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Daisyworld (originalmente "Daisy World" [1] [2] ), un término de referencia en ecología evolutiva y de poblaciones , deriva de la investigación sobre aspectos del "acoplamiento" entre la biota de una ecosfera y su entorno planetario, en particular a través de modelos matemáticos y simulación por computadora , investigación que data de una serie de presentaciones de simposios de 1982-1983 e informes de investigación primaria de James E. Lovelock y colegas destinados a abordar la plausibilidad de la hipótesis de Gaia . [3] También conocido más tarde como un modelo de interacciones geosfera-biosfera, [4] [ fuente no primaria necesaria ] Los informes de Lovelock de 1983 se centraron en un planeta hipotético con biota (en el trabajo original, margaritas) cuyo crecimiento fluctúa a medida que fluctúa la exposición del planeta a los rayos del sol, [3] [ verificación necesaria ] es decir, un par de variedades de margaritas , cuyos diferentes colores impulsan una diferencia en la interacción con su entorno (en particular, el sol). [1] [2] Las referencias a los tipos de experimentos de Daisyworld han llegado a referirse de manera más amplia a extensiones de ese trabajo temprano y a otros sistemas hipotéticos que involucran especies similares y no relacionadas. [3] [ verificación necesaria ]
Más específicamente, dada la imposibilidad de modelar matemáticamente las interacciones de la gama completa de la biota de la Tierra con la gama completa de sus entradas ambientales, [3] Lovelock introdujo la idea de (y el enfoque de modelos matemáticos y simulaciones para) un ecosistema mucho más simple -un planeta en el límite más bajo de su biota orbitando una estrella cuya energía radiante estaba cambiando lentamente- como un medio para imitar un elemento fundamental de la interacción de toda la biota de la Tierra con el Sol. [ cita requerida ] En los trabajos originales de 1983, Daisyworld hizo una amplia variedad de suposiciones simplificadoras, y tenía margaritas blancas y negras como sus únicos organismos, que se presentaron por sus habilidades para reflejar o absorber luz , respectivamente. [ cita requerida ] La simulación original modeló las dos poblaciones de margaritas, que se combinaron para determinar el poder reflectante general del planeta (fracción de radiación incidente reflejada por su superficie), y la temperatura de la superficie de Daisyworld, como una función de los cambios en la luminosidad de la estrella hipotética ; Al hacerlo, Lovelock demostró que la temperatura de la superficie del sencillo sistema Daisyworld se mantuvo casi constante a lo largo de un amplio rango de fluctuaciones solares, resultado de cambios en las poblaciones de las dos variedades de plantas. [ cita requerida ]
Wood y sus colegas, en una revisión de 2008 que cita los dos artículos de investigación primaria de Lovelock de 1983 sobre Daisyworld (todavía Daisy World o lo mismo en minúsculas, en ese momento), [1] [2] [5] lo describen como formulado en respuesta a las críticas tempranas a la hipótesis de Gaia de Lovelock, específicamente, siendo un modelo "inventado para demostrar que la autorregulación planetaria puede surgir automáticamente de la retroalimentación físicamente realista entre la vida y su entorno, sin ninguna necesidad de previsión o planificación por parte de los organismos", [3]
Dada la imposibilidad de representar plenamente el "acoplamiento" de toda la biota de la Tierra y su entorno , el modelo hipotético
es un mundo gris imaginario que orbita, a una distancia similar a la Tierra, una estrella como nuestro Sol que se vuelve más brillante con el tiempo. El entorno... se reduce a una variable, la temperatura, y la biota consiste en dos tipos de vida, margaritas blancas y negras, que comparten la misma temperatura óptima para el crecimiento y límites para el crecimiento. El suelo de Daisyworld está suficientemente bien regado y cargado de nutrientes para que la temperatura por sí sola determine la tasa de crecimiento de las margaritas. El planeta tiene un invernadero atmosférico insignificante, por lo que su temperatura superficial está simplemente determinada por... la luminosidad [de la estrella hipotética] y su albedo general [del planeta] [poder de reflexión, la fracción de radiación incidente reflejada por la superficie], que, a su vez, está influenciado por la cobertura de los dos tipos de margaritas. [3]
Esta construcción hipotética produce, en su modelado matemático, un sistema no lineal "con interesantes propiedades de autorregulación". [3]
El propósito del modelo es demostrar que los mecanismos de retroalimentación pueden evolucionar a partir de las acciones o actividades de organismos egoístas [ aclaración necesaria ] , en lugar de a través de mecanismos clásicos de selección de grupo . [ cita requerida ] Daisyworld examina el presupuesto energético de un planeta poblado por dos tipos diferentes de plantas, margaritas negras y margaritas blancas. El color de las margaritas influye en el albedo del planeta de tal manera que las margaritas negras absorben luz y calientan el planeta, mientras que las margaritas blancas reflejan luz y enfrían el planeta. La competencia entre las margaritas (basada en los efectos de la temperatura en las tasas de crecimiento) conduce a un equilibrio de poblaciones que tiende a favorecer una temperatura planetaria cercana a la óptima para el crecimiento de las margaritas.
Lovelock intentó demostrar la estabilidad de Daisyworld haciendo que su sol evolucionara a lo largo de la secuencia principal , llevándolo de una constante solar baja a una alta . Esta perturbación de la recepción de radiación solar de Daisyworld hizo que el equilibrio de margaritas cambiara gradualmente de negro a blanco, pero la temperatura planetaria siempre se reguló de nuevo a este nivel óptimo (excepto en los extremos de la evolución solar). Esta situación es muy diferente del mundo abiótico correspondiente , donde la temperatura no está regulada y aumenta linealmente con la emisión solar.
Daisyworld fue diseñado para refutar la idea de que había algo inherentemente místico en la hipótesis de Gaia de que la superficie de la Tierra muestra propiedades homeostáticas y homeorréticas similares a las de un organismo vivo; [ cita requerida ] específicamente, se abordó la termorregulación.
Wood y sus colegas observaron en 2008 que un elemento clave en la construcción hipotética de Daisyworld era que las especies en las que se centraba la atención,
"Las margaritas alteran la misma variable ambiental (temperatura) en la misma dirección a nivel local y a nivel global. Por lo tanto, lo que se selecciona a nivel individual está directamente vinculado a sus efectos globales. Esto hace que el modelo original sea un caso especial (y no es particularmente frecuente en el mundo real). Los biólogos evolucionistas a menudo critican el modelo original por esta razón". [3]
La hipótesis de Gaia ha atraído una cantidad sustancial de críticas de los científicos, por ejemplo, Richard Dawkins, quien argumentó que la termorregulación a nivel planetario era imposible sin la selección natural planetaria, lo que podría implicar evidencia de planetas muertos que no se termorregulaban. [6] [ página necesaria ] W. Ford Doolittle rechazó la noción de regulación planetaria porque parecía requerir un "consenso secreto" entre los organismos, por lo tanto, algún tipo de propósito inexplicable a escala planetaria. [7] [8] Otros contrarrestaron la crítica de que se requeriría algún "consenso secreto" para la regulación planetaria, sugiriendo que la termorregulación de un planeta beneficiosa para las dos especies surge de forma natural. [9] [ fuente no primaria necesaria ] [ verificación necesaria ]
Las críticas posteriores a Daisyworld se centran en el hecho de que, aunque a menudo se utiliza como analogía de la Tierra, la simulación original omite muchos detalles importantes del verdadero sistema terrestre. [ cita requerida ] Por ejemplo, el sistema hipotético requiere una tasa de mortalidad ad hoc (γ) para mantener la homeostasis y no tiene en cuenta la diferencia entre los fenómenos a nivel de especie y los fenómenos a nivel individual. [ cita requerida ] Los detractores de la simulación creían que la inclusión de estos detalles haría que el sistema se volviera inestable, lo que lo convertía en una falsa analogía. [ cita requerida ] Estas críticas fueron refutadas por Timothy Lenton y James Lovelock en 2001, quienes argumentaron que la inclusión de más factores puede mejorar la regulación climática en versiones posteriores de Daisyworld. [ 10 ] [ fuente no primaria necesaria ]
Las versiones posteriores de Daisyworld, que identificaban el área de investigación como "modelado tutorial de interacciones geosfera-biosfera", introdujeron una variedad de margaritas grises, así como poblaciones de herbívoros y depredadores , y descubrieron que estos aumentaban aún más la estabilidad de la homeostasis . [10] [4] [ se necesita una fuente no primaria ]
Más recientemente, otras investigaciones, que modelan ciclos bioquímicos reales de la Tierra y utilizan varios tipos de organismos (por ejemplo, fotosintetizadores , descomponedores , herbívoros y carnívoros primarios y secundarios ) también sostienen haber producido una regulación y estabilidad similares a las de Daisyworld, en apoyo de las ideas relacionadas con la diversidad biológica planetaria . [ cita requerida ] Esto permite el reciclaje de nutrientes dentro de un marco regulatorio derivado de la selección natural entre especies , donde los desechos dañinos de un ser se convierten en alimentos de bajo consumo energético para los miembros de otro gremio. [ cita requerida ] Por ejemplo, la investigación sobre la relación Redfield de nitrógeno a fósforo sugiere que los procesos bióticos locales podrían regular los sistemas globales. [ 11 ] [ fuente no primaria necesaria ]
La extensión posterior de las simulaciones de Daisyworld que incluyeron conejos , zorros y otras especies, condujo a la propuesta de que cuanto mayor sea el número de especies, [12] mayor será la mejora termorregulatoria para todo el planeta, resultados que sugieren que un sistema hipotético de este tipo era robusto y estable incluso cuando se lo perturbaba. [13] [ página necesaria ] Las simulaciones de Daisyworld donde los entornos eran estables gradualmente se volvieron menos diversos con el tiempo; en contraste, las perturbaciones suaves llevaron a estallidos de riqueza de especies, lo que respalda la idea de que la biodiversidad es valiosa. [13] [ página necesaria ]
Este hallazgo fue respaldado por un informe de investigación primaria de 1994 sobre la composición , dinámica y diversidad de especies en pastizales sucesionales y nativos en Minnesota por David Tilman y John A. Downing, que concluyó que "la productividad primaria en comunidades de plantas más diversas es más resistente y se recupera más completamente de una gran sequía". Añaden que sus "resultados respaldan la hipótesis de estabilidad de la diversidad, pero no la hipótesis alternativa de que la mayoría de las especies son funcionalmente redundantes". [14] [ fuente no primaria necesaria ] [15] [ verificación necesaria ]
Debido a que Daisyworld es tan simplista, ya que no tiene atmósfera , ni animales, solo una especie de vida vegetal y solo los modelos más básicos de crecimiento y muerte de la población, no debería compararse directamente con la Tierra. Esto fue expresado muy claramente por los autores originales. Aun así, proporcionó una serie de predicciones útiles sobre cómo la biosfera de la Tierra puede responder, por ejemplo, a la interferencia humana. Las adaptaciones posteriores de Daisyworld (que se analizan a continuación), que agregaron muchas capas de complejidad, aún mostraron las mismas tendencias básicas del modelo original.
Una predicción de la simulación es que la biosfera funciona para regular el clima , haciéndolo habitable en un amplio rango de luminosidad solar. Se han encontrado muchos ejemplos de estos sistemas reguladores en la Tierra. [ cita requerida ]
Trabajos presentados en el Cuarto Simposio Internacional sobre Biomineralización, Renesse, Países Bajos, del 2 al 5 de junio de 1982
{{cite book}}: CS1 maint: multiple names: editors list (link)Este trabajo fue citado como una de las dos publicaciones originales de 1983 de Lovelock, del constructo Daisyworld, por Wood et al (2008), op. cit.Trabajo presentado en el simposio IAMAP / ICPAE "Origen y evolución de las atmósferas planetarias", 17-18 de agosto de 1981, Hamburgo, Alemania Occidental. Se trata de una revisión de la hipótesis de Gaia, que postula una condición de homeostasis planetaria que afecta a la composición química y al clima. Se responden algunas críticas y se introduce un nuevo modelo para la regulación a largo plazo de la temperatura media de la superficie a través del control biológico de la presión parcial de CO2.
{{cite journal}}: CS1 maint: multiple names: authors list (link)Vea también esta fuente web presentada por el autor del artículo completo.{{cite journal}}: CS1 maint: multiple names: authors list (link)Una entrevista que presenta la historia de varios temas relevantes para este artículo, desde la perspectiva de Lovelock (con respetuosa referencia a las objeciones de WF Doolittle).Trabajos presentados en el Cuarto Simposio Internacional sobre Biomineralización, Renesse, Países Bajos, del 2 al 5 de junio de 1982
{{cite book}}: CS1 maint: multiple names: editors list (link)Este trabajo fue citado como una de las dos publicaciones originales de 1983 de Lovelock, del constructo Daisyworld, por Wood et al (2008), op. cit.{{cite book}}: CS1 maint: multiple names: authors list (link)[ Se necesita una fuente no primaria ]{{cite journal}}: CS1 maint: multiple names: authors list (link)[ Se necesita una fuente no primaria ]{{cite journal}}: CS1 maint: multiple names: authors list (link)[ Se necesita una fuente no primaria ]{{cite journal}}: CS1 maint: multiple names: authors list (link)[ Se necesita una fuente no primaria ]{{cite book}}: CS1 maint: multiple names: authors list (link)Tenga en cuenta que las páginas citadas no están disponibles a través de este enlace.