Uso de energía desde los individuos a las comunidades: escalamiento y universalidad.

Abstract

Una aproximación para comprender el funcionamiento de sistemas complejos es estudiar las fluctuaciones de variables agregadas que reflejan la interacción de las entidades que los componen. Ejemplos de estas variables macroscópicas son la tasa metabólica individual y la densidad de las especies en una comunidad. A nivel individual. la tasa de consumo de oxígeno refleja la velocidad a la cual ocurren todas las reacciones metabólicas. En ausencia de mecanismos de regulación y homeostasis, los componentes celulares y mitocondriales de un organismo serían independientes, y el consumo de oxígeno sería entonces el resultado de procesos multiplicativos aleatorios. Por ende, la distribución de las tasas de cambio del consumo de oxígeno sería normal. Por el contrario, en presencia de mecanismos homeostáticos. la distribución no sería normal, sino más bien escala invariante (p.ej. potencial o exponencial). Estudios en otros sistemas complejos han mostrado que las fluctuaciones siguen una distribución de Laplace. Similarmente, si las especies en una comunidad no interactúan, cabe esperar que sus densidades fluctúen de manera independiente, presentando una distribución normal de tasas finitas de cambio poblacional. Por el contrario. si las especies interactúan entre sí. entonces Los cambios en densidad de una especie podrían afectar a las especies restantes. y la distribución de las tasas de cambio no será normal. sino que será escala invariante. Esto es lo que se espera a partir de la hipótesis de suma cero. Esta predice que si las especies en una comunidad están limitadas por los recursos disponibles. entonces la abundancia total de la comunidad permanecerá relativamente constante y cualquier aumento en la abundancia de una especie dada será compensado por una disminución equivalente en la abundancia de todas las demás especies presentes en la comunidad. En este contexto. se estudió la distribución de las fluctuaciones de la tasa metabólica en 5 especies de pequeños vertebrados terrestres. observándose en todos los casos una distribución de Laplace. cuya amplitud decae potencialmente con la tasa metabólica promedio y el tamaño corporal. Se observó que las distribuciones de las distintas especies convergen a una única distribución de Laplace al ser sometidas a una misma transformación de escala. Estos resultados dan luces acerca de la naturaleza y universalidad de la homeostasis a nivel individual. Además. se estudió la distribución de las tasas de cambio en abundancia de las especies presentes en 18 comunidades terrestres de insectos. anfibios. aves, mamíferos y árboles. En la mayoría se observó una distribución de Laplace simétrica y centrada en un valor esperado de cero. El mismo patrón se observó para la biomasa \' uso de energía en una comunidad de árboles. Así, el presente estudio apo y a la hipótesis de que las comunidades locales obedecen el principio de suma cero, tanto en abundancia. biomasa como en uso de energía. sugiriendo la existencia de homeostasis comunitaria. Se discuten los resultados obtenidos y la posible existencia de universalidad en las fluctuaciones de sistemas complejos.