¿Qué podrían tener en común las hormigas aztecas en los cafetales de México con las manchas de los leopardos y las rayas de las cebras?
Después de dos décadas de analizar el aumento, la propagación y el colapso de las colonias de hormigas Azteca en una granja de café en México, los investigadores de la Universidad de Michigan han demostrado que las distribuciones de hormigas siguen un patrón que lleva el nombre del químico Alan Turing, quien lo describió por primera vez en 1952,se dice que explica las manchas de los leopardos y otros patrones en la naturaleza.
"Las mismas ecuaciones que Turing usó para la química, podemos usarlas en ecología", dijo John Vandermeer, profesor del Departamento de Ecología y Biología Evolutiva de la UM y primer autor de un estudio en la edición de diciembre de Biociencia . "Esas ecuaciones dicen que deberías obtener puntos de depredadores y puntos de presa en un sistema, y hemos demostrado que sí".
El hallazgo, dice, ayuda a arrojar luz sobre el complejo sistema agroecológico de los cafetales y cómo el modelo de "control desde arriba" centrado en las plagas también es más complicado que una relación depredador-presa. El sistema incluye una comunidad complejade depredadores, parásitos y enfermedades que interactúan entre sí de formas complicadas que eventualmente generan un sistema autoorganizado que ejerce un control efectivo sobre el herbívoro.
"Este es un hallazgo importante porque muestra cómo los organismos en la naturaleza están integrados en una compleja red de interacciones y, por lo tanto, el enfoque simplista de manejo de plagas de 'una plaga, un enemigo natural' puede no ser el más apropiado para plagasgestión ", dijo la coautora Ivette Perfecto, profesora de ecología, recursos naturales y medio ambiente de George W. Pack en la Escuela de Medio Ambiente y Sostenibilidad de la UM.
"Más bien, lo que se necesita es un enfoque de sistemas complejos que tenga en cuenta las no linealidades y las redes de interacciones"
patrón de Turing
Turing explicó la creación de patrones no aleatorios en química al observar las reacciones químicas y cómo se desestabilizan. Una reacción química se estabiliza por el equilibrio de un proceso de activación y represión. Luego está la difusión: una gota de tinta en el agua finalmente se difunde y puedeNo se separe del agua. Pero, observó Turing, si la fuerza de represión se difundiera a una velocidad mayor que la fuerza de activación, se desarrollaría un patrón no aleatorio.
"Turing pensó que si tomabas este proceso de reacción, puedes juntar dos fuerzas que se están estabilizando y las juntas y eso desestabiliza todo el sistema, formando patrones", dijo Vandermeer. "Algo muy similar sucede en los sistemas ecológicos: el depredador se está comiendo a la presa y la población de presas disminuye, y luego la población de depredadores disminuye, eso es algo regulador. Cuando tienes difusión, en biología lo llamamos migración, el depredador se mueve en el espacio y la presase mueve también "
Vandermeer y Perfecto observaron los datos que recolectaron en una granja de café orgánico en Chiapas, México, mapeando la distribución de árboles de sombra que contienen nidos de hormigas sericeasur de Azteca. Si bien hay entre 7,000 y 11,000 árboles de sombra en la parcela dependiendo del año,solo unos 700 tienen aztecas en ellos. Cada nido tiene entre 10 y 20 reinas.
Las moscas phoridas encuentran estos racimos, parasitando a las hormigas plantando un huevo en la cabeza de la hormiga. Las larvas se desarrollarán hasta que la cabeza de la hormiga se caiga y emerja una nueva mosca, repitiendo el ciclo. A medida que la población local de nidos de hormigas se acumula, espaciallos grupos se forman y se hacen más grandes, y también lo hace la población de moscas de los fóridos, que a su vez actuará como un represor en el sistema, lo que dará como resultado distribuciones irregulares de hormigas similares a los parches del leopardo.
"Turing estaba hablando de sus productos químicos y estamos hablando de hormigas y moscas", dijo Vandermeer. "Predijimos que nuestras hormigas y nuestras moscas deberían formar estos pequeños grupos y descubrimos que sí".
La complejidad de cultivar café
En su estudio, los investigadores exploraron las complejas relaciones entre depredadores, presas y su entorno, incluida la escala de café verde, una plaga de café relativamente benigna que rara vez alcanza el estado de plaga; la Azya orbigera, un escarabajo depredador que se alimenta de la escala;y la hormiga Azteca, que protege la escama del escarabajo.
Bajo protección de las hormigas, las escamas tienen un refugio efectivo contra los depredadores de escarabajos y aumentan dramáticamente en número. Con una densidad de población tan alta, una enfermedad fúngica se hace cargo y los insectos escamosos disminuyen rápidamente. Por lo tanto, la combinación de un depredador, un refugio en los grupos de nidos de hormigas y una enfermedad fúngica mantiene a los insectos escamosos bajo control.
Y luego está la roya del café, que ha diezmado las granjas de café en América Latina pero sigue siendo bastante controlada en Puerto Rico. La roya se propaga por las esporas en el viento, pero el mismo hongo que causa la enfermedad en los insectos escama tambiénUn antagonista del óxido, lo que complica la situación considerablemente.
Los investigadores advierten sobre la tentación de proporcionar respuestas simples a los agricultores que buscan soluciones a los problemas percibidos en sus granjas, por ejemplo, al deshacerse de los árboles de sombra que albergan a las hormigas.
"Si nos deshacemos de los árboles de sombra, entonces las hormigas se irían. Si las hormigas se van, no hay lugar donde tener un refugio para que los insectos escamosos escapen del depredador. Entonces el escarabajo se comería toda la escamalos insectos y luego se mueren de hambre ", dijo Vandermeer." Y cuando llegue la próxima temporada, los insectos escamosos volverían sin depredadores para detenerlos. Así que si te deshaces de los árboles de sombra, te deshaces del control ".
Lo mismo se puede decir cuando se trata de la roya, dice. La roya del café se propaga por las esporas que son tomadas por el viento y un dosel de árboles de sombra sobre el café actúa como un cortavientos.
"Entonces, si quitas los árboles de sombra del sistema, obtienes el viento en el sistema y con el viento trae las esporas", dijo Vandermeer. "Dado que es un sistema complejo, se requiere un enfoque más holístico para comprendery administrar, y hay más posibilidades de sorpresa "
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Materiales proporcionado por Universidad de Michigan . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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