Un nuevo método para predecir los puntos de inflexión, el momento en que ocurre un cambio repentino en los sistemas complejos en red, puede ofrecer información que evite el trastorno del colapso de colonias CCD, un fenómeno en el que la mayoría de las abejas obreras en una colonia desaparecen,amenazando la economía agrícola a nivel mundial.
En 2015-2016, los apicultores estadounidenses perdieron el 44 por ciento de sus colonias de abejas melíferas, según una encuesta financiada en parte por el Departamento de Agricultura de los EE. UU.
El documento, "Predicción de puntos de inflexión en redes mutualistas a través de la reducción de dimensiones", publicado esta semana en el Actas de la Academia Nacional de Ciencias como un artículo de investigación extendido PNAS Plus, fue desarrollado por un equipo de investigadores de la Universidad Estatal de Arizona y universidades de China, los Estados Unidos y el Reino Unido
Los investigadores utilizaron como su sistema modelo 59 redes empíricas de polinizadores-plantas interacciones de polinización entre abejas y plantas de una variedad de continentes y zonas climáticas, y llegaron a un modelo bidimensional que puede predecir con precisión la aparición de puntos de inflexión encada sistema en red. Un punto de inflexión en una red de plantas polinizadoras es cuando todas las poblaciones de polinizadores abejas y plantas disminuyen a cero.
Los sistemas en red van desde los ecosistemas y el clima de la tierra hasta los sistemas económicos, sociales y de infraestructura como la red eléctrica. Los puntos de inflexión o "cambios de fase" se producen cuando los componentes de un sistema comienzan a interactuar de manera diferente, manifestándose como uncambio repentino en el comportamiento de todo el sistema.
Ejemplos comunes de puntos de inflexión incluyen cuando el agua de calentamiento alcanza la temperatura a la que comienza a hervir o cuando una sustancia se derrite de un sólido a un líquido.
"En una red de plantas polinizadoras, un punto de inflexión es el valor crítico de un determinado parámetro, como el número de especies de abejas eliminadas o la tasa de mortalidad de las especies de abejas, a la que disminuyen las poblaciones de todas las especies de abejas y plantasabruptamente a valores cercanos a cero ", explicó el autor principal del artículo, Ying Cheng Lai, profesor de ingeniería eléctrica, informática y energética en ASU." El colapso simultáneo de todas las poblaciones de abejas y plantas ocurre porque están mutuamente conectadas e interactúan entre sí enuna moda altamente no lineal "
Una vez que se predice un punto de inflexión, se pueden desarrollar estrategias de control para retrasar o incluso prevenir su aparición. "Por ejemplo, podemos centrarnos en una especie de abeja en particular y proteger su abundancia mediante la introducción de más abejas para mantener a la población en un nivel estable", dijo Lai." O podemos hacer políticas para eliminar el uso de ciertos pesticidas que son perjudiciales para esta especie de abejas ".
Para cada red real, el equipo calculó dos funciones de resistencia típicas y las comparó con las del modelo 2D reducido correspondiente. "Encontramos un buen acuerdo general para las 59 redes mutualistas empíricas, lo que lleva a la conclusión de que nuestro 2DEl modelo puede predecir con precisión la aparición de un punto de inflexión incluso en presencia de perturbaciones aleatorias ", dijo Lai.
El modelo reducido puede servir como paradigma para comprender y predecir la dinámica de los puntos de inflexión en el mundo real para salvaguardar a los polinizadores, y el principio general es ampliamente aplicable para abordar los problemas de resiliencia y sostenibilidad en otras disciplinas de la ciencia y la ingeniería.
"La aparición de un punto de inflexión es motivo de gran preocupación, ya que puede conducir a un colapso total y repentino del sistema", explicó Lai. "Para predecir el punto de inflexión y comprender los procesos dinámicos responsables es esencial para formular estrategias de control eficacesretrasar o incluso evitar que ocurra. Esto será de gran valor para proteger y mantener sistemas complejos que son de importancia crítica para la sociedad moderna y la vida humana ".
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Materiales proporcionados por Universidad Estatal de Arizona . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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