La vegetación con patrones es una comunidad vegetal que exhibe patrones distintivos y repetitivos. Algunos ejemplos de vegetación con patrones incluyen las olas de abeto , el arbusto tigre y la ciénaga de cuerdas . Los patrones surgen típicamente de una interacción de fenómenos que fomentan de manera diferencial el crecimiento o la mortalidad de las plantas . Un patrón coherente surge porque existe un fuerte componente direccional en estos fenómenos, como el viento en el caso de las olas de abeto o la escorrentía superficial en el caso del arbusto tigre. Los patrones pueden incluir parches espaciados de manera relativamente uniforme, bandas paralelas o algún intermedio entre esos dos. Estos patrones en la vegetación pueden aparecer sin ningún patrón subyacente en los tipos de suelo y, por lo tanto, se dice que se "autoorganizan" en lugar de estar determinados por el medio ambiente.
Varios de los mecanismos que subyacen a la formación de patrones en la vegetación se conocen y estudian desde al menos mediados del siglo XX [1] , sin embargo, los modelos matemáticos que los replican solo se han producido mucho más recientemente. La autoorganización en patrones espaciales es a menudo el resultado de estados espacialmente uniformes que se vuelven inestables a través del crecimiento monótono y la amplificación de perturbaciones no uniformes [2] . Una inestabilidad bien conocida de este tipo conduce a los llamados patrones de Turing . Estos patrones ocurren en muchas escalas de la vida, desde el desarrollo celular (donde se propusieron por primera vez) hasta la formación de patrones en pieles de animales, dunas de arena y paisajes con patrones (ver también formación de patrones ). En su forma más simple, los modelos que capturan las inestabilidades de Turing requieren dos interacciones a diferentes escalas: facilitación local y competencia más distante. Por ejemplo, cuando Sato e Iwasa [3] produjeron un modelo simple de olas de abetos en los Alpes japoneses, asumieron que los árboles expuestos a vientos fríos sufrirían mortalidad por daño por heladas, pero los árboles a barlovento protegerían a los árboles cercanos a sotavento del viento. La formación de bandas aparece porque la capa límite protectora creada por los árboles más expuestos al viento finalmente se ve alterada por la turbulencia, exponiendo nuevamente a los árboles más distantes que se encuentran a sotavento a daños por congelación.
Cuando no hay un flujo direccional de recursos a través del paisaje, los patrones espaciales pueden aparecer de todas formas, regulares e irregulares, a lo largo del gradiente de lluvia, incluyendo, en particular, patrones hexagonales de brechas en tasas de lluvia relativamente altas, patrones de franjas en tasas intermedias y patrones de puntos hexagonales en tasas bajas. [4] La presencia de una direccionalidad clara hacia algún factor importante (como un viento helado o un flujo superficial que desciende por una pendiente) favorece la formación de franjas (bandas), orientadas perpendicularmente a la dirección del flujo, en rangos más amplios de tasas de lluvia. Se han publicado varios modelos matemáticos que reproducen una amplia variedad de paisajes con patrones, incluyendo "arbustos de tigre" semiáridos, [5] [6] patrones hexagonales de brechas en "círculos de hadas", [7] paisajes leñosos y herbáceos, [8] marismas, [9] vegetación desértica dependiente de la niebla, [10] y ciénagas y pantanos. [11]
Aunque no son estrictamente vegetación, también se ha demostrado que los invertebrados marinos sésiles, como los mejillones y las ostras, forman patrones de bandas. [12]