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Red ecológica

Una red ecológica es una representación de las interacciones bióticas en un ecosistema , en la que las especies (nodos) están conectadas mediante interacciones por pares (enlaces). Estas interacciones pueden ser tróficas o simbióticas . Las redes ecológicas se utilizan para describir y comparar las estructuras de ecosistemas reales, mientras que los modelos de redes se utilizan para investigar los efectos de la estructura de la red en propiedades como la estabilidad de los ecosistemas .

Propiedades

Históricamente, la investigación sobre redes ecológicas se desarrolló a partir de descripciones de relaciones tróficas en redes alimentarias acuáticas ; sin embargo, trabajos recientes se han ampliado para examinar otras redes alimentarias, así como redes de mutualistas . Los resultados de este trabajo han identificado varias propiedades importantes de las redes ecológicas.

Complejidad (densidad de enlaces): el número promedio de enlaces por especie. Explicar los altos niveles de complejidad observados en los ecosistemas [1] ha sido uno de los principales desafíos y motivaciones para el análisis de redes ecológicas, ya que las primeras teorías predijeron que la complejidad debería conducir a la inestabilidad. [2]

Conectividad : la proporción de posibles vínculos entre especies que se realizan (vínculos/especies 2 ). En las redes alimentarias, el nivel de conectividad está relacionado con la distribución estadística de los enlaces por especie. La distribución de enlaces cambia de ley de potencia (parcial) a exponencial y uniforme a medida que aumenta el nivel de conexión. [3] Los valores observados de conectividad en las redes alimentarias empíricas parecen estar limitados por la variabilidad del entorno físico, [4] por el tipo de hábitat, [5] lo que se reflejará en la amplitud de la dieta de un organismo impulsada por un comportamiento óptimo de búsqueda de alimento . En última instancia, esto vincula la estructura de estas redes ecológicas con el comportamiento de los organismos individuales. [6]

Distribución de grados : la distribución de grados de una red ecológica es la distribución acumulativa del número de enlaces que tiene cada especie. Se ha descubierto que las distribuciones de grados de las redes alimentarias muestran la misma forma funcional universal. La distribución de grados se puede dividir en sus dos partes componentes: vínculos con la presa de una especie (también conocido como grado) y vínculos con los depredadores de una especie (también conocido como grado externo). Tanto las distribuciones de grado de entrada como de grado de salida muestran sus propias formas funcionales universales. Como hay una decadencia más rápida de la distribución de grados externos que de la distribución de grados internos, podemos esperar que, en promedio, en una red alimentaria una especie tenga más enlaces internos que externos. [7]

Agrupación : la proporción de especies que están directamente vinculadas a una especie focal. Una especie focal en medio de un grupo puede ser una especie clave y su pérdida podría tener grandes efectos en la red.

Compartimentación : la división de la red en subredes relativamente independientes. Se ha observado que algunas redes ecológicas están compartimentadas por tamaño corporal [8] [9] y por ubicación espacial. [10] También existe evidencia que sugiere que la compartimentación en las redes alimentarias parece ser el resultado de patrones de contigüidad de la dieta de las especies [11] y búsqueda de alimento adaptativa [12].

Anidamiento : el grado en que las especies con pocos vínculos tienen un subconjunto de vínculos de otras especies, en lugar de un conjunto de vínculos diferente. En redes altamente anidadas, los gremios de especies que comparten un nicho ecológico contienen tanto generalistas (especies con muchos vínculos) como especialistas (especies con pocos vínculos, todas compartidas con los generalistas). [13] En las redes mutualistas, el anidamiento es a menudo asimétrico, con especialistas de un gremio vinculados a los generalistas del gremio asociado. [14] El nivel de anidamiento no está determinado por las características de las especies sino por los representadores generales de la red (por ejemplo, el tamaño y la conectividad de la red) y puede predecirse mediante un modelo adaptativo dinámico con especies reconfiguradas para maximizar la aptitud individual [15] o la aptitud de toda la comunidad. . [dieciséis]

Anidamiento en bloque : [17] También llamadas estructuras compuestas, [18] algunas redes ecológicas combinan la compartimentación a grandes escalas de red con el anidamiento dentro de compartimentos. [19] [20]

Motivo de red : los motivos son subgráficos únicos compuestos de n nodos que se encuentran incrustados en una red. Por ejemplo, existen trece estructuras de motivos únicos que contienen tres especies, algunas de las cuales corresponden a módulos de interacción familiares estudiados por ecólogos de poblaciones, como las cadenas alimentarias , la competencia aparente o la depredación dentro del gremio . Los estudios que investigan las estructuras de motivos de las redes ecológicas, al examinar patrones de representación insuficiente o excesiva de ciertos motivos en comparación con un gráfico aleatorio, han encontrado que las redes alimentarias tienen estructuras de motivos particulares [21]

Coherencia trófica : la tendencia de las especies a especializarse en niveles tróficos particulares conduce a que las redes alimentarias muestren un grado significativo de orden en su estructura trófica, conocida como coherencia trófica , [22] que a su vez tiene efectos importantes sobre propiedades como la estabilidad y la prevalencia de ciclos . [23]

Estabilidad y optimización

La relación entre la complejidad y la estabilidad de los ecosistemas es un tema importante de interés en ecología . El uso de redes ecológicas permite analizar los efectos de las propiedades de la red descritas anteriormente sobre la estabilidad de un ecosistema. Alguna vez se pensó que la complejidad de los ecosistemas reducía la estabilidad al permitir que los efectos de las perturbaciones, como la pérdida o la invasión de especies , se extendieran y amplificaran a través de la red. Sin embargo, se han identificado otras características de la estructura de la red que reducen la propagación de efectos indirectos y, por tanto, mejoran la estabilidad del ecosistema. [24] La relación entre complejidad y estabilidad puede incluso invertirse en redes alimentarias con suficiente coherencia trófica, de modo que los aumentos en la biodiversidad harían que una comunidad fuera más estable en lugar de menos. [22] Una vez que las redes ecológicas se describen como redes de transporte donde el alimento fluye a lo largo de los enlaces de depredación, se puede extender el concepto de escala alométrica a ellas. Al hacerlo, se podría encontrar que los árboles de expansión se caracterizan por relaciones de escala universales, lo que sugiere que la red ecológica podría ser el producto de un procedimiento de optimización. [25]

La fuerza de la interacción puede disminuir con el número de vínculos entre especies, amortiguando los efectos de cualquier perturbación [26] [27] y las extinciones en cascada son menos probables en redes compartimentadas, ya que los efectos de las pérdidas de especies se limitan al compartimento original. [10] Además, mientras sea poco probable que las especies más conectadas se extingan, la persistencia de la red aumenta con la conectividad [28] [29] [30] [31] y el anidamiento. [30] [32] [33] [34] Sin embargo, entre varias investigaciones en los últimos años no se ha alcanzado ningún consenso sobre los vínculos entre el anidamiento de la red y la estabilidad de la comunidad en especies mutualistas. [35] Hallazgos recientes sugieren que puede existir una compensación entre diferentes tipos de estabilidad. Se demostró que la estructura anidada de redes mutuas promueve la capacidad de las especies de persistir en circunstancias cada vez más duras. Lo más probable es que se deba a que la estructura anidada de las redes mutualistas ayuda a las especies a apoyarse indirectamente entre sí cuando las circunstancias son difíciles. Esta facilitación indirecta ayuda a las especies a sobrevivir, pero también significa que, en circunstancias difíciles, una especie no puede sobrevivir sin el apoyo de la otra. A medida que las circunstancias se vuelven cada vez más duras, se puede llegar a un punto de inflexión en el que las poblaciones de un gran número de especies pueden colapsar simultáneamente. [36]

Otras aplicaciones

Las aplicaciones adicionales de las redes ecológicas incluyen la exploración de cómo el contexto comunitario afecta las interacciones por pares. Se espera que la comunidad de especies en un ecosistema afecte tanto la interacción ecológica como la coevolución de pares de especies. Se están desarrollando aplicaciones espaciales relacionadas para estudiar metapoblaciones , epidemiología y la evolución de la cooperación . En estos casos, las redes de parches de hábitat (metapoblaciones) o de individuos (epidemiología, comportamiento social), permiten explorar los efectos de la heterogeneidad espacial.

Ver también

Notas

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Referencias

Específico

General