedad clave: las invasiones se ralentizan cuando aumenta la densidad de la población. Esto significa quela supervivencia se ve afectada por la cantidad y la cercanía de los vecinos. Sus resultados replican las observaciones del mundo real de que muchos vecinos cercanos disminuyen la posibilidad de supervivencia a medida que los recursos se vuelven más escasos.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Penn State . Original escrito por Amanda Ramacharan. Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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