NeoFronteras

Guepardo cazando una presa. Foto: Davidson College Biology Department.

Las oscilaciones clásicas entre péndulos acoplados podría explicar la dinámica entre las distintas poblaciones de especies en sistemas ecológicos complejos.
En física se saben resolver muy pocos sistemas. Uno de ellos es el péndulo simple cuyo comportamiento es totalmente predecible y exacto en ausencia de rozamiento. Este sistema se puede complicar más si entre dos péndulos simples colocamos un muelle que los conecte entre sí. Incluso podemos colocar varios péndulos simples conectados mediante este sistema. Según un ecólogo este modelo podría explicar las relaciones entre las distintas especies de un ecosistema.
John Vandermeer de University of Michigan publica en la revista Bioscience un artículo el que recopila el trabajo teórico que ha llevado a cabo durante la pasada década, llegando a la conclusión de que los ecólogos que quieran entender las interacciones complejas en la naturaleza deben de que prestar atención a la dinámica de osciladores acoplados.
Los osciladores no son nada nuevo en Biología y aparecen en los modelos predador-presa (ecuación de Volterra). De este modo si consideramos un sistema de cebras y leones, e imponemos que hay muchos leones veremos que el número de cebras declina. Según éstas escasean los leones se mueren de hambre con lo que la población de leones declina después de que lo haya hecho la de cebras. Acto seguido la población de cebras se recupera al haber menos leones, con lo que hay mucha comida disponible para los leones que crecen en población… Y así sucesivamente. Como resultado se producen oscilaciones en las poblaciones de cebras y leones que, aunque desincronizadas, están relacionadas.
El sistema se complica cuando tenemos en el ecosistema además de leones y cebras a guepardos alimentándose de impalas, con lo que tendremos dos sistemas oscilando que estarán desacoplados entre ellos, pero que pueden acoplarse cuando se introduce un tercer animal, como un leopardo que se alimente tanto de impalas como de cebras.
Según este investigador entonces la situación es como conectar dos muelles juntos, y las subidas y bajadas en las poblaciones poseen un patrón determinado. En este caso la introducción de leopardos hace que las poblaciones de leones y guepardos oscilen en fase entre ellos, declinando o prosperando sincrónicamente. Esto en un primer momento da al leopardo una ventaja, porque cuando las poblaciones de leones y guepardos son bajas hay muchas presas disponibles para él. Pero cuando leones y guepardos se recupera combinadamente pueden tener suficiente fuerza competitiva como para expulsar a los leopardos, al menos hasta un nuevo mínimo de leones y guepardos.
Los sistemas predador presa pueden además acoplarse cuando una nueva especie de presa invade el ecosistema y compite por los recursos de las especies de presas ya establecidas y pertenecientes a dos sistemas predador-presa que previamente estaba desacoplados.
Si por ejemplo una especie rápida de antílope es introducida donde hay cebras e impalas como presas y leones y guepardos se producirá el acoplamiento aunque ni los leones ni los guepardos sean lo suficientemente rápidos como para cazar estos antílopes. La presencia de éstos hace que se acoplen las poblaciones oscilantes de leones-cebra y guepardos-impalas que antes no lo estaban. En ese caso el aumento y disminución de las poblaciones de presas caen en un patrón caótico. Mediante la oscilación fuera de fase con las cebras e impalas, el antílope puede coexistir con ellos prosperando cuando su número es bajo. Esto también se puede ver en sistemas físicos distintos al ecológico, pero bajo la misma descripción matemática.
Teniendo en cuenta estos escenarios y haciendo las correspondientes simulaciones matemáticas, este investigador puede ayudar a los ecólogos con problemas con los que han estado luchando durante mucho tiempo como, por ejemplo, explicar cómo las especies que aparentan estar explotando los mismos recursos pueden coexistir y por qué algunos sistemas predador-presa son particularmente resistentes a los invasores.
Según este investigador el método tradicional en busca del equilibrio no es el más apropiado porque las oscilaciones destruyen el equilibrio y por tanto que hay que ver estos sistemas en términos de osciladores acoplados.

Fuente: University of Michigan.