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septiembre 29, 2012 / tetliti

Revisitando los vuelos (de Lévy) del Albatros Viajero

(IFUNAM 26 de abril de 2012)

Aves

El estudio contribuye con nuevos análisis para explicar los patrones de movilidad en aves.
es.123rf.com

¿Cómo se realiza una búsqueda? Esta pregunta aparentemente simple ha dado lugar a un enorme esfuerzo de investigación científica en las últimas décadas.

Ya sea un animal que busca comida, un equipo de rescate que intenta ubicar un avión que se ha accidentado en el océano o un algoritmo que busca información en una base de datos, todos los casos demandan una estrategia óptima para localizar eficientemente un objetivo.

Estrategias de búsqueda óptimas son muy relevantes para los humanos también, ya que su estudio ayudaría a comprender los patrones espaciales del flujo génico, las migraciones de gran escala, la dispersión de enfermedades infecciosas, la dinámica de las influencias culturales y muchos otros aspectos de la vida de los individuos que viajan.

Las aplicaciones tecnológicas no son pocas y comienzan a surgir, por ejemplo, la correcta disponibilidad de recursos informáticos masivos para los individuos móviles que usan teléfonos celulares, computadoras interligadas e integradas a la vestimenta, etcétera.

Gracias a la física estadística y al problema conocido como “de trampas”, los físicos teóricos de los años 70 sugirieron que los animales estarían ejecutando movimientos que los conducirían a búsquedas óptimas cuando las distancias viajadas estaban distribuidas de una manera fractal (una ley de potencias en el lenguaje matemático).

La primera evidencia biológica fue ejemplificada en los años 90 y se trató del albatros viajero (Diomedea exulans), un ave que surca espectacularmente los cielos del sur, volando distancias casi rectilíneas de miles de kilómetros mientras busca su alimento.

Las estadísticas de sus movimientos sugirieron que los tiempos de vuelo de tales aves estaban distribuidos en la forma de “vuelos de Lévy” (así llamados debido al matemático francés Paul-Pierre Lévy que los estudió a mediados del siglo XX). Sin embargo, un artículo publicado en 2007 en la revista británica Nature cuestionó la evidencia empírica de los vuelos de Lévy en biología, un resultado que a su vez causó que los medios de comunicación científica anunciaran que el paradigma de las búsquedas óptimas había sido enterrado.

Este estudio de 2007 argumentaba que los movimientos de los albatros viajeros eran, de hecho, más compatibles con un proceso de búsquedas aleatorias con tiempos de vuelo exponencialmente distribuidos, una conclusión que inició un intenso debate en la comunidad científica.

Ahora, un equipo internacional de científicos de México (Instituto de Física y el Centro de Ciencia de la Complejidad, de la UNAM) y España (Centro de Estudios Avanzados de Blanes, CEAB) revisitaron los datos de la publicación del 2007 y han concluido algo muy diferente. Sus resultados aparecen en un artículo publicado en la prestigiada revista de acceso libre PloS ONE el pasado 13 de abril.

El albatros viajero es un tipo de ave marina que pesca en altamar y se alimenta de peces y cefalópodos.

Los patrones de movimientos de estas aves marinas son el resultado de su interacción espacial con sus presas. En el estudio, se introdujeron modelos novedosos de distribución fractal de presas oceánicas y se concluyó que los albatros vuelan sobre recursos marinos heterogéneos distribuidos en escalas espaciales muy grandes y es ello lo que ocasiona la naturaleza observada de los tiempos de vuelo sin que se pueda descartar que los albatros a fin de cuentas podrían estar haciendo vuelos de Lévy.

Estos resultados teóricos contribuyen de manera significativa a desenmarañarar el debate actual de cómo surgen los patrones de movilidad y búsqueda no sólo en aves sino en humanos y hasta en ciber-máquinas.

Octavio Miramontes, Denis Boyer & Frederic Bartumeus. The Effects of Spatially Heterogeneous Prey Distributions on Detection Patterns in Foraging Seabirds. PLoS ONE 7(4): e34317.doi:10.1371/journal.pone.0034317

Link a artículo en PLoS ONE:

http://www.plosone.org/article/info%3Adoi%2F10.1371%2Fjournal.pone.0034317

(IFUNAM  http://www.fisica.unam.mx/noticias_revisitandolosvuelos2012.php)

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