{"id":9373,"date":"2023-03-15T11:19:22","date_gmt":"2023-03-15T10:19:22","guid":{"rendered":"https:\/\/www.ceab.csic.es\/se-identifica-por-primera-vez-un-punto-de-inflexion-social-social-tipping-point-en-una-especie-colonial-gracias-a-un-modelo-matematico\/"},"modified":"2023-03-15T11:19:22","modified_gmt":"2023-03-15T10:19:22","slug":"se-identifica-por-primera-vez-un-punto-de-inflexion-social-social-tipping-point-en-una-especie-colonial-gracias-a-un-modelo-matematico","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.ceab.csic.es\/es\/se-identifica-por-primera-vez-un-punto-de-inflexion-social-social-tipping-point-en-una-especie-colonial-gracias-a-un-modelo-matematico\/","title":{"rendered":"Se identifica por primera vez un punto de inflexi\u00f3n social (social tipping point) en una especie colonial gracias a un modelo matem\u00e1tico"},"content":{"rendered":"

40 a\u00f1os de observaciones de la poblaci\u00f3n de gaviota de Audouin (Ichthyaetus audouinii<\/em>) realizadas por la Dra. Meritxell Genovart y el Dr. Daniel Oro del Centro de Estudios Avanzados de Blanes (CEAB-CSIC)<\/strong> han permitido modelar por primera vez el colapso de una poblaci\u00f3n despu\u00e9s de una perturbaci\u00f3n en el ecosistema.<\/p>\n

El modelo matem\u00e1tico desarrollado por el Prof. Llu\u00eds Alsed\u00e0 y Prof. Josep Sardany\u00e9s del Centro de Investigaci\u00f3n Matem\u00e1tica (CRM)<\/a> en colaboraci\u00f3n con el equipo cient\u00edfico del CEAB-CSIC y el Prof. Alan Hastings de la Universidad de California Davis<\/a> ha permitido reproducir la din\u00e1mica de la fuga y dispersi\u00f3n de la poblaci\u00f3n de gaviotas corsas en la punta de la Banya (Delta del Ebro). Esta fuga y dispersi\u00f3n se produjo a ra\u00edz de la llegada de los depredadores carn\u00edvoros, principalmente zorros.<\/p>\n

El modelo matem\u00e1tico, que se ha ajustado a los datos de campo utilizando algoritmos de inteligencia artificial, muestra que el mecanismo principal de dispersi\u00f3n de la especie es el de copia social, lo que podr\u00eda ser extrapolable al estudio otras especies sociales.<\/p>\n

Primer conjunto de datos desde el establecimiento de la poblaci\u00f3n de gaviota de Audouin<\/strong><\/h3>\n

Desde 1981, un equipo del CEAB-CSIC en colaboraci\u00f3n con el Parque Natural del Delta del Ebro<\/a>, ha realizado un seguimiento exhaustivo del n\u00famero de gaviotas de Audouin reproductoras en este espacio protegido. Estos datos son muy valiosos ya que registran el comportamiento de la poblaci\u00f3n desde la colonizaci\u00f3n, la transici\u00f3n r\u00e1pida hasta convertirse en la mayor colonia del mundo, y finalmente, en su colapso, 40 a\u00f1os m\u00e1s tarde. La punta del Banya ha sido un lugar de reproducci\u00f3n clave para estudiar las din\u00e1micas de la metapoblaci\u00f3n de la especie en todo el Mediterr\u00e1neo occidental, que incluye el 90% de la poblaci\u00f3n mundial de la especie.<\/p>\n

Durante la fase inicial, de 1981 a 1997, las gaviotas encontraron condiciones de cr\u00eda tan buenas que el crecimiento poblacional fue exponencial, gracias a unas alt\u00edsimas tasas de fertilidad e inmigraci\u00f3n nunca registradas antes, y la colonia lleg\u00f3 a contener hasta el 73 % de la poblaci\u00f3n, algo absolutamente ins\u00f3lito.<\/p>\n

\"<\/p>\n

La segunda fase se inici\u00f3 con la llegada de los zorros a la colonia, que vinieron atra\u00eddos por la gran disponibilidad de p\u00e1jaros coloniales que criaban en la Banya, generando una perturbaci\u00f3n que fue erosionando progresivamente la calidad del habitat. Esta especie de p\u00e1jaro colonial no dispone de ning\u00fan mecanismo activo de defensa frente a los depredadores terrestres y su \u00fanica respuesta es dispersar a otras zonas de cr\u00eda. Las gaviotas siguieron reproduci\u00e9ndose unos a\u00f1os esperando a que la situaci\u00f3n se revirtiera y mientras tanto recogieron informaci\u00f3n sobre otros lugares donde emigrar y criar, en caso necesario.<\/p>\n

Despu\u00e9s de unos a\u00f1os en los que las condiciones de cr\u00eda no dejaron de empeorar, se produjo una emigraci\u00f3n en cascada hasta terminar en el colapso de la poblaci\u00f3n, que pas\u00f3 en pocos a\u00f1os a tener s\u00f3lo el 3% de la poblaci\u00f3n mundial.<\/p>\n

Un modelo matem\u00e1tico \u00fanico que describe la din\u00e1mica de la poblaci\u00f3n de gaviotas corsas<\/strong><\/h3>\n

El Prof. Luis Alsed\u00e0 y el Dr. Josep Sardany\u00e9s, conjuntamente con el Prof. Daniel Oro, han elaborado un modelo matem\u00e1tico para describir la din\u00e1mica de la poblaci\u00f3n de gaviotas. Utilizando los datos de campo recogidos por el equipo cient\u00edfico del CEAB-CSIC, pudieron estudiar el crecimiento exponencial inicial de la poblaci\u00f3n y encontrar los par\u00e1metros ecol\u00f3gicos m\u00e1s relevantes responsables de la din\u00e1mica observada en el Cuerno, estimando las tasas de reproducci\u00f3n, inmigraci\u00f3n, y competici\u00f3n (por la comida y\/o por las zonas de nidificaci\u00f3n) entre miembros de la misma poblaci\u00f3n.<\/p>\n

El modelo matem\u00e1tico ha permitido estimar la capacidad de carga del ecosistema de la Banya (lo bueno es el lugar de estudio para albergar la poblaci\u00f3n de p\u00e1jaros debido a la disponibilidad de alimento, condiciones ambientales, espacio), as\u00ed como el equilibrio esperado de la poblaci\u00f3n.<\/p>\n

Con la llegada de los depredadores algunas gaviotas empezaron a dispersar antes de alcanzar el equilibrio poblacional predicho por el modelo matem\u00e1tico. Y es aqu\u00ed donde aparece la novedad del modelo. El equipo ha podido demostrar que modelizando diferentes t\u00e9rminos de racimo y aplicando m\u00e9todos de inteligencia artificial como los algoritmos gen\u00e9ticos, que la dispersi\u00f3n de la poblaci\u00f3n tras la perturbaci\u00f3n responde al fen\u00f3meno de copia social.<\/p>\n

\u00abLos organismos necesitan almacenar informaci\u00f3n para reducir la incertidumbre propia de su entorno<\/em>\u00ab, explica el Prof. Daniel Oro<\/strong>. \u201cEsta informaci\u00f3n se dirige a optimizar la b\u00fasqueda de recursos, como el alimento o refugio frente a los predadores. Sin embargo, los animales sociales tienen un mecanismo propio moldeado por la evoluci\u00f3n que es tan extraordinariamente simple y efectivo que ha aparecido desde las bacterias hasta los grandes vertebrados, incluida nuestra especie: la copia social. Cuando nos enfrentamos a una amenaza y no disponemos de la informaci\u00f3n necesaria para tomar una decisi\u00f3n, lo que hacemos es copiar lo que hacen los dem\u00e1s<\/em>\u201d.<\/p><\/blockquote>\n

\"
(A)Din\u00e1mica de poblaciones de las gaviotas de Audouin en la Punta de la Banya (Parque Natural del Delta del Ebro) desde 1981 hasta 2021. En 1981 se estableci\u00f3 una subpoblaci\u00f3n en este lugar y \u00e9sta fue aumentado su n\u00famero por reproducci\u00f3n y por la inmigraci\u00f3n de otras zonas cercanas. Este crecimiento se detuvo en 1997, cuando algunos carn\u00edvoros (sobre todo zorros) invadieron la zona. La presencia de los depredadores caus\u00f3 una perturbaci\u00f3n ambiental y las gaviotas empezaron a dispersarse hacia otros lugares cercanos. El colapso total se produjo entre 2006 y 2017. A partir de 2017, y gracias a la expulsi\u00f3n de los pocos depredadores que hab\u00edan entrado, las gaviotas han empezado a recolonizar el lugar. Los datos representados con puntos negros corresponden al conteo de la poblaci\u00f3n de gaviotas, mientras que las l\u00edneas continuas son el ajuste del modelo matem\u00e1tico introducido en este trabajo. Gracias al modelo matem\u00e1tico hemos podido estimar los par\u00e1metros de inter\u00e9s ecol\u00f3gico y demostrar que la fuga de las gaviotas entre 2006 y 2017 fue por el simple mecanismo de copia social. (B) El modelo matem\u00e1tico ha permitido cuantificar la respuesta de la dispersi\u00f3n en funci\u00f3n del tama\u00f1o poblacional de gaviotas, identificando una respuesta altamente no lineal y un punto de inflexi\u00f3n social, a partir del cual la dispersi\u00f3n se acelera de forma muy marcada. Autor: Josep Sardany\u00e9s.<\/figcaption><\/figure>\n

El estudio describe y cuantifica, por primera vez, un tipping point<\/em> social<\/strong><\/h3>\n

Actualmente se habla a menudo de los puntos de inflexi\u00f3n o tipping points<\/em> de los ecosistemas, a partir de los cuales su din\u00e1mica sufre cambios grandes que pueden acarrear extinci\u00f3n de especies y p\u00e9rdida de biodiversidad. Estos cambios de r\u00e9gimen, que se han identificado en muchos estudios te\u00f3ricos y sistemas reales, son muchas veces irreversibles.<\/p>\n

Este estudio presenta una novedad en el mundo de la ciencia, el concepto de tipping point social<\/em>, en este caso relacionado con la dispersi\u00f3n de los p\u00e1jaros en funci\u00f3n del tama\u00f1o poblacional. Este punto de inflexi\u00f3n social implica que cuando la dispersi\u00f3n afecta a un n\u00famero umbral de individuos, el resto copia este comportamiento como en un alud. Esta respuesta abrupta, que llamamos no-lineal, en la dispersi\u00f3n, caus\u00f3 el colapso de la colonia en tan s\u00f3lo 12 a\u00f1os.<\/p>\n

El Dr. Sardany\u00e9s<\/strong> explica que: \u00abGracias al modelo matem\u00e1tico hemos podido estimar los par\u00e1metros ecol\u00f3gicos de la poblaci\u00f3n y demostrar que el mecanismo m\u00e1s importante en la fuga de las gaviotas entre 2006 y 2017 fue el de la copia social. Adem\u00e1s, el modelo ha permitido, por primera vez, cuantificar un punto de inflexi\u00f3n social (social tipping point) en la Naturaleza en el contexto de las metapoblaciones, que es un concepto ecol\u00f3gico muy importante que tiene implicaciones en la persistencia de las especies y en la gesti\u00f3n ambiental. Hasta ahora, la mayor\u00eda de modelos de metapoblaciones asum\u00edan que la dispersi\u00f3n era exponencial y aumentaba con el tama\u00f1o poblacional. Nosotros hemos determinado que en algunas especies esto no tiene por qu\u00e9 ser as\u00ed. As\u00ed pues, nuestro trabajo aporta informaci\u00f3n muy valiosa para realizar modelos de metapoblaciones por especies sociales que muestren este tipo de comportamiento\u00bb<\/em>.<\/p><\/blockquote>\n

En un contexto de cambio global, entender el colapso de las poblaciones es fundamental<\/strong><\/h3>\n

El resultado de esta investigaci\u00f3n tambi\u00e9n podr\u00eda generalizarse para estudiar los procesos de perturbaci\u00f3n en ecosistemas estables y por respuestas de especies sociales a perturbaciones externas.<\/p>\n

\u00abEste tipo de proceso se parece mucho a lo que se registra en poblaciones humanas sometidas a una perturbaci\u00f3n severa a lo largo del tiempo, como los conflictos b\u00e9licos<\/em>\u00ab, dice el Prof. Daniel Oro<\/strong>, \u00aby pone de manifiesto la trascendencia de un comportamiento tan sencillo como la copia social en las respuestas inesperadas de las poblaciones, como los colapsos\u00bb<\/em>.<\/p><\/blockquote>\n

El estudio muestra el papel que juega el comportamiento colectivo autoorganizado en la din\u00e1mica poblacional y en el colapso de las poblaciones de especies sociales.<\/p>\n

\u00abEste trabajo es el resultado de la intuici\u00f3n de un ec\u00f3logo (Daniel Oro) sobre la importancia de la copia social en la dispersi\u00f3n de una especie colonial<\/em>\u201d, explica Josep Sardany\u00e9s, co-autor del art\u00edculo. \u00abY tambi\u00e9n es un ejemplo de trabajo interdisciplinar, con elementos de ecolog\u00eda, estad\u00edstica, inteligencia artificial, sistemas din\u00e1micos y modelizaci\u00f3n matem\u00e1tica. La caracterizaci\u00f3n y cuantificaci\u00f3n de la respuesta en la dispersi\u00f3n en funci\u00f3n del tama\u00f1o poblacional, que hemos visto que es altamente no lineal y que var\u00eda de forma no trivial, no se habr\u00eda podido obtener sin utilizar la modelizaci\u00f3n matem\u00e1tica\u00bb<\/em>.<\/p><\/blockquote>\n

\n

Art\u00edculo de referencia:<\/strong><\/p>\n

Oro, Ll. Alsed\u00e0, A. Hastings, M. Genovart, J. Sardany\u00e9s. Social copying drives a tipping point for nonlinear population collapse. Proceedings of the National Academy of Sciences USA<\/em> 120(11), e2214055120 (2023) doi:10.1073\/pnas.2214055120<\/a><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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