• Albatros que recorren
distancias muy grandes en el océano, monos que rastrean
comida en la selva y comunidades humanas que se movilizan
en condiciones precarias, respetan patrones llamados vuelos
de Lévy
• Lo anterior fue demostrado, en el caso de esas aves,
por Octavio Miramontes y Denis Boyer de la UNAM, y Frederic
Bartumeus, del Centro de Estudios Avanzados de Blanes, España,
y publicado en la revista PLoS ONE
• Las estrategias de búsqueda óptimas
ayudan a entender patrones espaciales de flujo génico,
dispersión de enfermedades infecciosas y dinámica
de influencias culturales, explicaron los investigadores
En sus recorridos para llegar a un sitio lejano
o para encontrar alimento en un ecosistema vecino, albatros, monos y
humanos pueden seguir patrones matemáticos llamados vuelos de
Lévy. Así lo ha confirmado un grupo de científicos
estudioso de las estrategias de búsqueda.
Podría parecer coincidencia, pero al
analizar las rutas de esas especies con ecuaciones y modelos de cómputo,
todas muestran ciertos patrones matemáticos fractales, afirmaron
Octavio Miramontes y Denis Boyer, investigadores del Instituto de Física
(IF) y del Centro de Ciencias de la Complejidad (C3) de la UNAM.
Ambos físicos, junto con el biólogo
Frederic Bartumeus, del Centro de Estudios Avanzados de Blanes, España,
publicaron un artículo sobre el tema en la prestigiada revista
PLoS ONE.
Albatros, “trampas” y un debate
abierto
Los albatros son un caso especial en biología
y física, pues son aves que vuelan miles de kilómetros
en un viaje de forrajeo, por eso se les llama “albatros viajeros”.
“Antes de las tecnologías GPS,
los científicos se preguntaban cómo volaban tanto y a
dónde iban. Paralelamente, hace unos 20 ó 30 años
en física se resolvió un problema conocido como de “trampas”,
en el que un caminante recorre al azar cierto camino, hasta que encuentra
un sitio específico (la trampa).
“Entonces, se sugirió que las
rutas de esos, y otros animales, podrían ser explicadas como
un problema de trampas, donde la distribución de distancias recorridas
sigue un vuelo de Lévy, y gracias a ello, las trayectorias de
búsqueda son óptimas”, explicó Miramontes.
En 1996, se publicó un estudio en la
conocida revista científica Nature, donde se mostró
con rastreadores de satélites que, en efecto, los albatros realizaban
vuelos de Lévy. “La teoría predecía y las
observaciones con tecnología lo demostraban. Eso se tomó
como ejemplo para otros animales, incluidos humanos, y se comenzó
a observar con ayuda de sistemas GPS”, recordó.
Pero en 2007, se analizaron de nuevo los datos
originales de los albatros, y se asentó que las conclusiones
previas eran erróneas. “Esto descorazonó a muchos
investigadores y se vino abajo un caso paradigmático. Desde entonces,
hay una polémica importante sobre si hay o no vuelos de Lévy
en las trayectorias de los animales”, añadió.
En la UNAM, Miramontes y Boyer contestaron
de inmediato ese artículo. “No fue aceptado, pero demostramos
que había un error conceptual en el reanálisis. Desde
2007 hasta ahora, hemos construido argumentos más cuidadosos”,
precisó.
Su estudio de 2012, que consideran contundente,
se publicó en PLoS ONE y podría cerrar ese debate.
“En el artículo mostramos que esos vuelos no son incompatibles
con los de Lévy, y pueden ser el resultado de una interacción
del animal con su medio”, dijo.
Denis Boyer indicó que, según
la distribución espacial de los recursos, ese recorrido puede
ser una propiedad emergente. “Depende de la interacción”,
detalló el físico de origen francés.
Análisis del campo al cómputo
Para su análisis, los científicos
validaron datos de campo de esas y otras aves y desarrollaron modelos
computacionales para reafirmar la información.
Boyer destacó que lo patrones se caracterizan
por distribuciones de probabilidad que tienen colas largas, es decir,
desviaciones estándares muy grandes y de tipo no gaussianas.
Además, tienen propiedades fractales (una geometría que
se repite a varias escalas de longitud).
“Existe una enorme diversidad de especies
que hacen vuelos de Lévy, como abejas, tortugas, atunes y tiburones.
También se observa en microorganismos como plancton, y en diversos
ecosistemas, a escalas muy distintas”, acotó.
En su primer trabajo sobre el tema, realizado
en 2004, los físicos observaron a un grupo de monos araña
en Yucatán, que hacen esos traslados mientras buscan alimento
en la selva.
Más tarde, hicieron la investigación
con los albatros, y este año publicaron, con otros colegas del
CRIM-UNAM, un estudio sobre ecología humana, luego de examinar
a una comunidad campesina de Guerrero, en la región de La Montaña.
“Hace unos meses publicamos un artículo
en el que mostramos que el ambiente de una comunidad de Guerrero es
muy degradado y provoca que la movilidad sea ineficiente, no óptima,
porque eso se relaciona con la distribución de los recursos.
En esa zona el bosque ha sido destruido, y por ello, la forma de movilidad
de esa comunidad es ineficaz, algo que no pasa con los albatros, que
buscan recursos oceánicos con cierta abundancia”, indicó
Miramontes.
Aplicaciones potenciales
Realizar una búsqueda requiere una estrategia
óptima para localizar eficientemente un objetivo. “Ya sea
un animal que rastrea comida, un equipo de rescate que pretende encontrar
un avión accidentado en el océano, o un algoritmo que
intenta ubicar información en una base de datos; todos los casos
demandan una estrategia eficiente y óptima”, reiteró.
Entonces, el estudio de estrategias de búsqueda
óptima puede ayudar a entender patrones espaciales de flujo génico,
dispersión de enfermedades infecciosas, migraciones a gran escala
y la dinámica de las influencias culturales.
Entender los vuelos de Lévy también
tiene importantes aplicaciones tecnológicas, por ejemplo, disponer
con eficiencia de recursos informáticos masivos en los teléfonos
celulares y computadoras móviles interconectadas, finalizó.
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