La teoría de juegos podría resolver la gran paradoja de la biodiversidad

Los científicos se propusieron proporcionar una nueva solución a la paradoja del plancton

 

Durante décadas, los científicos han tenido problemas para explicar cómo los escasos recursos presentes en la Tierra son suficientes para sustentar a la multitud de especies que la habitan. 

 

CGP/DICYT  Los primeros intentos teóricos para comprender la biodiversidad llevaron a una idea sin sentido: la teoría predijo que el número de especies debía ser igual al número de tipos de recursos disponibles en el medio ambiente, una hipótesis que la propia realidad ha rechazado. El contraste entre la predicción teórica y la observación experimental es tan evidente que se ha llamado paradoja.

Esta paradoja se ha denominado a menudo “paradoja del plancton”, porque está muy bien ilustrada por la realidad de los ecosistemas de plancton. En ecosistemas de mar abierto hay menos de 10 recursos diferentes para sostener a las especies -como la luz, el nitrógeno, el carbono, el fósforo o el hierro-. En cambio, incluso allí, cientos de especies diferentes de plancton pueden coexistir de forma estable.

La novedad de este estudio es la utilización de los modelos de agresión de la teoría de juegos como fuente de inspiración

A pesar de avances recientes, este enigma de la biodiversidad aún no se ha resuelto. Ahora, científicos del Centro Champalimaud para lo Desconocido, en Lisboa (Portugal), desarrollaron un nuevo modelo matemático que podría ser la respuesta. Sus hallazgos fueron publicados en la revista científica ‘Proceedings of the Royal Society B’.

Según Andrés Laan, primer autor del estudio, dirigido por el investigador Gonzalo de Polavieja, los modelos clásicos predicen que cada recurso sostendrá la especie que mejor lo consuma, y por lo tanto conducirá a todas las especies competidoras a la extinción. Pero esta correspondencia uno-a-uno no es lo que se observa en la naturaleza, donde la cantidad de especies es mayor.

 

Halcones y palomas

Los científicos se propusieron proporcionar una nueva solución a la paradoja del plancton. La novedad de este estudio es la utilización de los modelos de agresión de la teoría de juegos como fuente de inspiración. “Comenzamos desde un escenario teórico donde solo teníamos dos ‘especies’: halcones y palomas”, explica Laan. “Los halcones están sedientos de sangre y siempre listos para luchar. Las palomas son pacíficas y tienden a separarse de los recursos y a huir de las peleas. Según la teoría de los juegos, al final, ni los halcones ni las palomas son dominantes, pero en cambio las dos especies “coexisten”.

Entonces se preguntaron qué pasaría si varias especies jugaran este mismo juego sobre muchas clases diferentes de recursos, simultáneamente. Para cada recurso, la especie puede elegir independientemente entre ser un “halcón” o ser una “paloma”. “Este rico conjunto de opciones generó una diversidad combinatoria que condujo a un gran número de especies potenciales y, al igual que en el caso del simple juego halcón-paloma, las especies terminaron coexistiendo, en lugar de extinguirse”, precisa Laan.

De acuerdo a este modelo, la biodiversidad en realidad aumenta exponencialmente con la cantidad de recursos

De acuerdo a este modelo, la biodiversidad en realidad aumenta exponencialmente con la cantidad de recursos. “Con un recurso, dos especies pueden coexistir; con dos recursos, cuatro especies: con cuatro recursos, 16 especies, y con 10 recursos, llegamos a más de 1000 especies. El crecimiento exponencial es muy rápido, lo que proporciona una buena forma de mantener la biodiversidad “, explica.

La teoría de los investigadores también integra una serie de predicciones confirmadas experimentalmente, según la información del Centro Champalimaud para lo Desconocido recogida por DiCYT. El modelo captura con precisión la abundancia de diferentes especies en ecosistemas reales. En estos ecosistemas, hay unas pocas especies que son más abundantes, sin embargo, representan una fracción desproporcionadamente grande de la biomasa total en el sistema. “Se puede pensar que esto es similar a la desigualdad de riqueza en las sociedades humanas, donde los ricos poseen una parte desproporcionadamente grande de la riqueza total”, añade Laan.

Los autores creen que resolver esta paradoja podría proporcionar la clave no solo para comprender la biodiversidad, sino también para comprender las extinciones y predecir las posibles direcciones futuras de la evolución animal. “Estas ideas todavía son en gran parte teóricas, por lo que debemos evaluar lo bien que los mecanismos de competencia propuestos en el documento describen qué ocurre cuando las especies reales compiten, pero los resultados iniciales parecen bastante prometedores”, concluye el primer autor.

Referencia bibliográfica:
Laan, A., & de Polavieja, G. G. (2018). Species diversity rises exponentially with the number of available resources in a multi-trait competition model. Proc. R. Soc. B, 285(1885), 20181273.

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