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# Biología Cuantitativa # Poblaciones y evolución

El equilibrio de la naturaleza: pumas, guanacos y ovejas en Patagonia

Una mirada a las interacciones complejas en el ecosistema de la Patagonia.

Jhordan Silveira de Borba, Sebastian Gonçalves

― 8 minilectura


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Patagonia, una región conocida por sus paisajes impresionantes y fauna diversa, es hogar de tres especies notables: el puma, el guanaco y las Ovejas. Esto podría sonar como el comienzo de un mal chiste, pero en realidad es un ejemplo fascinante de cómo funciona la naturaleza: un depredador y dos tipos de presa intentando ganarse la vida en un ambiente complicado.

Los Jugadores

Pumas son los depredadores máximos en esta historia. Con su físico poderoso y habilidades de caza sigilosas, son conocidos por cazar presas grandes. En Patagonia, principalmente apuntan a guanacos y ovejas.

Guanacos son nativos de la región y son un poco como llamas, pero más salvajes. Están bien adaptados a la estepa patagónica y a menudo se les ve vagando libres.

Ovejas, por otro lado, llegaron a Patagonia gracias a los colonos europeos. Son animales domesticados y proporcionan lana, carne y leche a los granjeros. Sin embargo, no están tan bien adaptadas a la vida salvaje como los guanacos, lo que las hace más vulnerables.

El Drama Se Desarrolla

Como puedes imaginar, la introducción de ovejas en este delicado Ecosistema ha llevado a una competencia bastante intensa. Los granjeros a menudo ven a los guanacos y pumas como amenazas para sus ovejas, lo que lleva a esfuerzos de caza y eliminación. Es como si los rancheros entraran en un juego de golpear topitos, pero con vida salvaje, donde cada vez que aparecen unos, otros aparecen.

Con los rancheros enfocados en maximizar sus rebaños de ovejas, hay un efecto dominó en la ecología local. El sobrepastoreo de las ovejas causa problemas serios para la tierra, resultando en competencia por comida y agua entre ovejas y guanacos. Mientras que los guanacos son bastante duros y pueden sobrevivir en condiciones extremas, las ovejas necesitan un poco más de cuidado.

El Modelo de Coexistencia

Para analizar cómo interactúan estas tres especies, los científicos han desarrollado modelos matemáticos. Estos modelos les ayudan a simular las relaciones y ver cómo los cambios en una especie afectan a las demás. Por ejemplo, si la población de guanacos aumenta, ¿cómo impacta eso a las ovejas o a los pumas? Y si los rancheros intensifican su caza, ¿qué pasa con el equilibrio?

Los modelos toman en cuenta varios factores como tasas de natalidad, tasas de depredación y competencia por recursos. Al simplificar el sistema para centrarse en factores clave, los investigadores pueden ver mejor cómo se desarrollan las dinámicas.

La Dinámica de la Competencia

Las dinámicas de competencia en Patagonia son intrigantes. En un ecosistema saludable, esperarías ver un equilibrio entre depredador y presa. Pero en este caso, las cosas se complican un poco.

Las ovejas y los guanacos compiten por comida y agua, a menudo llevando a un escenario de abundancia o escasez. El guanaco es generalmente el competidor superior, capaz de moverse más rápido que las ovejas para acceder a recursos vitales. Sin embargo, a medida que la tierra se degrada por el sobrepastoreo, los guanacos pueden prosperar mientras las ovejas luchan. Es como ver un juego de sillas musicales, pero con recursos críticos en juego.

Los pumas, como depredadores, se ven influenciados por la disponibilidad de sus presas. Cuando hay abundancia de ovejas, los pumas pueden depender de ellas para alimentarse. Pero si su comida favorita (el guanaco) se vuelve más difícil de encontrar, podrían cambiar y comenzar a ir tras las ovejas. ¡Hablando de un cambio de dieta!

El Impacto de los Humanos

Los humanos han jugado un papel significativo en esta historia, a menudo desequilibrando las cosas. Con un enfoque en la cría de ovejas, los rancheros han introducido cercas y tierras cultivadas, interrumpiendo los patrones migratorios naturales de los guanacos y creando barreras para los pumas. Esto lleva a la pérdida de hábitat y presión sobre las poblaciones de vida salvaje.

Los rancheros a menudo perciben el aumento de las poblaciones de guanacos y pumas como amenazas a sus medios de vida. En consecuencia, vemos esfuerzos de caza sostenida destinados a disminuir sus números, complicando aún más el delicado equilibrio del ecosistema.

El Camino hacia la Comprensión

Para entender mejor las dinámicas en juego, los investigadores no solo están lanzando números al aire. Están utilizando herramientas sofisticadas, incluidos sistemas de aprendizaje automático, para analizar las complejas relaciones. Al visualizar datos y las interacciones entre especies de una manera más comprensible, esperan ofrecer ideas sobre cómo lograr una coexistencia sostenible.

Las redes neuronales artificiales, a menudo comparadas con cerebros pero mucho menos desordenadas, ayudan a analizar la influencia de varios factores en las tasas de supervivencia. Al examinar cómo parámetros como las tasas de depredación y reproducción afectan a cada especie, los investigadores pueden desarrollar una imagen más clara de cómo mantener un ecosistema equilibrado.

El Gráfico Ternario: Una Herramienta de Visualización Divertida

Una herramienta útil que emplean los investigadores es el gráfico ternario. Es una manera ingeniosa de representar las interacciones entre tres variables en un espacio bidimensional. Imagina un triángulo donde cada esquina representa una de las especies. A medida que las condiciones cambian—como un aumento en la presión de caza o cambios en la disponibilidad de comida—el gráfico muestra cómo se desplaza el equilibrio entre los tres jugadores.

Estos gráficos ayudan a visualizar cómo diferentes combinaciones de parámetros pueden llevar a diversos resultados. Por ejemplo, si los rancheros aumentan las ovejas, ¿qué significa eso para los guanacos y los pumas? ¿Resulta en su declive o los obliga a adaptarse?

Explorando el Equilibrio

Los investigadores buscan puntos de equilibrio—escenarios donde las poblaciones se estabilizan. ¡Aquí es donde comienza la verdadera diversión! Es como encontrar el punto ideal en un juego donde todos los jugadores están satisfechos.

Encontrar estos puntos implica calcular cómo se comporta cada especie con base en condiciones establecidas. A veces, los resultados pueden ser sorprendentes. Por ejemplo, si la población de guanacos aumenta, podría disminuir simultáneamente la población de ovejas, lo que luego podría desestabilizar la población de pumas. Es un clásico caso de causa y efecto.

Linealidad y Estabilidad

Una vez que se determinan los estados de equilibrio, los científicos analizan su estabilidad. Verifican si pequeños cambios en el ambiente o en las poblaciones de especies llevarían a grandes cambios en los resultados. Si todo está perfectamente equilibrado (como un funámbulo), incluso el más mínimo empujón podría llevar a una caída.

Al estudiar cuidadosamente estas dinámicas, los investigadores pueden predecir qué escenarios llevarán a poblaciones saludables y cuáles podrían causar un colapso.

El Rol de la Inteligencia Artificial

El uso de perceptrones—modelos simples de aprendizaje automático—permite a los investigadores predecir la supervivencia de cada especie con base en parámetros de entrada. Es como darle al computador un sombrero mágico y dejar que adivine quién vive o muere con base en datos anteriores. El perceptrón puede ponderar la importancia de varios factores, facilitando ver qué es lo que más importa para cada especie.

Por ejemplo, si un cierto parámetro parece influir en gran medida en la supervivencia de los guanacos, esto puede ser el foco en las prácticas de manejo para mejorar sus posibilidades.

Conclusión: Un Acto de Equilibrio

La coexistencia de pumas, guanacos y ovejas en Patagonia sirve como un recordatorio del delicado equilibrio de la naturaleza. Mientras que los rancheros se enfocan en maximizar la producción de ovejas, la supervivencia de las especies nativas está en juego.

Al modelar las interacciones y utilizar tecnología moderna, los científicos buscan entender cómo apoyar mejor este ecosistema único. Están esforzándose por encontrar soluciones que permitan prácticas agrícolas mientras aseguran que la vida salvaje pueda sobrevivir y prosperar junto a los humanos.

Al final, es un acto de equilibrio. Justo como una carrera de tres patas donde todos tienen que trabajar juntos para no caer, la vida salvaje patagónica necesita armonía para seguir adelante. ¿Y quién sabe? Con un poco de cooperación y entendimiento, tal vez puedan lograrlo: un depredador y su presa, viviendo en paz (¡más o menos!).

Fuente original

Título: One predator and two prey: Coexistence of pumas, guanacos and sheep in Patagonia

Resumen: The ecosystem considered in this study is the outcome of a lengthy sequence of historical and ecological events. Patagonia's indigenous fauna comprises survivors of five significant extinction events, with the notable presence of the puma and the guanaco, two of the largest native mammals. In addition to these, European immigrants introduced sheep into the ecosystem. Together, these three species form a straightforward trophic network, featuring one predator and two prey species, all competing within the Patagonian steppe. For ranchers, guanacos and pumas are frequently perceived as threats to their economic interests. In recent decades, the field of biology, particularly ecology, has witnessed a substantial increase in the development of equation-based models. Scientists are interested in the ability to systematize hypotheses and gain insights into the behavior of complex biological systems, such as the one presented in this study. However, the nonlinear nature and the large number of parameters of models, represent a challenge when one wants to explore the parameter space. To overcome this and, at the same time, improve the understanding of the Patagonia ecosystem, we start by building an equation-based model based on previous contributions, and we reduce it to the essential minimum set of parameters. Then, we introduce two tools, a generalization of ternary graphs and a perceptron based ML, to help understand the response of the system equation to the key parameters. The perceptron tool allows us to visualize/interpret the influence of each parameter on the survival or extinction of each species. Through the generalization of the ternary graph, it was possible to conveniently visualize how the system responds to different combinations/variations of the five parameters of the reduced system equation in a single graphical representation.

Autores: Jhordan Silveira de Borba, Sebastian Gonçalves

Última actualización: 2024-12-03 00:00:00

Idioma: English

Fuente URL: https://arxiv.org/abs/2412.02936

Fuente PDF: https://arxiv.org/pdf/2412.02936

Licencia: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/

Cambios: Este resumen se ha elaborado con la ayuda de AI y puede contener imprecisiones. Para obtener información precisa, consulte los documentos originales enlazados aquí.

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