Cambio climático y ecosistemas: amenazas, oportunidades y soluciones

Año 2020, volumen 375, número 1794. Fuente: artículo. Cumple con los estándares. Acceso libre. Enlace Archivo
Idioma: inglés, Publicación: revista Transacciones filosóficas-Royal Society. Ciencias biológicas. ISSN: 0962-8436,1471-2970. Organización: Sociedad Real
Número de veces que ha sido citado: 353. Contribuye al Objetivo de Desarrollo Sostenible: Acción climática

Resumen: El rápido cambio climático antropogénico que se está experimentando a principios del siglo XXI está íntimamente relacionado con la salud y el funcionamiento de la biosfera. El cambio climático está afectando a los ecosistemas a través de cambios en las condiciones medias y en la variabilidad climática, junto con otros cambios asociados, como el aumento de la acidificación de los océanos y las concentraciones atmosféricas de dióxido de carbono. También interactúa con otras presiones sobre los ecosistemas, incluida la degradación, la defaunación y la fragmentación. Es necesario comprender la dinámica ecológica de estos impactos climáticos, identificar puntos críticos de vulnerabilidad y resiliencia e identificar intervenciones de gestión que puedan ayudar a la resiliencia de la biosfera al cambio climático. Al mismo tiempo, los ecosistemas también pueden ayudar en la mitigación y adaptación al cambio climático. Es necesario explorar y cuantificar los mecanismos, el potencial y los límites de tales soluciones al cambio climático basadas en la naturaleza. Este artículo presenta un número temático dedicado a la interacción entre el cambio climático y la biosfera. Explora nuevas perspectivas sobre cómo los ecosistemas responden al cambio climático, cómo se puede mejorar la resiliencia de los ecosistemas y cómo los ecosistemas pueden ayudar a enfrentar el desafío de un clima cambiante. Se basa en un Foro de la Royal Society-Academia Nacional de Ciencias celebrado en Washington DC en noviembre de 2018, donde se discutieron estos temas y cuestiones. Concluimos identificando algunas prioridades para la investigación académica y la implementación práctica, a fin de maximizar el potencial para mantener una biosfera diversa, resiliente y que funcione bien en las desafiantes condiciones del siglo XXI. Este artículo forma parte del tema temático 'Cambio climático y ecosistemas: amenazas, oportunidades y soluciones'.

Tema: Anticipando Transiciones Críticas en los Ecosistemas
Subdisciplina: Cambio Global y Planetario
Campo: Ciencias ambientales
Dominio: Ciencias físicas
Otros temas: Impacto del Cambio Climático en los Incendios Forestales,Análisis Global de los Servicios Ecosistémicos y el Uso de la Tierra

Identificación del estado crítico de enfermedades complejas mediante divergencia de Kullback–Leibler de una sola muestra

Año 2020, volumen 21, número 1. Fuente: artículo. Cumple con los estándares. Acceso libre. Enlace Archivo
Idioma: inglés, Publicación: revista Genómica BMC . ISSN: 1471-2164. Organización: BioMed Central
Número de veces que ha sido citado: 320. Contribuye al Objetivo de Desarrollo Sostenible: Buena salud y bienestar

Resumen: Desarrollar estrategias efectivas para señalizar el estado previo a la enfermedad de enfermedades complejas, un estado con alta susceptibilidad antes del inicio o deterioro de la enfermedad, es urgentemente necesario porque dicho estado generalmente va seguido de una transición catastrófica a una etapa peor de la enfermedad. Sin embargo, es una tarea desafiante identificar dicho estado previo a la enfermedad o punto de inflexión en las clínicas, donde solo hay una muestra disponible y, por lo tanto, da como resultado el fracaso de la mayoría de las estadísticas. approaches.In en este estudio, presentamos un método computacional basado en una sola muestra para detectar la señal de alerta temprana de transición crítica durante la progresión de enfermedades complejas. Específicamente, dado un conjunto de muestras de referencia que se consideraron como antecedentes,se propuso un nuevo índice llamado divergencia de Kullback-Leibler de muestra única (sKLD) para explorar y cuantificar la perturbación en el fondo causada por una muestra de caso. El estado previo a la enfermedad se señala luego mediante el cambio significativo de sKLD.El nuevo algoritmo se desarrolló y aplicó tanto a la simulación numérica como a conjuntos de datos reales, incluidos el carcinoma de células escamosas de pulmón, el adenocarcinoma de pulmón, el adenocarcinoma de estómago, el carcinoma de tiroides, el adenocarcinoma de colon y la lesión pulmonar aguda. La identificación exitosa de estados previos a la enfermedad y los biomarcadores de red dinámicos correspondientes para los seis conjuntos de datos validaron la efectividad y precisión de nuestro método.El método propuesto explora y cuantifica efectivamente la perturbación en el fondo causada por una muestra de caso y, por lo tanto, caracteriza la criticidad de un sistema biológico. Nuestro método no solo identifica el estado crítico o el punto de inflexión en un solo nivel de muestra, sino que también proporciona los marcadores de señalización sKLD para una aplicación práctica adicional. Por lo tanto, tiene un gran potencial en el diagnóstico personalizado previo a la enfermedad.

Tema: Anticipando Transiciones Críticas en Ecosistemas
Subdisciplina: Cambio Global y Planetario
Campo: Ciencias ambientales
Dominio: Ciencias físicas
Otros temas: Análisis de Redes de Psicopatología y Trastornos Mentales

Especies exóticas invasoras de plantas: su impacto en el medio ambiente, los servicios ecosistémicos y la salud humana

Año 2020, volumen 111, Fuente: artículo. Cumple con los estándares. Acceso libre. Enlace
Idioma: inglés, Publicación: revista Indicadores ecológicos. ISSN: 1470-160X,1872-7034. Organización: Elsevier BV
Número de veces que ha sido citado: 220. Contribuye al Objetivo de Desarrollo Sostenible: Vida en tierra

Resumen: Las perturbaciones ecológicas causadas por la invasión biótica se han identificado como una amenaza creciente para la sostenibilidad global. Las especies exóticas invasoras de plantas (EPA) se consideran uno de los principales impulsores de la pérdida de biodiversidad y, por lo tanto, alteran los servicios ecosistémicos y las condiciones socioeconómicas a través de diferentes mecanismos. Aunque los impactos ecológicos de los PAI están bien documentados, faltan estudios sobre su cuantificación económica, consideraciones sobre los medios de subsistencia, perspectivas biotecnológicas (fitorremediación, bioenergía, fitosíntesis de nanopartículas, aplicaciones biomédicas, industriales, etc.) y evaluaciones de riesgos para la salud humana de los PAI. En este contexto, la revisión panorámica actual tuvo como objetivo investigar los riesgos ambientales, socioecológicos y para la salud que plantean los PAI, así como el impacto combinado de los PAI con la fragmentación del hábitat, el clima y los cambios en el uso de la tierra. Con este fin, se enfatiza la necesidad de una investigación transdisciplinaria integrada para la gestión sostenible de los PAI. Las perspectivas de gestión pueden fortalecerse aún más a través de su vinculación con tecnologías geoespaciales (teledetección y SIG) mediante el mapeo y monitoreo de la propagación de los PAI. Además, el horizonte de la gestión de los PAI se amplía a las perspectivas de los indicadores ecológicos de los PAI, la bioseguridad y los protocolos de evaluación de riesgos con una discusión crítica. Además, se enumeran las implicaciones positivas y negativas de los PAI sobre el medio ambiente, la salud, los servicios ecosistémicos y la socioeconomía (medios de subsistencia) para que se pueda desarrollar un marco de políticas sensato para la gestión de los PAI a fin de mitigar las implicaciones para la salud humana.

Tema: Anticipando Transiciones Críticas en los Ecosistemas
Subdisciplina: Cambio Global y Planetario
Campo: Ciencias ambientales
Dominio: Ciencias físicas
Otros temas: Impactos de CO2 Elevado y Ozono en la Fisiología de las Plantas,Señalización de Estrigolactona en las Interacciones de las Plantas

Cambio climático, ecosistemas y cambio abrupto: prioridades científicas

Año 2020, volumen 375, número 1794. Fuente: artículo. Cumple con los estándares. Acceso libre. Enlace Archivo
Idioma: inglés, Publicación: revista Transacciones filosóficas-Royal Society. Ciencias biológicas. ISSN: 0962-8436,1471-2970. Organización: Sociedad Real
Número de veces que ha sido citado: 179. Contribuye al Objetivo de Desarrollo Sostenible: Acción climática

Resumen: Los ecologistas han estudiado durante mucho tiempo patrones, direcciones y ritmos de cambio, pero existe una necesidad apremiante de ampliar la comprensión actual a las observaciones empíricas de cambios abruptos a medida que se acelera el calentamiento climático. Los cambios abruptos en los sistemas ecológicos (ACE), cambios que son rápidos en el tiempo o rápidos en relación con sus impulsores, son omnipresentes y aumentan en frecuencia. Existen marcos teóricos poderosos, pero las aplicaciones en entornos del mundo real para detectar, explicar y anticipar ACE se han quedado rezagadas. Destacamos cinco ideas que surgen de los estudios empíricos de ACE en diversos ecosistemas: (i) los sistemas ecológicos muestran ACE en algunas dimensiones pero no en otras; (ii) los extremos climáticos pueden ser más importantes que el clima medio para generar ACE; (iii) las interacciones entre múltiples impulsores a menudo producen ACE; (iv) las contingencias, como la memoria ecológica, la frecuencia y secuencia de perturbaciones, y el contexto espacial son importantes; y (v) los puntos de inflexión a menudo (pero no siempre) están asociados con ACE. Sugerimos prioridades de investigación para avanzar en la comprensión de las ACE frente al cambio climático. El progreso en la comprensión de las ACE requiere una fuerte integración de enfoques científicos (teoría, observaciones, experimentos y modelos basados en procesos) y datos empíricos de alta calidad extraídos de una amplia gama de ecosistemas. Este artículo forma parte del número temático 'Cambio climático y ecosistemas: amenazas, oportunidades y soluciones'

Tema: Anticipando Transiciones Críticas en Ecosistemas
Subdisciplina: Cambio Global y Planetario
Campo: Ciencias ambientales
Dominio: Ciencias físicas
Otros temas: Conservación de la Biodiversidad y Gestión de Ecosistemas,Modelado de Distribución de Especies e Impactos del Cambio Climático

La física de la variabilidad climática y el cambio climático

Año 2020, volumen 92, número 3. Fuente: artículo. Cumple con los estándares. Acceso libre. Enlace
Idioma: inglés, Publicación: revista Reseñas de física moderna. ISSN: 0034-6861,1538-4527,1539-0756. Organización: Sociedad Americana de Física
Número de veces que ha sido citado: 170. Contribuye al Objetivo de Desarrollo Sostenible: Acción climática

Resumen: Este artículo presenta un estudio exhaustivo de los fundamentos de la dinámica climática. Los desarrollos recientes en la teoría de sistemas dinámicos, así como en procesos aleatorios y mecánica estadística, han creado un marco común para físicos y científicos del clima. Los aspectos clave de la dinámica climática que se abordan aquí son la variabilidad natural del sistema climático, los procesos deterministas y aleatorios que contribuyen a esta variabilidad, su respuesta a las perturbaciones y las relaciones entre las causas internas y externas de los cambios observados en el sistema. Se presentan herramientas para el estudio de transiciones críticas en el sistema climático, que pueden ayudarnos a comprender y posiblemente predecir el potencial de un cambio climático catastrófico.

Tema: Anticipando Transiciones Críticas en los Ecosistemas
Subdisciplina: Cambio Global y Planetario
Campo: Ciencias ambientales
Dominio: Ciencias físicas
Otros temas: Investigación sobre Cambio Climático y Variabilidad , Econofísica: Complejidad en los Mercados Financieros

Los umbrales para las respuestas ecológicas al cambio global no surgen de datos empíricos

Año 2020, volumen 4, número 11. Fuente: artículo. Cumple con los estándares. Acceso libre. Enlace
Idioma: inglés, Publicación: revista Ecología de la naturaleza y evolución. ISSN: 2397-334X. Organización: Portafolio de naturaleza
Número de veces que ha sido citado: 155. Contribuye al Objetivo de Desarrollo Sostenible: Vida en tierra

Resumen: Para comprender las respuestas de los ecosistemas al cambio global antropogénico, un marco predominante es la definición de niveles umbral de presión, por encima de los cuales las magnitudes de respuesta y sus variaciones aumentan de manera desproporcionada. Sin embargo, carecemos de evidencia cuantitativa sistemática sobre si los datos empíricos permiten la definición de tales umbrales. Aquí, resumimos 36 metanálisis que miden más de 4600 impactos del cambio global en las comunidades naturales. Encontramos que las transgresiones del umbral rara vez fueron detectables, ya sea dentro o a través de metanálisis. En cambio, las respuestas ecológicas se caracterizaron principalmente por aumentar progresivamente la magnitud y la varianza a medida que aumentaba la presión. Los análisis de sensibilidad con datos modelizados revelaron que variaciones menores en la respuesta son suficientes para impedir la detección de umbrales en los datos, incluso si están presentes. Las simulaciones reforzaron nuestra afirmación de que la biología del cambio global necesita abandonar la expectativa general de que las propiedades del sistema permiten definir umbrales como una forma de gestionar la naturaleza bajo el cambio global. Más bien, las respuestas altamente variables, incluso bajo presiones débiles, sugieren que es poco probable que los "espacios operativos seguros" sean cuantificables.

Tema: Anticipando Transiciones Críticas en Ecosistemas
Subdisciplina: Cambio Global y Planetario
Campo: Ciencias ambientales
Dominio: Ciencias físicas
Otros temas: Conservación de la Biodiversidad y Gestión de Ecosistemas,Modelado de Distribución de Especies e Impactos del Cambio Climático

Desaceleración crítica como biomarcador de susceptibilidad a las convulsiones

Año 2020, volumen 11, número 1. Fuente: artículo. Cumple con los estándares. Acceso libre. Enlace Archivo
Idioma: inglés, Publicación: revista Comunicaciones de la naturaleza . ISSN: 2041-1723. Organización: Portafolio de naturaleza
Número de veces que ha sido citado: 134. Contribuye al Objetivo de Desarrollo Sostenible: Buena salud y bienestar

Resumen: Resumen El cerebro humano tiene la capacidad de cambiar de estado rápidamente, y en la epilepsia estos cambios de estado pueden ser catastróficos, provocando pérdida de conciencia, lesiones e incluso la muerte. Las interpretaciones teóricas que consideran al cerebro como un sistema dinámico sugieren que, antes de una convulsión, las señales cerebrales registradas pueden mostrar una desaceleración crítica, una señal de advertencia que precede a muchas transiciones críticas en los sistemas dinámicos. Utilizando registros de electroencefalografía intracraneal (iEEG) a largo plazo de catorce pacientes con epilepsia focal, monitoreamos firmas clave de desaceleración crítica antes de las convulsiones. Las métricas utilizadas para detectar la desaceleración crítica fluctuaron en escalas temporalmente largas (de horas a días), más tiempo de lo que sería detectable en entornos de evaluación clínica estándar. El riesgo de convulsiones se asoció con una combinación de estas señales junto con descargas epileptiformes. Estos resultados proporcionan una sólida validación de los modelos teóricos y demuestran que la desaceleración crítica es un indicador confiable que podría usarse en algoritmos de pronóstico de convulsiones.

Tema: Anticipando Transiciones Críticas en Ecosistemas
Subdisciplina: Cambio Global y Planetario
Campo: Ciencias ambientales
Dominio: Ciencias físicas
Otros temas: Oscilaciones Neuronales en Redes Corticales , Econofísica: Complejidad en los Mercados Financieros

El cambio climático provoca transiciones críticas y alteraciones irreversibles de los bosques de montaña

Año 2020, volumen 26, número 7. Fuente: artículo. Cumple con los estándares. Acceso libre. Enlace Archivo
Idioma: inglés, Publicación: revista Biología del cambio global . ISSN: 1354-1013,1365-2486. Organización: Wiley-Blackwell
Número de veces que ha sido citado: 130. Contribuye al Objetivo de Desarrollo Sostenible: Acción climática

Resumen: Resumen Los bosques de montaña corren un riesgo particular de sufrir impactos del cambio climático debido a su limitación de temperatura y alta exposición al calentamiento. Al mismo tiempo, su compleja topografía puede ayudar a amortiguar los efectos del cambio climático y crear refugios climáticos. Aún no se comprende completamente si el cambio climático puede conducir a transiciones críticas de los ecosistemas forestales de montaña y si tales transiciones son reversibles. Investigamos la resiliencia de la composición forestal y la estructura del tamaño al cambio climático, centrándonos en un paisaje forestal de montaña en los Alpes orientales. Utilizando el modelo de paisaje forestal individual iLand, simulamos las respuestas de los ecosistemas a una amplia gama de cambios climáticos (hasta un aumento de 6°C en la temperatura media anual y una reducción del 30% en la precipitación media anual), probando los puntos de inflexión en la estructura y composición del tamaño de la vegetación en diferentes escenarios topográficos. Descubrimos que a niveles de calentamiento superiores a +2°C se cruzaba un umbral, y el sistema pasaba a un estado alternativo. El sistema pasó de un paisaje dominado por coníferas caracterizado por árboles grandes a un paisaje dominado por árboles más pequeños, predominantemente latifoliados. La complejidad topográfica moderó los impactos del cambio climático, suavizando y retrasando las transiciones entre estados alternativos de vegetación. Posteriormente revertimos el forzamiento climático simulado para evaluar la capacidad del paisaje para recuperarse de los impactos del cambio climático. El paisaje forestal mostró histéresis, particularmente en escenarios con menor precipitación. A la misma temperatura media anual, la estructura del tamaño de la vegetación en equilibrio y la composición de las especies difirieron entre las trayectorias de calentamiento y enfriamiento. Aquí mostramos que incluso un calentamiento moderado correspondiente a los objetivos de política actuales podría resultar en transiciones críticas de los ecosistemas forestales y destacamos la importancia de la complejidad topográfica como agente amortiguador. Además, nuestros resultados muestran que sobrepasar los ambiciosos objetivos de mitigación climática podría ser peligroso, ya que los impactos ecológicos pueden ser irreversibles en escalas de tiempo milenarias una vez que se ha cruzado un punto de inflexión.

Tema: Anticipando Transiciones Críticas en Ecosistemas
Subdisciplina: Cambio Global y Planetario
Campo: Ciencias ambientales
Dominio: Ciencias físicas
Otros temas: Conservación de la Biodiversidad y Gestión de Ecosistemas,Impacto Ecológico de Especies Invasoras en Islas

Evolución y efectos del sistema socioecológico durante un milenio en la meseta de Loess de China

Año 2020, volumen 6, número 41. Fuente: artículo. Cumple con los estándares. Acceso libre. Enlace Archivo
Idioma: inglés, Publicación: revista Avances científicos. ISSN: 2375-2548. Organización: Asociación Americana para el Avance de la Ciencia
Número de veces que ha sido citado: 113

Resumen: Se identifican las fases evolutivas del sistema socioecológico en la meseta de Loess de China durante un milenio.

Tema: Anticipando Transiciones Críticas en Ecosistemas
Subdisciplina: Cambio Global y Planetario
Campo: Ciencias ambientales
Dominio: Ciencias físicas
Otros temas: Degradación de Pastizales y Medios de Subsistencia Pastorales , Cambio Climático y Paleoclimatología

Una Introducción a la Ciencia de Sistemas Complejos y sus Aplicaciones

Año 2020, volumen 2020, Fuente: artículo. Cumple con los estándares. Acceso libre. Enlace Archivo
Idioma: inglés, Publicación: revista Complejidad . ISSN: 1076-2787,1099-0526. Organización: Corporación Editorial Hindawi
Número de veces que ha sido citado: 112

Resumen: Los supuestos estándar que subyacen a muchos marcos conceptuales y cuantitativos no son válidos para muchos sistemas físicos, biológicos y sociales complejos. La ciencia de los sistemas complejos aclara cuándo y por qué fallan tales suposiciones y proporciona marcos alternativos para comprender las propiedades de los sistemas complejos. Esta revisión presenta algunos de los principios básicos de la ciencia de sistemas complejos, incluidos los perfiles de complejidad, la compensación entre eficiencia y adaptabilidad, la necesidad de hacer coincidir la complejidad de los sistemas con la de sus entornos, el análisis multiescala y los procesos evolutivos. Nuestro enfoque se centra en las propiedades generales de los sistemas en contraposición al modelado de dinámicas específicas; en lugar de proporcionar una revisión exhaustiva, describimos pedagógicamente un enfoque conceptual y analítico para comprender e interactuar con los sistemas complejos de nuestro mundo. Este artículo asume solo una formación matemática y científica de secundaria para que pueda ser accesible a académicos en todos los campos, tomadores de decisiones en la industria, el gobierno y la filantropía, y cualquier persona interesada en los sistemas y la sociedad.

Tema: Anticipando Transiciones Críticas en Ecosistemas
Subdisciplina: Cambio Global y Planetario
Campo: Ciencias ambientales
Dominio: Ciencias físicas
Otros temas: Econofísica: Complejidad en los Mercados Financieros,Modelado y Aplicaciones de Dinámica de Sistemas

Iluminando las modificaciones del ciclo del agua y la resiliencia del sistema terrestre en el Antropoceno

Año 2020, volumen 56, número 4. Fuente: artículo. Cumple con los estándares. Acceso libre. Enlace Archivo
Idioma: inglés, Publicación: revista Investigación de recursos hídricos . ISSN: 0043-1397,1944-7973. Organización: Wiley-Blackwell
Número de veces que ha sido citado: 101. Contribuye al Objetivo de Desarrollo Sostenible: Agua limpia y saneamiento

Resumen: Resumen El agua dulce, el torrente sanguíneo de la biosfera, está en el centro del drama planetario del Antropoceno. Los flujos y depósitos de agua regulan el clima terrestre y son esenciales para la prosperidad de los ecosistemas acuáticos y terrestres, así como para la seguridad del agua, los alimentos y la energía. Pero el ciclo del agua también está siendo modificado por los humanos a una escala y velocidad sin precedentes. Es urgente una comprensión holística del papel del agua dulce para la resiliencia del sistema terrestre y la detección y monitoreo de modificaciones antropogénicas del ciclo del agua a todas las escalas, sin embargo, los métodos y marcos existentes no son adecuados para esto. En este artículo destacamos cuatro funciones básicas del sistema terrestre del agua (regulación hidroclimática, regulación hidroecológica, almacenamiento y transporte) y procesos clave relacionados. Sobre la base de la teoría de los sistemas y la resiliencia, revisamos la evidencia de cambios de régimen a escala regional e interrupciones de las funciones del agua del sistema terrestre. A continuación, proponemos un marco para detectar, monitorear y establecer límites seguros a las modificaciones del ciclo del agua e identificamos cuatro posibles métodos espacialmente explícitos para su cuantificación. En resumen, este artículo presenta un ambicioso gran desafío científico y político que podría mejorar sustancialmente nuestra comprensión del papel del agua en el sistema Terrestre y la gestión a escala cruzada de las modificaciones del ciclo del agua que sería un enfoque complementario a las herramientas de gestión del agua existentes.

Tema: Anticipando Transiciones Críticas en los Ecosistemas
Subdisciplina: Cambio Global y Planetario
Campo: Ciencias ambientales
Dominio: Ciencias físicas
Otros temas: Gestión Integrada de los Recursos Hídricos, Energéticos y Alimentarios,Investigación sobre el Cambio Climático y la Variabilidad

Las megabiotas son desproporcionadamente importantes para el funcionamiento de la biosfera

Año 2020, volumen 11, número 1. Fuente: artículo. Cumple con los estándares. Acceso libre. Enlace Archivo
Idioma: inglés, Publicación: revista Comunicaciones de la naturaleza . ISSN: 2041-1723. Organización: Portafolio de naturaleza
Número de veces que ha sido citado: 99. Contribuye al Objetivo de Desarrollo Sostenible: Acción climática

Resumen: Resumen Una señal destacada del Antropoceno es la extinción y reducción de la población de la megabiota, los animales y plantas más grandes del planeta. Sin embargo, carecemos de un marco predictivo sobre la sensibilidad de la megabiota en tiempos de rápidos cambios globales y cómo impactan en el funcionamiento de los ecosistemas y la biosfera. Aquí, ampliamos la teoría del escalamiento metabólico y utilizamos modelos de simulación global para demostrar que (i) las megabiotas son más propensas a la extinción debido al uso humano de la tierra, la caza y el cambio climático; (ii) la pérdida de megabiota tiene un impacto negativo en el metabolismo y el funcionamiento del ecosistema; y (iii) su reducción ha disminuido y continuará disminuyendo significativamente el funcionamiento de la biosfera. Las simulaciones globales muestran que la pérdida continua de animales grandes por sí sola podría conducir a una reducción del 44%, 18% y 92% en la biomasa heterotrófica terrestre, el metabolismo y la fertilidad, respectivamente. Nuestros hallazgos sugieren que las políticas que enfatizan la promoción de árboles y animales grandes tendrán un impacto desproporcionado en la biodiversidad, los procesos ecosistémicos y la mitigación del clima.

Tema: Anticipando Transiciones Críticas en Ecosistemas
Subdisciplina: Cambio Global y Planetario
Campo: Ciencias ambientales
Dominio: Ciencias físicas
Otros temas: Modelado de Distribución de Especies e Impactos del Cambio Climático,Metabolismo Urbano y Evaluación de la Sostenibilidad

Histéresis de los bosques tropicales en el siglo XXI

Año 2020, volumen 11, número 1. Fuente: artículo. Cumple con los estándares. Acceso libre. Enlace Archivo
Idioma: inglés, Publicación: revista Comunicaciones de la naturaleza . ISSN: 2041-1723. Organización: Portafolio de naturaleza
Número de veces que ha sido citado: 92. Contribuye al Objetivo de Desarrollo Sostenible: Acción climática

Resumen: Resumen Los bosques tropicales modifican las condiciones de las que dependen a través de retroalimentaciones a diferentes escalas espaciales. Estas retroalimentaciones dan forma a la histéresis (dependencia de la historia)de los bosques tropicales, controlando así su resiliencia a la deforestación y la respuesta al cambio climático. Aquí, determinamos la histéresis emergente a partir de puntos de inflexión a escala local y retroalimentaciones de lluvia forestal a escala regional en los trópicos bajo el clima reciente y un escenario de cambio climático severo. Al integrar la teledetección, un modelo hidrológico global y simulaciones detalladas de seguimiento de la humedad atmosférica, descubrimos que la retroalimentación de las precipitaciones forestales amplía el rango geográfico de posibles distribuciones forestales, especialmente en la Amazonía. La selva amazónica podría recuperarse parcialmente de la deforestación completa, pero puede perder esa resiliencia a finales de este siglo. El bosque del Congo actualmente carece de resiliencia, pero se predice que la ganará con el cambio climático, mientras que los bosques de Australasia son resilientes tanto en el clima actual como en el futuro. Nuestros resultados muestran cómo los bosques tropicales configuran sus propias distribuciones y crean las condiciones climáticas que los permiten.

Tema: Anticipando Transiciones Críticas en Ecosistemas
Subdisciplina: Cambio Global y Planetario
Campo: Ciencias ambientales
Dominio: Ciencias físicas
Otros temas: Conservación de la Biodiversidad y Gestión de Ecosistemas,Investigación sobre Cambio Climático y Variabilidad

Deforestación y sostenibilidad de la población mundial: un análisis cuantitativo

Año 2020, volumen 10, número 1. Fuente: artículo. Cumple con los estándares. Acceso libre. Enlace Archivo
Idioma: inglés, Publicación: revista Informes científicos. ISSN: 2045-2322. Organización: Portafolio de naturaleza
Número de veces que ha sido citado: 85

Resumen: Resumen En este artículo ofrecemos un análisis cuantitativo de la sostenibilidad del crecimiento poblacional mundial actual en relación con el proceso paralelo de deforestación adoptando un punto de vista estadístico. Consideramos un modelo simplificado basado en un proceso de crecimiento estocástico impulsado por una caminata aleatoria continua en el tiempo, que representa la evolución tecnológica de la especie humana, junto con un modelo logístico generalizado determinista para la interacción humano-bosque y evaluamos la probabilidad de evitar la autodestrucción de nuestra civilización. Sobre la base de las tasas actuales de consumo de recursos y la mejor estimación del crecimiento de las tasas tecnológicas, nuestro estudio muestra que tenemos una probabilidad muy baja, menos del 10% en la estimación más optimista, de sobrevivir sin enfrentar un colapso catastrófico.

Tema: Anticipando Transiciones Críticas en los Ecosistemas
Subdisciplina: Cambio Global y Planetario
Campo: Ciencias ambientales
Dominio: Ciencias físicas
Otros temas: Búsqueda de Vida Extraterrestre e Inteligencia,Hipótesis Gaia y Ciencia de los Sistemas Terrestres

El camino de regreso: recuperación de árboles de la sequía y su implicación para la aclimatación

Año 2020, volumen 228, número 6. Fuente: artículo. Cumple con los estándares. Acceso libre. Enlace Archivo
Idioma: inglés, Publicación: revista Nuevo fitólogo. ISSN: 0028-646X,1469-8137. Organización: Wiley-Blackwell
Número de veces que ha sido citado: 83. Contribuye al Objetivo de Desarrollo Sostenible: Vida en tierra

Resumen: La resiliencia es un concepto clave en ecología, que describe la capacidad de un sistema para resistir una perturbación, recuperarse de ella y volver a un estado estable (Lloret et al., 2011; Hodgson et al., 2015; Ingrisch & Bahn, 2018; véase el recuadro 1). Si bien es indiscutible y una cuestión de investigación intensiva (por ejemplo, McDowell et al., 2008; Meinzer et al., 2009; Vicente-Serrano et al., 2013) que la 'resistencia', es decir, la capacidad de los individuos y los ecosistemas para persistir y mantener su funcionamiento durante una perturbación, es un aspecto clave de la resiliencia, la importancia de la 'recuperación' después de un evento de perturbación para la resiliencia entra cada vez más en el foco de la investigación (por ejemplo, Brodribb y Cochard, 2009; Galiano et al., 2011; Arend et al., 2016; Hagedorn et al., 2016). Solo recientemente, Ingrisch y Bahn (2018) propusieron un enfoque para cuantificar la resiliencia considerando conjuntamente el impacto de la perturbación (y, por lo tanto, la resistencia) y la tasa de recuperación después de la perturbación. Como muchos otros autores antes, asumieron que después de una perturbación el sistema se recupera a su estado inicial, pero otras definiciones de resiliencia incluyen la posibilidad de que un sistema pueda alcanzar un nuevo estado estable después de liberarse de la presión de perturbación (Gunderson, 2000). Independientemente de cómo se describa la resiliencia, el proceso de recuperación es fundamental para cualquier definición de resiliencia, ya que refleja las fuerzas inherentes que impulsan a un sistema a volver a un estado estable de funcionamiento, ya sea el estado del sistema previo a la perturbación o algún estado estable alternativo. A menudo se asume que la tasa de recuperación determina la resistencia al próximo evento de perturbación y, por lo tanto, la estabilidad a largo plazo de un ecosistema (Tilman y Downing, 1994). Por lo tanto, la recuperación lenta después del estrés se ha visto principalmente a la luz del deterioro continuo y a largo plazo del funcionamiento. Sin embargo, la recuperación no instantánea de los árboles después de una perturbación podría deberse no solo a retrasos en la función debido a los impactos negativos de la sequía, sino también a un signo de respuestas de aclimatación. Por ejemplo, un aumento en la seguridad hidráulica a expensas del crecimiento después de un evento de sequía podría considerarse como un deterioro a largo plazo cuando se considera solo el crecimiento, pero como una aclimatación cuando se considera el funcionamiento general y la resistencia a eventos de sequía posteriores. Exploramos aquí en qué medida las trayectorias de recuperación después de los eventos de sequía están relacionadas con la aclimatación transmitida por la memoria de estrés ecológico y proponemos estrategias para desenredar la aclimatación posterior a la sequía del deterioro. Aclimatación( también denominada plasticidad fenotípica): Cambios reversibles en el fenotipo en respuesta a la presión/perturbación ambiental, resultantes de respuestas activas y pasivas. La aclimatación puede ocurrir cuando una presión ambiental está presente continuamente o puede transmitirse por la experiencia pasada de una presión ambiental (memoria ecológica). Resistencia: La capacidad de los individuos y los ecosistemas para persistir y mantener su funcionamiento durante una perturbación. La resistencia se puede medir a través del impacto concurrente de una perturbación en los parámetros de respuesta (indicativos de funciones). Cuanto mayor sea la resistencia, menor será el impacto de una perturbación (Ingrisch & Bahn , 2018). Recuperación: La capacidad de los individuos y los ecosistemas para volver al estado y funcionamiento inalterados del ecosistema después de una perturbación. Resiliencia: La capacidad de los individuos y los ecosistemas para mantener su funcionamiento frente a las perturbaciones. Está determinada tanto por la capacidad de reducir el impacto (resistencia) de una perturbación como de recuperarse del impacto (recuperación) después de la perturbación (Ingrisch & Bahn, 2018). Nuestra definición es más amplia que otras definiciones de resiliencia como la que dan Lloret et al. (2011). Estos autores definen la resiliencia únicamente como la capacidad de alcanzar niveles de funciones previos a la perturbación. Memoria ecológica: La capacidad de las experiencias pasadas de un individuo o comunidad para influir en las respuestas ecológicas futuras, incluida la resistencia, la resiliencia y la recuperación en respuesta a la presión ambiental. Cebado: El proceso a través del cual los organismos preparan su fenotipo para una respuesta mejorada al estrés futuro (Hilker et al., 2016). Un primer evento de estrés de cebado puede inducir memoria ecológica (estrés). Se espera que los episodios de sequías aumenten aún más en frecuencia y gravedad en muchas regiones del mundo (por ejemplo, IPCC, 2013; Spinoni et al., 2018), ejerciendo una fuerte presión sobre los bosques; las observaciones globales del declive forestal inducido por la sequía y la mortalidad de los árboles ya muestran esta presión (Allen et al., 2010; Hartmann et al., 2018; Schuldt et al., 2020). La sequía severa limita los procesos metabólicos primarios y las funciones fisiológicas de los árboles, y puede afectar fuertemente todo el funcionamiento del ecosistema y los servicios ecosistémicos que brindan los bosques (Ciais et al., 2005; McDowell et al., 2008; Anderegg et al., 2016). Debido a su larga vida útil, los árboles deben haber desarrollado mecanismos específicos para hacer frente a las sequías recurrentes, es decir, la capacidad de sobrevivir a la limitación del agua y recuperarse de ella. La recuperación de los árboles de una incidencia de sequía puede llevar días, semanas o incluso años, según el momento, la duración y la gravedad del estrés experimentado, la ontogenia de los árboles, la altura y la posición social, y el grupo taxonómico (Hanson et al., 2001; Anderegg et al., 2015; Bennett et al., 2015; Grote et al., 2016). Ruehr et al. (2019) proporcionaron un marco conceptual de la relación entre la intensidad del estrés y la recuperación dentro de una temporada de crecimiento. Si bien los efectos del estrés leve son total e inmediatamente reversibles, se supone que los niveles más altos de estrés provocan daños estructurales, lo que hace que la recuperación sea lenta y dependa del recrecimiento de los tejidos perdidos y dañados. Además, un estudio reciente de una base de datos global de anillos de árboles sugiere que la recuperación lenta está asociada con un mayor riesgo de mortalidad en las coníferas, mientras que no se encontró tal tendencia en las angiospermas leñosas (DeSoto et al., 2020). También se ha demostrado que cuando los eventos de sequía ocurren en secuencia cerrada (es decir, cuando ocurre un segundo evento antes de que el sistema se haya recuperado completamente del primero), el impacto general de la sequía y el tiempo total de recuperación pueden aumentar (Mitchell et al., 2016). La duración de la recuperación también depende de la escala y complejidad de la función examinada. Si bien las funciones moleculares y los procesos fisiológicos pueden recuperar su función en cuestión de días o semanas (Bogeat-Triboulot et al., 2007; Hagedorn et al., 2016; Iovieno et al., 2016; Volkmann et al., 2016), se han observado tiempos de recuperación de más de 1 año para procesos más integradores como la productividad primaria bruta (Schwalm et al., 2017), crecimiento de árboles (Huang et al., 2018), o eficiencia en el uso del agua (Monserud y Marshall , 2001). Se han detectado legados de hasta 4 años con crecimiento radial reducido, especialmente en ecosistemas secos (Anderegg et al., 2015). Los problemas de escalado y complejidad requieren una atención especial para comprender completamente el proceso de recuperación, pero también para evitar conclusiones engañosas sobre la resiliencia general y sus consecuencias para los árboles en respuesta a la sequía. Los procesos integradores, como el crecimiento de los árboles, no solo dependen de la coordinación de los procesos moleculares, los mecanismos celulares, la estructura de la planta y el funcionamiento de toda la planta, sino que también pueden transmitir aclimatación a las condiciones prevalecientes o antecedentes. Es bien sabido que la aclimatación o la plasticidad fenotípica pueden compensar parcial o incluso completamente los impactos perjudiciales de la sequía y otros factores estresantes (Nicotra et al., 2010). Sin embargo, en la mayoría de los enfoques que evalúan la aclimatación experimentalmente, el factor ambiental de interés se cambia a un nuevo nivel al comienzo de un experimento y se mantiene constante en ese nivel para estudiar las reacciones de aclimatación tanto a corto plazo (Hanson y Sharkey, 2001; Atkin y Tjoelker, 2003) como a largo plazo (por ejemplo, Rodríguez-Calcerrada et al., 2011; Martin-StPaul et al. , 2013; Felsmann et al., 2017). Si bien estos enfoques son importantes para comprender los mecanismos generales de aclimatación, no reflejan completamente las condiciones naturales, donde ocurren eventos de estrés (por ejemplo, sequía) de duración finita. No está claro si tales factores estresantes basados en eventos transmiten una aclimatación a más largo plazo después de que el estrés haya cesado. Aquí, el proceso de recuperación posterior que constituye una parte importante de la respuesta general a la sequía del árbol podría estar involucrado en la aclimatación a futuros períodos de estrés. En general, no está claro si las sequías extremas que ocurrieron en 2003 y 2018 en Europa Central indujeron una aclimatación a largo plazo y una mayor resiliencia de los árboles durante los períodos de estrés posteriores. Dicho proceso se denomina memoria ecológica (estrés) (Walter et al., 2011) y se ha definido como un mecanismo o diferentes conjuntos de mecanismos que permiten a una planta reaccionar a impulsores ambientales directos no solo determinados por su capacidad genética sino también por su experiencia en condiciones antecedentes (estrés) (cf. Ogle et al., 2015; Gessler et al., 2017). El proceso a través del cual se ajusta el fenotipo de un organismo para una mejor respuesta al estrés futuro y, por lo tanto, induce la memoria del estrés, se ha denominado cebado (Hilker & Schmülling, 2019). Por lo tanto, la respuesta de los árboles después de un evento de estrés, ya sea de crecimiento u otras funciones, podría verse a la luz del cebado, la aclimatación y la memoria del estrés, y un retraso o falta de retorno al estado inicial no necesariamente se consideraría daño o una reducción en vitalidad. Aún así, con respecto al marco de Ruehr et al. (2019) puede haber valores umbral dependientes de la intensidad del estrés: el estrés leve, que se compensa por completo con el cierre estomático y la regulación osmótica y que probablemente no afectará intensamente el crecimiento y otras funciones centrales del árbol, podría no ser un evento de cebado y, por lo tanto, no transmitir ninguna aclimatación a largo plazo. Sin embargo, las intensidades de estrés más fuertes que activan los mecanismos de reparación e inducen fuertes cambios en el metabolismo de las plantas podrían hacerlo. Finalmente, si se cruza un umbral de estrés extremadamente severo, la recuperación retardada o incompleta podría deberse principalmente a una pérdida intensiva y daño de los tejidos del árbol. Sin embargo, se ha propuesto que también el estrés leve puede transmitir cebado y memoria de estrés (Hilker et al., 2016) y, por lo tanto, es necesaria una investigación más profunda y conceptual sobre este tema. En este sentido, la recuperación lenta y, por lo tanto, la baja resiliencia en un sentido clásico (cf. Lloret et al., 2011), con legados a largo plazo de crecimiento reducido de los árboles (trayectoria de recuperación con ganancia retardada de función en la Fig. 1) podría verse como aclimatación estructural en condiciones particulares. De hecho, con frecuencia se ha demostrado que el sistema hidráulico de los árboles se aclimata a la sequía al formar conductos de xilema más pequeños (Corcuera et al., 2004; Eilmann et al., 2006, 2009; Arend y Fromm, 2007; Fonti et al., 2013), que se cree que son menos propensos a fallas hidráulicas (Guet et al., 2015) aunque también se ha observado una mayor conductancia hidráulica junto con una mayor vulnerabilidad a la cavitación durante la sequía (Guérin et al., 2020). Sin embargo, dado que la formación de conductos de xilema más pequeños se correlaciona negativamente con el ancho de los anillos de los árboles, las limitaciones de crecimiento después de una sequía no son necesariamente un signo de vulnerabilidad continua, sino que, por el contrario, servirían como un ajuste estructural del sistema hidráulico para aumentar la tolerancia a la sequía. Esto estaría en línea con las observaciones que muestran que los árboles de crecimiento lento son menos propensos a fallas hidráulicas y mortalidad que los árboles de crecimiento rápido (Jansen et al., 2013; Gessler et al., 2018; Büntgen et al., 2019). Solo recientemente, se ha demostrado que las reducciones del crecimiento inducidas por la sequía y los ajustes anatómicos de la madera vienen acompañados de una mejor resistencia a la sequía recurrente y limitaciones menos severas de los balances de agua y carbono (Tomasella et al., 2019). En ese sentido, los legados de crecimiento negativos podrían considerarse como respuestas de aclimatación positivas con respecto a futuros eventos de sequía, optimizando así la supervivencia de un árbol a largo plazo. Tal estrategia en los años posteriores a la sequía reduciría el rendimiento a corto plazo para optimizar la supervivencia a largo plazo, como sugieren Galiano et al. (2017). En su trabajo con plántulas, estos autores mostraron que después de la liberación de la sequía, se priorizó la incorporación de nuevos asimilados a las piscinas de almacenamiento en lugar de la inversión en crecimiento, aunque no se pueden descartar otras limitaciones al crecimiento, como la reducción de las funciones hidráulicas. Además, después del final de un período de sequía, se observó un transporte preferencial de nuevos asimilados a las raíces para el restablecimiento del funcionamiento y crecimiento de las raíces a expensas del suministro de tejidos sobre el suelo (Hagedorn et al., 2016). Las estrategias para aumentar el almacenamiento de carbohidratos (O'Brien et al., 2014) y priorización de la raíz en comparación con el crecimiento de los brotes (López et al., 2009) son conocidos por aumentar la resistencia a la sequía en las plántulas y, por lo tanto, también pueden verse como una aclimatación inducida por un evento extremo antecedente y ya no presente. A diferencia de la recuperación lenta y la depresión persistente del crecimiento, la compensación del funcionamiento después de una sequía (trayectoria de recuperación con ganancia compensatoria de función en la Fig. 1), es decir, el aumento de una función por encima del valor inicial previo a la sequía, también se ha observado, pero ha recibido poca atención en los estudios ecológicos de estrés. Aún así, el fenómeno del crecimiento compensatorio está bien establecido en la agricultura y, aunque se aplica principalmente al campo de la interacción planta–herbívoro (Orcutt y Nilsen, 2000), se sabe que el crecimiento y la fotosíntesis también pueden aumentar después de una sequía. Por un lado, dicha compensación posterior a la sequía podría reflejar efectos demográficos, es decir, mayores tasas de mortalidad durante el evento de estrés y, por lo tanto, liberación de competencia para los individuos sobrevivientes (cf. Cavin et al., 2013; Anderegg et al., 2015; Huang et al., 2018). Por otro lado, también se ha demostrado que es independiente de los cambios en la competencia y se supone que es un mecanismo fisiológico inherente (Spieß et al., 2012; Arend et al., 2016; Trugman et al., 2018), como por ejemplo cuando el sistema hidráulico de raíces y tallos está sobreconstruido para el área foliar residual (Vanderklein y Reich , 1999). Este mecanismo podría reducir el impacto general de la sequía al compensar las pérdidas después del evento de estrés (Hagedorn et al., 2016). Podría verse como una reacción que mejora el funcionamiento a largo plazo para mantener o incluso aumentar la fortaleza competitiva de un árbol después de un evento de sequía. Con respecto al crecimiento del tallo, la compensación también podría ser el resultado de una asignación preferencial de carbono para reconstruir el xilema dañado que, sin embargo, podría conducir a la falta de carbono, la reducción de la inversión en defensa de plagas y la mortalidad a largo plazo (Trugman et al., 2018). Independientemente de la causalidad, dicha estimulación compensatoria cuando comprende mayores tasas de crecimiento con conductos de xilema más grandes puede ser una estrategia de riesgo, lo que hace que un árbol sea más susceptible a sequías recurrentes. Independientemente de la respuesta de recuperación real, los ejemplos anteriores muestran que una sequía antecedente puede impulsar el crecimiento y la función de los árboles en diferentes direcciones y que las interpretaciones actuales del proceso de recuperación pueden no ser sencillas. Las trayectorias opuestas de recuperación probablemente reflejan una compensación entre una estrategia de aclimatación que minimiza el riesgo y la compensación de las limitaciones inducidas por la sequía. Se sabe que los factores estresantes, como los eventos de sequía, inducen cambios persistentes en los genes entrenables relacionados con la tolerancia a la sequía asociados con una reprogramación metabólica profunda (Ding et al., 2012; Menezes-Silva et al., 2017), que podría ser responsable de respuestas a más largo plazo. Se supone que la memoria de estrés molecular se transmite mediante alteraciones sostenidas en los niveles de metabolitos de señalización clave o factores de transcripción o mediante metilación del ADN y modificación de histonas (Crisp et al., 2016). Solo recientemente, se han identificado dos candidatos a genes de memoria, que controlan en álamos procesos fisiológicos durante el estrés por sequía, después de la recuperación y durante la sequía recurrente (Georgii et al., 2019). Durante la recuperación del estrés, el metabolismo del ARN, el silenciamiento génico postranscripcional y la metilación del ADN dirigida por ARN podrían restablecer las modificaciones epigenéticas y transcripcionales, alterando así la memoria con el tiempo y haciendo que las plantas sean "olvidadizas" (Crisp et al., 2016). Sobre la base de las consideraciones mencionadas anteriormente, sugerimos que el marco actual de recuperación necesita una enmienda para incluir el potencial de aclimatación de las trayectorias de funciones posteriores a la sequía. Si bien estamos totalmente de acuerdo en que la perturbación de un sistema está determinada por el impacto de un evento y la tasa de recuperación (Ingrisch & Bahn, 2018), las trayectorias posteriores a la sequía podrían decir más sobre la aclimatación de los árboles. Fig. 1 (a) muestra el marco conceptual de nuestras consideraciones, donde la recuperación lenta y retardada podría indicar aclimatación o deterioro continuo. En la Fig. 1 (b, c)mostramos los diferentes efectos hipotéticos del impacto del estrés repetido en la función del árbol. En la Fig. 1 (b) suponemos que la recuperación retardada conlleva aclimatación (en comparación con una recuperación o compensación más rápida (es decir, 'normal')) como lo indica un menor impacto de la sequía posterior. Fig. 1 (c) muestra la trayectoria de la hipótesis alternativa con un impacto más fuerte de una nueva sequía durante la recuperación retardada. Si este marco se aplica al análisis de anillos de árboles, que a menudo se usa para evaluar la recuperación retrospectivamente, los ajustes rezagados del crecimiento pueden requerir una nueva interpretación a la luz de la aclimatación a largo plazo. Sin embargo, la aclimatación y la evitación de riesgos podrían venir con una reducción en la acumulación de biomasa. Si es así, sería difícil separar tales respuestas de aclimatación de los legados de crecimiento negativo debido al deterioro a largo plazo del funcionamiento de las plantas (que reconocemos como una razón alternativa para los legados de crecimiento negativo). Una posibilidad de diferenciación será evaluar si las plantas que no 'recuperaron' completamente su crecimiento después de un primer evento de sequía son más o menos resistentes a una nueva sequía en comparación con (1) árboles de control que no han sido estresados antes o (2) árboles con una trayectoria de recuperación más rápida (Fig. 1b, c). (1) Podría evaluarse en experimentos de exclusión de lluvia simulando una sola sequía o períodos de sequía repetitivos durante varios años, seguido de una oportunidad para que los árboles se recuperen. Además, se pudieron simular diferentes intensidades y frecuencias de sequía. Durante el período de recuperación, las plantas previamente expuestas a la sequía y los controles no expuestos deben someterse a otro evento de sequía y luego se puede evaluar el impacto de ese evento de sequía en el funcionamiento de los árboles. Además, las series de datos a largo plazo, por ejemplo, sobre el ancho de los anillos de los árboles (Anderegg et al., 2015) podría ser reevaluado. Aquí, el impacto de los eventos de sequía durante la fase de recuperación podría compararse con los eventos que ocurrieron cuando ninguna otra sequía afectó al sistema varios años antes. Anderegg et al. (2015) también observaron una compensación del crecimiento posterior a la sequía; se podría probar si dicha compensación hace que los individuos sean más susceptibles a nuevos eventos de estrés durante ese período de sobreexplotación. A nivel de ecosistema, Mitchell et al. (2016) dan un ejemplo de un segundo evento de sequía que ocurre antes de que el sistema se haya recuperado por completo de un primer evento; el segundo evento aumentó el impacto de la sequía en la productividad primaria bruta del rodal, respaldando así el escenario de la Fig. 1 (c). Sin embargo, necesitamos más conjuntos de datos a largo plazo y a gran escala que cubran diferentes ecosistemas forestales y especies arbóreas para explorar cuantitativamente si la recuperación lenta puede transmitir aclimatación o no. Los árboles individuales de la misma especie en el mismo rodal pueden tener diferentes estrategias con respecto a la seguridad hidráulica (Hentschel et al., 2014) y diferentes procedencias muestran diferente resiliencia ante eventos de sequía (Arend et al., 2011; Jansen et al., 2013). Para (2), las series de anillos de árboles podrían investigarse para detectar diferencias individuales o específicas de procedencia en la dinámica de recuperación y detectar eventos de sequía que ocurren cuando parte de los individuos o procedencias se han recuperado, mientras que otros aún no, como se muestra en la Fig. 1 (b, c). Estas ideas sugieren un cambio de perspectiva a medida que evaluamos las respuestas a la sequía. Sugerimos que algunas desviaciones de un estado estacionario pueden de hecho ser aclimatativas, lo que refleja el uso de información ambiental de eventos de estrés para adoptar rasgos funcionales más conservadores (o menos conservadores) y retener esos rasgos durante un período finito. Aunque es probable que varíen los umbrales de respuesta y el momento de las respuestas, el reconocimiento de su capacidad para mejorar o evitar el riesgo proporciona un medio para considerar la dinámica de la gestión del riesgo después de un evento de estrés. Todos los autores han contribuido al desarrollo del marco conceptual y a la redacción del manuscrito.

Tema: Anticipando Transiciones Críticas en los Ecosistemas
Subdisciplina: Cambio Global y Planetario
Campo: Ciencias ambientales
Dominio: Ciencias físicas
Otros temas: Respuesta Global a la Sequía Forestal y Cambio Climático , Causas e Impactos del Cambio Climático Durante Milenios

Hacia un Marco Comparativo de Resiliencia Demográfica

Año 2020, volumen 35, número 9. Fuente: artículo. Cumple con los estándares. Acceso libre. Enlace Archivo
Idioma: inglés, Publicación: revista Tendencias en ecología y evolución. ISSN: 0169-5347,1872-8383. Organización: Elsevier BV
Número de veces que ha sido citado: 81. Contribuye al Objetivo de Desarrollo Sostenible: Vida en tierra

Resumen: La crisis mundial de la biodiversidad exige una amplia comprensión de la capacidad de las especies para responder a las perturbaciones externas causadas por el cambio global.Se necesita con urgencia un marco común para cuantificar, comparar, contrastar y predecir la resiliencia de las especies al cambio global.La resiliencia incluye la resistencia de las poblaciones al cambio después de una perturbación y su recuperación de ella.Las mediciones del crecimiento de la población a corto plazo después de las perturbaciones, y cualquiera de sus consecuencias a más largo plazo, permiten cuantificar la resiliencia demográfica.Cuantificar la resiliencia demográfica con definiciones semánticas y numéricas comunes permite comparar la resiliencia entre especies, lo que nos permite predecir sus respuestas a las perturbaciones. En la actual crisis mundial de biodiversidad, el desarrollo de herramientas para definir, cuantificar, comparar y predecir la resiliencia es esencial para comprender las respuestas de las especies al cambio global. Sin embargo, las interpretaciones dispares de la resiliencia han obstaculizado el desarrollo de una moneda común para cuantificar y comparar la resiliencia en todos los sistemas naturales. La mayoría de los marcos de resiliencia se centran en los niveles superiores de organización biológica, especialmente los ecosistemas o las comunidades, lo que complica las mediciones de resiliencia utilizando datos empíricos. Sorprendentemente, no existe una definición cuantificable de resiliencia a nivel demográfico. Presentamos un marco de resiliencia demográfica que se basa en conceptos existentes de la ecología comunitaria y poblacional, así como un conjunto complementario de métricas que son comparables entre especies. En la actual crisis mundial de biodiversidad, el desarrollo de herramientas para definir, cuantificar, comparar y predecir la resiliencia es esencial para comprender las respuestas de las especies al cambio global. Sin embargo, las interpretaciones dispares de la resiliencia han obstaculizado el desarrollo de una moneda común para cuantificar y comparar la resiliencia en todos los sistemas naturales. La mayoría de los marcos de resiliencia se centran en los niveles superiores de organización biológica, especialmente los ecosistemas o las comunidades, lo que complica las mediciones de resiliencia utilizando datos empíricos. Sorprendentemente, no existe una definición cuantificable de resiliencia a nivel demográfico. Presentamos un marco de resiliencia demográfica que se basa en conceptos existentes de la ecología comunitaria y poblacional, así como un conjunto complementario de métricas que son comparables entre especies. El cambio global contemporáneo está erosionando cada vez más los recursos naturales [1.Pecl G. T. et al.Redistribución de la biodiversidad bajo el cambio climático: Impactos en los ecosistemas y el bienestar humano.Ciencia. 2017; 355eaai9214Crossref PubMed Scopus (999) Google Académico, 2.Scheffers B. R. y col.La amplia huella del cambio climático, desde los genes hasta los biomas y las personas.Ciencia. 2016; 354aaf7671Crossref PubMed Scopus (445) Google Académico, 3.Vitousek P. M. et al.Dominación humana de los ecosistemas terrestres.Ciencia. 1997; 277: 494-499Crossref Scopus (6221) Google Académico]. Por lo tanto, comprender cómo los sistemas ecológicos soportan las perturbaciones ambientales (ver Glosario) es un desafío importante [4.Hughes T. P. et al.Nuevos paradigmas para apoyar la resiliencia de los ecosistemas marinos.Tendencias Ecol. 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Decisión X/2 del Convenio sobre la Diversidad Biológica, El Plan Estratégico para la Diversidad Biológica 2011-2020 y las Metas de Aichi para la Diversidad Biológica, Secretaría del Convenio sobre la Diversidad Biológica.2010Google Scholar], incluyen específicamente preservar la resiliencia como objetivo clave. La resiliencia describe la capacidad de un sistema para resistir y recuperarse de una perturbación [10.Hodgson D. et al.¿Qué quieres decir con "resiliente"?.Tendencias Ecol. Evol. 2015; 30: 503-506Abstract Texto completo Texto completo PDF PubMed Scopus (207) Google Scholar]. Sin embargo, traducir la resiliencia en métricas cuantificables es un desafío debido a las complejidades de los sistemas ecológicos [11.Donohue I. et al.Sobre la dimensionalidad de la estabilidad ecológica.Ecol. Lett. 2013; 16: 421-429Crossref PubMed Scopus (189) Google Scholar], y ha generado múltiples debates en las últimas décadas sobre su definición, significado y aplicación [10.Hodgson D. et al.¿Qué quieres decir con "resiliente"?.Tendencias Ecol. Evol. 2015; 30: 503-506Abstract Texto completo Texto completo PDF PubMed Scopus (207) Google Scholar,12.Allen C. R. et al.Resiliencia reconciliada.Nat. Sostener. 2019; 2: 898-900Crossref Scopus (18) Google Académico,13.Pimm S.L. y col.Medir la resiliencia es esencial para entenderla.Nat. Sostener. 2019; 2: 895-897Crossref PubMed Scopus (27) Google Académico] (Recuadro 1). Las discrepancias entre los enfoques significan que tanto los trabajos teóricos como los empíricos carecen de paridad entre los componentes primarios de la resiliencia estudiados, lo que hace que las comparaciones sean desafiantes, si no imposibles. En última instancia, estas limitaciones impiden que los ecologistas apliquen soluciones basadas en la resiliencia a problemas del mundo real (por ejemplo, [14.Donohue I. et al.Navegando por la complejidad de la estabilidad ecológica.Ecol. Lett. 2016; 19: 1172-1185Crossref PubMed Scopus (206) Google Académico]). Por lo tanto, desarrollar un marco unificador con definiciones y cuantificaciones comparables en diferentes sistemas ecológicos es una tarea urgente [10.Hodgson D. et al.¿Qué quieres decir con "resiliente"?.Tendencias Ecol. Evol. 2015; 30: 503-506Abstract Texto completo Texto completo PDF PubMed Scopus (207) Google Scholar,15.Ingrisch J. Bahn M. Hacia una cuantificación comparable de la resiliencia.Tendencias Ecol. Evol. 2018; 33: 251-259Abstract Texto completo Texto completo PDF PubMed Scopus (122) Google Scholar,16.Pimm S.L. La complejidad y estabilidad de los ecosistemas.Naturaleza. 1984; 307: 321Crossref Scopus (1595) Google Académico].Recuadro 1definición de la resiliencia Desde su primera aparición en la literatura ecológica a fines de la década de 1970, el estudio de la resiliencia ha atraído una atención significativa (Figura I). Sin embargo, la tasa a la que ha aumentado la investigación sobre resiliencia coincide con la diversidad de definiciones e interpretaciones de resiliencia. El término resiliencia fue introducido por primera vez en ecología por Holling [7.Holling C. S. Resiliencia y estabilidad de los sistemas ecológicos.Annu. Rev.Ecol. Syst. 1973; 4: 1-23Crossref Google Scholar], quien lo definió como 'una medida de la persistencia de los sistemas y su capacidad para absorber cambios y perturbaciones y aún mantener las mismas relaciones entre poblaciones o variables de estado'. La definición de Holling fue interpretada de diferentes maneras en todas las subdisciplinas [60.Quinlan A. E. et al.Medición y evaluación de la resiliencia: ampliando la comprensión a través de múltiples perspectivas disciplinarias.J. Appl. Ecol. 2016; 53: 677-687Crossref Scopus (202) Google Académico]. Por ejemplo, algunos han considerado que la resiliencia es la velocidad de recuperación de un sistema natural, cuantificada como el tiempo requerido para volver al equilibrio [16.Pimm S.L. La complejidad y estabilidad de los ecosistemas.Naturaleza. 1984; 307: 321Crossref Scopus (1595) Google Académico]. Por el contrario, otros han medido la resiliencia como la probabilidad de que el sistema permanezca en un estado estable [61.Mumby P. J. et al.Umbrales y resiliencia de los arrecifes de coral del Caribe.Naturaleza. 2007; 450: 98Crossref PubMed Scopus (573) Google Académico]. En consecuencia, Holling más tarde [62.Holling CS Resiliencia de ingeniería versus resiliencia ecológica.Ing. Ecol. Restricciones. 1996; 31: 32Google Scholar] distinguió dos tipos de resiliencia: ingeniería y resiliencia ecológica. Definió la resiliencia de la ingeniería como "resistencia a las perturbaciones y velocidad de retorno al equilibrio" después de un shock. La resiliencia ecológica se describió como la " magnitud de una perturbación que puede absorberse antes de que el sistema cambie su estructura "[7.Holling C. S. Resiliencia y estabilidad de los sistemas ecológicos.Annu. Rev.Ecol. Syst. 1973; 4: 1-23 Referencias cruzadas Google Scholar, 62.Holling CS Resiliencia de ingeniería versus resiliencia ecológica.Ing. Ecol. Restricciones. 1996; 31: 32Google Scholar].Para enmarcar la resiliencia demográfica, nos basamos en ideas y terminología de la resiliencia y estabilidad de la comunidad/ecosistema [10.Hodgson D. et al.¿Qué quieres decir con "resiliente"?.Tendencias Ecol. Evol. 2015; 30: 503-506Abstract Texto completo Texto completo PDF PubMed Scopus (207) Google Scholar,11.Donohue I. et al.Sobre la dimensionalidad de la estabilidad ecológica.Ecol. Lett. 2013; 16: 421-429Cruzsref PubMed Scopus (189) Google Académico,15.Ingrisch J. Bahn M. Hacia una cuantificación comparable de la resiliencia.Tendencias Ecol. Evol. 2018; 33: 251-259Abstract Texto completo Texto completo PDF PubMed Scopus (122) Google Scholar, 22.Hillebrand H. et al.Descomponiendo múltiples dimensiones de estabilidad en experimentos de cambio global.Ecol. Lett. 2018; 21: 21-30Cruzsref PubMed Scopus (76) Google Académico]. Definimos resiliencia siguiendo a Hodgson et al. [10.Hodgson D. et al.¿Qué quieres decir con "resiliente"?.Tendencias Ecol. Evol. 2015; 30: 503-506Abstract Full Text Full Text PDF PubMed Scopus (207) Google Scholar] como 'la capacidad del sistema para persistir y mantener su estado y funciones frente a perturbaciones exógenas'. De manera similar a la literatura sobre estabilidad ecológica, varios autores consideran que la resiliencia es una función de la resistencia y la recuperación [10.Hodgson D. et al.¿Qué quieres decir con "resiliente"?.Tendencias Ecol. Evol. 2015; 30: 503-506Abstract Texto completo Texto completo PDF PubMed Scopus (207) Google Scholar,15.Ingrisch J. Bahn M. Hacia una cuantificación comparable de la resiliencia.Tendencias Ecol. Evol. 2018; 33: 251-259Abstract Texto completo Texto completo PDF PubMed Scopus (122) Google Scholar,63.Oliver T. H. et al.Biodiversidad y resiliencia de las funciones ecosistémicas.Tendencias Ecol. Evol. 2015; 30: 673-684Abstract Texto completo Texto completo PDF PubMed Scopus (508) Google Scholar, 64.Darling E. S. Côté I. M. Buscando resiliencia en los ecosistemas marinos.Ciencia. 2018; 359: 986-987Crossref PubMed Scopus (38) Google Académico, 65.Willis K. J. et al.¿Qué hace que un ecosistema terrestre sea resistente?.Ciencia. 2018; 359: 988-989Crossref PubMed Scopus (40) Google Académico]. Dichos marcos bivariados incorporan resistencia, que representa la magnitud de cambio de la variable de estado, y recuperación, un componente de su trayectoria de recuperación (magnitud o tasa de recuperación) después de que finaliza la perturbación. Las poblaciones tienen estructuras demográficas estables que representan 'estados' de los cuales la población es desplazada y luego regresa después de la perturbación. Tales características alinean la resiliencia demográfica con la resiliencia bivariada general [10.Hodgson D. et al.¿Qué quieres decir con "resiliente"?.Tendencias Ecol. Evol. 2015; 30: 503-506Abstract Texto completo Texto completo PDF PubMed Scopus (207) Google Scholar,15.Ingrisch J. Bahn M. Hacia una cuantificación comparable de la resiliencia.Tendencias Ecol. Evol. 2018; 33: 251-259Abstract Texto completo Texto completo PDF PubMed Scopus (122) Google Scholar,63.Oliver T. H. et al.Biodiversidad y resiliencia de las funciones ecosistémicas.Tendencias Ecol. Evol. 2015; 30: 673-684Abstract Texto completo Texto completo PDF PubMed Scopus (508) Google Scholar, 64.Darling E. S. Côté I. M. Buscando resiliencia en los ecosistemas marinos.Ciencia. 2018; 359: 986-987Crossref PubMed Scopus (38) Google Académico, 65.Willis K. J. et al.¿Qué hace que un ecosistema terrestre sea resistente?.Ciencia. 2018; 359: 988-989Crossref PubMed Scopus (40) Google Scholar] y estabilidad ecológica [11.Donohue I. et al.Sobre la dimensionalidad de la estabilidad ecológica.Ecol. Lett. 2013; 16: 421-429Cruzsref PubMed Scopus (189) Google Académico, 16.Pimm S.L. La complejidad y estabilidad de los ecosistemas.Naturaleza. 1984; 307: 321Crossref Scopus (1595) Google Académico, 22.Hillebrand H. et al.Descomponiendo múltiples dimensiones de estabilidad en experimentos de cambio global.Ecol. Lett. 2018; 21: 21-30Crossref PubMed Scopus (76) Google Scholar] marcos, que tienen una perspectiva de resiliencia de ingeniería. Desde su primera aparición en la literatura ecológica a fines de la década de 1970, el estudio de la resiliencia ha atraído una atención significativa (Figura I). Sin embargo, la tasa a la que ha aumentado la investigación sobre resiliencia coincide con la diversidad de definiciones e interpretaciones de resiliencia. El término resiliencia fue introducido por primera vez en ecología por Holling [7.Holling C. S. Resiliencia y estabilidad de los sistemas ecológicos.Annu. Rev.Ecol. Syst. 1973; 4: 1-23Crossref Google Scholar], quien lo definió como 'una medida de la persistencia de los sistemas y su capacidad para absorber cambios y perturbaciones y aún mantener las mismas relaciones entre poblaciones o variables de estado'. La definición de Holling fue interpretada de diferentes maneras en todas las subdisciplinas [60.Quinlan A. E. et al.Medición y evaluación de la resiliencia: ampliando la comprensión a través de múltiples perspectivas disciplinarias.J. Appl. Ecol. 2016; 53: 677-687Crossref Scopus (202) Google Académico]. Por ejemplo, algunos han considerado que la resiliencia es la velocidad de recuperación de un sistema natural, cuantificada como el tiempo requerido para volver al equilibrio [16.Pimm S.L. La complejidad y estabilidad de los ecosistemas.Naturaleza. 1984; 307: 321Crossref Scopus (1595) Google Académico]. Por el contrario, otros han medido la resiliencia como la probabilidad de que el sistema permanezca en un estado estable [61.Mumby P. J. et al.Umbrales y resiliencia de los arrecifes de coral del Caribe.Naturaleza. 2007; 450: 98Crossref PubMed Scopus (573) Google Académico]. En consecuencia, Holling más tarde [62.Holling CS Resiliencia de ingeniería versus resiliencia ecológica.Ing. Ecol. Restricciones. 1996; 31: 32Google Scholar] distinguió dos tipos de resiliencia: ingeniería y resiliencia ecológica. Definió la resiliencia de la ingeniería como "resistencia a las perturbaciones y velocidad de retorno al equilibrio" después de un shock. La resiliencia ecológica se describió como la " magnitud de una perturbación que puede absorberse antes de que el sistema cambie su estructura "[7.Holling C. S. Resiliencia y estabilidad de los sistemas ecológicos.Annu. Rev.Ecol. Syst. 1973; 4: 1-23 Referencias cruzadas Google Scholar, 62.Holling CS Resiliencia de ingeniería versus resiliencia ecológica.Ing. Ecol. Restricciones. 1996; 31: 32 Google Scholar]. Para enmarcar la resiliencia demográfica, nos basamos en ideas y terminología de la resiliencia y estabilidad de la comunidad/ecosistema [10.Hodgson D. et al.¿Qué quieres decir con "resiliente"?.Tendencias Ecol. Evol. 2015; 30: 503-506Abstract Texto completo Texto completo PDF PubMed Scopus (207) Google Scholar,11.Donohue I. et al.Sobre la dimensionalidad de la estabilidad ecológica.Ecol. Lett. 2013; 16: 421-429Cruzsref PubMed Scopus (189) Google Académico,15.Ingrisch J. Bahn M. Hacia una cuantificación comparable de la resiliencia.Tendencias Ecol. Evol. 2018; 33: 251-259Abstract Texto completo Texto completo PDF PubMed Scopus (122) Google Scholar, 22.Hillebrand H. et al.Descomponiendo múltiples dimensiones de estabilidad en experimentos de cambio global.Ecol. Lett. 2018; 21: 21-30Cruzsref PubMed Scopus (76) Google Académico]. Definimos resiliencia siguiendo a Hodgson et al. [10.Hodgson D. et al.¿Qué quieres decir con "resiliente"?.Tendencias Ecol. Evol. 2015; 30: 503-506Abstract Full Text Full Text PDF PubMed Scopus (207) Google Scholar] como 'la capacidad del sistema para persistir y mantener su estado y funciones frente a perturbaciones exógenas'. De manera similar a la literatura sobre estabilidad ecológica, varios autores consideran que la resiliencia es una función de la resistencia y la recuperación [10.Hodgson D. et al.¿Qué quieres decir con "resiliente"?.Tendencias Ecol. Evol. 2015; 30: 503-506Abstract Texto completo Texto completo PDF PubMed Scopus (207) Google Scholar,15. Ingrisch J. Bahn M. Hacia una cuantificación comparable de la resiliencia.Tendencias Ecol. Evol. 2018; 33: 251-259Abstract Texto completo Texto completo PDF PubMed Scopus (122) Google Scholar,63.Oliver T. H. et al.Biodiversidad y resiliencia de las funciones ecosistémicas.Tendencias Ecol. Evol. 2015; 30: 673-684Abstract Texto completo Texto completo PDF PubMed Scopus (508) Google Scholar, 64.Darling E. S. Côté I. M. Buscando resiliencia en los ecosistemas marinos.Ciencia. 2018; 359: 986-987Crossref PubMed Scopus (38) Google Académico, 65.Willis K. J. et al.¿Qué hace que un ecosistema terrestre sea resistente?.Ciencia. 2018; 359: 988-989Crossref PubMed Scopus (40) Google Académico]. Dichos marcos bivariados incorporan resistencia, que representa la magnitud de cambio de la variable de estado, y recuperación, un componente de su trayectoria de recuperación (magnitud o tasa de recuperación) después de que finaliza la perturbación. Las poblaciones tienen estructuras demográficas estables que representan 'estados' de los cuales la población es desplazada y luego regresa después de la perturbación. Tales características alinean la resiliencia demográfica con la resiliencia bivariada general [10.Hodgson D. et al.¿Qué quieres decir con "resiliente"?.Tendencias Ecol. Evol. 2015; 30: 503-506Abstract Texto completo Texto completo PDF PubMed Scopus (207) Google Scholar,15.Ingrisch J. Bahn M. Hacia una cuantificación comparable de la resiliencia.Tendencias Ecol. Evol. 2018; 33: 251-259Abstract Texto completo Texto completo PDF PubMed Scopus (122) Google Scholar,63.Oliver T. H. et al.Biodiversidad y resiliencia de las funciones ecosistémicas.Tendencias Ecol. Evol. 2015; 30: 673-684Abstract Texto completo Texto completo PDF PubMed Scopus (508) Google Scholar, 64.Darling E. S. Côté I. M. Buscando resiliencia en los ecosistemas marinos.Ciencia. 2018; 359: 986-987Crossref PubMed Scopus (38) Google Académico, 65.Willis K. J. et al.¿Qué hace que un ecosistema terrestre sea resistente?.Ciencia. 2018; 359: 988-989Crossref PubMed Scopus (40) Google Scholar] y estabilidad ecológica [11.Donohue I. et al.Sobre la dimensionalidad de la estabilidad ecológica.Ecol. Lett. 2013; 16: 421-429Cruzsref PubMed Scopus (189) Google Académico, 16.Pimm S.L. La complejidad y estabilidad de los ecosistemas.Naturaleza. 1984; 307: 321Crossref Scopus (1595) Google Académico, 22.Hillebrand H. et al.Descomponiendo múltiples dimensiones de estabilidad en experimentos de cambio global.Ecol. Lett. 2018; 21: 21-30Crossref PubMed Scopus (76) Google Scholar] marcos, que tienen una perspectiva de resiliencia de ingeniería. Presentamos un marco para definir, cuantificar y comparar la resiliencia entre poblaciones y especies. El marco integra conceptos de resiliencia de la ecología comunitaria [10.Hodgson D. et al.¿Qué quieres decir con "resiliente"?.Tendencias Ecol. Evol. 2015; 30: 503-506Abstract Texto completo Texto completo PDF PubMed Scopus (207) Google Scholar,15.Ingrisch J. Bahn M. Hacia una cuantificación comparable de la resiliencia.Tendencias Ecol. Evol. 2018; 33: 251-259Abstract Texto completo Texto completo PDF PubMed Scopus (122) Google Scholar,17.Scheffer M. et al.Señales de alerta temprana para transiciones críticas.Naturaleza. 2009; 461: 53-59Crossref PubMed Scopus (2181) Google Académico, 18.Dakos V. et al.Indicadores de resiliencia: perspectivas y limitaciones para alertas tempranas de cambios de régimen.Philos. Trans. R. Soc. B Biol. Sci. 2014; 370: 20130263Crossref Scopus (215) Google Scholar] y teoría demográfica [19.Caswell H. Modelos Matriciales de Población: Construcción, Análisis e Interpretación.2da edn. Asociados de Sinauer, 2001 Google Scholar]. Siguiendo las conceptualizaciones de resiliencia en Hodgson et al. [10.Hodgson D. et al.¿Qué quieres decir con "resiliente"?.Tendencias Ecol. Evol. 2015; 30: 503-506Abstract Full Text Full Text PDF PubMed Scopus (207) Google Scholar], definimos resiliencia demográfica como la capacidad de las poblaciones para resistir y recuperarse (Recuadro 1) de alteraciones en su estructura demográfica, generalmente con un cambio concomitante en el tamaño de la población. Mostramos que la dinámica transitoria, como se describe ampliamente en [20.Neubert M. G. Caswell H. Alternativas a la resiliencia para medir las respuestas de los sistemas ecológicos a las perturbaciones. Ecología. 1997; 78: 653-665Crossref Scopus (253) Google Académico,21.Stott I. et al.Un marco para estudiar la dinámica transitoria de los modelos matriciales de proyección de población.Ecol. Lett. 2011; 14: 959-970Crossref PubMed Scopus (80) Google Scholar], se puede utilizar para cuantificar la resiliencia demográfica y anticipar las respuestas de la población y de las especies a las perturbaciones. Por lo tanto, nuestro marco combina dos disciplinas para definir y cuantificar la resiliencia demográfica, e incluye elementos que se basan en la resiliencia comunitaria y son análogos a ella [11.Donohue I. et al.Sobre la dimensionalidad de la estabilidad ecológica.Ecol. Lett. 2013; 16: 421-429Cruzsref PubMed Scopus (189) Google Académico, 22.Hillebrand H. et al.Descomponiendo múltiples dimensiones de estabilidad en experimentos de cambio global.Ecol. Lett. 2018; 21: 21-30Cruzsref PubMed Scopus (76) Google Académico]. Las teorías establecidas de resiliencia asumen que los sistemas naturales pueden existir en estados estables alternativos [7.Holling C. S. Resiliencia y estabilidad de los sistemas ecológicos.Annu. Rev.Ecol. Syst. 1973; 4: 1-23Crossref Google Scholar], donde las fuerzas que influyen en el sistema están en equilibrio [6.Parmesan C. Respuestas ecológicas y evolutivas al cambio climático reciente.Annu. Rev.Ecol. Evol. Syst. 2006; 37: 637-669Cruzsref Scopus (5337) Google Académico,20.Neubert M. G. Caswell H. Alternativas a la resiliencia para medir las respuestas de los sistemas ecológicos a las perturbaciones.Ecología. 1997; 78: 653-665Crossref Scopus (253) Google Académico, 21.Stott I. et al.Un marco para estudiar la dinámica transitoria de los modelos matriciales de proyección de población.Ecol. Lett. 2011; 14: 959-970Cruzsref PubMed Scopus (80) Google Académico, 22.Hillebrand H. et al.Descomponiendo múltiples dimensiones de estabilidad en experimentos de cambio global.Ecol. Lett. 2018; 21: 21-30Cruzsref PubMed Scopus (76) Google Académico]. Cuando una perturbación desplaza el sistema a un estado inestable, estas fuerzas generalmente lo devuelven al estado estable (Figura 1A ). Sin embargo, si una perturbación fuerza al sistema más allá de un dominio de atracción, un punto de inflexión, el sistema puede pasar a un estado estable alternativo [17.Scheffer M. et al.Señales de alerta temprana para transiciones críticas.Naturaleza. 2009; 461: 53-59Crossref PubMed Scopus (2181) Google Académico, 18.Dakos V. et al.Indicadores de resiliencia: perspectivas y limitaciones para alertas tempranas de cambios de régimen.Philos. Trans. R. Soc. B Biol. Sci. 2014; 370: 20130263Crossref Scopus (215) Google Académico]. Este nuevo estado del sistema se caracteriza por estructuras sustancialmente diferentes y se mantiene mediante procesos de histéresis o retroalimentaciones [17.Scheffer M. et al.Señales de alerta temprana para transiciones críticas.Naturaleza. 2009; 461: 53-59Crossref PubMed Scopus (2181) Google Académico, 23.Folke C. et al.Cambios de régimen, resiliencia y biodiversidad en la gestión de los ecosistemas.Annu. Rev.Ecol. Evol. Syst. 2004; 35: 557-581Crossref Scopus (2227) Google Académico]. Las poblaciones muestran propiedades similares a las de las visiones clásicas de resiliencia ecológica. De manera similar a las comunidades, las poblaciones están estructuradas [19.Caswell H. Modelos Matriciales de Población: Construcción, Análisis e Interpretación.2da edn. Asociados de Sinauer, 2001 Google Scholar]. Al igual que las especies distintas en una comunidad, contribuyen de manera diferente a la dinámica comunitaria [24.Levin S.A. Paine R. T. Perturbación, formación de parches y estructura comunitaria.Proc. Natl. Acad. Sci. 1974; 71: 2744-2747Crossref PubMed Scopus (544) Google Scholar], los individuos de distintas edades, tamaños o etapas de desarrollo en una población contribuyen de manera diferente a la dinámica de la población [19.Caswell H. Modelos Matriciales de Población: Construcción, Análisis e Interpretación.2da edn. Asociados de Sinauer, 2001 Google Scholar]. En un entorno constante, una población alcanzará una estructura demográfica estable con un crecimiento demográfico estable [19.Caswell H. Modelos Matriciales de Población: Construcción, Análisis e Interpretación.2da edn. Asociados de Sinauer, 2001 Google Scholar, 21.Stott I. et al.Un marco para estudiar la dinámica transitoria de los modelos matriciales de proyección de población. Ecol. Lett. 2011; 14: 959-970Cruzsref PubMed Scopus (80) Google Académico]. Por lo tanto, como en las visiones clásicas de resiliencia, las poblaciones son sistemas con un estado estable definido por su estructura demográfica y crecimiento. Las perturbaciones cambian el tamaño y la estructura de una población, desplazándola de una estructura estable (por ejemplo, un incendio afecta a individuos arbóreos más jóvenes que mayores [25.Enright N. J. et al.Compresión de intervalos: los regímenes de incendios alterados y las respuestas demográficas interactúan para amenazar la persistencia de las especies leñosas a medida que cambia el clima.Frente. Ecol. Environ. 2015; 13: 265-272Crossref Scopus (208) Google Académico]). Tales alteraciones en la estructura y el tamaño son similares a los cambios en la composición de la comunidad y la biomasa. Las perturbaciones dan como resultado dinámicas a corto plazo que pueden diferir de las de la estabilidad demográfica, lo que lleva a un crecimiento más rápido o más lento que en la estabilidad (amplificación y atenuación, respectivamente [21.Stott I. et al.Un marco para estudiar la dinámica transitoria de los modelos matriciales de proyección de población.Ecol. Lett. 2011; 14: 959-970Crossref PubMed Scopus (80) Google Académico]). Estas dinámicas transitorias [19.Caswell H. Modelos Matriciales de Población: Construcción, Análisis e Interpretación.2da edn. Asociados de Sinauer, 2001 Google Scholar, 21.Stott I. et al.Un marco para estudiar la dinámica transitoria de los modelos matriciales de proyección de población.Ecol. Lett. 2011; 14: 959-970Crossref PubMed Scopus (80) Google Scholar], que dependen de la estructura poblacional, se generan por una relativa sobrerrepresentación o infrarrepresentación de individuos con alta supervivencia y/o reproducción. Los mayores grados de amplificación y atenuación de la población después de una perturbación representan los límites transitorios, que son similares a la resistencia en la teoría clásica de la resiliencia (Figura 1). A medida que los individuos subrepresentados se repoblan, la población vuelve a la estabilidad demográfica, lo que es similar a la recuperación en la teoría clásica de la resiliencia (Figura 1). Por lo tanto, la dinámica transitoria es ideal para estimar la capacidad intrínseca de las poblaciones para responder a las perturbaciones. La ecología de la población tiene un panel de herramientas para medir la resiliencia demográfica, superando así una crítica clave de muchos marcos de resiliencia en las comunidades ,que carecen de operacionalización [10.Hodgson D. et al.¿Qué quieres decir con "resiliente"?.Tendencias Ecol. Evol. 2015; 30: 503-506Abstract Texto completo Texto completo PDF PubMed Scopus (207) Google Scholar,14.Donohue I. et al.Navegando por la complejidad de la estabilidad ecológica.Ecol. Lett. 2016; 19: 1172-1185Crossref PubMed Scopus (206) Google Académico]. Los modelos poblacionales estructurados facilitan simulaciones explícitas de perturbaciones que impactan en diferentes etapas del ciclo de vida [26.Stearns S. C. La Evolución de las Historias de Vida. Oxford University Press, 1992 Google Scholar], y permitir el cálculo de las consiguientes respuestas transitorias [19.Caswell H. Modelos Matriciales de Población: Construcción, Análisis e Interpretación.2da edn. Asociados de Sinauer, 2001 Google Scholar, 21.Stott I. et al.Un marco para estudiar la dinámica transitoria de los modelos matriciales de proyección de población.Ecol. Lett. 2011; 14: 959-970Cruzsref PubMed Scopus (80) Google Académico]. Marcos de resiliencia bivariados [10.Hodgson D. et al.¿Qué quieres decir con "resiliente"?.Tendencias Ecol. Evol. 2015; 30: 503-506Abstract Texto completo Texto completo PDF PubMed Scopus (207) Google Scholar,15.Ingrisch J. Bahn M. Hacia una cuantificación comparable de la resiliencia.Tendencias Ecol. Evol. 2018; 33: 251-259Abstract Texto completo Texto completo PDF PubMed Scopus (122) Google Scholar,27.Nimmo D. G. et al.Vive la résistance: reviviendo la resistencia para la conservación del siglo XXI.Tendencias Ecol. Evol. 2015; 30: 516-523Abstract Full Text Full Text PDF PubMed Scopus (115) Google Scholar] descomponga la resiliencia en dos componentes, resistencia y recuperación (Figura 1 y Recuadro 1). Distinguimos la resistencia en dos procesos diferentes, compensación demográfica y resistencia demográfica (Figura 2; detalles a continuación). Además, proporcionamos una distinción entre la recuperación a un tamaño de población particular y la recuperación a una estructura y crecimiento particulares (Figura 2). La compensación demográfica incorpora amplificaciones en el tamaño de la población después de la perturbación (recuadro 2 y figura 2), que compensan las reducciones posteriores a la perturbación en el tamaño de la población. Abogamos por el uso de reactividad, amplificación máxima e inercia de amplificación [21.Stott I. et al.Un marco para estudiar la dinámica transitoria de los modelos matriciales de proyección de población.Ecol. Lett. 2011; 14: 959-970Crossref PubMed Scopus (80) Google Scholar] para estimar los cambios en el tamaño de la población en varios momentos después de una perturbación, en relación con el crecimiento estable (Figura 2). La reactividad cuantifica la respuesta inmediata a corto plazo a una perturbación; la amplificación máxima es la densidad más alta que la población puede alcanzar en cualquier etapa temporal, y la inercia mide el desplazamiento total de la población a largo plazo, después del período transitorio. La reactividad, por lo tanto, cuantifica la compensación inmediata de una población, mientras que la amplificación máxima mide la capacidad general de la población para compensar, y la inercia cuantifica qué tan lejos del estado estable termina la población después de la perturbación (recuadro 2).Recuadro 2cálculos transitorios En la Tabla I presentamos un compendio de ecuaciones para estimar las métricas transitorias mencionadas anteriormente utilizando los modelos estructurales de población más comunes utilizados en los modelos demográficos – matriciales de población [19.Caswell H. Modelos Matriciales de Población: Construcción, Análisis e Interpretación.2da edn. Asociados de Sinauer, 2001 Google Scholar]. Sin embargo, la estimación de la dinámica transitoria se puede realizar utilizando diferentes modelos de población estructurados (por ejemplo, modelos de proyección integral [66.Ellner S. P. Rees M. Modelos de proyección integral para especies con complejos demography.Am. Nat. 2006; 167: 410-428Crossref PubMed Scopus (359) Google Scholar]) y otros enfoques [21.Stott I. et al.Un marco para estudiar la dinámica transitoria de los modelos matriciales de proyección de población.Ecol. Lett. 2011; 14: 959-970Cruzsref PubMed Scopus (80) Google Académico]. La dinámica transitoria se puede medir estimando los cambios absolutos en el tamaño de la población, que combinan la rata transitoria

Tema: Anticipando Transiciones Críticas en los Ecosistemas
Subdisciplina: Cambio Global y Planetario
Campo: Ciencias ambientales
Dominio: Ciencias físicas
Otros temas: Impacto Ecológico de las Especies Invasoras en las Islas,Conservación de la Biodiversidad y Gestión de los Ecosistemas

Cardúmenes de peces inducidos por el ruido

Año 2020, volumen 16, número 4. Fuente: artículo. Cumple con los estándares. Acceso libre. Enlace
Idioma: inglés, Publicación: revista Física de la naturaleza . ISSN: 1745-2473,1745-2481. Organización: Portafolio de naturaleza
Número de veces que ha sido citado: 80. Contribuye al Objetivo de Desarrollo Sostenible: Vida bajo el agua

Resumen: Informamos sobre la dinámica de alineamiento colectivo en grupos del pez cíclido, Etroplus suratensis. Centrándose en grupos de tamaño pequeño a intermedio ($10<N<100$), demostramos que la escolarización (movimiento altamente polarizado y coherente) es inducida por el ruido, que surge de la estocasticidad intrínseca asociada con un número finito de peces que interactúan. Cuanto menos peces haya, mayor será el ruido (multiplicativo) y, por lo tanto, la probabilidad de alineación. Dicha evidencia empírica es rara y restringe estrictamente las posibles interacciones subyacentes entre los peces: las simulaciones por computadora indican que E. suratensis se alinean entre sí de a una por vez, lo que está en desacuerdo con el mecanismo canónico de alineación colectiva, promediación de la dirección local. En términos más generales, nuestros resultados confirman que, en lugar de simplemente ocultar dinámicas deterministas, el ruido es fundamental para la caracterización de comportamientos colectivos emergentes, lo que sugiere la necesidad de reevaluar aspectos tanto del movimiento colectivo como de la inferencia conductual.

Tema: Anticipando Transiciones Críticas en Ecosistemas
Subdisciplina: Cambio Global y Planetario
Campo: Ciencias ambientales
Dominio: Ciencias físicas
Otros temas: Oscilaciones Neuronales en Redes Corticales,Dinámica de Interacción Proteína-ADN en Células Vivas

¿Cuándo llegará Amazon a un punto de inflexión?

Año 2020, volumen 578, número 7796. Fuente: artículo. Cumple con los estándares. Acceso libre. Enlace Archivo
Idioma: inglés, Publicación: revista Naturaleza . ISSN: 0028-0836,1476-4687. Organización: Portafolio de naturaleza
Número de veces que ha sido citado: 76. Contribuye al Objetivo de Desarrollo Sostenible: Acción climática

Resumen: Los científicos dicen que el cambio climático, la deforestación y los incendios podrían hacer que se seque la selva tropical más grande del mundo. La gran pregunta es qué tan pronto podría suceder eso. Los científicos dicen que el cambio climático, la deforestación y los incendios podrían hacer que se seque la selva tropical más grande del mundo. La gran pregunta es qué tan pronto podría suceder eso.

Tema: Anticipando Transiciones Críticas en Ecosistemas
Subdisciplina: Cambio Global y Planetario
Campo: Ciencias ambientales
Dominio: Ciencias físicas
Otros temas: Impulsores e Impactos de la Deforestación Tropical

Cambio positivo de propinas

Año 2020, volumen 375, número 1794. Fuente: artículo. Cumple con los estándares. Acceso libre. Enlace Archivo
Idioma: inglés, Publicación: revista Transacciones filosóficas-Royal Society. Ciencias biológicas. ISSN: 0962-8436,1471-2970. Organización: Sociedad Real
Número de veces que ha sido citado: 75

Resumen: Existen puntos de inflexión en los sistemas sociales, ecológicos y climáticos y esos sistemas están cada vez más entrelazados causalmente en el Antropoceno. El cambio climático y la degradación de la biosfera han avanzado hasta el punto en que ya estamos desencadenando puntos de inflexión ambientales dañinos, y para evitar peores en el futuro será necesario encontrar y desencadenar puntos de inflexión positivos hacia la sostenibilidad en sistemas sociales, ecológicos y tecnológicos acoplados. Para ayudar con eso, describo cómo pueden ocurrir puntos de inflexión en sistemas dinámicos continuos y en redes, las interacciones causales que pueden ocurrir entre eventos de inflexión en diferentes tipos y escalas de sistemas, incluidas las condiciones necesarias para desencadenar cascadas de inflexión, el potencial de señales de alerta temprana de puntos de inflexión, y cómo podrían informar la propina deliberada de un cambio positivo. En particular, los mismos métodos que pueden proporcionar una alerta temprana de puntos de inflexión ambientales dañinos pueden usarse para detectar cuándo un sistema sociotécnico o socioecológico es más sensible a ser inclinado deliberadamente en una dirección deseable. Proporciono algunos objetivos de ejemplo para tal propina deliberada de cambio positivo. Este artículo forma parte del tema temático 'Cambio climático y ecosistemas: amenazas, oportunidades y soluciones'.

Tema: Anticipando Transiciones Críticas en Ecosistemas
Subdisciplina: Cambio Global y Planetario
Campo: Ciencias ambientales
Dominio: Ciencias físicas
Otros temas: Metabolismo Urbano y Evaluación de la Sostenibilidad,Hipótesis Gaia y Ciencia de los Sistemas Terrestres

Comportamiento umbral en un modelo estocástico de crecimiento algal con restricciones estequiométricas y variación estacional

Año 2020, volumen 268, número 9. Fuente: artículo. Cumple con los estándares. Acceso restringido. Enlace
Idioma: inglés, Publicación: revista Revista de ecuaciones diferenciales. ISSN: 0022-0396,1090-2732. Organización: Elsevier BV
Número de veces que ha sido citado: 72

Tema: Anticipando Transiciones Críticas en Ecosistemas
Subdisciplina: Cambio Global y Planetario
Campo: Ciencias ambientales
Dominio: Ciencias físicas
Otros temas: Transmisión de Enfermedades y Dinámica de Poblaciones,Biogeoquímica Marina y Dinámica de Ecosistemas

Desertificación de tierras y sus factores de influencia en Kazajstán

Año 2020, volumen 180, Fuente: artículo. Cumple con los estándares. Acceso libre. Enlace
Idioma: inglés, Publicación: revista Revista de ambientes áridos. ISSN: 0140-1963,1095-922X. Organización: Elsevier BV
Número de veces que ha sido citado: 69. Contribuye al Objetivo de Desarrollo Sostenible: Hambre cero

Resumen: La desertificación en Kazajstán afecta el medio ambiente, la agricultura y la ganadería del país. Es fundamental identificar de manera rápida y precisa la ubicación de las tierras de desertificación y comprender las principales causas de la desertificación en diferentes estados de Kazajstán. Este documento construye un nuevo marco técnico para la identificación de la desertificación. A través de un análisis exhaustivo de la sensibilidad a la desertificación, las tendencias a largo plazo y la estabilidad de la productividad primaria neta (PNP), los autores determinaron la distribución espacial de la desertificación de la tierra en Kazajstán y analizaron más a fondo los posibles factores impulsores de la desertificación. Los resultados mostraron que (1) aproximadamente el 76.1% de la tierra de Kazajstán se considera áreas sensibles a la desertificación con sensibilidad moderada y alta; (2) el área de tierras desertificadas en Kazajstán es de aproximadamente 1.04 × 105 km2, lo que representa el 3.8% del área terrestre total, que se distribuye principalmente en siete estados en el oeste, noroeste y suroeste de Kazajstán; y (3) en los cuatro estados principales de desertificación (Kazajstán Occidental, Aktobe, Mangystau y Atyrau), las tendencias de calentamiento climático y sequía son significativas. Las actividades humanas intensivas y a gran escala en la agricultura y la ganadería en las dos principales regiones de desertificación en el norte de Kazajstán han promovido la desertificación de la tierra hasta cierto punto. Se deben tomar medidas regulatorias agrícolas e industriales específicas para prevenir y controlar la desertificación de la tierra. El marco técnico de cartografía de la desertificación establecido en este documento puede utilizarse en otras partes del mundo. Las conclusiones sobre los factores impulsores tienen valor de referencia para las autoridades gubernamentales de los estados de Kazajstán.

Tema: Anticipando Transiciones Críticas en Ecosistemas
Subdisciplina: Cambio Global y Planetario
Campo: Ciencias ambientales
Dominio: Ciencias físicas
Otros temas: Teledetección en Monitoreo de Vegetación y Fenología,Evolución del Suelo en Paisajes Antropogénicos

La ecología de las Interacciones de Perturbaciones

Año 2020, volumen 70, número 10. Fuente: artículo. Cumple con los estándares. Acceso libre. Enlace Archivo
Idioma: inglés, Publicación: revista BioCiencia/Biociencia . ISSN: 0006-3568,1525-3244. Organización: Prensa de la Universidad de Oxford
Número de veces que ha sido citado: 61. Contribuye al Objetivo de Desarrollo Sostenible: Vida en tierra

Resumen: Resumen El cambio global ha estado acompañado por aumentos recientes en la frecuencia e intensidad de diversas perturbaciones ecológicas( por ejemplo, incendios, inundaciones, ciclones), tanto de origen natural como antropogénico. Debido a que estas perturbaciones a menudo interactúan, sus efectos acumulativos y sinérgicos pueden tener consecuencias imprevistas, como brotes de insectos, malas cosechas y degradación progresiva del ecosistema. Consideramos los roles de los legados biológicos, los umbrales y los efectos de retraso responsables de los impactos distintivos de las perturbaciones que interactúan. Proponemos una clasificación jerárquica que distinga los patrones e implicaciones asociados con co-ocurrencias aleatorias, enlaces individuales y enlaces múltiples entre perturbaciones que caen en cascada en cadenas o redes. Las interacciones promotoras de perturbaciones aparentemente prevalecen sobre las inhibidoras de perturbaciones. Las cascadas de perturbaciones complejas y exógenas son menos predecibles que los enlaces simples y endógenos debido a su dependencia de eventos adyacentes o sincrónicos. Estas distinciones ayudan a definir los regímenes regionales de perturbaciones y pueden tener implicaciones para la selección natural, la evaluación de riesgos y las opciones de intervención de manejo.

Tema: Anticipando Transiciones Críticas en los Ecosistemas
Subdisciplina: Cambio Global y Planetario
Campo: Ciencias ambientales
Dominio: Ciencias físicas
Otros temas: Conservación de la Biodiversidad y Gestión de los Ecosistemas,Impacto del Cambio Climático en los Incendios Forestales

Uso de la conectividad hidrológica para detectar transiciones y umbrales de degradación: aplicaciones a los sistemas de tierras secas

Año 2020, volumen 186, Fuente: artículo. Cumple con los estándares. Acceso restringido. Enlace
Idioma: inglés, Publicación: revista Catena . ISSN: 0341-8162,1872-6887. Organización: Elsevier BV
Número de veces que ha sido citado: 60. Contribuye al Objetivo de Desarrollo Sostenible: Agua limpia y saneamiento|Vida en la tierra

Tema: Anticipando Transiciones Críticas en Ecosistemas
Subdisciplina: Cambio Global y Planetario
Campo: Ciencias ambientales
Dominio: Ciencias físicas
Otros temas: Conservación de la Biodiversidad y Gestión de Ecosistemas,Análisis Global de Servicios Ecosistémicos y Uso de la Tierra

Un cambio de régimen espacial del dominio de depredadores a presas en un gran ecosistema costero

Año 2020, volumen 3, número 1. Fuente: artículo. Cumple con los estándares. Acceso libre. Enlace Archivo
Idioma: inglés, Publicación: revista Biología de las comunicaciones. ISSN: 2399-3642. Organización: Portafolio de naturaleza
Número de veces que ha sido citado: 53. Contribuye al Objetivo de Desarrollo Sostenible: Vida bajo el agua

Resumen: Resumen Los cambios de régimen en la estructura y los procesos de los ecosistemas generalmente se estudian desde una perspectiva temporal. Sin embargo, la teoría predice que en grandes ecosistemas con gradientes ambientales, los cambios deberían comenzar localmente y extenderse gradualmente a través del espacio. Aquí documentamos empíricamente un cambio que se propaga espacialmente en la estructura trófica de un gran ecosistema acuático, desde el dominio de los grandes peces depredadores (percas, lucios) hasta los pequeños peces presa, el espinoso espinoso. Los estudios de peces en 486 bahías poco profundas a lo largo de los 1200 km de la costa occidental del Mar Báltico durante 1979-2017 muestran que el cambio comenzó en áreas del archipiélago expuestas a las olas cerca del mar abierto, pero se extendió gradualmente hacia la costa continental protegida por las olas. Los estudios de ecosistemas en 32 bahías en 2014 muestran que la depredación de espinosos sobre depredadores juveniles (reversión depredador–presa) genera un mecanismo de retroalimentación que parece reforzar el cambio. En resumen, los administradores deben tener en cuenta la heterogeneidad espacial y la dispersión para predecir, detectar y enfrentar mejor los cambios de régimen dentro de los grandes ecosistemas.

Tema: Anticipando Transiciones Críticas en los Ecosistemas
Subdisciplina: Cambio Global y Planetario
Campo: Ciencias ambientales
Dominio: Ciencias físicas
Otros temas: Evolución de la Cooperación y el Altruismo en los Sistemas Sociales,Impactos del Cambio Climático en la Pesca Marina

Evaluación de la salud del ecosistema de la reserva natural del desierto con ponderación de entropía y métodos matemáticos difusos: un estudio de caso del desierto de Badain Jaran

Año 2020, volumen 119, Fuente: artículo. Cumple con los estándares. Acceso libre. Enlace
Idioma: inglés, Publicación: revista Indicadores ecológicos. ISSN: 1470-160X,1872-7034. Organización: Elsevier BV
Número de veces que ha sido citado: 53. Contribuye al Objetivo de Desarrollo Sostenible: Vida en tierra

Resumen: El desierto de Badain Jaran es el cuarto desierto más grande del mundo, y su entorno ecológico ha recibido una gran atención. Para evaluar con precisión la salud del ecosistema del desierto, se utilizaron el método de ponderación de entropía y el método matemático difuso a escala espacial. Este estudio construye un sistema de indicadores de evaluación basado en los criterios de factores fisiológicos, factores ecológicos y factores ambientales. se seleccionan 11 indicadores de encuestas de campo, análisis de laboratorio y teledetección que incluyen biomasa, productividad primaria neta( NPP), cobertura vegetal fraccionada( FVC), eficiencia en el uso del agua (WUE), eficiencia en la utilidad de la luz( LUE), corteza del suelo, contenido de agua del suelo, precipitación, materia orgánica del suelo, nutrientes del suelo y diversidad de especies. Los resultados mostraron que la mayoría de las áreas del desierto de Badain Jaran se encontraban en un estado saludable y sub-saludable. el área en estado saludable y sub saludable representa el 68,1% y el 27,7% del área total, respectivamente. el 4% del área total se encuentra en estado insalubre y el 0,2% presenta estado enfermo. Las áreas insalubres y enfermas se distribuyeron principalmente en las áreas con actividades humanas frecuentes en el borde del desierto, mientras que el estado saludable y sub-saludable se distribuyen principalmente en el interior del desierto, lo que indica que el entorno ecológico general del desierto de Badain Jaran era relativamente estable, pero la protección y restauración del entorno ecológico en la periferia del desierto deben fortalecerse para evitar una mayor degradación. El propósito de este estudio fue formar un sistema técnico de evaluación de la salud de los ecosistemas en la reserva natural del desierto árido, brindando apoyo técnico para la evaluación de la salud de los ecosistemas, el monitoreo de la degradación de los ecosistemas, la prevención de enfermedades, la protección y restauración de los ecosistemas, el desarrollo sostenible de la reserva y el control de la salud de los ecosistemas en la reserva natural del desierto árido.

Tema: Anticipando Transiciones Críticas en Ecosistemas
Subdisciplina: Cambio Global y Planetario
Campo: Ciencias ambientales
Dominio: Ciencias físicas
Otros temas: Evaluación de la Idoneidad del Uso del Suelo Mediante SIG,Evaluación del Metabolismo Urbano y la Sostenibilidad

Parametrización del modelo para representar procesos a escalas no resueltas y propiedades cambiantes de sistemas en evolución

Año 2020, volumen 26, número 3. Fuente: artículo. Cumple con los estándares. Acceso libre. Enlace Archivo
Idioma: inglés, Publicación: revista Biología del cambio global . ISSN: 1354-1013,1365-2486. Organización: Wiley-Blackwell
Número de veces que ha sido citado: 52. Contribuye al Objetivo de Desarrollo Sostenible: Vida en tierra

Resumen: El modelado se ha convertido en una herramienta indispensable para la investigación científica. Sin embargo, los modelos generan una gran incertidumbre cuando se utilizan para predecir o pronosticar las respuestas de los ecosistemas al cambio global. Esta incertidumbre se debe en parte a la parametrización, que es un procedimiento esencial para la especificación del modelo mediante la definición de valores de parámetros para un modelo. La doctrina clásica de la parametrización es que un parámetro es constante. Sin embargo, se sabe comúnmente por la práctica del modelado que un modelo que está bien calibrado para sus parámetros en un sitio puede no simular bien en otro sitio a menos que sus parámetros se ajusten nuevamente. Esta práctica común implica que los valores de los parámetros deben variar según los sitios. De hecho, los valores de los parámetros que se estiman utilizando un enfoque estadísticamente riguroso, es decir, la asimilación de datos, varían con el tiempo, el espacio y los tratamientos en experimentos de cambio global. Este artículo ilustra que variar los parámetros debe tener en cuenta tanto los procesos a escalas no resueltas como las propiedades cambiantes de los sistemas en evolución. Un modelo, por complejo que sea, no podría representar todos los procesos de un sistema a escalas resueltas. Las interacciones de los procesos a escalas no resueltas con aquellos a escalas resueltas deben reflejarse en los parámetros del modelo. Mientras tanto, se observa de manera generalizada que las propiedades de los ecosistemas cambian con el tiempo, el espacio y las condiciones ambientales. Los parámetros, que representan las propiedades de un sistema en estudio, también deberían cambiar. El ajuste se ha practicado durante muchas décadas para cambiar los valores de los parámetros. Sin embargo, desafortunadamente, esta actividad no contribuyó en absoluto a nuestro conocimiento sobre la parametrización de modelos. La asimilación de datos permite estimar rigurosamente los valores de los parámetros y, en consecuencia, ofrece un enfoque para comprender qué, cómo, cuánto y por qué varían los parámetros. Para comprender completamente esos problemas, se requiere una extensa investigación. No obstante, está claro que los cambios en los valores de los parámetros conducen a predicciones de modelos diferentes, incluso si la estructura del modelo es la misma.

Tema: Anticipando Transiciones Críticas en Ecosistemas
Subdisciplina: Cambio Global y Planetario
Campo: Ciencias ambientales
Dominio: Ciencias físicas
Otros temas: Conservación de la Biodiversidad y Gestión de Ecosistemas,Investigación sobre Cambio Climático y Variabilidad

El efecto del cambio climático en la resiliencia de los ecosistemas con formación de patrones espaciales adaptativos

Año 2020, volumen 23, número 3. Fuente: artículo. Cumple con los estándares. Acceso libre. Enlace Archivo
Idioma: inglés, Publicación: revista Cartas ecológicas . ISSN: 1461-023X,1461-0248. Organización: Wiley-Blackwell
Número de veces que ha sido citado: 52. Contribuye al Objetivo de Desarrollo Sostenible: Acción climática

Resumen: En un mundo que cambia rápidamente, cuantificar la resiliencia de los ecosistemas es un desafío importante. Históricamente, la resiliencia se ha definido a través de modelos que no tienen en cuenta los efectos espaciales. Estos sistemas solo pueden adaptarse mediante ajustes uniformes. En realidad, sin embargo, la respuesta no es necesariamente uniforme y puede conducir a la formación de patrones espaciales (autoorganizados), típicamente parches de vegetación localizados. Las medidas clásicas de resiliencia no pueden capturar la dinámica emergente en sistemas autoorganizados espacialmente, incluidas las transiciones entre estados modelados que tienen un impacto limitado en la estructura y productividad de los ecosistemas. Presentamos un marco de retratos de fase interconectados que cuantifica adecuadamente la resiliencia de los estados modelados, que depende del número de parches, las distancias entre ellos y las condiciones ambientales. Mostramos cómo los conceptos clásicos de resiliencia no distinguen entre transiciones de patrones pequeños y grandes, y encontramos que la varianza en las distancias entre parches proporciona un indicador adecuado para el tipo de transición inminente. Posteriormente, describimos la dependencia de la degradación del ecosistema en función de la tasa de cambio climático: el cambio lento conduce a transiciones esporádicas y grandes, mientras que el cambio rápido provoca una secuencia rápida de transiciones más pequeñas. Finalmente, discutimos cómo la eliminación preventiva de parches puede minimizar las pérdidas de productividad durante las transiciones de patrones, constituyendo una estrategia de conservación viable.

Tema: Anticipando Transiciones Críticas en los Ecosistemas
Subdisciplina: Cambio Global y Planetario
Campo: Ciencias ambientales
Dominio: Ciencias físicas
Otros temas: Metabolismo Urbano y Evaluación de la Sostenibilidad,Análisis Global de los Servicios Ecosistémicos y el Uso del Suelo

Los cambios de régimen ocurren desproporcionadamente más rápido en ecosistemas más grandes

Año 2020, volumen 11, número 1. Fuente: artículo. Cumple con los estándares. Acceso libre. Enlace Archivo
Idioma: inglés, Publicación: revista Comunicaciones de la naturaleza . ISSN: 2041-1723. Organización: Portafolio de naturaleza
Número de veces que ha sido citado: 51. Contribuye al Objetivo de Desarrollo Sostenible: Vida bajo el agua

Resumen: Los cambios de régimen pueden afectar abruptamente los sistemas hidrológicos, climáticos y terrestres, dando lugar a ecosistemas degradados y sociedades empobrecidas. Si bien se predice que aumentará la frecuencia de los cambios de régimen, las relaciones fundamentales entre las escalas espacio-temporales de los cambios y sus mecanismos subyacentes son poco conocidas. Aquí analizamos datos empíricos de ambientes terrestres (n = 4), marinos (n = 25) y de agua dulce (n = 13) y mostramos relaciones empíricas sublineales positivas entre el tamaño y la duración del cambio de los sistemas. Cada unidad de área adicional de un ecosistema proporciona una unidad de tiempo cada vez menor para que ese sistema colapse, lo que significa que los sistemas grandes tienden a cambiar más lentamente que los sistemas pequeños, pero desproporcionadamente más rápido. Corroboramos estos hallazgos con cinco modelos computacionales que revelan la importancia de la estructura del sistema para controlar la duración de los turnos. Los hallazgos implican que los cambios en los ecosistemas terrestres ocurren en escalas de tiempo "humanas" de años y décadas, lo que significa que el colapso de grandes ecosistemas vulnerables, como la selva amazónica y los arrecifes de coral del Caribe, puede tardar solo unas pocas décadas una vez que se desencadene.

Tema: Anticipando Transiciones Críticas en Ecosistemas
Subdisciplina: Cambio Global y Planetario
Campo: Ciencias ambientales
Dominio: Ciencias físicas
Otros temas: Metabolismo Urbano y Evaluación de la Sostenibilidad,Dinámica Evolutiva de la Adaptación y Mutación Genéticas

Amenazas al suelo y al agua en un entorno cambiante

Año 2020, volumen 186, Fuente: artículo. Cumple con los estándares. Acceso libre. Enlace
Idioma: inglés, Publicación: revista Investigación ambiental . ISSN: 0013-9351,1096-0953. Organización: Elsevier BV
Número de veces que ha sido citado: 50

Resumen: Los conflictos armados perturban el medio ambiente y perjudican la productividad de la tierra. Afganistán ha estado sumergido en un conflicto durante más de 20 años, afectando dramáticamente el medio ambiente. En este estudio, utilizamos el Índice de vegetación de diferencia normalizada (NDVI) para investigar los cambios espaciales y temporales de la vegetación y los posibles mecanismos subyacentes. Encontramos un aumento del 16,44% en el NDVI en Afganistán de 2000 a 2021. La tasa de crecimiento promedio del NDVI fue del 11,33 %( dentro de los 5 km de distancia del conflicto armado), mayor en el grupo en conflicto que en el grupo sin conflicto. La migración de personas puede haber reducido los impactos humanos en el medio ambiente. La contribución relativa del conflicto armado al crecimiento de la vegetación fue del 3,17 %. Nuestros resultados mostraron que la vegetación en Afganistán aumentó, lo que confirma la idea de que la despoblación aumenta el verdor. A pesar de la variación reducida explicada por la guerra (valores de R2 alrededor de 0,3), nuestro estudio proporciona evidencia empírica sobre los vínculos entre la guerra y el cambio de vegetación en Afganistán.

Tema: Anticipando Transiciones Críticas en los Ecosistemas
Subdisciplina: Cambio Global y Planetario
Campo: Ciencias ambientales
Dominio: Ciencias físicas
Otros temas: Influencia del Clima en los Conflictos Humanos,Degradación de los Pastizales y Medios de Subsistencia Pastorales

Puntos de inflexión socioeconómicos inducidos por el cambio climático: revisión y consulta a las partes interesadas para la investigación relevante para las políticas

Año 2020, volumen 15, número 2. Fuente: artículo. Cumple con los estándares. Acceso libre. Enlace
Idioma: inglés, Publicación: revista Cartas de investigación ambiental . ISSN: 1748-9326. Organización: Publicación de IOP
Número de veces que ha sido citado: 49. Contribuye al Objetivo de Desarrollo Sostenible: Acción climática

Resumen: Resumen Los puntos de inflexión se han convertido en un concepto clave en la investigación sobre el cambio climático, indicando puntos de transición abrupta en los sistemas biofísicos, así como cambios transformadores en las estrategias de adaptación y mitigación. Sin embargo, la existencia potencial de puntos de inflexión en los sistemas socioeconómicos ha permanecido poco explorada, aunque podrían ser muy relevantes para las políticas. Este artículo describe las características de los puntos de inflexión socioeconómicos inducidos por el cambio climático (SETP) para guiar futuras investigaciones sobre SETP para informar la política climática. Revisamos la literatura existente para crear una tipología de punto de inflexión y derivar la siguiente definición de SETP: un cambio climático inducido, un cambio abrupto de un sistema socioeconómico, a un estado nuevo y fundamentalmente diferente. A través de consultas con las partes interesadas, identificamos 22 ejemplos de SETP candidatos con relevancia política para Europa. Tres de estos se describen con mayor detalle para identificar sus características de punto de inflexión( estados estables, mecanismos y cambio abrupto): el colapso del turismo de deportes de invierno, el abandono de tierras agrícolas y la migración inducida por el aumento del nivel del mar. Encontramos que las percepciones de las partes interesadas juegan un papel importante en la descripción de los SETP. El papel de los impulsores climáticos es difícil de aislar de otros impulsores debido a las complejas interacciones con los factores socioeconómicos. En algunos casos, la tasa de cambio en lugar de la magnitud del cambio provoca un punto de inflexión. Los SETP más claros se encuentran en escalas sistémicas pequeñas. A escala nacional a continental, los SETP son menos obvios porque son difíciles de separar de sus efectos de sustitución económica y respuesta política asociados. Algunas medidas de adaptación propuestas son tan transformadoras que sus implementaciones pueden considerarse un SETP en términos de 'respuesta al cambio climático'. La investigación futura puede centrarse en la identificación y el análisis de impacto de los puntos de inflexión utilizando modelos estilizados, en la superación de los umbrales críticos definidos por las partes interesadas en el espacio RCP/SSP y en los impactos macroeconómicos de los nuevos estados del sistema.

Tema: Anticipando Transiciones Críticas en los Ecosistemas
Subdisciplina: Cambio Global y Planetario
Campo: Ciencias ambientales
Dominio: Ciencias físicas
Otros temas: Transiciones de Sostenibilidad y Resiliencia en los Sistemas Socioecológicos,Impacto del Cambio Climático en la Salud Humana

Lotka-Volterra composicional describe la dinámica microbiana en el simplex

Año 2020, volumen 16, número 5. Fuente: artículo. Cumple con los estándares. Acceso libre. Enlace Archivo
Idioma: inglés, Publicación: revista PLOS biología computacional / PLoS biología computacional . ISSN: 1553-734X,1553-7358. Organización: Sociedad Internacional de Biología Computacional
Número de veces que ha sido citado: 46. Contribuye al Objetivo de Desarrollo Sostenible: Vida en tierra

Resumen: Los cambios dinámicos en las comunidades microbianas desempeñan un papel importante en la salud y la enfermedad humanas. Específicamente, descifrar cómo las especies microbianas en una comunidad interactúan entre sí y con su entorno puede dilucidar los mecanismos de la enfermedad, un problema que generalmente se investiga utilizando herramientas de ecología comunitaria. Sin embargo, tales métodos requieren mediciones de densidades absolutas, mientras que los conjuntos de datos típicos solo proporcionan estimaciones de abundancias relativas. Aquí, investigamos sistemáticamente modelos de dinámica microbiana en el simplex de abundancias relativas. Derivamos un nuevo sistema dinámico no lineal para la dinámica microbiana, denominado Lotka-Volterra (cLV)" composicional", unificando enfoques utilizando ecuaciones generalizadas de Lotka-Volterra (gLV) a partir de la ecología comunitaria y el análisis de datos composicionales. En tres conjuntos de datos reales, demostramos que cLV recapitula las interacciones entre abundancias relativas implícitas en gLV. Además, mostramos que el cLV es tan preciso como el gLV en la predicción de trayectorias microbianas en términos de abundancias relativas. Además, comparamos cLV con otros dos modelos de dinámica de abundancia relativa motivados por supuestos comunes en la literatura: un modelo lineal en un espacio transformado de razón logarítmica y un modelo lineal en el espacio de abundancias relativas, y proporcionamos evidencia de que cLV describe con mayor precisión las trayectorias comunitarias a lo largo del tiempo. Finalmente, investigamos cuándo se puede recuperar información sobre los efectos directos a partir de datos relativos que ingenuamente brindan información solo sobre los efectos indirectos. Nuestros resultados sugieren que los efectos fuertes pueden recuperarse de los datos relativos, pero es difícil identificar efectos más sutiles.

Tema: Anticipando Transiciones Críticas en Ecosistemas
Subdisciplina: Cambio Global y Planetario
Campo: Ciencias ambientales
Dominio: Ciencias físicas
Otros temas: Aprendizaje Automático para Mapeo de Prospectividad Mineral , Aplicaciones de Calorimetría en Investigación Científica

Predicción y Complejidad de Lesiones Deportivas: Un enfoque Sinérgico

Año 2020, volumen 50, número 10. Fuente: artículo. Cumple con los estándares. Acceso restringido. Enlace
Idioma: inglés, Publicación: revista Medicina deportiva . ISSN: 0112-1642,1179-2035. Organización: Springer Science + Business Media
Número de veces que ha sido citado: 46

Tema: Anticipando Transiciones Críticas en los Ecosistemas
Subdisciplina: Cambio Global y Planetario
Campo: Ciencias ambientales
Dominio: Ciencias físicas
Otros temas: Econofísica: Complejidad en los Mercados Financieros

Rutas a eventos extremos en sistemas dinámicos: Características dinámicas y estadísticas

Año 2020, volumen 30, número 6. Fuente: artículo. Cumple con los estándares. Acceso libre. Enlace
Idioma: inglés, Publicación: revista Caos . ISSN: 1054-1500,1089-7682,1527-2443. Organización: Instituto Americano de Física
Número de veces que ha sido citado: 46

Resumen: Se observan eventos intermitentes de gran amplitud en la evolución temporal de una variable de estado de muchos sistemas dinámicos. Tales grandes eventos intermitentes comienzan a aparecer repentinamente en sistemas dinámicos en un valor crítico de un parámetro del sistema y continúan durante un rango de valores de parámetros. Tres procesos importantes de inestabilidades, a saber, crisis interior, intermitencia de Pomeau-Manneville y ruptura del movimiento cuasiperiódico, son los más comunes, como se observa en muchos sistemas que conducen a transiciones ocasionales y raras a eventos de picos de gran amplitud. Caracterizamos estos grandes eventos ocasionales como eventos extremos si son más grandes que una altura significativa definida estadísticamente. Presentamos dos sistemas ejemplares, un sistema único y un sistema acoplado para ilustrar cómo funcionan las inestabilidades para originarse como eventos extremos y se manifiestan como eventos dinámicos no triviales. Ilustramos las propiedades dinámicas y estadísticas de tales eventos.

Tema: Anticipando Transiciones Críticas en Ecosistemas
Subdisciplina: Cambio Global y Planetario
Campo: Ciencias ambientales
Dominio: Ciencias físicas
Otros temas: Dinámica de Sincronización en Redes Complejas,Resonancia Estocástica en Sistemas No Lineales

Disminución de la seguridad ecológica mundial ante el cambio climático

Año 2020, volumen 117, Fuente: artículo. Cumple con los estándares. Acceso libre. Enlace
Idioma: inglés, Publicación: revista Indicadores ecológicos. ISSN: 1470-160X,1872-7034. Organización: Elsevier BV
Número de veces que ha sido citado: 45

Resumen: La seguridad ecológica es el estado en que un ecosistema mantiene su estabilidad bajo estrés externo. Debido al cambio climático y al aumento de las actividades humanas desde el siglo XX, el rápido declive de la seguridad ecológica mundial ha amenazado el desarrollo humano sostenible. La evaluación y proyección de la seguridad ecológica global es importante para formar estrategias de adaptación para mantener el desarrollo sostenible en áreas sensibles. Sin embargo, las evaluaciones actuales de la seguridad ecológica se centran principalmente en escalas regionales, y las interacciones entre diferentes factores no se han considerado, lo que resulta en proyecciones futuras que tienen una incertidumbre sustancial. Aquí, se desarrolló un nuevo índice de seguridad ecológica al incluir los ciclos biológicos, de oxígeno, carbono, térmicos e hidrológicos y los impactos en la estabilidad del ecosistema del cambio climático y las actividades humanas a escala global. Se ha establecido un mapa de distribución global de la seguridad ecológica que cubre los últimos 60 años e incluye proyecciones para los próximos 100 años. En las tierras secas se ha producido una grave disminución de la seguridad ecológica que se ha expandido a las regiones circundantes en los últimos 60 años. Se prevé que la respuesta de la seguridad ecológica al calentamiento global y las actividades humanas sea más fuerte. Para ~2100, en un escenario de altas emisiones de gases de efecto invernadero, la cantidad de tierra globalmente insegura cubriría más del 57% de la tierra en el mundo.

Tema: Anticipando Transiciones Críticas en los Ecosistemas
Subdisciplina: Cambio Global y Planetario
Campo: Ciencias ambientales
Dominio: Ciencias físicas
Otros temas: Análisis Global de los Servicios Ecosistémicos y el Uso de la Tierra,Degradación de los Pastizales y Medios de Subsistencia Pastorales

Catástrofes ambientales, cambio climático y atribución

Año 2020, volumen 1469, número 1. Fuente: artículo. Cumple con los estándares. Acceso libre. Enlace Archivo
Idioma: inglés, Publicación: revista Anales de la Academia de Ciencias de Nueva York . ISSN: 0077-8923,1749-6632. Organización: Wiley-Blackwell
Número de veces que ha sido citado: 44. Contribuye al Objetivo de Desarrollo Sostenible: Acción climática

Resumen: En nuestra discusión sobre catástrofes ambientales y ecológicas o desastres resultantes de eventos climáticos extremos, unimos literaturas dispares, lo biológico y lo físico. Nuestro objetivo es vincular la comprensión biológica de los eventos ambientales extremos con la comprensión física de los eventos climáticos extremos en relatos causales conjuntos. Esto requiere descripciones detalladas, tanto en el espacio como en el tiempo, de las partes móviles ecológicas, evolutivas y biológicas de un sistema, junto con descripciones detalladas, también en el espacio y el tiempo, de los fenómenos meteorológicos extremos. Encontramos que tanto el enfoque de" historia "para la atribución de eventos extremos como el enfoque probabilístico" basado en el riesgo " tienen usos en tales descripciones. Sin embargo, el enfoque de la historia se alinea más fácilmente con el enfoque forense de la evidencia que prevalece en la literatura ecológica, que cultiva reglas generales basadas en expertos, es decir, heurísticas y métodos detallados para analizar causas y mecanismos. Presentamos a continuación una serie de ejemplos preliminares de dichos estudios como ejemplos de lo que podría llevarse a cabo en el futuro con mucho más detalle.

Tema: Anticipando Transiciones Críticas en los Ecosistemas
Subdisciplina: Cambio Global y Planetario
Campo: Ciencias ambientales
Dominio: Ciencias físicas
Otros temas: Impacto del Cambio Climático en los Incendios Forestales , Paleoceanografía y Geología del Mar Negro

Caracterización a escala global de los puntos de inflexión en el funcionamiento de los ecosistemas áridos y semiáridos

Año 2020, volumen 29, número 7. Fuente: artículo. Cumple con los estándares. Acceso libre. Enlace Archivo
Idioma: inglés, Publicación: revista Ecología y biogeografía global . ISSN: 1466-822X,1466-8238. Organización: Wiley-Blackwell
Número de veces que ha sido citado: 43. Contribuye al Objetivo de Desarrollo Sostenible: Vida en tierra

Resumen: Resumen Objetivo Los cambios en el funcionamiento de los ecosistemas de las tierras secas están amenazando el bienestar de las poblaciones humanas en todo el mundo, y la degradación de la tierra, exacerbada por el cambio climático, contribuye a la pérdida de biodiversidad y ejerce presión sobre los medios de vida sostenibles. Aquí, se detectaron cambios abruptos en el funcionamiento del ecosistema [los llamados puntos de inflexión (TPs)] utilizando series temporales de datos de observación de la Tierra. Se identificaron áreas de puntos críticos de alta ocurrencia de PT, se caracterizaron los cambios observados y se obtuvieron conocimientos sobre los posibles impulsores de estos cambios. Ubicación Regiones áridas y semiáridas. Período de tiempo 1982-2015. Métodos Utilizamos una técnica de segmentación de series temporales (interrupciones por temporada aditiva y tendencia) para detectar puntos de interrupción en la eficiencia del uso de la lluvia como medio para analizar los cambios en el funcionamiento del ecosistema. Se propuso y evaluó una nueva tipología para caracterizar los cambios detectados, a escalas regionales a locales, para un conjunto de estudios de caso. Se utilizaron datos auxiliares sobre la población y la sequía para proporcionar información sobre los posibles impulsores de la ocurrencia de PT. Resultados Se encontraron puntos de inflexión en el funcionamiento del ecosistema en el 13,6% (c. 2.1 × 10 6 km 2) de tierras secas globales. Los puntos críticos de inflexión se observaron principalmente en América del Norte, el Sahel, Asia Central y Australia. En América del Norte, la mayoría de las PT (62,6%) se caracterizaron por una tendencia decreciente en el funcionamiento de los ecosistemas, mientras que para las otras regiones prevaleció una reversión positiva en el funcionamiento de los ecosistemas. Un análisis adicional mostró que: (a) tanto la presión climática como la antropogénica influyeron en la aparición de TPs en América del Norte; (b) los pastizales del Sahel se caracterizaron principalmente por TPs inducido por la sequía; y (c) la alta presión antropogénica coincidió con la aparición de TPs en Asia y Australia. Conclusiones principales Al desarrollar una nueva tipología dirigida a la categorización de cambios abruptos y graduales en el funcionamiento de los ecosistemas, detectamos y caracterizamos los PT en las tierras secas globales. Esta caracterización de PT es un primer paso crucial para comprender los impulsores del cambio y respaldar una mejor toma de decisiones para la conservación y gestión de los ecosistemas en las tierras secas.

Tema: Anticipando Transiciones Críticas en los Ecosistemas
Subdisciplina: Cambio Global y Planetario
Campo: Ciencias ambientales
Dominio: Ciencias físicas
Otros temas: Respuesta Global a la Sequía Forestal y Cambio Climático,Conservación de la Biodiversidad y Gestión de los Ecosistemas

Múltiples estados de red metaestables en el tráfico urbano

Año 2020, volumen 117, número 30. Fuente: artículo. Cumple con los estándares. Acceso libre. Enlace Archivo
Idioma: inglés, Publicación: revista Actas de la Academia Nacional de Ciencias de los Estados Unidos de América. ISSN: 0027-8424,1091-6490. Organización: Academia Nacional de Ciencias
Número de veces que ha sido citado: 43. Contribuye al Objetivo de Desarrollo Sostenible: Ciudades y comunidades sostenibles

Resumen: Importancia Los diferentes estados de tráfico experimentados por los viajeros pueden deberse a atascos aleatorios localizados o estados generales de la red, que se deciden por la respuesta del sistema a las perturbaciones. Si bien para los sistemas naturales, la existencia de múltiples estados es común, la evidencia de múltiples estados en el transporte hasta ahora no ha sido clara, lo que dificulta nuestra capacidad para predecir y prevenir la propagación de atascos de tráfico. Sobre la base de la teoría de la percolación y los conjuntos de datos GPS de alta resolución, encontramos una fuerte evidencia de la existencia de múltiples estados de red metaestables correspondientes a distintos regímenes de rendimiento del sistema. Nuestros resultados pueden proporcionar una visión profunda para un administrador de tráfico de la ciudad que busca diseñar señales de alerta temprana para evitar que el sistema cambie a un estado de congestión severa.

Tema: Anticipando Transiciones Críticas en Ecosistemas
Subdisciplina: Cambio Global y Planetario
Campo: Ciencias ambientales
Dominio: Ciencias físicas
Otros temas: Mecánica Estadística de Redes Complejas , Econofísica: Complejidad en los Mercados Financieros

Fenómenos de Inflexión y Puntos de No Retorno en los Ecosistemas: Más allá de las Bifurcaciones Clásicas

Año 2020, volumen 19, número 4. Fuente: artículo. Cumple con los estándares. Acceso libre. Enlace
Idioma: inglés, Publicación: revista Revista SIAM sobre sistemas dinámicos aplicados. ISSN: 1536-0040. Organización: Sociedad de Matemáticas Industriales y Aplicadas
Número de veces que ha sido citado: 43. Contribuye al Objetivo de Desarrollo Sostenible: Vida en tierra

Resumen: Discutimos los fenómenos de inflexión (transiciones críticas)en sistemas no autónomos utilizando un ejemplo de un modelo de ecosistema biestable con cambios ambientales representados por parámetros variables en el tiempo [Scheffer et al., Ecosistemas, 11 (2008), págs. 275-279].Damos criterios simples comprobables para la ocurrencia de inflexión no autónoma del equilibrio dominante de herbívoros al equilibrio exclusivo de plantas utilizando propiedades globales del sistema congelado autónomo con tiempo fijo parameters.To para empezar, utilizamos el análisis clásico de bifurcación autónoma para identificar una bifurcación Bogdanov-Takens degenerada en codimensión tres: la fuente de una peligrosa bifurcación subcrítica de Hopf y el centro organizador de la inflexión inducida por bifurcación (inflexión B).Luego, introducimos el concepto de inestabilidad de cuenca para equilibrios para identificar rutas de parámetros a lo largo de las cuales ocurre una inclinación genuina inducida por la velocidad no autónoma (inclinación R) sin cruzar ninguna bifurcación autónoma clásica.Explicamos la inclinación R no autónoma en términos de trayectorias canard máximas y producimos diagramas de inclinación no autónomos en el plano de la magnitud y la velocidad de un cambio de parámetro para descubrir lenguas de inclinación R intrigantes y curvas de bifurcación de seguimiento de inclinación oscilantes.La discusión de la dinámica no trivial que surge de la interacción entre la inclinación B y la inclinación R identifica "puntos sin retorno" donde la inclinación no puede prevenirse mediante la inversión de la tendencia del parámetro y "puntos de inflexión de retorno" donde la inclinación es inducida inadvertidamente por la inversión de la tendencia del parámetro.Nuestros resultados brindan una nueva visión de la sensibilidad de los ecosistemas a las magnitudes y tasas de cambio ambiental.Finalmente, una comparación entre las formas normales de nódulo de silla de montar" inclinado " y de Hopf subcrítico revela algunas propiedades de inclinación universales debido a la inestabilidad de la cuenca, una bifurcación peligrosa genérica o la combinación de ambas.

Tema: Anticipando Transiciones Críticas en Ecosistemas
Subdisciplina: Cambio Global y Planetario
Campo: Ciencias ambientales
Dominio: Ciencias físicas
Otros temas: Impacto Ecológico de Especies Invasoras en Islas,Evolución de la Cooperación y el Altruismo en los Sistemas Sociales

Fenómeno de retardo de inflexión dependiente de la velocidad en un sistema termoacústico con ruido de color

Año 2020, volumen 63, número 11. Fuente: artículo. Cumple con los estándares. Acceso libre. Enlace
Idioma: inglés, Publicación: revista Ciencia China. Ciencias tecnológicas / Ciencia China. Ciencias Tecnológicas. ISSN: 1869-1900,1674-7321. Organización: Springer Science + Business Media
Número de veces que ha sido citado: 43. Contribuye al Objetivo de Desarrollo Sostenible: Energía asequible y limpia

Resumen: La propina es un fenómeno en sistemas multiestables donde pequeños cambios en las entradas causan grandes cambios en las salidas. Cuando el parámetro varía dentro de una determinada escala de tiempo, la tasa afectará los comportamientos de inclinación. Estos comportamientos no son deseables en los sistemas termoacústicos, que se utilizan ampliamente en la aviación, la generación de energía y otras industrias. Por lo tanto, este artículo tiene como objetivo considerar los comportamientos de inclinación del sistema termoacústico con los parámetros variables en el tiempo y las excitaciones combinadas de ruidos de colores aditivos y multiplicativos. Los comportamientos dinámicos transitorios para el modelo termoacústico propuesto se implementan a través de la ecuación reducida de Fokker-Planck-Kolmogorov derivada por un método de promedio estocástico estándar. Luego, se estudian los problemas de inflexión de los sistemas termoacústicos dependientes de la velocidad con fluctuaciones aleatorias en virtud de las funciones de densidad de probabilidad obtenidas. Nuestros resultados muestran que la tasa retrasa el valor del parámetro de inflexión en comparación con el supuesto cuasiestable, lo que se denomina fenómeno de retardo de inflexión dependiente de la tasa. Además, se analizan en detalle las influencias de los valores iniciales, la velocidad, el tiempo de cambio de los parámetros y el tiempo de correlación de los ruidos en el fenómeno de retardo de inflexión dependiente de la velocidad. Estos resultados son de gran importancia para la investigación en campos relacionados, como la aviación y las turbinas de gas terrestres.

Tema: Anticipando Transiciones Críticas en Ecosistemas
Subdisciplina: Cambio Global y Planetario
Campo: Ciencias ambientales
Dominio: Ciencias físicas
Otros temas: Termodinámica Estocástica y Teoremas de Fluctuación,Investigación sobre Cambio Climático y Variabilidad

Transiciones Inducidas por Ruido en un Modelo Productor-Pastoreador No Liso con Restricciones Estequiométricas

Año 2020, volumen 82, número 5. Fuente: artículo. Cumple con los estándares. Acceso libre. Enlace Archivo
Idioma: inglés, Publicación: revista Boletín de biología matemática. ISSN: 0092-8240,1522-9602. Organización: Springer Science + Business Media
Número de veces que ha sido citado: 41

Resumen: Los modelos estequiométricos productor-pastoreador no son lisos debido a la Ley de Mínimos de Liebig y pueden generar nuevas dinámicas, como la biestabilidad de las interacciones productor-pastoreador. Los ruidos ambientales pueden ser extremadamente importantes y cambiar los comportamientos dinámicos de un modelo estequiométrico productor-pastoreador. En este artículo, consideramos un modelo productor-pastoreador forzado estocásticamente y estudiamos los fenómenos de conmutación de estado inducida por ruido entre dos atractores estocásticos en la zona biestable. A saber, hay un salto aleatorio frecuente de trayectorias de fase entre cuencas de atracción de los atractores. Además, al aplicar la técnica de la función de sensibilidad estocástica, construimos la elipse de confianza y la banda de confianza para encontrar la disposición configuracional de los equilibrios y un ciclo límite, respectivamente.

Tema: Anticipando Transiciones Críticas en Ecosistemas
Subdisciplina: Cambio Global y Planetario
Campo: Ciencias ambientales
Dominio: Ciencias físicas
Otros temas: Resonancia Estocástica en Sistemas No Lineales,Termodinámica Estocástica y Teoremas de Fluctuación

Un metaanálisis sobre la descomposición cuantifica los efectos de la diversidad vegetal en la vida futura como impulsor del cambio global

Año 2020, volumen 11, número 1. Fuente: artículo. Cumple con los estándares. Acceso libre. Enlace Archivo
Idioma: inglés, Publicación: revista Comunicaciones de la naturaleza . ISSN: 2041-1723. Organización: Portafolio de naturaleza
Número de veces que ha sido citado: 40. Contribuye al Objetivo de Desarrollo Sostenible: Vida en tierra

Resumen: Resumen La pérdida de biodiversidad puede alterar el funcionamiento de los ecosistemas; sin embargo, no está claro cómo altera la descomposición, un componente crítico de los ciclos biogeoquímicos en la biosfera. Aquí, proporcionamos un metanálisis a escala global para cuantificar cómo los cambios en la diversidad de materia orgánica derivada de las plantas (es decir, la basura) afectan las tasas de descomposición. Encontramos que los efectos de la diversidad después de la vida fueron significativos y de magnitud sustancial en bosques, pastizales y humedales. Los cambios en la diversidad de las plantas podrían alterar las tasas de descomposición tanto como se proyecta que el cambio climático las alterará. Específicamente, diversificar la hojarasca vegetal de especies mono a mixtas aumenta la tasa de descomposición en un 34,7% en los bosques de todo el mundo, lo que es comparable en magnitud al aumento del 13,6 al 26,4% en las tasas de descomposición que se prevé que ocurra en los próximos 50 años en respuesta al calentamiento climático. Por lo tanto, los cambios en la biodiversidad no pueden verse únicamente como una respuesta a la influencia humana, como el cambio climático, sino que también podrían ser un impulsor no despreciable de cambios futuros en los ciclos biogeoquímicos y las retroalimentaciones climáticas en la Tierra.

Tema: Anticipando Transiciones Críticas en Ecosistemas
Subdisciplina: Cambio Global y Planetario
Campo: Ciencias ambientales
Dominio: Ciencias físicas
Otros temas: Conservación de la Biodiversidad y Gestión de Ecosistemas,Análisis Global de Servicios Ecosistémicos y Uso de la Tierra

Reconocimiento topológico de transiciones críticas en series temporales de criptomonedas

Año 2020, volumen 548, Fuente: artículo. Cumple con los estándares. Acceso libre. Enlace
Idioma: inglés, Publicación: revista Física. A . ISSN: 0378-4371,1873-2119. Organización: Elsevier BV
Número de veces que ha sido citado: 39

Resumen: Analizamos cuatro criptomonedas principales (Bitcoin, Ethereum, Litecoin y Ripple) antes de la caída del mercado de activos digitales a principios de 2018. También analizamos Bitcoin antes de algunos de los mini bloqueos que ocurrieron durante el período 2016-2018. Todas las series temporales relevantes mostraron un comportamiento altamente errático. Presentamos una metodología que combina el análisis de datos topológicos con una técnica de aprendizaje automático-k-means clustering-para caracterizar el régimen caótico emergente en un sistema complejo que se acerca a una transición crítica. Primero probamos nuestra metodología en la dinámica de sistemas complejos de un atractor de tipo Lorenz. Luego lo aplicamos a las cuatro criptomonedas principales. Encontramos señales de alerta temprana para transiciones críticas, es decir, caídas, en los mercados de criptomonedas.

Tema: Anticipando Transiciones Críticas en Ecosistemas
Subdisciplina: Cambio Global y Planetario
Campo: Ciencias ambientales
Dominio: Ciencias físicas
Otros temas: Análisis de Datos Topológicos en Ciencia e Ingeniería , Econofísica: Complejidad en los Mercados Financieros

Evaluación multicriterio de la resiliencia de las áreas de función ecológica en China con un enfoque en la restauración ecológica

Año 2020, volumen 119, Fuente: artículo. Cumple con los estándares. Acceso libre. Enlace
Idioma: inglés, Publicación: revista Indicadores ecológicos. ISSN: 1470-160X,1872-7034. Organización: Elsevier BV
Número de veces que ha sido citado: 39. Contribuye al Objetivo de Desarrollo Sostenible: Vida en tierra

Resumen: El crecimiento demográfico y el rápido desarrollo económico han provocado impactos ecológicos negativos graves y generalizados, por lo que el mundo se enfrenta a la tarea de la recuperación ecológica. China, en particular, está llevando a cabo una campaña nacional de mejora de la tierra y restauración ecológica. La distribución espacial de la resiliencia ecológica debe tenerse plenamente en cuenta en la planificación de estos proyectos. Sin embargo, la mayoría de las evaluaciones ecológicas actuales carecen de un enfoque en la resiliencia. Basado en principios de resiliencia seleccionados, este documento construye un sistema de indicadores de evaluación para la resiliencia ecológica a escala nacional, evalúa el nivel de resiliencia ecológica de 1.434 áreas de función ecológica en China y analiza el diseño de proyectos de restauración ecológica en todo el país. Las principales conclusiones son las siguientes: (1) En China,el nivel de resiliencia ecológica varía ampliamente según la ubicación. En general, muestra que se producen altos niveles de resiliencia ecológica en el sur y bajos en el norte. El índice de resiliencia osciló entre 0 y 0,585. El índice de condición natural es el indicador más importante que afecta la resiliencia. (2) Los proyectos de restauración ecológica existentes en China se distribuyen principalmente en áreas con bajos niveles de resiliencia. La ingeniería ecológica restaurativa no está directamente relacionada con la distribución de la resiliencia, pero se ve afectada por el nivel de resiliencia. (3) Los niveles de resiliencia de China tienen una relación negativa con la sensibilidad ecológica y el nivel de vulnerabilidad ecológica. La construcción de un sistema de índice de evaluación de la resiliencia a escala nacional basado en criterios de resiliencia puede revelar efectivamente el patrón general de resiliencia a escala nacional. Este estudio puede proporcionar una referencia para la planificación, evaluación y manejo adaptativo de la restauración ecológica a nivel nacional.

Tema: Anticipando Transiciones Críticas en Ecosistemas
Subdisciplina: Cambio Global y Planetario
Campo: Ciencias ambientales
Dominio: Ciencias físicas
Otros temas: Análisis Global de Servicios Ecosistémicos y Uso de la Tierra,Transiciones de Sostenibilidad y Resiliencia en Sistemas Socioecológicos

Evidencia empírica a largo plazo, señales de alerta temprana y múltiples impulsores de cambios de régimen en un ecosistema lacustre

Año 2020, volumen 109, número 9. Fuente: artículo. Cumple con los estándares. Acceso restringido. Enlace
Idioma: inglés, Publicación: revista Revista de ecología. ISSN: 0022-0477,1365-2745. Organización: Wiley-Blackwell
Número de veces que ha sido citado: 38

Tema: Anticipando Transiciones Críticas en Ecosistemas
Subdisciplina: Cambio Global y Planetario
Campo: Ciencias ambientales
Dominio: Ciencias físicas
Otros temas: Metabolismo Urbano y Evaluación de la Sostenibilidad

Aparición de dinámicas en cascada en la interacción de elementos de inflexión de la ecología y el clima

Año 2020, volumen 7, número 6. Fuente: artículo. Cumple con los estándares. Acceso libre. Enlace Archivo
Idioma: inglés, Publicación: revista Ciencia abierta de la Royal Society . ISSN: 2054-5703. Organización: Sociedad Real
Número de veces que ha sido citado: 38. Contribuye al Objetivo de Desarrollo Sostenible: Vida bajo el agua

Resumen: En ecología, clima y otros campos, se han identificado (sub)sistemas que pueden pasar a un estado cualitativamente diferente cuando se cruza un umbral crítico o punto de inflexión en un proceso de conducción. La comprensión de esos elementos de inflexión es de gran interés dada la creciente influencia de los humanos en el sistema biofísico de la Tierra. Existen interacciones complejas entre los elementos de inflexión, por ejemplo, los mecanismos físicos conectan los subsistemas del sistema climático. Basándonos en trabajos anteriores sobre tales sistemas no lineales acoplados, evaluamos sistemáticamente el comportamiento cualitativo a largo plazo de los elementos de inflexión que interactúan. Desarrollamos una comprensión de las consecuencias de las interacciones en el comportamiento de inflexión, lo que permite que surjan cascadas de inflexión en determinadas condiciones. La aplicación (narrativa) de estos resultados cualitativos a ejemplos del mundo real de elementos de inflexión que interactúan indica que pueden ocurrir cascadas de inflexión con profundas consecuencias: la capa de hielo de Groenlandia que interactúa y la circulación oceánica termohalina podrían volcarse antes de que se crucen los puntos de inflexión de los subsistemas aislados. La eutrofización del primer lago en una cadena de lagos podría propagarse a través de los siguientes lagos sin cruzar sus niveles críticos individuales de aporte de nutrientes. La posibilidad de una dinámica emergente de inflexión en cascada requiere el desarrollo de una teoría unificada de elementos de inflexión interactivos y el análisis cuantitativo de elementos de inflexión interactivos del mundo real.

Tema: Anticipando Transiciones Críticas en los Ecosistemas
Subdisciplina: Cambio Global y Planetario
Campo: Ciencias ambientales
Dominio: Ciencias físicas
Otros temas: Hipótesis Gaia y Ciencia de los Sistemas Terrestres , Evolución de la Cooperación y el Altruismo en los Sistemas Sociales

Probabilidad y riesgo en epilepsia

Año 2020, volumen 33, número 2. Fuente: artículo. Cumple con los estándares. Acceso restringido. Enlace
Idioma: inglés, Publicación: revista Opinión actual en neurología. ISSN: 1350-7540,1473-6551. Organización: Lippincott Williams y Wilkins
Número de veces que ha sido citado: 35. Contribuye al Objetivo de Desarrollo Sostenible: Buena salud y bienestar

Tema: Anticipando Transiciones Críticas en Ecosistemas
Subdisciplina: Cambio Global y Planetario
Campo: Ciencias ambientales
Dominio: Ciencias físicas
Otros temas: Oscilaciones Neuronales en Redes Corticales , Econofísica: Complejidad en los Mercados Financieros

Detección de ralentización crítica en sistemas epidemiológicos de alta dimensión

Año 2020, volumen 16, número 3. Fuente: artículo. Cumple con los estándares. Acceso libre. Enlace Archivo
Idioma: inglés, Publicación: revista PLOS biología computacional / PLoS biología computacional . ISSN: 1553-734X,1553-7358. Organización: Sociedad Internacional de Biología Computacional
Número de veces que ha sido citado: 35. Contribuye al Objetivo de Desarrollo Sostenible: Buena salud y bienestar

Resumen: A pesar de los avances médicos, la aparición y reaparición de enfermedades infecciosas sigue suponiendo una amenaza para la salud pública. Los modelos epidemiológicos de baja dimensión predicen que las transiciones epidémicas están precedidas por el fenómeno de desaceleración crítica (CSD). Esto ha planteado la posibilidad de anticipar la (re)emergencia de enfermedades utilizando señales de alerta temprana (SAT) basadas en CSD, que son momentos estadísticos estimados a partir de datos de series temporales. Para que el SAT sea útil para detectar (re)emergencias futuras, la CSD debe ser una característica genérica (independiente del modelo) de la dinámica epidemiológica, independientemente de la complejidad del sistema. Actualmente, no está claro si las predicciones de CSD, derivadas de sistemas simples de baja dimensión, pertenecen a sistemas reales, que son de alta dimensión. Para evaluar la generalidad de la CSD, realizamos un estudio de simulación de una jerarquía de modelos, con complejidad estructural y dimensionalidad crecientes, para una enfermedad infecciosa similar al sarampión. Nuestros cinco modelos incluyeron: i) un modelo homogéneo Susceptible-Expuesto-Infeccioso-Recuperado (SEIR) no estacional, ii) un modelo SEIR homogéneo con estacionalidad en la transmisión, iii) un modelo SEIR estructurado por edad, iv) un modelo multiplex basado en red (Mplex) y v) un simulador basado en agentes (FRED). Todos los modelos se parametrizaron para tener un umbral de inmunización de inmunidad colectiva de alrededor del 90% de cobertura, y experimentaron una disminución lineal en la captación de vacunas, del 92% al 70% durante 15 años. Encontramos evidencia de CSD antes de la reaparición de la enfermedad en todos los modelos. También se evaluó el desempeño de siete SAT: la autocorrelación, coeficiente de variación, índice de dispersión, curtosis, media, asimetría, varianza. El rendimiento se puntuó utilizando el estadístico del Área bajo la Curva ROC (AUC). Los EWS de mejor desempeño fueron la media y la varianza, con AUC>0,75 un año antes del tiempo de transición estimado. Estos dos, junto con la autocorrelación y el índice de dispersión, son SAT candidatos prometedores para detectar la aparición de enfermedades.

Tema: Anticipando Transiciones Críticas en los Ecosistemas
Subdisciplina: Cambio Global y Planetario
Campo: Ciencias ambientales
Dominio: Ciencias físicas
Otros temas: Modelando la Dinámica de la Pandemia de COVID-19,Análisis de Redes de Psicopatología y Trastornos Mentales

Los modelos logísticos estocásticos reproducen series temporales experimentales de comunidades microbianas

Año 2020, volumen 9, Fuente: artículo. Cumple con los estándares. Acceso libre. Enlace
Idioma: inglés, Publicación: revista eLife . ISSN: 2050-084X. Organización: eLife Sciences Publications Ltd
Número de veces que ha sido citado: 35. Contribuye al Objetivo de Desarrollo Sostenible: Vida en la tierra|Vida debajo del agua

Resumen: Analizamos propiedades de series temporales microbianas experimentales, del plancton y del microbioma humano, e investigamos si los modelos estocásticos generalizados de Lotka-Volterra podrían reproducir esas propiedades. Mostramos que este es el caso cuando el término de ruido es grande y una función lineal de la abundancia de especies, mientras que la fuerza de las autointeracciones varía en múltiples órdenes de magnitud. Destacamos el hecho de que todas las propiedades estocásticas observadas pueden obtenerse a partir de un modelo logístico, es decir, sin interacciones, ni siquiera el carácter de nicho de la serie temporal experimental. El ruido lineal está asociado con la estocasticidad de la tasa de crecimiento, que está relacionada con los cambios en el entorno. Esto sugiere que las fluctuaciones en las series temporales experimentales escasamente muestreadas pueden ser causadas por fuentes extrínsecas.

Tema: Anticipando Transiciones Críticas en los Ecosistemas
Subdisciplina: Cambio Global y Planetario
Campo: Ciencias ambientales
Dominio: Ciencias físicas
Otros temas: Dinámica Evolutiva de la Adaptación y Mutación Genética , Econofísica: Complejidad en los Mercados Financieros

El cambio climático de máxima probabilidad de calentamiento global bajo la influencia del efecto invernadero y el ruido de Lévy

Año 2020, volumen 30, número 1. Fuente: artículo. Cumple con los estándares. Acceso libre. Enlace
Idioma: inglés, Publicación: revista Caos . ISSN: 1054-1500,1089-7682,1527-2443. Organización: Instituto Americano de Física
Número de veces que ha sido citado: 34. Contribuye al Objetivo de Desarrollo Sostenible: Acción climática

Resumen: Una transición climática abrupta podría desencadenarse por un solo evento extremo, y un ruido de Lévy α-estable no gaussiano se considera un tipo de ruido para generar tales eventos extremos. A diferencia del ruido gaussiano clásico, todavía falta un enfoque integral de la ruta de transición más probable para sistemas con ruido de Lévy α-estable. Desarrollamos aquí un marco probabilístico, basado en la ecuación no local de Fokker-Planck, para investigar el cambio climático de máxima probabilidad para un sistema de balance energético bajo la influencia del efecto invernadero y las fluctuaciones de Lévy. Encontramos que un período del estado de clima frío puede interrumpirse por un cambio brusco al más cálido debido a saltos de ruido más grandes con baja frecuencia. Además, el cambio climático por calentamiento de 1,5°C bajo un efecto invernadero mejorado genera un proceso de crecimiento gradual. Estos resultados proporcionan información importante sobre los mecanismos subyacentes de las transiciones climáticas abruptas desencadenadas por un proceso de Lévy.

Tema: Anticipando Transiciones Críticas en Ecosistemas
Subdisciplina: Cambio Global y Planetario
Campo: Ciencias ambientales
Dominio: Ciencias físicas
Otros temas: Termodinámica Estocástica y Teoremas de Fluctuación,Mecánica Estadística con Interacciones de Largo Alcance y No Extensividad

Explorando vías de transición no lineales en sistemas socioecológicos

Año 2020, volumen 10, número 1. Fuente: artículo. Cumple con los estándares. Acceso libre. Enlace Archivo
Idioma: inglés, Publicación: revista Informes científicos. ISSN: 2045-2322. Organización: Portafolio de naturaleza
Número de veces que ha sido citado: 32. Contribuye al Objetivo de Desarrollo Sostenible: Vida en tierra

Resumen: Resumen Las dinámicas de los puntos de inflexión son impulsores fundamentales para las vías de transición sostenibles de los sistemas socioecológicos (SE). La investigación actual analiza predominantemente cómo cruzar los puntos de inflexión provoca cambios de régimen, sin embargo, el análisis de posibles vías de transición desde estos puntos de inflexión sociales y ecológicos a menudo se pasa por alto. En este artículo, analizamos las vías de transición y los posibles resultados a los que pueden conducir a través de un modelo estilizado de un sistema compuesto por agentes interactivos que explotan los recursos y, por extensión, el ecosistema en general. Las interacciones entre el sistema social y el ecológico se basan en un marco de percepción-explotación. Mostramos que la presencia de puntos de inflexión en el SE puede generar vías de transición socioecológica contraintuitivas. Por ejemplo, la alta percepción de un estado ecológico alarmante entre los agentes puede proporcionar beneficios ecológicos a corto plazo, pero puede ser menos efectiva a largo plazo, en comparación con una condición de baja percepción. Este trabajo también destaca cómo comprender las interacciones no lineales es fundamental para definir las vías de transición adecuadas de cualquier SES.

Tema: Anticipando Transiciones Críticas en Ecosistemas
Subdisciplina: Cambio Global y Planetario
Campo: Ciencias ambientales
Dominio: Ciencias físicas
Otros temas: Metabolismo Urbano y Evaluación de la Sostenibilidad,Evolución de la Cooperación y el Altruismo en los Sistemas Sociales

Una serie de eventos desafortunados: caracterización de la naturaleza contingente de los extremos fisiológicos utilizando registros ambientales a largo plazo

Año 2020, volumen 287, número 1918. Fuente: artículo. Cumple con los estándares. Acceso libre. Enlace Archivo
Idioma: inglés, Publicación: revista Actas-Royal Society. Ciencias biológicas/Actas-Royal Society. Ciencias Biológicas. ISSN: 0962-8452,1471-2954. Organización: Sociedad Real
Número de veces que ha sido citado: 31. Contribuye al Objetivo de Desarrollo Sostenible: Acción climática

Resumen: Los cambios acelerados en el clima global han centrado la atención de ecologistas y fisiólogos en eventos ambientales extremos. Sin embargo, el proceso dinámico de aclimatación fisiológica complica el estudio de las consecuencias de estos eventos. Dependiendo del rango de plasticidad y la amplitud y velocidad de la variación ambiental, la fisiología puede estar en sintonía con el entorno o peligrosamente desincronizada. Implementamos un enfoque cuantitativo modificado para identificar eventos extremos en los registros ambientales, proponiendo que los organismos están estresados por desviaciones del medio ambiente del nivel actual de aclimatación, en lugar de por el estado absoluto del medio ambiente. Este enfoque facilita un modelo nulo inequívoco de las consecuencias de la variación ambiental, identificando un subconjunto único de eventos como 'extremos'. Específicamente, permite examinar cómo tanto la extensión temporal (la ventana de aclimatación) como el tipo de señal ambiental afectan la magnitud y el momento de los eventos ambientales extremos. Por ejemplo, si la fisiología responde al promedio móvil de las condiciones pasadas, una ventana de aclimatación más larga generalmente da como resultado un mayor estrés impuesto. Si, por el contrario, la fisiología responde a los máximos históricos, las ventanas de aclimatación más largas reducen el estrés impuesto, aunque quizás a un mayor costo constitutivo. Este enfoque debe informarse más y probarse con experimentos empíricos que aborden la naturaleza dependiente de la historia de la aclimatación.

Tema: Anticipando Transiciones Críticas en Ecosistemas
Subdisciplina: Cambio Global y Planetario
Campo: Ciencias ambientales
Dominio: Ciencias físicas
Otros temas: Modelado de Distribución de Especies e Impactos del Cambio Climático,Teoría Metabólica de la Ecología y los Impactos del Cambio Climático

Avanzando en la Comprensión de la Capacidad de Adaptación de los Sistemas Socioecológicos para Absorber Climas Extremos

Año 2020, volumen 8, número 2. Fuente: artículo. Cumple con los estándares. Acceso libre. Enlace Archivo
Idioma: inglés, Publicación: revista El futuro de la Tierra . ISSN: 2328-4277. Organización: Unión Geofísica Americana
Número de veces que ha sido citado: 31. Contribuye al Objetivo de Desarrollo Sostenible: Acción climática

Resumen: Resumen Mejorar la capacidad de los sistemas socioecológicos (SE) para adaptarse al cambio climático es de crucial importancia. Si bien los impactos graduales del cambio climático han sido el foco principal de gran parte de la investigación reciente, se sabe mucho menos sobre cómo los SES se ven afectados por los extremos climáticos y cómo se adaptan. Aquí, sobre la base de una conceptualización avanzada de la resiliencia socioecológica, realizada por un grupo interdisciplinario de científicos, describimos tres desafíos principales para poner en práctica el concepto de resiliencia con un enfoque particular en los extremos climáticos. Primero, discutimos los pasos necesarios necesarios para identificar y medir variables relevantes para capturar el espectro de respuesta completo de los componentes sociales y ecológicos acoplados de SES. En segundo lugar, examinamos cómo se pueden cuantificar los impactos climáticos extremos en los flujos de acoplamiento en los SES aprendiendo de transiciones sociales pasadas o adaptaciones a los extremos climáticos y los cambios resultantes en el suministro de servicios ecosistémicos. Por último, exploramos cómo identificar opciones de gestión para mantener y mejorar la resiliencia socioecológica bajo un régimen cambiante de extremos climáticos. Concluimos que múltiples vías dentro de las estrategias de adaptación y mitigación que mejoran la capacidad de adaptación de las SE para absorber los extremos climáticos abrirán el camino hacia un futuro sostenible.

Tema: Anticipando Transiciones Críticas en Ecosistemas
Subdisciplina: Cambio Global y Planetario
Campo: Ciencias ambientales
Dominio: Ciencias físicas
Otros temas: Transiciones de Sostenibilidad y Resiliencia en Sistemas Socioecológicos,Análisis Global de Servicios Ecosistémicos y Uso de la Tierra

El principio de exclusión competitiva en entornos estocásticos

Año 2020, volumen 80, número 5. Fuente: artículo. Cumple con los estándares. Acceso libre. Enlace
Idioma: inglés, Publicación: revista Revista de biología matemática. ISSN: 0303-6812,1432-1416. Organización: Springer Science + Business Media
Número de veces que ha sido citado: 30

Resumen: En su forma más simple, el principio de exclusión competitiva establece que un número de especies que compiten por un número menor de recursos no pueden coexistir. Sin embargo, se ha observado empíricamente que en algunos entornos es posible tener coexistencia. Un ejemplo es la "paradoja del plancton" de Hutchinson. Este es un caso en el que coexisten un gran número de especies de fitoplancton y compiten por un número muy limitado de recursos. Tanto estudios experimentales como teóricos han demostrado que las fluctuaciones temporales del medio ambiente pueden facilitar la coexistencia de especies competidoras. Hutchinson conjeturó que se puede lograr la coexistencia porque las condiciones de desequilibrio permitirían que diferentes especies fueran favorecidas por el medio ambiente en diferentes momentos. En este artículo mostramos en varios entornos cómo un entorno variable (estocástico) permite que coexistan un conjunto de especies competidoras limitadas por un menor número de recursos u otros factores dependientes de la densidad. Si las fluctuaciones ambientales se modelan mediante ruido blanco y las tasas de crecimiento per cápita de los competidores dependen linealmente de los recursos, demostramos que existe exclusión competitiva. Sin embargo, si la dependencia entre las tasas de crecimiento y los recursos no es lineal o el término ruido blanco no es lineal, mostramos que es posible la coexistencia en menos recursos que especies. Aún más sorprendentemente, si la variación ambiental temporal proviene de cambiar el entorno en momentos aleatorios entre un número finito de estados posibles, es posible que todas las especies coexistan incluso si las tasas de crecimiento dependen linealmente de los recursos. Mostramos en un ejemplo (una variante de la cual apareció por primera vez en Benaim y Lobry '16) que, contrariamente a la explicación de Hutchinson, uno puede cambiar entre dos entornos en los que se favorece a la misma especie y aún así lograr la coexistencia.

Tema: Anticipando Transiciones Críticas en los Ecosistemas
Subdisciplina: Cambio Global y Planetario
Campo: Ciencias ambientales
Dominio: Ciencias físicas
Otros temas: Dinámica Evolutiva de la Adaptación y Mutación Genética,Evolución de la Cooperación y el Altruismo en los Sistemas Sociales

Cómo se funda la IA en paisajes contradictorios de niebla y fricción

Año 2020, volumen 19, número 3. Fuente: artículo. Cumple con los estándares. Acceso restringido. Enlace
Idioma: inglés, Publicación: revista Revista de modelado y simulación de defensa. ISSN: 1548-5129,1557-380X. Organización: Publicación SAGE
Número de veces que ha sido citado: 30. Contribuye al Objetivo de Desarrollo Sostenible: Trabajo decente y crecimiento económico

Tema: Anticipando Transiciones Críticas en Ecosistemas
Subdisciplina: Cambio Global y Planetario
Campo: Ciencias ambientales
Dominio: Ciencias físicas
Otros temas: Física Estadística de la Dinámica de Opinión,Modelado y Aplicaciones de Dinámica de Sistemas

Defensa en Profundidad Contra la Extinción Humana: Prevención, Respuesta, Resiliencia y Por Qué Todas Importan

Año 2020, volumen 11, número 3. Fuente: artículo. Cumple con los estándares. Acceso libre. Enlace Archivo
Idioma: inglés, Publicación: revista Política global . ISSN: 1758-5880,1758-5899. Organización: Wiley-Blackwell
Número de veces que ha sido citado: 29. Contribuye al Objetivo de Desarrollo Sostenible: Acción climática

Resumen: Analizamos la clasificación de los riesgos de extinción de tres maneras diferentes, que afectan la forma en que podemos intervenir para reducir el riesgo. Primero, ¿cómo comienza a causar daños? En segundo lugar, ¿cómo alcanza la escala de una catástrofe global? En tercer lugar, ¿cómo llega a todos? En todas estas tres fases hay una capa de defensa que bloquea la mayoría de los riesgos: Primero, podemos evitar que ocurran catástrofes. En segundo lugar, podemos responder a las catástrofes antes de que alcancen una escala global. En tercer lugar, la humanidad es resistente a la extinción incluso frente a catástrofes globales. La mayor probabilidad de extinción se plantea cuando todas estas defensas son débiles, es decir, por riesgos que es poco probable que prevengamos, es poco probable que respondamos con éxito y es poco probable que seamos resistentes. Descubrimos que, por lo general, es mejor invertir significativamente en fortalecer las tres capas de defensa. También sugerimos formas de hacerlo adaptadas a las clases de riesgo que identificamos. Por último, discutimos la importancia de los factores de riesgo subyacentes: eventos o condiciones estructurales que pueden debilitar las capas de defensa incluso sin representar un riesgo de extinción inmediata.

Tema: Anticipando Transiciones Críticas en los Ecosistemas
Subdisciplina: Cambio Global y Planetario
Campo: Ciencias ambientales
Dominio: Ciencias físicas
Otros temas: Interdependencia en la Ciencia y la Sociedad,Búsqueda de Vida Extraterrestre e Inteligencia

Resiliencia de los sistemas acuáticos: Implicaciones de revisión y gestión

Año 2020, volumen 82, número 2. Fuente: artículo. Cumple con los estándares. Acceso libre. Enlace
Idioma: inglés, Publicación: revista Ciencias acuáticas . ISSN: 1015-1621,1420-9055. Organización: Springer Science + Business Media
Número de veces que ha sido citado: 29. Contribuye al Objetivo de Desarrollo Sostenible: Vida en tierra

Resumen: Nuestra comprensión de cómo funcionan los ecosistemas ha cambiado de una visión basada en el equilibrio a una que reconoce la naturaleza dinámica, fluctuante y no lineal de los sistemas acuáticos. Esta comprensión actual requiere que gestionemos los sistemas para la resiliencia. En esta revisión, examinamos cómo se ha definido, medido y aplicado la resiliencia en los sistemas acuáticos y, de manera más amplia, en los sistemas socioecológicos en los que están integrados. Nuestra revisión revela la importancia de manejar los factores estresantes que afectan negativamente la resiliencia del sistema acuático, así como de comprender los ciclos y cambios ambientales y climáticos que afectan los recursos acuáticos. La resiliencia acuática puede mejorarse manteniendo y mejorando la conectividad del hábitat, así como la redundancia funcional y la diversidad física y biológica. La resiliencia en el sistema socioecológico acuático puede mejorarse entendiendo y fomentando los vínculos entre los subsistemas social y ecológico, promoviendo la equidad entre las partes interesadas y entendiendo cómo el sistema se ve afectado por factores dentro y fuera del área de interés inmediato. La gestión para la resiliencia requiere la implementación de una gestión adaptativa y preferiblemente colaborativa. La implementación de la gestión adaptativa para la resiliencia requerirá un marco de monitoreo efectivo para detectar cambios clave en el sistema socioecológico acoplado. Se necesita investigación para (1) desarrollar indicadores sensibles y diseños de monitoreo, (2) desenredar interacciones y retroalimentaciones multiescalares complejas, y (3) generalizar las lecciones aprendidas en los ecosistemas acuáticos y aplicarlas en nuevos contextos.

Tema: Anticipando Transiciones Críticas en los Ecosistemas
Subdisciplina: Cambio Global y Planetario
Campo: Ciencias ambientales
Dominio: Ciencias físicas
Otros temas: Importancia de los Ecosistemas de Manglares en la Protección Costera,Biodiversidad Marina y Funcionamiento de los Ecosistemas

Señales de alerta temprana del resurgimiento de la malaria en Kericho, Kenia

Año 2020, volumen 16, número 3. Fuente: artículo. Cumple con los estándares. Acceso libre. Enlace Archivo
Idioma: inglés, Publicación: revista Cartas de biología . ISSN: 1744-9561,1744-957X. Organización: Sociedad Real
Número de veces que ha sido citado: 28. Contribuye al Objetivo de Desarrollo Sostenible: Buena salud y bienestar

Resumen: Las campañas para eliminar enfermedades infecciosas podrían ser de gran ayuda con métodos para proporcionar señales de alerta temprana de resurgimiento. La teoría predice que a medida que un sistema de transmisión de enfermedades experimente una transición de estabilidad en el equilibrio libre de enfermedades a transmisión sostenida, exhibirá comportamientos característicos conocidos como desaceleración crítica, en referencia a la velocidad a la que se amortiguan las fluctuaciones en el número de casos, por ejemplo, la extinción de una cadena de transmisión local después de la infección de un caso importado. Estos fenómenos incluyen aumentos en varios estadísticos resumidos, incluida la autocorrelación lag - 1, la varianza y la primera diferencia de varianza. Aquí, informamos la primera prueba empírica de esta predicción durante el resurgimiento de la malaria en Kericho, Kenia. Para 10 estadísticas resumidas, medimos el enfoque de la criticidad en una ventana móvil para cuantificar el tamaño del efecto y las direcciones. Nueve de las estadísticas aumentaron según lo predicho y la varianza, la primera diferencia de varianza, la autocovarianza, la autocorrelación lag-1 y el tiempo de decaimiento devolvieron señales de advertencia temprana de desaceleración crítica basadas en pruebas de permutación. Estos resultados muestran que las series temporales de incidencia de enfermedades recopiladas a través de actividades de vigilancia ordinarias pueden mostrar firmas características antes de un brote, un fenómeno que puede ser bastante general entre los sistemas de enfermedades infecciosas.

Tema: Anticipando Transiciones Críticas en los Ecosistemas
Subdisciplina: Cambio Global y Planetario
Campo: Ciencias ambientales
Dominio: Ciencias físicas
Otros temas: Modelando la Dinámica de la Pandemia de COVID-19,Evolución de la Cooperación y el Altruismo en los Sistemas Sociales

Cuantificación de la cuenca dependiente de parámetros del régimen inseguro de transiciones críticas asimétricas inducidas por ruido de Lévy

Año 2020, volumen 42, número 1. Fuente: artículo. Cumple con los estándares. Acceso libre. Enlace Archivo
Idioma: inglés, Publicación: revista Matemáticas aplicadas y mecánica. ISSN: 0253-4827,1573-2754. Organización: Springer Science + Business Media
Número de veces que ha sido citado: 28

Resumen: Resumen En sistemas reales, los cambios de salto impredecibles del entorno aleatorio pueden inducir las transiciones críticas (CT) entre dos estados no adyacentes, que son más catastróficas. Tomando un modelo triestable asimétrico inducido por ruido de Lévy con estados deseables, subdeseables e indeseables como clase prototipo de sistemas reales, se lleva a cabo una predicción del CTs inducido por ruido desde el estado deseable directamente al indeseable. Primero calculamos la región en la que el estado actual del modelo dado se absorbe en el estado indeseable en función de la probabilidad de escape, que se denomina región absorbida. Luego, se introduce un nuevo concepto de cuenca dependiente de parámetros del régimen inseguro (PDBUR) bajo el ruido asimétrico de Lévy. Es una herramienta eficiente para cuantificar aproximadamente los rangos de los parámetros, donde puede ocurrir el CTs inducido por ruido desde el estado deseable directamente al indeseable. Más importante aún, puede proporcionarnos una guía teórica para que adoptemos algunas medidas para evitar una TC catastrófica inducida por el ruido.

Tema: Anticipando Transiciones Críticas en Ecosistemas
Subdisciplina: Cambio Global y Planetario
Campo: Ciencias ambientales
Dominio: Ciencias físicas
Otros temas: Resonancia Estocástica en Sistemas No Lineales

Dinámica de cascadas de inflexión en redes complejas

Año 2020, volumen 101, número 4. Fuente: artículo. Cumple con los estándares. Acceso libre. Enlace
Idioma: inglés, Publicación: revista Revisión física. E . ISSN: 2470-0045,2470-0053,2470-0061. Organización: Sociedad Americana de Física
Número de veces que ha sido citado: 28. Contribuye al Objetivo de Desarrollo Sostenible: Acción climática

Resumen: Los puntos de inflexión ocurren en diversos sistemas en diversas disciplinas como la ecología, la ciencia del clima, la economía y la ingeniería. Los puntos de inflexión son umbrales críticos en los parámetros del sistema o variables de estado en los que una pequeña perturbación puede conducir a un cambio cualitativo del sistema. Muchos sistemas con puntos de inflexión se pueden modelar como redes de subsistemas multiestables acoplados, por ejemplo, parches acoplados de vegetación, lagos conectados, elementos de inflexión climática interactivos y sistemas de infraestructura multiescala. En tales redes, los eventos de inflexión en un subsistema pueden inducir cascadas de inflexión a través de efectos dominó. Aquí, investigamos los efectos de la topología de red en la ocurrencia de tales cascadas. Se realizan simulaciones numéricas en cascada con un modelo dinámico conceptual para puntos de inflexión en las redes Erdős-Rényi, Watts-Strogatz y Barabási-Albert. Además, generamos redes más realistas utilizando datos de simulaciones de reciclaje de humedad de la selva amazónica y comparamos los resultados con los obtenidos para las redes modelo. Además, utilizamos un modelo de configuración dirigida y un modelo de bloques estocásticos que preservan ciertas propiedades topológicas de la red de Amazon para comprender cuáles de estas propiedades son responsables de su mayor vulnerabilidad. Encontramos que la agrupación en clústeres y la organización espacial aumentan la vulnerabilidad de las redes y pueden conducir a la propina de toda la red. Estos resultados podrían ser útiles para evaluar qué sistemas son vulnerables o robustos debido a su topología de red y podrían ayudarnos a diseñar o administrar los sistemas en consecuencia.

Tema: Anticipando Transiciones Críticas en los Ecosistemas
Subdisciplina: Cambio Global y Planetario
Campo: Ciencias ambientales
Dominio: Ciencias físicas
Otros temas: Evolución de la Cooperación y el Altruismo en los Sistemas Sociales,Metabolismo Urbano y Evaluación de la Sostenibilidad

Evaluación de la vulnerabilidad de los ecosistemas al cambio climático en función de la exposición climática, la estabilidad de la vegetación y la productividad

Año 2020, volumen 7, número 1. Fuente: artículo. Cumple con los estándares. Acceso libre. Enlace Archivo
Idioma: inglés, Publicación: revista Ecosistemas forestales / Ecosistemas forestales. ISSN: 2197-5620,2095-6355. Organización: Springer Science + Business Media
Número de veces que ha sido citado: 28. Contribuye al Objetivo de Desarrollo Sostenible: Acción climática

Resumen: Resumen Antecedentes El calentamiento global ha traído muchos impactos negativos en los ecosistemas terrestres, lo que hace que la vulnerabilidad de los ecosistemas sea uno de los temas candentes en la investigación ecológica actual. Aquí, propusimos un método de evaluación basado en la definición de vulnerabilidad del IPCC. La exposición al clima futuro se caracterizó utilizando un índice de humedad (IM) que integra los efectos de la temperatura y la precipitación. La estabilidad de la vegetación, definida como la proporción de vegetación natural intacta que permanece inalterada bajo un clima cambiante, se usó junto con la tendencia de productividad de la vegetación para representar la sensibilidad y adaptabilidad de los ecosistemas. Usando este método, evaluamos la vulnerabilidad de los ecosistemas en el suroeste de China bajo dos vías de concentración representativas futuras (RCP 4.5 y RCP 8.5) con el modelo dinámico de vegetación global MC2. Resultados (1) El cambio climático futuro (2017-2100) dejará al 7,4% (bajo el PCR 4.5) y al 57,4% (bajo el PCR 8.5) de las áreas con una exposición climática vulnerable alta o muy alta; (2) en términos de estabilidad de la vegetación, casi el 45% del área de estudio mostrará una vulnerabilidad alta o muy alta bajo ambos PCR. Además de los impactos de la perturbación humana en la cobertura de vegetación natural (vegetación intacta), el cambio climático provocará movimientos latitudinales obvios en la distribución de la vegetación, pero la dirección de los movimientos bajo dos PCR fue opuesta debido a la diferencia en la disponibilidad de agua; (3) la productividad de la vegetación en la mayoría de las áreas generalmente aumentará y seguirá siendo una baja vulnerabilidad en el futuro; (4) una evaluación basada en los tres aspectos anteriores en conjunto indicó que el cambio climático futuro generalmente tendrá un impacto adverso en todos los ecosistemas del suroeste de China, y las áreas no vulnerables representan solo alrededor del 3% del área de estudio bajo ambos PCR. Sin embargo, en comparación con la PCR 4.5, las áreas con vulnerabilidad media y alta en el escenario de la PCR 8.5 aumentaron un 13% y un 16%, respectivamente. Conclusión Los análisis de la exposición climática futura y la distribución proyectada de la vegetación indican una vulnerabilidad generalizada de los ecosistemas en el suroeste de China, mientras que la productividad de la vegetación en la mayoría de las áreas mostrará una tendencia creciente hasta finales del siglo XXI. Basado en nuevos indicadores climáticos y reglas mejoradas de evaluación de la vulnerabilidad, nuestro método brinda una opción adicional para una evaluación más integral de la vulnerabilidad de los ecosistemas, y debe probarse más a escalas espaciales más grandes para proporcionar referencias para trabajos de conservación de ecosistemas regionales o incluso globales.

Tema: Anticipando Transiciones Críticas en Ecosistemas
Subdisciplina: Cambio Global y Planetario
Campo: Ciencias ambientales
Dominio: Ciencias físicas
Otros temas: Conservación de la Biodiversidad y Gestión de Ecosistemas,Modelado de Distribución de Especies e Impactos del Cambio Climático

Cambios de régimen en lagos poco profundos observados por teledetección y las implicaciones para la gestión

Año 2020, volumen 113, Fuente: artículo. Cumple con los estándares. Acceso libre. Enlace
Idioma: inglés, Publicación: revista Indicadores ecológicos. ISSN: 1470-160X,1872-7034. Organización: Elsevier BV
Número de veces que ha sido citado: 27. Contribuye al Objetivo de Desarrollo Sostenible: Vida en tierra

Resumen: Los lagos poco profundos son uno de los sistemas acuáticos más complejos y se sabe que cambian entre un estado de aguas claras dominado por macrófitos y un estado turbio dominado por fitoplancton. Desarrollamos una clasificación de árbol de decisión basada en el índice de vegetación de diferencia normalizada (NDVI) para clasificar los principales tipos de cobertura vegetal en lagos poco profundos y documentamos la vegetación en el lago Gehu utilizando imágenes de series temporales Landsat de 1984 a 2018. El área de vegetación acuática en el lago Gehu (un gran lago poco profundo en China) mostró una tendencia decreciente significativa (R2 = 0.839, p <0.001) de 1984 a 2018, que se correlacionó significativamente de manera positiva con la claridad del agua (R2 = 0.864, p <0.001) y negativamente correlacionado con las concentraciones totales de nitrógeno (TN) y fósforo total (TP) (R2 = 0.704, p <0.001; R2 = 0.724, p <0,001, respectivamente). En 2004 se observó un cambio completo de régimen de un estado claro dominado por macrófitos a un estado turbio dominado por fitoplancton. Nuestros resultados revelaron que los cambios de régimen en los lagos poco profundos se pueden dividir en dos etapas: los cambios en variables importantes hacen que los ecosistemas lacustres sean más susceptibles y en una etapa crítica; en la etapa crítica, cualquier evento de choque o acción de factores externos puede inducir un cambio de régimen. Los cambios anormales y de gran superficie en la vegetación acuática pueden utilizarse como señales de alerta temprana de la degradación de la resiliencia de los ecosistemas y los cambios inminentes de régimen. La teledetección es poderosa para monitorear la dinámica de los ecosistemas y comprender los cambios de régimen en los lagos poco profundos. Fortalecer el monitoreo ecológico a largo plazo y desarrollar nuevas tecnologías de monitoreo puede mejorar la gestión y conservación de los ecosistemas en lagos poco profundos.

Tema: Anticipando Transiciones Críticas en los Ecosistemas
Subdisciplina: Cambio Global y Planetario
Campo: Ciencias ambientales
Dominio: Ciencias físicas
Otros temas: Eutrofización y Floraciones de Algas Nocivas,Conservación de la Biodiversidad y Gestión de los Ecosistemas

Presentando a los nuevos Cuatro Jinetes del Coronapocalipsis del Siglo XXI

Año 2020, volumen 42, número 7. Fuente: artículo. Cumple con los estándares. Acceso restringido. Enlace
Idioma: inglés, Publicación: revista Bioensayos . ISSN: 0265-9247,1521-1878. Organización: Wiley
Número de veces que ha sido citado: 27. Contribuye al Objetivo de Desarrollo Sostenible: Acción climática

Tema: Anticipando Transiciones Críticas en los Ecosistemas
Subdisciplina: Cambio Global y Planetario
Campo: Ciencias ambientales
Dominio: Ciencias físicas

Detección y distinción de puntos de inflexión mediante señales espectrales de alerta temprana

Año 2020, volumen 17, número 170. Fuente: artículo. Cumple con los estándares. Acceso libre. Enlace Archivo
Idioma: inglés, Publicación: revista Revista de la interfaz de la Royal Society. ISSN: 1742-5662,1742-5689. Organización: Sociedad Real
Número de veces que ha sido citado: 27. Contribuye al Objetivo de Desarrollo Sostenible: Vida en tierra

Resumen: La teoría y la observación nos dicen que muchos sistemas complejos exhiben puntos de inflexión, umbrales que implican una transición abrupta e irreversible a un régimen dinámico contrastante. Tales eventos se denominan comúnmente transiciones críticas. La investigación actual busca desarrollar señales de alerta temprana (SAT) de transiciones críticas que podrían ayudar a prevenir eventos indeseables como el colapso de los ecosistemas. Sin embargo, los SAT convencionales no indican el tipo de transición, ya que se basan en los fenómenos genéricos de desaceleración crítica. Por ejemplo, pueden fallar al distinguir el inicio de las oscilaciones (por ejemplo, bifurcación de Hopf) de una transición a un atractor distante(por ejemplo, bifurcación de pliegue). Además, los SAT convencionales son menos fiables en sistemas con ruido dependiente de la densidad. Se han propuesto otros SAT basados en el espectro de potencia (SAT espectral), pero se basan en el enrojecimiento espectral, que no ocurre antes de las transiciones críticas con un componente oscilatorio. Aquí, utilizamos la teoría de Ornstein-Uhlenbeck para derivar aproximaciones analíticas para EWS antes de cada tipo de bifurcación local, creando así nuevas EWS espectrales que proporcionan una mayor sensibilidad a la proximidad de la transición; mayor robustez al ruido dependiente de la densidad y al tipo de bifurcación; y pistas sobre el tipo de transición que se aproxima. Demostramos la ventaja de aplicar estos SAT espectrales en concierto con SAT convencionales utilizando un modelo de población, y mostramos que proporcionan una señal característica antes de dos bifurcaciones de Hopf diferentes en los datos de un experimento de quimiostato depredador–presa. La capacidad de inferir y diferenciar mejor la naturaleza de las próximas transiciones en sistemas complejos ayudará a la humanidad a gestionar transiciones críticas en la era del Antropoceno.

Tema: Anticipando Transiciones Críticas en los Ecosistemas
Subdisciplina: Cambio Global y Planetario
Campo: Ciencias ambientales
Dominio: Ciencias físicas
Otros temas: Econofísica: Complejidad en los Mercados Financieros,Metabolismo Urbano y Evaluación de la Sostenibilidad

Inestabilidad inducida por dispersión en ecosistemas complejos

Año 2020, volumen 11, número 1. Fuente: artículo. Cumple con los estándares. Acceso libre. Enlace Archivo
Idioma: inglés, Publicación: revista Comunicaciones de la naturaleza . ISSN: 2041-1723. Organización: Portafolio de naturaleza
Número de veces que ha sido citado: 27. Contribuye al Objetivo de Desarrollo Sostenible: Vida en tierra

Resumen: Resumen En su obra fundamental de la década de 1970, Robert May sugirió que existe un límite superior para el número de especies que un ecosistema puede mantener en equilibrio estable. Esta deducción estaba en desacuerdo tanto con la intuición como con la complejidad observada de muchos ecosistemas naturales. Se produjo el llamado debate estabilidad-diversidad, y la discusión sobre los factores que contribuyen a la estabilidad o inestabilidad del ecosistema continúa hasta el día de hoy. Mostramos en este trabajo que la dispersión puede ser una influencia desestabilizadora. Para hacer esto, combinamos ideas del trabajo de Alan Turing sobre la formación de patrones con el enfoque de matrices aleatorias de May. Demostramos cómo un equilibrio estable en un ecosistema complejo con estructura trófica puede volverse inestable con la introducción de la dispersión en el espacio, y discutimos los factores que contribuyen a este efecto. Nuestro trabajo destaca que agregar más detalles al modelo de mayo puede dar lugar a más formas de inestabilidad de un ecosistema. Por lo tanto, es poco probable que hacer que el modelo simple de May sea más realista elimine por completo el límite superior de la complejidad.

Tema: Anticipando Transiciones Críticas en los Ecosistemas
Subdisciplina: Cambio Global y Planetario
Campo: Ciencias ambientales
Dominio: Ciencias físicas
Otros temas: Evolución de la Cooperación y el Altruismo en los Sistemas Sociales,Dinámica Evolutiva de la Adaptación y Mutación Genética

Evaluación de la Resiliencia de los Ecosistemas Terrestres utilizando el Índice de Área Foliar Satelital

Año 2020, volumen 12, número 4. Fuente: artículo. Cumple con los estándares. Acceso libre. Enlace Archivo
Idioma: inglés, Publicación: revista Teledetección . ISSN: 2072-4292. Organización: Instituto Multidisciplinar de Edición Digital
Número de veces que ha sido citado: 26

Resumen: Los enfoques cuantitativos para medir y evaluar la resiliencia de los ecosistemas terrestres, que expresan la capacidad de un ecosistema para recuperarse de las perturbaciones sin cambiar a un estado alternativo o perder funciones y servicios, son fundamentales y esenciales para pronosticar cómo responderán los ecosistemas terrestres al cambio global. Sin embargo, la medición global y continua de la resiliencia terrestre está plagada de dificultades, y la atribución correspondiente de la dinámica de la resiliencia falta en la literatura. En este estudio, evaluamos la resiliencia global del ecosistema terrestre en función del producto GLASS LAI de series temporales largas y el producto GIMMS AVHRR LAI 3g, y validamos los resultados utilizando eventos de sequía e incendios como principales indicadores de perturbación. También analizamos las variaciones espaciales y temporales de la resiliencia global de los ecosistemas terrestres y atribuimos su dinámica al cambio climático y los factores ambientales. Los resultados mostraron que las áreas áridas y semiáridas exhibieron baja resiliencia. Encontramos que el bosque latifoliado siempre verde exhibió la mayor resiliencia (valor medio de resiliencia (de GLASS LAI): 0.6). A escala global, el aumento de la precipitación media anual tuvo un impacto positivo en la mejora de la resiliencia terrestre, mientras que no encontramos relaciones consistentes entre la temperatura media anual y la resiliencia terrestre. Para la dinámica de la resiliencia terrestre, observamos tres aumentos dramáticos de la frecuencia de perturbaciones en 1989, 1995 y 2001, respectivamente, junto con tres caídas significativas en la resiliencia en consecuencia. Nuestro estudio mapeó la variación espacio-temporal continua y capturó las variaciones interanuales en la resiliencia de los ecosistemas terrestres. Este estudio demuestra que los datos de teledetección son efectivos para monitorear la resiliencia terrestre para la evaluación global de los ecosistemas.

Tema: Anticipando Transiciones Críticas en los Ecosistemas
Subdisciplina: Cambio Global y Planetario
Campo: Ciencias ambientales
Dominio: Ciencias físicas
Otros temas: Impacto del Cambio Climático en los Incendios Forestales,Conservación de la Biodiversidad y Gestión de los Ecosistemas

Regímenes coaccionados: desafíos de gestión en el Antropoceno

Año 2020, volumen 25, número 1. Fuente: artículo. Cumple con los estándares. Acceso libre. Enlace Archivo
Idioma: inglés, Publicación: revista Ecología y sociedad . ISSN: 1708-3087. Organización: Alianza de Resiliencia
Número de veces que ha sido citado: 25. Contribuye al Objetivo de Desarrollo Sostenible: Vida en tierra

Resumen: La administración crea con frecuencia condiciones del sistema que imitan mal las condiciones de un régimen autoorganizado deseable.Dicha gestión es omnipresente en sistemas complejos de personas y naturaleza y probablemente se intensificará a medida que estos sistemas enfrenten cambios rápidos.Sin embargo, es muy incierto si los costos (consecuencias no deseadas, incluidos los efectos secundarios negativos) de la gestión, pero también de la dinámica social, eventualmente pueden superar los beneficios a largo plazo.Introducimos el término "régimen coaccionado" para conceptualizar esta forma de gestión y vincularla a la teoría de la resiliencia.El concepto abarca la gestión proactiva y reactiva para mantener las condiciones de régimen deseables y mitigar las indeseables, respectivamente.Un régimen forzado puede cuantificarse a través de una medida de la cantidad de gestión requerida para mantener artificialmente sus condiciones deseables.Los regímenes coaccionados comprenden "fantasmas "de regímenes sistémicos deseables autosostenibles, pero en última instancia se convierten en" regímenes muertos vivientes " cuando estos regímenes colapsan tan pronto como se suspende la gestión.Demostramos la amplia aplicación de regímenes coaccionados utilizando distintos sistemas complejos de humanos y naturaleza(sujetos humanos, ambientes acuáticos y terrestres, agricultura y clima global).Discutimos los puntos en común y las diferencias entre estos ejemplos para identificar las compensaciones entre los beneficios y los daños de la administración.El concepto de regímenes coaccionados puede estimular el pensamiento e informar a la gerencia sobre la dualidad de lo que sabemos y podemos imaginar frente a lo que no sabemos y, por lo tanto, no podemos imaginar: un enigma generalizado de sostenibilidad a medida que el planeta Tierra avanza rápidamente hacia un futuro sin análogos históricos.

Tema: Anticipando Transiciones Críticas en Ecosistemas
Subdisciplina: Cambio Global y Planetario
Campo: Ciencias ambientales
Dominio: Ciencias físicas
Otros temas: Modelado y Aplicaciones de Dinámica de Sistemas,Transiciones de Sostenibilidad y Resiliencia en Sistemas Socioecológicos

Dinámica de formación de patrones y aparición de enjambres en Caenorhabditis elegans

Año 2020, volumen 9, Fuente: artículo. Cumple con los estándares. Acceso libre. Enlace
Idioma: inglés, Publicación: revista eLife . ISSN: 2050-084X. Organización: eLife Sciences Publications Ltd
Número de veces que ha sido citado: 25. Contribuye al Objetivo de Desarrollo Sostenible: Vida en tierra

Resumen: Muchos animales forman colectivamente patrones complejos para hacer frente a las dificultades ambientales. Varios factores biológicos y físicos, como la motilidad de los animales, las densidades de población y las señales químicas, desempeñan un papel importante en este proceso. Sin embargo, se sabe muy poco sobre cómo la información sensorial interactúa con estos factores y controla la dinámica de la formación de patrones. Aquí, estudiamos la relación directa entre la detección de oxígeno, la formación de patrones y la aparición de enjambres en agregados activos de Caenorhabditis elegans. Descubrimos que cuando miles de animales se alimentan, la disminución del nivel de oxígeno mediada por bacterias ralentiza a los animales y desencadena la separación de fases inducida por la motilidad. Tres factores acoplados (acumulación bacteriana, aerotaxis y densidad de población) actúan juntos y controlan toda la dinámica. Además, encontramos que los céspedes bacterianos formadores de biopelículas, incluidos Bacillus subtilis y Pseudomonas aeruginosa, alteran fuertemente la dinámica colectiva debido a la difusibilidad limitada de las bacterias. Además, nuestro modelo teórico captura las diferencias de comportamiento resultantes de las variaciones genéticas y la sensibilidad al oxígeno.

Tema: Anticipando Transiciones Críticas en los Ecosistemas
Subdisciplina: Cambio Global y Planetario
Campo: Ciencias ambientales
Dominio: Ciencias físicas
Otros temas: Dinámica Evolutiva de la Adaptación y Mutación Genéticas,Modelado Matemático del Crecimiento y Tratamiento del Cáncer

El fantasma del pasado de las perturbaciones: efectos a largo plazo de las perturbaciones del pulso en la biomasa y composición de la comunidad

Año 2020, volumen 287, número 1930. Fuente: artículo. Cumple con los estándares. Acceso libre. Enlace Archivo
Idioma: inglés, Publicación: revista Actas-Royal Society. Ciencias biológicas/Actas-Royal Society. Ciencias Biológicas. ISSN: 0962-8452,1471-2954. Organización: Sociedad Real
Número de veces que ha sido citado: 25. Contribuye al Objetivo de Desarrollo Sostenible: Vida en tierra

Resumen: El cambio global actual está asociado con un aumento en la frecuencia e intensidad de las perturbaciones, con el potencial de desencadenar colapsos poblacionales y provocar transiciones permanentes a nuevos estados ecosistémicos. Sin embargo, nuestra comprensión de las respuestas de los ecosistemas a las perturbaciones aún es incompleta. Específicamente, existe un desajuste entre la diversidad de regímenes de perturbaciones experimentados por los ecosistemas y la descripción unidimensional de perturbaciones utilizada en la mayoría de los estudios sobre estabilidad ecológica. Para llenar este vacío, realizamos un experimento factorial completo en comunidades microbianas, donde variamos la frecuencia e intensidad de las perturbaciones que afectan la mortalidad de las especies, lo que resultó en 20 regímenes de perturbaciones diferentes. Exploramos los efectos directos y a largo plazo de estos regímenes de perturbación en la biomasa comunitaria. Si bien la mayoría de las comunidades pudieron recuperar estados de biomasa y composición similares a los controles inalterados después de detener las perturbaciones, identificamos algunos umbrales de perturbación que tuvieron legados duraderos en las comunidades. Utilizando un modelo basado en el crecimiento logístico, identificamos cualitativamente los conjuntos de frecuencia e intensidad de perturbaciones que tuvieron impactos negativos equivalentes a largo plazo en las comunidades experimentales. Nuestros resultados muestran que un aumento en la intensidad de las perturbaciones es una amenaza mayor para la biodiversidad y la recuperación de biomasa que la ocurrencia de perturbaciones más frecuentes pero menos intensas.

Tema: Anticipando Transiciones Críticas en los Ecosistemas
Subdisciplina: Cambio Global y Planetario
Campo: Ciencias ambientales
Dominio: Ciencias físicas
Otros temas: Evolución de la Cooperación y el Altruismo en los Sistemas Sociales,Dinámica Evolutiva de la Adaptación y Mutación Genética

Alerta Temprana desde el Espacio para algunos Puntos de Inflexión Clave en los Sistemas Físicos, Biológicos y Socioecológicos

Año 2020, volumen 41, número 6. Fuente: artículo. Cumple con los estándares. Acceso libre. Enlace
Idioma: inglés, Publicación: revista Levantamientos en geofísica. ISSN: 0169-3298,1573-0956. Organización: Springer Science + Business Media
Número de veces que ha sido citado: 25. Contribuye al Objetivo de Desarrollo Sostenible: Vida bajo el agua

Resumen: En este artículo de revisión, exploramos los últimos resultados relacionados con algunos elementos clave de inflexión del sistema Terrestre en los océanos, la criosfera y los reinos terrestres, a saber, la circulación de vuelco del Atlántico y el sistema de giros subpolares, los ecosistemas marinos, el permafrost, las capas de hielo de Groenlandia y la Antártida, y en los sistemas de uso de recursos terrestres. Todos estos diferentes elementos basculantes comparten características comunes relacionadas con su naturaleza no lineal. También pueden interactuar entre sí, lo que genera sinergias que pueden conducir a puntos de inflexión en cascada. Incluso si la probabilidad de cada evento de inflexión es baja, pueden ocurrir con relativa rapidez, involucrar múltiples variables y tener grandes impactos sociales. Por lo tanto, las medidas de adaptación y la gestión en general deberían ampliar su enfoque más allá de los cambios lentos y continuos, hacia fenómenos abruptos, no lineales, posiblemente en cascada y de alto impacto. Se ha descubierto que las observaciones de teledetección son decisivas para comprender y determinar las señales de alerta temprana de muchos elementos de inflexión. Sin embargo, aún queda una investigación considerable para incorporar adecuadamente estos datos en la generación actual de modelos de sistemas terrestres acoplados. Este es un requisito previo clave para desarrollar correctamente sistemas robustos de predicción decenal que puedan ayudar a evaluar el riesgo de cruzar umbrales potencialmente cruciales para la sociedad. La predicción de los puntos de inflexión sigue siendo difícil, especialmente debido a la resonancia estocástica, es decir, la interacción entre la variabilidad natural y el forzamiento antropogénico, lo que requiere grandes conjuntos de predicciones para evaluar correctamente los riesgos. Además, evaluar la proximidad a umbrales cruciales utilizando la comprensión basada en procesos de cada sistema sigue siendo un aspecto clave a desarrollar para una mejor evaluación de dichos riesgos. Este artículo finalmente propone algunas vías de investigación sobre el uso de datos de teledetección y la necesidad de combinar diferentes fuentes de datos, y tener series temporales lo suficientemente largas y precisas de las variables clave necesarias para monitorear los elementos de vuelco del sistema terrestre.

Tema: Anticipando Transiciones Críticas en Ecosistemas
Subdisciplina: Cambio Global y Planetario
Campo: Ciencias ambientales
Dominio: Ciencias físicas
Otros temas: Investigación sobre Cambio Climático y Variabilidad , Cambio Climático y Paleoclimatología

Estudio experimental de la dinámica de la iniciación del líder con un largo período oscuro

Año 2020, volumen 53, número 20. Fuente: artículo. Cumple con los estándares. Acceso restringido. Enlace
Idioma: inglés, Publicación: revista Revista de física. D, Física aplicada. ISSN: 0022-3727,1361-6463. Organización: Instituto de Física
Número de veces que ha sido citado: 24

Tema: Anticipando Transiciones Críticas en Ecosistemas
Subdisciplina: Cambio Global y Planetario
Campo: Ciencias ambientales
Dominio: Ciencias físicas
Otros temas: Teoría de la Complejidad y Sistemas Emergentes,Hipótesis Gaia y Ciencia de los Sistemas Terrestres

Punto de inflexión y transitorios inducidos por ruido en redes ecológicas

Año 2020, volumen 17, número 171. Fuente: artículo. Cumple con los estándares. Acceso libre. Enlace Archivo
Idioma: inglés, Publicación: revista Revista de la interfaz de la Royal Society. ISSN: 1742-5662,1742-5689. Organización: Sociedad Real
Número de veces que ha sido citado: 24. Contribuye al Objetivo de Desarrollo Sostenible: Vida en tierra

Resumen: Un problema desafiante y sobresaliente en la investigación interdisciplinaria es comprender la interacción entre transitorios y estocasticidad en sistemas dinámicos de alta dimensión. Centrándose en la dinámica del punto de inflexión en redes mutualistas complejas en ecología construidas a partir de datos empíricos, investigamos los fenómenos de colapso inducido por ruido y recuperación inducida por ruido. Se estudian dos tipos de ruido: el ruido ambiental (blanco gaussiano) y el ruido demográfico dependiente del estado. El mecanismo dinámico responsable de ambos fenómenos es una transición de un estado estacionario estable a otro impulsada por un forzamiento estocástico, mediado por un estado estacionario inestable. Explotando un modelo reducido bidimensional genérico y efectivo para redes mutualistas del mundo real, encontramos que la vida útil transitoria promedio se escala algebraicamente con la amplitud del ruido, tanto para el ruido ambiental como demográfico. Desarrollamos una comprensión física de las leyes de escalamiento a través de un análisis del tiempo medio del primer paso de un estado estacionario a otro. Los fenómenos de colapso y recuperación inducidos por el ruido y las leyes de escalamiento asociadas tienen implicaciones para la gestión de sistemas ecológicos de altas dimensiones.

Tema: Anticipando Transiciones Críticas en Ecosistemas
Subdisciplina: Cambio Global y Planetario
Campo: Ciencias ambientales
Dominio: Ciencias físicas
Otros temas: Hipótesis de Gaia y Ciencia de los Sistemas Terrestres,Termodinámica Estocástica y Teoremas de Fluctuación

La estabilidad del ecosistema de la meseta Qinghai-Tíbet ante el cambio climático

Año 2020, volumen 115, Fuente: artículo. Cumple con los estándares. Acceso restringido. Enlace
Idioma: inglés, Publicación: revista Física y química de la tierra / Física y química de la tierra. Partes A/B / C . ISSN: 1474-7065,1873-5193. Organización: Elsevier BV
Número de veces que ha sido citado: 23. Contribuye al Objetivo de Desarrollo Sostenible: Acción climática

Tema: Anticipando Transiciones Críticas en los Ecosistemas
Subdisciplina: Cambio Global y Planetario
Campo: Ciencias ambientales
Dominio: Ciencias físicas
Otros temas: Análisis Global de los Servicios Ecosistémicos y el Uso de la Tierra,Conservación de la Biodiversidad y Gestión de los Ecosistemas

Señales de Alerta Temprana para Eventos Anóxicos Marinos

Año 2020, volumen 47, número 20. Fuente: artículo. Cumple con los estándares. Acceso libre. Enlace Archivo
Idioma: inglés, Publicación: revista Cartas de investigación geofísica . ISSN: 0094-8276,1944-8007. Organización: Unión Geofísica Americana
Número de veces que ha sido citado: 23. Contribuye al Objetivo de Desarrollo Sostenible: Vida bajo el agua

Resumen: Resumen Predecir qué sistemas marinos están cerca de transiciones abruptas a condiciones deficientes en oxígeno ("anoxia") es notoriamente difícil pero importante, ya que el aumento de las temperaturas y la eutrofización costera impulsan a muchos sistemas marinos hacia tales puntos de inflexión. Las transiciones rápidas de ox a anóxicas ocurrieron regularmente dentro del Mar Mediterráneo oriental en escalas de tiempo (multi)centenarias y, por lo tanto, su archivo sedimentario permite explorar métodos estadísticos que pueden indicar puntos de inflexión cercanos. Las reconstrucciones de alta resolución presentadas aquí de la dinámica pasada del oxígeno en el mar Mediterráneo revelan que las señales de alerta temprana en estas series temporales de desoxigenación ocurrieron mucho antes de las transiciones rápidas a la anoxia. Estos indicadores estadísticos (es decir, el aumento de la autocorrelación y la varianza) son características distintivas de la llamada desaceleración crítica, que indican una pérdida constante de resiliencia del estado oxigenado a medida que el sistema se acerca a un punto de inflexión. Por lo tanto, incluso sin un conocimiento preciso de los mecanismos involucrados, las señales de alerta temprana de anoxia generalizada en los sistemas marinos son reconocibles utilizando un enfoque estadístico apropiado.

Tema: Anticipando Transiciones Críticas en Ecosistemas
Subdisciplina: Cambio Global y Planetario
Campo: Ciencias ambientales
Dominio: Ciencias físicas
Otros temas: Metabolismo Urbano y Evaluación de la Sostenibilidad , Cambio Climático y Paleoclimatología

Indicadores críticos de desaceleración

Año 2020, volumen 132, número 1. Fuente: artículo. Cumple con los estándares. Acceso libre. Enlace Archivo
Idioma: inglés, Publicación: revista Cartas Europhysics. ISSN: 0295-5075,1286-4854. Organización: Instituto de Física
Número de veces que ha sido citado: 23. Contribuye al Objetivo de Desarrollo Sostenible: Buena salud y bienestar

Resumen: Resumen La desaceleración crítica se considera un indicador importante para predecir transiciones críticas en sistemas dinámicos. Los investigadores lo han utilizado prolíficamente en los campos de la ecología, la biología, la sociología y las finanzas. Cuando un sistema se acerca a una transición crítica o un punto de inflexión, regresa más lentamente a su atractor estable bajo pequeñas perturbaciones. El tiempo de retorno al estado estable puede usarse así como un índice, que muestra si un cambio crítico está cerca o no. En base a este fenómeno, se han propuesto muchos métodos para determinar los puntos de inflexión, especialmente en los sistemas biológicos y sociales, por ejemplo, relacionados con la propagación epidémica, las arritmias cardíacas o incluso el colapso de la población. En esta perspectiva, revisamos brevemente investigaciones pasadas dedicadas a indicadores críticos de desaceleración y puntos de inflexión asociados, y esbozamos direcciones prometedoras para futuras investigaciones.

Tema: Anticipando Transiciones Críticas en los Ecosistemas
Subdisciplina: Cambio Global y Planetario
Campo: Ciencias ambientales
Dominio: Ciencias físicas
Otros temas: Modelando la Dinámica de la Pandemia de COVID-19 , Econofísica: Complejidad en los Mercados Financieros

La importancia de las dinámicas sociales transitorias para restaurar los ecosistemas más allá de los puntos de inflexión ecológicos

Año 2020, volumen 117, número 5. Fuente: artículo. Cumple con los estándares. Acceso libre. Enlace Archivo
Idioma: inglés, Publicación: revista Actas de la Academia Nacional de Ciencias de los Estados Unidos de América. ISSN: 0027-8424,1091-6490. Organización: Academia Nacional de Ciencias
Número de veces que ha sido citado: 23. Contribuye al Objetivo de Desarrollo Sostenible: Vida en tierra

Resumen: El modelado y la gestión del cambio de régimen generalmente se centran en puntos de inflexión, indicadores de alerta temprana y la prevención de cambios abruptos a estados indeseables. Pocos estudios evalúan el potencial para restaurar un ecosistema en deterioro que se encuentra en una vía de transición hacia un estado indeseable. Durante la transición, las retroalimentaciones que estabilizan el nuevo régimen siguen siendo débiles, lo que brinda la oportunidad de revertir el cambio en curso. Aquí, presentamos un modelo socioecológico que explora cómo los procesos sociales transitorios afectan la dinámica ecológica en las cercanías de un punto de inflexión para reforzar el estado deseado y cómo los mecanismos sociales de implementación de políticas afectan el tiempo de restauración. Simulamos las transiciones de un lago, la formulación de políticas y el cambio de comportamiento de los contaminadores del lago para estudiar los retrasos temporales que surgen como respuesta al deterioro transitorio del estado del lago. Descubrimos que el tiempo de restauración es más sensible al momento de la formulación de políticas, pero que la dinámica transitoria de los procesos sociales determina los resultados de maneras no triviales. La presión social para adoptar tecnología costosa, en nuestro caso el tratamiento de aguas residuales in situ, fue hasta cierto punto capaz de compensar los retrasos en la formulación de políticas municipales. Nuestro análisis de los retrasos temporales sociales y ecológicos que interactúan en la fase transitoria de un lago poco profundo destaca las oportunidades de restauración que un análisis de estado estable perdería. Discutimos las perspectivas de gestión para navegar por las retroalimentaciones críticas en un sistema socioecológico en transición. La comprensión de la dinámica transitoria y la interacción con los retrasos temporales sociales puede ser más relevante que solo los estados estables y los puntos de inflexión.

Tema: Anticipando Transiciones Críticas en Ecosistemas
Subdisciplina: Cambio Global y Planetario
Campo: Ciencias ambientales
Dominio: Ciencias físicas
Otros temas: Transmisión de Enfermedades y Dinámica Poblacional,Metabolismo Urbano y Evaluación de la Sostenibilidad

Macroecología de perturbaciones: un estudio comparativo de métricas de estructura comunitaria en un régimen de perturbaciones de alta gravedad

Año 2020, volumen 11, número 1. Fuente: artículo. Cumple con los estándares. Acceso libre. Enlace Archivo
Idioma: inglés, Publicación: revista Ecosfera . ISSN: 2150-8925. Organización: Wiley-Blackwell
Número de veces que ha sido citado: 23. Contribuye al Objetivo de Desarrollo Sostenible: Vida en tierra

Resumen: Resumen Los estudios macroecológicos han establecido patrones generalizados de diversidad y abundancia de especies en los ecosistemas, pero generalmente han restringido su alcance a sistemas de estado relativamente estacionario. Como resultado, se desconoce cómo se espera que las métricas macroecológicas se escalen en ecosistemas que experimentan regímenes de perturbaciones naturales. Examinamos patrones macroecológicos en un bosque dependiente del fuego de pino obispo (Pinus muricata ). Nos dirigimos a dos rodales de diferentes edades en un régimen de incendio de reemplazo de rodales: un rodal maduro con un sotobosque diverso y sin antecedentes de perturbaciones importantes durante al menos 40 años, y uno perturbado por un incendio de reemplazo de rodales 17 años antes de la medición. Comparamos las propiedades de estos rodales con las predicciones macroecológicas de la Teoría de la Máxima Entropía de la Ecología ( METE ), una teoría basada en la entropía de la información que ha demostrado ser altamente exitosa en la predicción de métricas macroecológicas en múltiples ecosistemas y taxones. Los patrones ecológicos en el rodal maduro coinciden más estrechamente con las predicciones del METE que con los datos del rodal medio perturbado más recientemente. Esto sugiere que las predicciones de METE son más sólidas en sistemas de sucesión tardía, de cambio lento o de estado estacionario que aquellos en flujo rápido con respecto a la composición de especies, abundancias y tamaños de organismos. Nuestros hallazgos resaltan la necesidad de una teoría macroecológica que incorpore perturbaciones naturales, perturbaciones y dinámicas ecológicas en sus capacidades predictivas, porque la mayoría de los sistemas naturales no se encuentran en un estado estable.

Tema: Anticipando Transiciones Críticas en Ecosistemas
Subdisciplina: Cambio Global y Planetario
Campo: Ciencias ambientales
Dominio: Ciencias físicas
Otros temas: Conservación de la Biodiversidad y Gestión de Ecosistemas,Impacto Ecológico de Especies Invasoras en Islas

La dimensionalidad de la estabilidad de los pastizales cambia junto con las altitudes en la Meseta Tibetana

Año 2020, volumen 291, Fuente: artículo. Cumple con los estándares. Acceso restringido. Enlace
Idioma: inglés, Publicación: revista Meteorología agrícola y forestal. ISSN: 0168-1923,1873-2240. Organización: Elsevier BV
Número de veces que ha sido citado: 23. Contribuye al Objetivo de Desarrollo Sostenible: Acción climática

Tema: Anticipando Transiciones Críticas en Ecosistemas
Subdisciplina: Cambio Global y Planetario
Campo: Ciencias ambientales
Dominio: Ciencias físicas
Otros temas: Conservación de la Biodiversidad y Gestión de Ecosistemas,Análisis Global de Servicios Ecosistémicos y Uso de la Tierra

Propiedades de estabilidad global del clima: Estados de melancolía, medidas invariantes y transiciones de fase

Año 2020, volumen 33, número 9. Fuente: artículo. Cumple con los estándares. Acceso libre. Enlace
Idioma: inglés, Publicación: revista No linealidad . ISSN: 0951-7715,1361-6544. Organización: Publicación de IOP
Número de veces que ha sido citado: 22. Contribuye al Objetivo de Desarrollo Sostenible: Acción climática

Resumen: Resumen Para un amplio rango de valores de la intensidad de la radiación solar entrante, la Tierra presenta al menos dos estados de atracción, que corresponden a climas competitivos. El clima cálido es análogo al actual; el clima de bola de nieve presenta glaciación global y condiciones que difícilmente pueden soportar formas de vida. Las evidencias paleoclimáticas sugieren que en el pasado nuestro planeta osciló entre estos dos estados. El principal mecanismo físico responsable de tal inestabilidad es la retroalimentación del albedo del hielo. En un trabajo anterior, definimos los estados de melancolía que se encuentran entre los dos climas. Dichos estados están incrustados en los límites entre las dos cuencas de atracción y presentan una extensa glaciación hasta latitudes relativamente bajas. Aquí, exploramos las propiedades de estabilidad global del sistema introduciendo perturbaciones aleatorias como modulaciones de la intensidad de la radiación solar entrante. Observamos transiciones inducidas por el ruido entre las cuencas de atracción competidoras. En el límite de ruido débil, las leyes de desviación grandes definen la medida invariante, las estadísticas de los tiempos de escape y las rutas de escape típicas llamadas instantones. Al construir los instantones empíricamente, mostramos que los estados de melancolía son las puertas de entrada para las transiciones inducidas por el ruido. En la región de multiestabilidad, en el límite de ruido cero, la medida se admite solo en uno de los atractores competidores. Para valores bajos (altos) de la irradiancia solar, la medida límite es el clima de bola de nieve (cálido). El cambio entre los dos regímenes corresponde a una transición de fase de primer orden en el sistema. El marco que proponemos parece de relevancia general para el estudio de sistemas complejos multiestables. Finalmente, presentamos un nuevo método para construir estados de melancolía a partir de simulaciones numéricas directas, que proporciona una posible alternativa con respecto al algoritmo de seguimiento de bordes.

Tema: Anticipando Transiciones Críticas en Ecosistemas
Subdisciplina: Cambio Global y Planetario
Campo: Ciencias ambientales
Dominio: Ciencias físicas
Otros temas: Termodinámica Estocástica y Teoremas de Fluctuación,Investigación sobre Cambio Climático y Variabilidad

La autoorganización espacial permite la coexistencia de especies en un modelo de ecosistemas de sabana

Año 2020, volumen 487, Fuente: artículo. Cumple con los estándares. Acceso libre. Enlace
Idioma: inglés, Publicación: revista Revista de biología teórica. ISSN: 0022-5193,1095-8541. Organización: Elsevier BV
Número de veces que ha sido citado: 22

Resumen: El bioma de la sabana se caracteriza por una cubierta vegetal continua, compuesta por plantas herbáceas y leñosas. La coexistencia de especies en sabanas áridas, donde la disponibilidad de agua es el principal recurso limitante para el crecimiento de las plantas, proporciona una aparente contradicción con el principio clásico de exclusión competitiva. El trabajo teórico previo que utiliza modelos no espaciales se ha centrado en el desarrollo de una comprensión de los mecanismos de coexistencia a través de la consideración de la separación de nichos de recursos y las perturbaciones de los ecosistemas. En este artículo, proponemos que un principio de autoorganización espacial, causado por una retroalimentación positiva entre el crecimiento de la vegetación local y la redistribución del agua, es suficiente para la coexistencia de especies en los ecosistemas de sabana. Proponemos un modelo ecohidrológico espaciotemporal de ecuaciones diferenciales parciales, basado en el modelo de reacción-advección-difusión de Klausmeier para patrones de vegetación, para investigar los efectos de las interacciones espaciales en la coexistencia de especies en terrenos inclinados. Nuestros resultados sugieren que la coexistencia de especies es un posible resultado del modelo, si se mantiene un equilibrio entre la aptitud promedio de las especies (una medida de las habilidades competitivas de una especie en un entorno espacialmente uniforme) y sus habilidades de colonización. Las heterogeneidades espaciales en la disponibilidad de recursos son utilizadas por el colonizador superior (pastos), antes de que sea superado por las especies de aptitud promedio más alta (árboles). Un análisis de estabilidad de las soluciones de coexistencia espacialmente no uniformes sugiere además que los pastos actúan como ingenieros del ecosistema y facilitan la formación de una cubierta arbórea continua para niveles de precipitación que no pueden soportar una densidad arbórea uniforme en ausencia de una especie de pasto.

Tema: Anticipando Transiciones Críticas en Ecosistemas
Subdisciplina: Cambio Global y Planetario
Campo: Ciencias ambientales
Dominio: Ciencias físicas
Otros temas: Conservación de la Biodiversidad y Gestión de Ecosistemas,Impacto Ecológico de Especies Invasoras en Islas

Un modelo no autónomo para el efecto de las toxinas ambientales en la dinámica del plancton

Año 2020, volumen 99, número 4. Fuente: artículo. Cumple con los estándares. Acceso restringido. Enlace
Idioma: inglés, Publicación: revista Dinámica no lineal. ISSN: 0924-090X,1573-269X. Organización: Springer Science + Business Media
Número de veces que ha sido citado: 22

Tema: Anticipando Transiciones Críticas en Ecosistemas
Subdisciplina: Cambio Global y Planetario
Campo: Ciencias ambientales
Dominio: Ciencias físicas
Otros temas: Transmisión de Enfermedades y Dinámica Poblacional,Resonancia Estocástica en Sistemas No Lineales

Evaluación de la vulnerabilidad de los pastizales alpinos en la meseta Qinghai-Tibetana

Año 2020, volumen 8, Fuente: artículo. Cumple con los estándares. Acceso libre. Enlace Archivo
Idioma: inglés, Publicación: revista PeerJ . ISSN: 2167-8359. Organización: PeerJ, Inc.
Número de veces que ha sido citado: 22. Contribuye al Objetivo de Desarrollo Sostenible: Vida en tierra

Resumen: Evaluar la vulnerabilidad de los ecosistemas al cambio climático es fundamental para una gestión sostenible y adaptativa de los ecosistemas. Los pastizales alpinos en la meseta Tibetana de Qinghai se consideran vulnerables al cambio climático, sin embargo, el ecosistema tiende a mantener la estabilidad al aumentar la resiliencia y disminuir la sensibilidad. Hasta la fecha, se desconoce el patrón espacial de vulnerabilidad de los pastizales al cambio climático y los mecanismos que aplica la vegetación para mitigar los impactos del cambio climático en los pastizales al alterar las características relevantes del ecosistema, especialmente la sensibilidad y la resiliencia. En este estudio, primero evaluamos el patrón espacial de vulnerabilidad de los pastizales al cambio climático integrando exposición, sensibilidad y resiliencia simultáneamente, y luego identificamos sus fuerzas impulsoras. Los resultados muestran que los pastizales con alta vulnerabilidad se ubicaron principalmente en los bordes de la meseta, mientras que los pastizales alpinos en el interior de la meseta mostraron una baja vulnerabilidad. Este patrón espacial de vulnerabilidad de los pastizales alpinos estaba controlado por la exposición climática, y la sensibilidad y resiliencia de los pastizales al cambio climático también podrían exacerbar o aliviar el grado de vulnerabilidad. El cambio climático tuvo impactos variables en diferentes tipos de pastizales. Las estepas desérticas eran más vulnerables al cambio climático que las praderas alpinas y las estepas alpinas debido a la alta variabilidad de los factores ambientales y su baja capacidad para recuperarse de las perturbaciones. Nuestros hallazgos también confirman que la intensidad del pastoreo, un índice cuantitativo de la perturbación humana más importante en los pastizales alpinos de esta meseta, se correlacionó significativamente con la vulnerabilidad del ecosistema. La intensidad moderada del pastoreo fue beneficiosa para aumentar la resiliencia de los pastizales y, posteriormente, reducir la vulnerabilidad de los pastizales. Por lo tanto, este estudio sugiere que las evaluaciones futuras de la vulnerabilidad de los ecosistemas no deben ignorar las perturbaciones antropogénicas, que podrían beneficiar la protección ambiental y el manejo sostenible de los pastizales en la meseta Qinghai-Tibetana.

Tema: Anticipando Transiciones Críticas en los Ecosistemas
Subdisciplina: Cambio Global y Planetario
Campo: Ciencias ambientales
Dominio: Ciencias físicas
Otros temas: Análisis Global de los Servicios Ecosistémicos y el Uso de la Tierra,Degradación de los Pastizales y Medios de Subsistencia Pastorales

Las cópulas y su potencial para la ecología

Año 2020, Fuente: libro-capítulo. Cumple con los estándares. Acceso libre. Enlace
Idioma: inglés, Publicación: serie de libros Avances en la investigación ecológica / Avances en la Investigación Ecológica. ISSN: 0065-2504,2163-582X. Organización: Elsevier BV
Número de veces que ha sido citado: 22. Contribuye al Objetivo de Desarrollo Sostenible: Vida en tierra

Resumen: Todas las ramas de la ecología estudian las relaciones entre y entre variables ambientales y biológicas. Sin embargo, los enfoques estándar para estudiar tales relaciones, basados en la correlación y la regresión, proporcionan solo parte de la información compleja contenida en las relaciones. Existen otros enfoques estadísticos que proporcionan una descripción completa de las relaciones entre variables, basados en el concepto de cópula; se aplican en finanzas, neurociencia y otros lugares, pero rara vez en ecología. Exploramos los conceptos que sustentan las cópulas y el potencial de esos conceptos para mejorar nuestra comprensión de la ecología. Encontramos que la estructura informativa de la cópula en las dependencias entre variables es común en todos los conjuntos de datos ambientales, de rasgos de especies, fenológicos, de población, comunitarios y de funcionamiento del ecosistema que consideramos. Muchos conjuntos de datos exhibieron asociaciones asimétricas de colas, por lo que dos variables estaban más fuertemente relacionadas en sus colas izquierdas en comparación con las derechas, o viceversa. Describimos los mecanismos por los cuales la estructura de la cópula observada y las asociaciones de la cola pueden surgir en los datos ecológicos, incluido un efecto similar al de Moran por el cual las estructuras de dependencia se heredan de las variables ambientales; e influencias asimétricas o no lineales de los entornos sobre las variables ecológicas, como bajo la ley del mínimo de Liebig. También describimos las consecuencias de la estructura de la cópula para los fenómenos ecológicos, incluidos los impactos sobre el riesgo de extinción, la ley de Taylor y la estabilidad temporal de los servicios ecosistémicos. Al documentar la importancia de una descripción completa de la dependencia entre variables, avanzar en los marcos conceptuales y demostrar un enfoque poderoso, fomentamos el uso generalizado de cópulas en ecología, que creemos que puede beneficiar a la disciplina.

Tema: Anticipando Transiciones Críticas en Ecosistemas
Subdisciplina: Cambio Global y Planetario
Campo: Ciencias ambientales
Dominio: Ciencias físicas
Otros temas: Conservación de la Biodiversidad y Gestión de Ecosistemas,Modelado de Distribución de Especies e Impactos del Cambio Climático

La elusiva búsqueda de puntos de inflexión

Año 2020, volumen 4, número 11. Fuente: artículo. Cumple con los estándares. Acceso restringido. Enlace
Idioma: inglés, Publicación: revista Ecología de la naturaleza y evolución. ISSN: 2397-334X. Organización: Portafolio de naturaleza
Número de veces que ha sido citado: 22

Tema: Anticipando Transiciones Críticas en Ecosistemas
Subdisciplina: Cambio Global y Planetario
Campo: Ciencias ambientales
Dominio: Ciencias físicas
Otros temas: Modelado y Aplicaciones de Dinámica de Sistemas,Impacto del Cambio Climático en la Salud Humana

Antifragilidad del ecosistema: más allá de la integridad y la resiliencia

Año 2020, volumen 8, Fuente: artículo. Cumple con los estándares. Acceso libre. Enlace Archivo
Idioma: inglés, Publicación: revista PeerJ . ISSN: 2167-8359. Organización: PeerJ, Inc.
Número de veces que ha sido citado: 21. Contribuye al Objetivo de Desarrollo Sostenible: Vida en tierra

Resumen: Revisamos el concepto de resiliencia de los ecosistemas en su relación con la integridad de los ecosistemas desde un enfoque de teoría de la información. Resumimos la literatura sobre el tema identificando tres narrativas principales: propiedades de los ecosistemas que les permiten ser más resilientes; respuesta de los ecosistemas a las perturbaciones; y complejidad. También incluimos ideas originales con desarrollos teóricos y cuantitativos con ejemplos de aplicación. La principal contribución es una nueva forma de repensar la resiliencia, matemáticamente formal y fácil de evaluar heurísticamente en aplicaciones del mundo real: la antifragilidad de los ecosistemas. Un ecosistema es antifrágil si se beneficia de la variabilidad ambiental. Por lo tanto, la antifragilidad va más allá de la robustez o la resiliencia porque, si bien los sistemas resilientes/robustos son meramente resistentes a las perturbaciones, las estructuras antifrágiles no solo soportan el estrés sino que también se benefician de él.

Tema: Anticipando Transiciones Críticas en Ecosistemas
Subdisciplina: Cambio Global y Planetario
Campo: Ciencias ambientales
Dominio: Ciencias físicas
Otros temas: Metabolismo Urbano y Evaluación de la Sostenibilidad,Evolución de la Cooperación y el Altruismo en los Sistemas Sociales

Modelado de interacciones competitivas y retroalimentación planta–suelo en la dinámica de la vegetación

Año 2020, volumen 69, número 2. Fuente: artículo. Cumple con los estándares. Acceso restringido. Enlace
Idioma: inglés, Publicación: revista Investigación matemática/Investigación matemática . ISSN: 0035-5038,1827-3491. Organización: Springer Science + Business Media
Número de veces que ha sido citado: 21. Contribuye al Objetivo de Desarrollo Sostenible: Hambre cero

Tema: Anticipando Transiciones Críticas en Ecosistemas
Subdisciplina: Cambio Global y Planetario
Campo: Ciencias ambientales
Dominio: Ciencias físicas
Otros temas: Conservación de la Biodiversidad y Gestión de Ecosistemas,Impacto Ecológico de Especies Invasoras en Islas

Choques fatales mínimos en redes complejas multiestables

Año 2020, volumen 10, número 1. Fuente: artículo. Cumple con los estándares. Acceso libre. Enlace Archivo
Idioma: inglés, Publicación: revista Informes científicos. ISSN: 2045-2322. Organización: Portafolio de naturaleza
Número de veces que ha sido citado: 21

Resumen: La multiestabilidad es un fenómeno común que ocurre naturalmente en redes complejas. A menudo, uno de los estados estables coexistentes puede identificarse como el deseado para una aplicación particular. Presentamos aquí un enfoque global para identificar la perturbación mínima que expulsará instantáneamente al sistema de la cuenca de atracción de su estado deseado y, por lo tanto, inducirá una transición crítica o fatal que llamamos shock-tipping. El Choque Fatal Mínimo correspondiente es un vector cuya longitud puede usarse como medida de estabilidad global y cuya dirección en el espacio de estados nos permite sacar conclusiones sobre las debilidades de la red correspondientes a motivos críticos de la red. Demostramos este enfoque en las redes de polinizadores de plantas y la red eléctrica de Gran Bretaña. En ambas clases de sistemas, las subestructuras en forma de árbol parecen ser las más vulnerables con respecto a la perturbación mínima de choque.

Tema: Anticipando Transiciones Críticas en Ecosistemas
Subdisciplina: Cambio Global y Planetario
Campo: Ciencias ambientales
Dominio: Ciencias físicas
Otros temas: Dinámica de Sincronización en Redes Complejas,Mecánica Estadística de Redes Complejas

Indicadores transitorios de puntos de inflexión en enfermedades infecciosas

Año 2020, volumen 17, número 170. Fuente: artículo. Cumple con los estándares. Acceso libre. Enlace Archivo
Idioma: inglés, Publicación: revista Revista de la interfaz de la Royal Society. ISSN: 1742-5662,1742-5689. Organización: Sociedad Real
Número de veces que ha sido citado: 21. Contribuye al Objetivo de Desarrollo Sostenible: Buena salud y bienestar

Resumen: La mayoría de los indicadores de alerta temprana conocidos de transiciones críticas se basan en la resiliencia asintótica y la desaceleración crítica. En sistemas continuos, la desaceleración crítica se describe matemáticamente mediante una disminución en la magnitud del valor propio dominante de la matriz jacobiana en el acercamiento a una transición crítica. Aquí, mostramos que las medidas de la dinámica transitoria, específicamente, la reactividad y el máximo de la envoltura de amplificación, también cambian sistemáticamente a medida que se aborda una bifurcación en una clase importante de modelos para epidemias de enfermedades infecciosas. Además, introducimos indicadores diseñados para detectar tendencias en estas medidas y encontramos que clasifican de manera confiable series temporales de notificaciones de casos simuladas a partir de modelos estocásticos según los niveles de captación de vacunas. Se debe prestar mayor atención al potencial de que los sistemas exhiban una amplificación transitoria de las perturbaciones a medida que se acerca a un umbral crítico, y se debe considerar al buscar indicadores adelantados genéricos de puntos de inflexión. La conciencia de este fenómeno enriquecerá la comprensión de la dinámica de sistemas complejos al borde de una transición crítica.

Tema: Anticipando Transiciones Críticas en los Ecosistemas
Subdisciplina: Cambio Global y Planetario
Campo: Ciencias ambientales
Dominio: Ciencias físicas
Otros temas: Modelando la Dinámica de la Pandemia de COVID-19

Mejora de la resiliencia de los sistemas al riesgo individual y sistémico: pasos hacia un marco integrador

Año 2020, volumen 51, Fuente: artículo. Cumple con los estándares. Acceso libre. Enlace
Idioma: inglés, Publicación: revista Revista internacional de reducción del riesgo de desastres. ISSN: 2212-4209. Organización: Elsevier BV
Número de veces que ha sido citado: 21

Resumen: Los eventos individuales pueden desencadenar riesgos sistémicos en muchos sistemas complejos, desde los naturales hasta los provocados por el hombre. Sin embargo, los analistas todavía suelen tratar estos dos tipos de riesgos por separado. Sugerimos que, más bien, los riesgos individuales y los riesgos sistémicos representan dos extremos de un continuo y, por lo tanto, no deben analizarse de forma aislada, sino de manera integradora. Dicha perspectiva puede relacionarse además con la noción de resiliencia y abre opciones para desarrollar un marco integrado para aumentar la resiliencia de los sistemas a ambos tipos de riesgos simultáneamente. Los riesgos sistémicos a veces se denominan riesgos de red para enfatizar la importancia de los vínculos entre sí, mientras que, por el contrario, los riesgos individuales se originan a partir de eventos individuales que afectan directamente a un agente y ocurren independientemente del resto del sistema. Las dos perspectivas diferentes sobre el riesgo tienen implicaciones importantes para las estrategias destinadas a aumentar la resiliencia y, por lo tanto, discutimos cómo difieren dichas estrategias entre los riesgos individuales y los riesgos sistémicos. Al hacerlo, sugerimos que, para riesgos individuales, se pueda aplicar un enfoque de estratificación de riesgos, utilizando distribuciones de probabilidad y sus medidas asociadas. Siguiendo el enfoque de estratificación de riesgos, los agentes pueden identificar sus propios puntos de inflexión, es decir, los puntos en sus distribuciones de pérdidas en los que fallaría su operación, y sobre esta base determinar las medidas más apropiadas para disminuir su riesgo de tales fallas. Este enfoque puede basarse en varios instrumentos bien establecidos basados en el mercado, incluidos los seguros y la diversificación de la cartera. Para hacer frente a los riesgos sistémicos, estos puntos de inflexión individuales deben gestionarse en su totalidad, porque los colapsos del sistema se desencadenan por fallas individuales. Un enfoque adicional y complementario es ajustar la estructura de red del sistema, que determina cómo las fallas individuales pueden conectarse en cascada y generar riesgos sistémicos. En lugar de reglas generales universales, sugerimos que la gestión de los riesgos sistémicos se base en un examen cuidadoso del panorama de riesgos de un sistema. Especialmente un enfoque de criticidad de nodos, que tiene como objetivo inducir una reestructuración de la red basada en las contribuciones diferenciales de los nodos al riesgo sistémico, puede ser un camino prometedor hacia un marco integrado. Por lo tanto, argumentamos que se necesitan enfoques transformacionales a medida, que tengan en cuenta las especificidades de la estructura de red de un sistema y, por lo tanto, lo empujen hacia configuraciones más seguras tanto para los riesgos individuales como para los riesgos sistémicos.

Tema: Anticipando Transiciones Críticas en Ecosistemas
Subdisciplina: Cambio Global y Planetario
Campo: Ciencias ambientales
Dominio: Ciencias físicas
Otros temas: Modelado y Aplicaciones de Dinámica de Sistemas,Transición Energética Global y Agotamiento de Combustibles Fósiles

Efectos de la intermitencia de las precipitaciones en los patrones de vegetación en paisajes semiáridos

Año 2020, volumen 405, Fuente: artículo. Cumple con los estándares. Acceso libre. Enlace
Idioma: inglés, Publicación: revista Física. D, Fenómenos no lineales. ISSN: 0167-2789,1872-8022. Organización: Elsevier BV
Número de veces que ha sido citado: 20. Contribuye al Objetivo de Desarrollo Sostenible: Vida en la tierra / Agua limpia y saneamiento

Resumen: Los patrones de vegetación son un rasgo característico de muchas regiones semiáridas. El recurso limitante en estos ecosistemas es el agua, que se agrega al sistema a través de eventos de lluvia cortos e intensos que provocan un pulso de procesos biológicos como el crecimiento de las plantas y la dispersión de semillas. Proponemos un modelo impulsivo basado en el sistema de reacción–advección–difusión de Klausmeier, investigamos analíticamente los efectos de la intermitencia de la lluvia en el inicio de patrones y aumentamos nuestros resultados mediante simulaciones numéricas de extensiones de modelos. Nuestra investigación se enfoca en la región paramétrica en la que ocurre una transición entre vegetación uniforme y modelada. Los resultados muestran que los procesos de tipo descomposición asociados con una baja frecuencia de pulsos de precipitación inhiben la aparición de patrones y que, bajo regímenes de lluvia intermitentes,se mantiene una solución espacialmente uniforme con volúmenes de precipitación totales más bajos que bajo lluvia continua, si las especies de plantas no pueden usar eficientemente niveles bajos de humedad del suelo. A diferencia del entorno clásico de un modelo de reacción–difusión, los patrones no son causados por una inestabilidad impulsada por la difusión, sino por una combinación de períodos de sequía suficientemente largos entre los pulsos de precipitación y la difusión del agua. Nuestros resultados indican además que la introducción de dispersión de semillas de tipo pulso debilita los efectos de los cambios en el ancho y la forma del grano de dispersión de la planta en el inicio de los patrones.

Tema: Anticipando Transiciones Críticas en Ecosistemas
Subdisciplina: Cambio Global y Planetario
Campo: Ciencias ambientales
Dominio: Ciencias físicas
Otros temas: Conservación de la Biodiversidad y Gestión de Ecosistemas,Impacto Ecológico de Especies Invasoras en Islas

Dinámica espaciotemporal de un modelo de vegetación con retardo no local en ambiente semiárido

Año 2020, volumen 99, número 4. Fuente: artículo. Cumple con los estándares. Acceso restringido. Enlace
Idioma: inglés, Publicación: revista Dinámica no lineal. ISSN: 0924-090X,1573-269X. Organización: Springer Science + Business Media
Número de veces que ha sido citado: 20. Contribuye al Objetivo de Desarrollo Sostenible: Vida en tierra

Tema: Anticipando Transiciones Críticas en Ecosistemas
Subdisciplina: Cambio Global y Planetario
Campo: Ciencias ambientales
Dominio: Ciencias físicas
Otros temas: Conservación de la Biodiversidad y Gestión de Ecosistemas,Dinámica Evolutiva de la Adaptación y Mutación Genética

Modificación de la conectividad para promover la reversión del cambio de estado: la importancia del contexto geomórfico y las retroalimentaciones planta–suelo

Año 2020, volumen 101, número 9. Fuente: artículo. Cumple con los estándares. Acceso libre. Enlace Archivo
Idioma: inglés, Publicación: revista Ecología . ISSN: 0012-9658,1939-9170. Organización: Wiley-Blackwell
Número de veces que ha sido citado: 20. Contribuye al Objetivo de Desarrollo Sostenible: Vida en tierra

Resumen: Resumen Los estados alternativos mantenidos por retroalimentación son notoriamente difíciles, si no imposibles, de revertir. Aunque las interacciones positivas que modifican las condiciones del suelo pueden tener el mayor potencial para alterar las retroalimentaciones autorreforzantes, las condiciones que conducen a estas reversiones del cambio de estado no se han resuelto. En un estudio de 9 años, modificamos la conectividad horizontal de los recursos por el viento o el agua en diferentes superficies geomórficas en un intento de alterar las retroalimentaciones planta–suelo y cambiar los estados dominados por plantas leñosas hacia el dominio de la hierba perenne. La modificación de la conectividad resultó en un aumento en la cobertura de basura independientemente del vector de transporte (viento, agua) seguido de un aumento en la cobertura de pasto perenne 2 años después. La modificación de la conectividad fue más efectiva en suelos arenosos donde el viento es el vector dominante, y menos efectiva en suelos con grava en superficies estables con bajo movimiento de sedimentos por el agua. Descubrimos que la cobertura de pasto estaba relacionada con la precipitación en los primeros 5 años de nuestro estudio, y las retroalimentaciones planta–suelo se desarrollaron después de 6 años de conectividad modificada para abrumar los efectos de la precipitación en suelos arenosos arrastrados por el viento. Estas retroalimentaciones persistieron a lo largo del tiempo bajo precipitaciones anuales variables. En suelos aluviales, se desarrollaron retroalimentaciones planta-suelo después de 7 años que no fueron persistentes (suelos activos) o que no se desarrollaron(suelos estables). Este novedoso enfoque se aplica a las tierras secas a nivel mundial donde las tierras desertificadas han sufrido pérdidas en los servicios ecosistémicos, y a otros ecosistemas donde se puede esperar que las retroalimentaciones mediadas por la conectividad modificadas a escalas finas afecten la recuperación de las plantas y las reversiones de los cambios de estado a escalas más grandes, en particular para sitios afectados por el viento.

Tema: Anticipando Transiciones Críticas en Ecosistemas
Subdisciplina: Cambio Global y Planetario
Campo: Ciencias ambientales
Dominio: Ciencias físicas
Otros temas: Conservación de la Biodiversidad y Gestión de Ecosistemas,Costras Biológicas del Suelo y su Papel en los Ecosistemas

Modelos continuos y basados en agentes de bandas de tolva para la langosta plaga australiana: Cómo el consumo de recursos media la formación y geometría de pulsos

Año 2020, volumen 16, número 5. Fuente: artículo. Cumple con los estándares. Acceso libre. Enlace Archivo
Idioma: inglés, Publicación: revista PLOS biología computacional / PLoS biología computacional . ISSN: 1553-734X,1553-7358. Organización: Sociedad Internacional de Biología Computacional
Número de veces que ha sido citado: 20

Resumen: Las langostas son plagas agrícolas significativas. En condiciones ambientales favorables, los juveniles no voladores pueden agregarse en enjambres coherentes y alineados denominados bandas de tolva. Estas bandas se observan a menudo como una onda de propagación que tiene un frente denso con una densidad que disminuye rápidamente en la estela. Una observación tentadora y común es que estos frentes disminuyen y se empinan en presencia de vegetación verde. Esto sugiere que el movimiento colectivo de la banda está mediado por el consumo de recursos. Nuestro objetivo es modelar y cuantificar este efecto. Nos centramos en la langosta plaga australiana, para la cual se dispone de excelentes datos experimentales y de campo. Explotando la alineación de langostas en bandas de tolva, nos concentramos únicamente en la variación de densidad perpendicular al frente. Desarrollamos dos modelos en conjunto; un modelo basado en agentes que rastrea la posición de los individuos y un modelo de ecuación diferencial parcial que describe la densidad de langostas. En ambos modelos, las langostas están estacionarias (y se alimentan) o en movimiento. Los recursos disminuyen con la alimentación. La velocidad a la que las langostas hacen la transición entre móviles y estacionarias (y viceversa) aumenta (disminuye) por la abundancia de recursos. Este efecto resulta esencial para la formación, forma y velocidad de las bandas de la tolva de langostas en nuestros modelos. A partir de la literatura biológica estimamos rangos para los diez parámetros de entrada de nuestros modelos. El análisis de sensibilidad de Sobol permite comprender cómo varían las características colectivas de la banda con los cambios en los parámetros de entrada. Al examinar 4,4 millones de combinaciones de parámetros, identificamos parámetros biológicamente consistentes que reproducen observaciones de campo. Por lo tanto, demostramos que el comportamiento dependiente de los recursos puede explicar la distribución de densidad observada en las bandas de langostas. Este trabajo sugiere que los comportamientos alimentarios deberían ser una parte intrínseca de los futuros esfuerzos de modelado.

Tema: Anticipando Transiciones Críticas en los Ecosistemas
Subdisciplina: Cambio Global y Planetario
Campo: Ciencias ambientales
Dominio: Ciencias físicas
Otros temas: Conocimientos Genómicos sobre Insectos Sociales y Simbiosis , Impacto de la Disminución de Polinizadores en los Ecosistemas y la Agricultura

Advertencia de un científico a la humanidad sobre el crecimiento de la población humana

Año 2020, volumen 24, Fuente: artículo. Cumple con los estándares. Acceso libre. Enlace
Idioma: inglés, Publicación: revista Ecología y conservación global . ISSN: 2351-9894. Organización: Elsevier BV
Número de veces que ha sido citado: 20. Contribuye al Objetivo de Desarrollo Sostenible: Trabajo decente y crecimiento económico

Resumen: Solo es necesario leer detenidamente las noticias diarias para darse cuenta de que la humanidad se encuentra en una trayectoria peligrosa y desafiante. Este ensayo explora la posibilidad de adoptar un marco basado en la ciencia para enfrentar estas perspectivas potencialmente adversas. Explora una perspectiva basada en la ciencia ecológica y del comportamiento relevante. El objetivo es involucrar a ciudadanos preocupados del mundo en esta empresa. El objetivo general es mantener al Planeta Tierra como un hogar favorable para el futuro de la humanidad. Nueve principios ecológicos explican un aspecto importante de lo que está sucediendo y proporcionan pautas críticas para la acción apropiada. Nueve comportamientos sociales exploran cómo podríamos integrar los conocimientos de las ciencias sociales con los de la ecología. Se proponen veinte predicciones basadas en estos principios ecológicos y de ciencias sociales más las tendencias existentes. Si estas tendencias no se enfrentan vigorosa y valientemente, es probable que estemos en camino hacia la desaparición de nuestra civilización. Al examinar estos desafíos, nuestro trabajo será especialmente complicado porque un segmento importante de la humanidad no está preparado para aceptar evidencia basada en la ciencia, y esto genera mucha resistencia a cualquier esfuerzo dirigido hacia el control efectivo de los desafíos actuales y futuros. En estas circunstancias complejas, debemos permanecer lo más cooperativos y optimistas posible para que podamos promover la fuerza de voluntad y el ingenio necesarios. Este ensayo tiene un amplio apoyo ya que es una contribución al Programa Scientists' Warning to Humanity de la Alianza de Científicos del Mundo (Ripple et al., 2017).

Tema: Anticipando Transiciones Críticas en los Ecosistemas
Subdisciplina: Cambio Global y Planetario
Campo: Ciencias ambientales
Dominio: Ciencias físicas
Otros temas: Interdependencia en la Ciencia y la Sociedad,Transición Energética Global y Agotamiento de Combustibles Fósiles

Efecto de la duración y resolución de las series temporales sobre las señales de alerta temprana basadas en la abundancia y los rasgos de la disminución de la población

Año 2020, volumen 101, número 7. Fuente: artículo. Cumple con los estándares. Acceso libre. Enlace
Idioma: inglés, Publicación: revista Ecología . ISSN: 0012-9658,1939-9170. Organización: Wiley-Blackwell
Número de veces que ha sido citado: 19. Contribuye al Objetivo de Desarrollo Sostenible: Vida en tierra

Resumen: Resumen Las poblaciones naturales están cada vez más amenazadas de colapso a manos de los efectos antropogénicos. Predecir el colapso de la población con la ayuda de señales genéricas de alerta temprana (SAT) puede proporcionar una herramienta prospectiva para identificar especies o poblaciones en mayor riesgo. Sin embargo, los métodos de patrón a proceso, como el EWS, tienen una multitud de desafíos que superar para ser útiles, incluida la baja relación señal / ruido de los sistemas ecológicos y la necesidad de datos de series temporales de alta calidad. La inclusión de la dinámica de rasgos con SAT se ha propuesto como una herramienta más robusta para predecir el colapso de la población. Sin embargo, la duración y resolución de las series temporales disponibles son muy variables de un sistema a otro, especialmente cuando se considera el tiempo de generación. Hasta el momento, se desconoce cómo esta variabilidad con respecto al tiempo de generación alterará la eficacia de los SAT. Aquí adoptamos un enfoque basado tanto en la simulación como en la experimentación para evaluar los impactos de la duración y resolución relativas de las series temporales en la capacidad de pronóstico del SAT. Mostramos que el rendimiento de EWS disminuye al disminuir la duración de las series temporales. Sin embargo, no hubo una disminución evidente en el rendimiento de EWS a medida que disminuía la resolución. Nuestras simulaciones sugieren una duración relativa de la serie temporal entre 10 y cinco generaciones como requisito mínimo para un pronóstico preciso mediante SAT basados en la abundancia. Sin embargo, cuando se incluye información de rasgos junto con SAT basados en la abundancia, encontramos señales positivas en longitudes de la mitad de lo que se requería sin ellas. Sugerimos que, en sistemas donde se sabe que rasgos específicos afectan la demografía, los datos de rasgos deben monitorearse e incluirse junto con los datos de abundancia para mejorar la confiabilidad de los pronósticos.

Tema: Anticipando Transiciones Críticas en los Ecosistemas
Subdisciplina: Cambio Global y Planetario
Campo: Ciencias ambientales
Dominio: Ciencias físicas
Otros temas: Econofísica: Complejidad en los Mercados Financieros,Metabolismo Urbano y Evaluación de la Sostenibilidad

Cómo los motivos condicionan los umbrales críticos para inclinar cascadas en redes complejas: Vinculando micro a macroescalas

Año 2020, volumen 30, número 4. Fuente: artículo. Cumple con los estándares. Acceso libre. Enlace
Idioma: inglés, Publicación: revista Caos . ISSN: 1054-1500,1089-7682,1527-2443. Organización: Instituto Americano de Física
Número de veces que ha sido citado: 19. Contribuye al Objetivo de Desarrollo Sostenible: Vida en tierra

Resumen: En este estudio, investigamos cómo estructuras específicas de microinteracción (motivos) afectan la aparición de cascadas de inflexión en redes de elementos de inflexión estilizados. Comparamos las propiedades de las cascadas en las redes Erd \ "os-R \' enyi y una red ejemplar de reciclaje de humedad de la selva amazónica. Dentro de estas redes, los motivos decisivos a pequeña escala son el bucle de avance, el bucle de avance secundario, el bucle cero y el bucle vecino. De todos los motivos, el motivo de bucle de alimentación directa se destaca en las cascadas basculantes, ya que disminuye la fuerza de acoplamiento crítica necesaria para iniciar una cascada más que los otros motivos. Encontramos que para este motivo, la reducción de la resistencia crítica de acoplamiento es un 11% menor que el acoplamiento crítico de un par de elementos de punta. Para redes altamente conectadas, nuestro análisis revela que los bucles de alimentación directa acoplados coinciden con una fuerte disminución del 90% de la resistencia crítica del acoplamiento. Para la red de reciclaje de humedad altamente agrupada en la Amazonía, observamos regiones de muy alta ocurrencia de motivos para cada uno de los cuatro motivos investigados, lo que sugiere que estas regiones son más vulnerables. Se encuentra que la aparición de motivos es un orden de magnitud mayor que en una red aleatoria Erd\"os-R\'enyi. Esto enfatiza la importancia de las estructuras de interacción local para el surgimiento de cascadas globales y la estabilidad de la red en su conjunto.

Tema: Anticipando Transiciones Críticas en Ecosistemas
Subdisciplina: Cambio Global y Planetario
Campo: Ciencias ambientales
Dominio: Ciencias físicas
Otros temas: Evolución de la Cooperación y el Altruismo en Sistemas Sociales,Dinámica de Sincronización en Redes Complejas

Predicción del colapso de sistemas ecológicos complejos: cuantificación del continuo estabilidad–complejidad

Año 2020, volumen 17, número 166. Fuente: artículo. Cumple con los estándares. Acceso libre. Enlace
Idioma: inglés, Publicación: revista Revista de la interfaz de la Royal Society. ISSN: 1742-5662,1742-5689. Organización: Sociedad Real
Número de veces que ha sido citado: 19. Contribuye al Objetivo de Desarrollo Sostenible: Vida en tierra

Resumen: Los cambios dinámicos entre los extremos de estabilidad y colapso son características distintivas de los sistemas ecológicos. Estos cambios están limitados y cambian con la biodiversidad, la complejidad y la topología y jerarquía de las interacciones. La mayor parte de la investigación ecológica se ha centrado en identificar las condiciones para que un sistema pase de la estabilidad a cualquier grado de inestabilidad: la abundancia de especies no vuelve exactamente a los mismos valores después de la perturbación. Es probable que los ecosistemas reales tengan un continuo cambio entre estabilidad y colapso que dependa de los detalles específicos de cómo se estructuran las interacciones, así como del tipo y grado de perturbación debido al cambio ambiental. Aquí trazamos límites para los extremos de estabilidad estricta y colapso. Entre estos límites, encontramos un régimen intermedio que consiste en extinciones de una sola especie, lo que llamamos el continuo de extinción. También desarrollamos una métrica que ubica la posición del sistema dentro del continuo de extinción, cuantificando así la proximidad a la estabilidad o el colapso, en términos de cantidades ecológicamente medibles, como las tasas de crecimiento y las fortalezas de interacción. Además, proporcionamos técnicas analíticas y numéricas para estimar nuestra nueva métrica. Mostramos que nuestra métrica hace un excelente trabajo al capturar el comportamiento del sistema en comparación con otros métodos existentes, como los criterios de estabilidad de Mayo o la desaceleración crítica. Por lo tanto, nuestra métrica debería permitir una visión más profunda sobre cómo clasificar los sistemas reales en términos de su dinámica general y sus límites de estabilidad y colapso.

Tema: Anticipando Transiciones Críticas en Ecosistemas
Subdisciplina: Cambio Global y Planetario
Campo: Ciencias ambientales
Dominio: Ciencias físicas
Otros temas: Impacto Ecológico de Especies Invasoras en Islas,Metabolismo Urbano y Evaluación de la Sostenibilidad

RolWinMulCor: Un paquete R para estimar la correlación múltiple de ventanas móviles en series temporales ecológicas

Año 2020, volumen 60, Fuente: artículo. Cumple con los estándares. Acceso restringido. Enlace
Idioma: inglés, Publicación: revista Informática ecológica . ISSN: 1574-9541,1878-0512. Organización: Elsevier BV
Número de veces que ha sido citado: 19. Contribuye al Objetivo de Desarrollo Sostenible: Consumo y producción responsables

Tema: Anticipando Transiciones Críticas en Ecosistemas
Subdisciplina: Cambio Global y Planetario
Campo: Ciencias ambientales
Dominio: Ciencias físicas
Otros temas: Modelado de Distribución de Especies e Impactos del Cambio Climático,Respuesta Global a la Sequía Forestal y Cambio Climático

Los tiempos de inflexión en un sistema de hielo marino ártico bajo la influencia de eventos extremos

Año 2020, volumen 30, número 6. Fuente: artículo. Cumple con los estándares. Acceso libre. Enlace
Idioma: inglés, Publicación: revista Caos . ISSN: 1054-1500,1089-7682,1527-2443. Organización: Instituto Americano de Física
Número de veces que ha sido citado: 19. Contribuye al Objetivo de Desarrollo Sostenible: Vida bajo el agua

Resumen: A la luz del rápido retroceso reciente del hielo marino del Ártico, los fenómenos meteorológicos extremos que desencadenan la variabilidad en la capa de hielo del Ártico han atraído una atención cada vez mayor. Se cree que un proceso de Lévy α-estable no gaussiano es un modelo apropiado para describir tales eventos extremos. La trayectoria máxima probable, basada en la ecuación no local de Fokker–Planck, se aplica a un sistema de hielo marino ártico no autónomo bajo ruido de Lévy α-estable. Se utilizan dos tipos de tiempos de inflexión, el tiempo de inflexión de alerta temprana y el tiempo de inflexión de ocurrencia de desastres, para predecir el momento crítico para la transición máxima probable de un estado perennemente cubierto de hielo a uno estacionalmente libre de hielo y de un estado estacionalmente libre de hielo a uno perennemente libre de hielo, respectivamente. Descubrimos que la mayor intensidad de los eventos extremos da como resultado un tiempo de advertencia más corto para el derretimiento del hielo marino y que un efecto invernadero mejorado intensificará esta influencia, haciendo que la llegada del tiempo de advertencia sea significativamente más temprana. Mientras tanto, para el efecto invernadero mejorado, descubrimos que una mayor intensidad y frecuencia de eventos extremos adelantará el tiempo de inflexión de los desastres, en el que se mantiene un estado libre de hielo durante todo el año en el Océano Ártico. Finalmente, identificamos valores del índice α de Lévy y la intensidad del ruido α en el espacio α that que pueden desencadenar una transición entre el estado del hielo marino del Ártico. Estos resultados proporcionan un marco teórico efectivo para estudiar las variaciones del hielo marino del Ártico bajo la influencia de eventos extremos.

Tema: Anticipando Transiciones Críticas en Ecosistemas
Subdisciplina: Cambio Global y Planetario
Campo: Ciencias ambientales
Dominio: Ciencias físicas
Otros temas: Resonancia Estocástica en Sistemas No Lineales,Termodinámica Estocástica y Teoremas de Fluctuación

Un marco de nucleación para la transición entre estados alternativos: barreras de cortocircuito para la recuperación de ecosistemas

Año 2020, volumen 101, número 9. Fuente: artículo. Cumple con los estándares. Acceso libre. Enlace Archivo
Idioma: inglés, Publicación: revista Ecología . ISSN: 0012-9658,1939-9170. Organización: Wiley-Blackwell
Número de veces que ha sido citado: 18. Contribuye al Objetivo de Desarrollo Sostenible: Vida en tierra

Resumen: Resumen La teoría de los estados estables alternos proporciona una explicación de la rápida degradación de los ecosistemas, lo que genera importantes implicaciones para la conservación y restauración de los ecosistemas. Sin embargo, utilizar esta teoría para iniciar transiciones de estados de ecosistema degradados a deseados sigue siendo un desafío significativo. Las aplicaciones del marco alternativo de estados estables pueden verse obstaculizadas actualmente por un desajuste entre los procesos impulsores a escala local y las transiciones emergentes del sistema a escala del paisaje. Mostramos cómo la teoría de la nucleación proporciona un puente elegante entre los mecanismos de retroalimentación positiva a escala local y las transiciones a escala del paisaje entre estados alternos estables del ecosistema. Los principios geométricos se pueden utilizar para derivar un radio de parche crítico: una descripción espacialmente explícita y local de un punto de equilibrio inestable. Esta información se puede utilizar para derivar un tamaño de parche óptimo que minimice el costo de restauración y para proporcionar un marco para medir la resiliencia de los estados deseados del ecosistema a los efectos sinérgicos de las perturbaciones y el cambio ambiental.

Tema: Anticipando Transiciones Críticas en Ecosistemas
Subdisciplina: Cambio Global y Planetario
Campo: Ciencias ambientales
Dominio: Ciencias físicas
Otros temas: Conservación de la Biodiversidad y Gestión de Ecosistemas,Metabolismo Urbano y Evaluación de la Sostenibilidad

Desarrollando una narrativa de restauración: un camino hacia la curación de todo el sistema y una cultura restaurativa

Año 2020, volumen 168, Fuente: artículo. Cumple con los estándares. Acceso restringido. Enlace
Idioma: inglés, Publicación: revista Economía ecológica . ISSN: 0921-8009,1873-6106. Organización: Elsevier BV
Número de veces que ha sido citado: 17. Contribuye al Objetivo de Desarrollo Sostenible: Vida en tierra

Tema: Anticipando Transiciones Críticas en los Ecosistemas
Subdisciplina: Cambio Global y Planetario
Campo: Ciencias ambientales
Dominio: Ciencias físicas
Otros temas: Interdependencia en la Ciencia y la Sociedad,Transiciones de Sostenibilidad y Resiliencia en los Sistemas Socioecológicos

Los cambios ecológicos con efectos menores inician la evolución a cambios de régimen retardados

Año 2020, volumen 4, número 3. Fuente: artículo. Cumple con los estándares. Acceso libre. Enlace
Idioma: inglés, Publicación: revista Ecología de la naturaleza y evolución. ISSN: 2397-334X. Organización: Portafolio de naturaleza
Número de veces que ha sido citado: 17. Contribuye al Objetivo de Desarrollo Sostenible: Vida en tierra

Resumen: Se han documentado cambios de régimen en una variedad de sistemas naturales y sociales. Estas transiciones abruptas producen cambios dramáticos en la composición y el funcionamiento de los sistemas socioecológicos. La teoría existente sobre la resiliencia de los ecosistemas solo ha considerado que los cambios de régimen son causados por cambios en las condiciones externas más allá de un punto de inflexión y, por lo tanto, carece de una perspectiva evolutiva. En este estudio, mostramos cómo un cambio en las condiciones externas tiene poco efecto ecológico y no empuja al sistema más allá de un punto de inflexión. Por lo tanto, el cambio no provoca un cambio de régimen inmediato, sino que desencadena un proceso evolutivo que impulsa un rasgo fenotípico más allá de un punto de inflexión, lo que resulta (después de un retraso sustancial) en un cambio de régimen inducido por la selección. Nuestro hallazgo llama la atención sobre el hecho de que los cambios de régimen observados en el presente pueden ser el resultado de cambios en el pasado distante, y destaca la necesidad de integrar la dinámica evolutiva en la base teórica de la resiliencia de los ecosistemas. Al incorporar la dinámica evolutiva en un modelo de población, los autores muestran que, aunque las condiciones ecológicas cambiantes no son suficientes para inducir un cambio de régimen inmediato en el sistema, las respuestas evolutivas inducidas por la selección que actúan sobre un rasgo fenotípico pueden eventualmente causar un cambio de régimen empujándolo más allá de un punto de inflexión después de un retraso sustancial.

Tema: Anticipando Transiciones Críticas en Ecosistemas
Subdisciplina: Cambio Global y Planetario
Campo: Ciencias ambientales
Dominio: Ciencias físicas
Otros temas: Impacto Ecológico de Especies Invasoras en Islas,Evolución de la Cooperación y el Altruismo en los Sistemas Sociales

Detección de cambios de régimen en las comunidades utilizando tasas de cambio estimadas

Año 2020, volumen 77, número 4. Fuente: artículo. Cumple con los estándares. Acceso libre. Enlace Archivo
Idioma: inglés, Publicación: revista Revista ICES de ciencias marinas. ISSN: 1054-3139,1095-9289. Organización: Prensa de la Universidad de Oxford
Número de veces que ha sido citado: 17. Contribuye al Objetivo de Desarrollo Sostenible: Vida bajo el agua

Resumen: Resumen Se observan cambios de régimen (períodos de cambio rápido que marcan períodos más largos de menor variabilidad) en una amplia gama de ecosistemas, y la gestión pesquera eficaz requiere la capacidad de detectar estos cambios. La detección de cambios es sencilla en series temporales de una sola especie cuando las transiciones son detectables como períodos de cambio rápido. Sin embargo, los cambios en comunidades complejas y estructuradas espacialmente pueden ser más difíciles de detectar. Proponemos un enfoque para caracterizar los cambios de régimen comunitario, utilizando modelos de regresión espaciotemporal no paramétricos para estimar tres indicadores de cambio comunitario (la tasa de cambio media entre especies, la tasa de cambio media per cápita y la desviación estándar de la tasa de cambio per cápita). Estos indicadores pueden detectar cambios que resultan en cambios en la abundancia o composición. Aplicamos nuestro enfoque a una serie temporal de biomasa comunitaria de 37 años que abarca el colapso de los peces de fondo de la Plataforma de Terranova. Nuestro método detectó un cambio en la comunidad antes que los enfoques alternativos de punto de interrupción de un solo indicador y brindó información adicional sobre el patrón espaciotemporal del cambio, incluida la detección de tres períodos de cambio separados y la caracterización de las primeras ubicaciones para mostrar signos de recuperación. Los indicadores aplicados en este estudio proporcionan información novedosa sobre la dinámica de los peces de Terranova y deberían ser útiles para caracterizar otros cambios ecológicos abruptos.

Tema: Anticipando Transiciones Críticas en Ecosistemas
Subdisciplina: Cambio Global y Planetario
Campo: Ciencias ambientales
Dominio: Ciencias físicas
Otros temas: Metabolismo Urbano y Evaluación de la Sostenibilidad,Impacto Ecológico de Especies Invasoras en Islas

Cambios no lineales en ecosistemas terrestres modelizados sometidos a perturbaciones

Año 2020, volumen 10, número 1. Fuente: artículo. Cumple con los estándares. Acceso libre. Enlace Archivo
Idioma: inglés, Publicación: revista Informes científicos. ISSN: 2045-2322. Organización: Portafolio de naturaleza
Número de veces que ha sido citado: 17. Contribuye al Objetivo de Desarrollo Sostenible: Vida en tierra

Resumen: Resumen Los ecosistemas perturbados pueden sufrir cambios rápidos y no lineales, lo que da como resultado 'cambios de régimen' hacia un estado ecológico completamente diferente. La necesidad de comprender el alcance, la naturaleza, la magnitud y la reversibilidad de estos cambios es urgente dados los profundos efectos que los humanos están teniendo en el mundo natural. Los modelos generales de ecosistemas, que simulan la dinámica de los ecosistemas basándose en una representación mecanicista de los procesos ecológicos, proporcionan una forma novedosa de proyectar cambios en los ecosistemas a todas las escalas y niveles tróficos, y de pronosticar umbrales de impacto más allá de los cuales pueden ocurrir cambios irreversibles. Modelamos cambios en los ecosistemas en cuatro biomas terrestres sometidos a remoción humana de biomasa vegetal, como ocurre a través del cambio en el uso de la tierra agrícola. Encontramos que las respuestas irreversibles y no lineales ocurren comúnmente cuando la eliminación de vegetación excede el 80% (un nivel que ocurre en casi el 10% de la superficie terrestre de la Tierra), especialmente para organismos en niveles tróficos más altos y en ecosistemas menos productivos. Se esperan cambios muy grandes e irreversibles en la estructura del ecosistema a niveles de remoción de vegetación similares a los de los ecosistemas del mundo real más utilizados. Nuestros resultados sugieren que los rápidos aumentos proyectados en la conversión de tierras agrícolas en el siglo XXI pueden conducir a cascadas tróficas generalizadas y, en algunos casos, a cambios irreversibles en la estructura de los ecosistemas.

Tema: Anticipando Transiciones Críticas en Ecosistemas
Subdisciplina: Cambio Global y Planetario
Campo: Ciencias ambientales
Dominio: Ciencias físicas
Otros temas: Conservación de la Biodiversidad y Gestión de Ecosistemas,Metabolismo Urbano y Evaluación de la Sostenibilidad

Detección de cambios en los indicadores estadísticos de resiliencia previos a la proliferación de algas en lagos eutróficos poco profundos

Año 2020, volumen 11, número 10. Fuente: artículo. Cumple con los estándares. Acceso libre. Enlace Archivo
Idioma: inglés, Publicación: revista Ecosfera . ISSN: 2150-8925. Organización: Wiley-Blackwell
Número de veces que ha sido citado: 17

Resumen: Resumen Las floraciones de algas en lagos y embalses pueden considerarse cambios de régimen de un estado de aguas claras a un estado dominado por algas que a menudo ocurre abruptamente. En condiciones experimentales, estos cambios de régimen se han predicho a partir de aumentos en la varianza y la autocorrelación (indicadores genéricos de resiliencia) de variables de estado monitoreadas con alta frecuencia. El objetivo de este estudio fue evaluar el comportamiento de los indicadores de resiliencia antes de una transición crítica en lagos que experimentan floraciones de algas de forma natural. Las condiciones ambientales del lago proporcionan varios obstáculos potenciales que podrían inhibir la detección de cambios significativos en los indicadores de resiliencia antes de una transición crítica, como la carga estocástica de nutrientes, la complejidad espacial y la disminución de la resiliencia debido a concentraciones más altas de nutrientes de referencia. Compilamos cinco años lacustres de monitoreo de alta frecuencia de clorofila a , ficocianina, oxígeno disuelto y pH de cuatro lagos hipereutróficos. A pesar de los factores que podrían dificultar la detección de indicadores estadísticos de cambio de resiliencia en ecosistemas hipereutróficos, descubrimos que se produjo un aumento en los indicadores de resiliencia antes de una transición crítica en tres de cada cuatro posibles años lacustres, con un aumento que comenzó entre 5 y 33 d antes. En un año lacustre, se produjo una transición crítica poco después de que comenzara el monitoreo, lo que impidió la detección de variaciones crecientes o señales de autocorrelación que se calculan utilizando una ventana continua de 21 días. Estos resultados se suman al creciente cuerpo de evidencia de que se pueden detectar aumentos en los indicadores de resiliencia en los ecosistemas antes de un cambio de régimen si los programas de monitoreo están diseñados adecuadamente para capturar la dinámica; sin embargo, se necesita una investigación continua para comprender mejor las condiciones bajo las cuales los indicadores de resiliencia pueden ser útiles como una herramienta de detección de alerta temprana para el manejo de lagos.

Tema: Anticipando Transiciones Críticas en los Ecosistemas
Subdisciplina: Cambio Global y Planetario
Campo: Ciencias ambientales
Dominio: Ciencias físicas
Otros temas: Eutrofización y Floraciones Algales Nocivas,Metabolismo Urbano y Evaluación de la Sostenibilidad

Aplicación de la Teoría del Punto de Inflexión a la Ciencia de la Teledetección para Mejorar las Señales de Alerta Temprana de Sequía para la Seguridad Alimentaria

Año 2020, volumen 8, número 3. Fuente: artículo. Cumple con los estándares. Acceso libre. Enlace Archivo
Idioma: inglés, Publicación: revista El futuro de la Tierra . ISSN: 2328-4277. Organización: Unión Geofísica Americana
Número de veces que ha sido citado: 17. Contribuye al Objetivo de Desarrollo Sostenible: Hambre cero

Resumen: Resumen Las hambrunas se han asociado durante mucho tiempo con la sequía. Con la gravedad de las sequías creciendo en asociación con el cambio climático, existe una creciente presión para hacer un mejor trabajo prediciendo hambrunas y entregando ayuda internacional para evitar el sufrimiento humano y la inestabilidad civil. Examinamos los avances recientes en la tecnología de teledetección, centrándonos en la latencia, la disponibilidad histórica y las escalas espaciales y temporales de los datos que proporcionan estos satélites. Debido a su cobertura global, siete variables derivadas de observaciones satelitales emergen como especialmente pertinentes para la sequía y la hambruna: precipitación (TRMM/GPM), agua subterránea (GRACE/GRACE‐FO), nieve (MODIS), humedad del suelo (SMOS, SMAP, Sentinel‐1), evapotranspiración (MODIS, ECOSTRESS), salud de la vegetación (Landsat, AVHRR, MODIS, SPOT) y fluorescencia de clorofila (OCO-2). Discutimos la teoría del punto de inflexión como un posible marco para aprovechar las series temporales largas de estos datos satelitales donde existan para mejorar la efectividad de los sistemas de alerta temprana de hambruna existentes.

Tema: Anticipando Transiciones Críticas en Ecosistemas
Subdisciplina: Cambio Global y Planetario
Campo: Ciencias ambientales
Dominio: Ciencias físicas
Otros temas: Investigación sobre Cambio Climático y Variabilidad,Adaptación al Cambio Climático en la Agricultura

Efectos dependientes de la interacción de la estructura de la superficie sobre la autoorganización espacial microbiana

Año 2020, volumen 375, número 1798. Fuente: artículo. Cumple con los estándares. Acceso libre. Enlace Archivo
Idioma: inglés, Publicación: revista Transacciones filosóficas-Royal Society. Ciencias biológicas. ISSN: 0962-8436,1471-2970. Organización: Sociedad Real
Número de veces que ha sido citado: 17. Contribuye al Objetivo de Desarrollo Sostenible: Vida en tierra

Resumen: Las comunidades microbianas unidas a la superficie consisten en diferentes tipos de células que, al menos hasta cierto punto, se organizan de forma no aleatoria en el espacio (lo que se denomina autoorganización espacial). Si bien la autoorganización espacial puede tener efectos importantes en el funcionamiento, la ecología y la evolución de las comunidades, los determinantes subyacentes de la autoorganización espacial siguen sin estar claros. Aquí, planteamos la hipótesis de que la presencia de objetos físicos en una superficie puede tener efectos importantes en la autoorganización espacial. Usando pares de cepas isogénicas de Pseudomonas stutzeri, realizamos experimentos de expansión de rango en ausencia o presencia de objetos físicos y cuantificamos los efectos sobre la autoorganización espacial. Demostramos que los objetos físicos crean deformidades locales a lo largo de la frontera de expansión, y estas deformidades aumentan de magnitud durante la expansión del rango. Las deformidades afectan las densidades de los límites interespecíficos y la diversidad a lo largo de la frontera de expansión y, por lo tanto, afectan la autoorganización espacial, pero los efectos dependen de la interacción. Para interacciones competitivas que promueven patrones sectorizados de autoorganización espacial, los objetos físicos aumentan la densidad de límites y diversidad interespecíficos. Por el contrario, para las interacciones de alimentación cruzada que promueven patrones dendríticos, disminuyen la densidad de los límites interespecíficos y la diversidad. Estos resultados cualitativamente diferentes probablemente se deban a diferencias fundamentales en las orientaciones de los límites interespecíficos. Por lo tanto, para predecir los efectos de los objetos físicos en la autoorganización espacial, se necesita información sobre las interacciones presentes dentro de una comunidad y las formas geométricas generales de la autoorganización espacial que surgen de esas interacciones. Este artículo forma parte del número temático 'Desafíos conceptuales en la ecología de la comunidad microbiana'.

Tema: Anticipando Transiciones Críticas en Ecosistemas
Subdisciplina: Cambio Global y Planetario
Campo: Ciencias ambientales
Dominio: Ciencias físicas
Otros temas: Diversidad Microbiana Marina y Biogeografía,Evolución de la Cooperación y el Altruismo en los Sistemas Sociales

La existencia de patrones de vegetación localizados en un modelo sistemáticamente reducido de vegetación de secano

Año 2020, volumen 412, Fuente: artículo. Cumple con los estándares. Acceso libre. Enlace
Idioma: inglés, Publicación: revista Física. D, Fenómenos no lineales. ISSN: 0167-2789,1872-8022. Organización: Elsevier BV
Número de veces que ha sido citado: 17. Contribuye al Objetivo de Desarrollo Sostenible: Vida en tierra

Resumen: En este artículo consideramos el modelo de reacción–difusión de 2 componentes que se obtuvo recientemente mediante una reducción sistemática del modelo de 3 componentes de Gilad et al. modelo para la dinámica de los ecosistemas de tierras secas (Gilad et al., 2004). La estructura no lineal de este modelo está más involucrada que otros modelos más conceptuales, como el modelo extendido de Klausmeier, y el análisis a priori es más complicado. Sin embargo, el presente modelo tiene una gran ventaja sobre estos modelos más conceptuales en el sentido de que puede vincularse más directamente con los mecanismos y observaciones ecológicos. Además, encontramos que el modelo exhibe una riqueza de patrones analíticamente manejables que excede la de los modelos de tipo Klausmeier. Nuestro estudio se enfoca en el sistema dinámico de 4 dimensiones asociado con el modelo de reacción-difusión al considerar ondas viajeras en 1 dimensión espacial. Utilizamos los métodos de la teoría geométrica de perturbaciones singulares para establecer la existencia de una multitud de órbitas heteroclínicas/homoclínicas/periódicas que 'saltan' entre variedades lentas (normalmente hiperbólicas), que representan varios tipos de patrones de vegetación localizados. Los patrones básicos de invasión de 1 frente y los patrones de manchas/brechas de 2 frentes que forman el punto de partida de nuestro análisis tienen una interpretación ecológica directa y aparecen naturalmente en las simulaciones del modelo. Al explotar la rica estructura no lineal del modelo, construimos muchos patrones de múltiples frentes que son novedosos, tanto desde el punto de vista ecológico como matemático. De hecho, argumentamos que estas órbitas/patrones no son específicos para el modelo considerado aquí, sino que también ocurrirán en un entorno mucho más general (reacción–difusión singularmente perturbada). Concluimos con una discusión de las implicaciones ecológicas y matemáticas de nuestros hallazgos.

Tema: Anticipando Transiciones Críticas en Ecosistemas
Subdisciplina: Cambio Global y Planetario
Campo: Ciencias ambientales
Dominio: Ciencias físicas
Otros temas: Conservación de la Biodiversidad y Gestión de Ecosistemas,Hipótesis Gaia y Ciencia de los Sistemas Terrestres

Teoría de la Extensión de la Ruta de Transición: Dinámica Impulsada Periódicamente y en Tiempo Finito

Año 2020, volumen 30, número 6. Fuente: artículo. Cumple con los estándares. Acceso libre. Enlace Archivo
Idioma: inglés, Publicación: revista Revista de ciencia no lineal. ISSN: 0938-8974,1432-1467. Organización: Springer Science + Business Media
Número de veces que ha sido citado: 16. Contribuye al Objetivo de Desarrollo Sostenible: Vida bajo el agua

Resumen: Resumen Dados dos subconjuntos distintos A, B en el espacio de estados de algún sistema dinámico, la teoría de la ruta de transición (TPT) se utilizó con éxito para describir el comportamiento estadístico de las transiciones de A a B en el límite ergódico del sistema estacionario. Derivamos generalizaciones de TPT que eliminan los requisitos de estacionariedad y del límite ergódico y proporcionan esta poderosa herramienta para el análisis de otros escenarios dinámicos: dinámica forzada periódicamente y sistemas de tiempo finito dependientes del tiempo. Esto está parcialmente motivado por el estudio de aplicaciones como el clima, el océano y la dinámica social. En ejemplos de modelos simples, mostramos cómo las nuevas herramientas pueden brindar una comprensión cuantitativa sobre el comportamiento estadístico de dichos sistemas. También señalamos casos explícitos en los que los regímenes dinámicos más generales muestran comportamientos diferentes a sus contrapartes estacionarias, vinculando estas herramientas directamente a bifurcaciones en sistemas no deterministas.

Tema: Anticipando Transiciones Críticas en Ecosistemas
Subdisciplina: Cambio Global y Planetario
Campo: Ciencias ambientales
Dominio: Ciencias físicas
Otros temas: Termodinámica Estocástica y Teoremas de Fluctuación,Metabolismo Urbano y Evaluación de la Sostenibilidad

Las perturbaciones como oportunidades: Aprender de los paralelos perturbación‐respuesta en los sistemas sociales y ecológicos para adaptarse mejor al cambio climático

Año 2020, volumen 57, número 6. Fuente: artículo. Cumple con los estándares. Acceso libre. Enlace Archivo
Idioma: inglés, Publicación: revista Revista de ecología aplicada. ISSN: 0021-8901,1365-2664. Organización: Wiley-Blackwell
Número de veces que ha sido citado: 16. Contribuye al Objetivo de Desarrollo Sostenible: Acción climática

Resumen: Resumen Las perturbaciones (por ejemplo, incendios, inundaciones, tormentas de viento, deslizamientos de tierra y tsunamis) son omnipresentes en todo el mundo. Muchos sistemas sociales y ecológicos tienen mecanismos de resiliencia para adaptarse y recuperarse de tales eventos. Sin embargo, en una era de cambio climático direccional, la adaptación (en lugar de la recuperación al mismo estado) puede ser el camino más lógico. En tales casos, las perturbaciones, aunque a menudo no son bienvenidas, pueden funcionar como oportunidades de cambio. Sintetizamos la literatura sobre perturbaciones y adaptación al cambio climático tanto para sistemas ecológicos como sociales, intentando encontrar puntos en común y situaciones en las que las perturbaciones presentan oportunidades de adaptación. También identificamos tres características principales de los sistemas que pueden impulsar un potencial diferencial de éxito en el futuro: su riqueza general de actores, su superposición funcional en la diversidad y su tasa temporal de cambio. Los sistemas sociales están mejor posicionados para aprovechar con éxito las oportunidades generadas por las perturbaciones para adaptarse cuando apoyan la colaboración de diversos intereses y participan en la planificación de la respuesta previa a las perturbaciones para aprovechar las oportunidades cuando surjan. Los sistemas ecológicos están bien posicionados para la adaptación cuando son diversos, poblados con especies tolerantes a los entornos posteriores a las perturbaciones y cuando los rasgos de la historia de vida coinciden bien con la distribución temporal y espacial de esas perturbaciones. Los sistemas sociales con falta de planificación y participación inclusiva y donde los actores poderosos son resistentes al cambio son menos capaces de aprovechar las perturbaciones como oportunidades de adaptación; los sistemas ecológicos que son menos diversos (espacialmente y en lo que respecta a la composición de las especies), especialmente aquellos dominados por especies de sucesión tardía, están igualmente limitados. En general, encontramos que las perturbaciones pueden crear oportunidades de adaptación cuando la ecología y los sistemas sociales están alineados, pero también hay muchas situaciones en las que esto no es cierto, dependiendo de las condiciones iniciales, el ritmo temporal de perturbación y las características del sistema. Implicaciones políticas . Las perturbaciones, aunque dañinas y a menudo catastróficas a corto plazo, presentan oportunidades de adaptación al clima porque pueden estimular la reorganización hacia sistemas climáticamente adecuados. Los formuladores de políticas y defensores deben considerar cuidadosamente las condiciones sociales y ecológicas actuales, específicamente cómo se reorganizarán después de la perturbación, y explorar las opciones disponibles para prepararse y aprovechar las (inevitables) perturbaciones futuras.

Tema: Anticipando Transiciones Críticas en los Ecosistemas
Subdisciplina: Cambio Global y Planetario
Campo: Ciencias ambientales
Dominio: Ciencias físicas
Otros temas: Resiliencia Comunitaria ante Desastres Naturales,Adaptación al Cambio Climático en la Agricultura

Prueba de Ralentización Crítica como Indicador de Bifurcación en un Sistema Dinámico de Baja Disipación

Año 2020, volumen 125, número 13. Fuente: artículo. Cumple con los estándares. Acceso libre. Enlace
Idioma: inglés, Publicación: revista Cartas de revisión física . ISSN: 0031-9007,1079-7114,1092-0145. Organización: Sociedad Americana de Física
Número de veces que ha sido citado: 16

Resumen: Estudiamos un sistema dinámico bidimensional de baja disipación con un parámetro de control que se barre linealmente en el tiempo a través de una bifurcación transcrítica. Investigamos el tiempo de relajación de una perturbación aplicada a una variable del sistema y mostramos que la desaceleración crítica puede ocurrir en un valor de parámetro muy por encima del punto de bifurcación. Probamos experimentalmente la ocurrencia de desaceleración crítica aplicando una perturbación al parámetro de control accesible y encontramos que esta perturbación deja inalterado el comportamiento del sistema, por lo que no proporciona información útil sobre la ocurrencia de desaceleración crítica. El análisis teórico revela las razones por las cuales estas pruebas fallan en predecir una bifurcación entrante.

Tema: Anticipando Transiciones Críticas en Ecosistemas
Subdisciplina: Cambio Global y Planetario
Campo: Ciencias ambientales
Dominio: Ciencias físicas
Otros temas: Metabolismo Urbano y Evaluación de la Sostenibilidad,Resonancia Estocástica en Sistemas No Lineales

Validación Convergente de Métodos para la Identificación de Transiciones de Fase Psicoterapéuticas en Series Temporales de Sistemas Empíricos y Modelo

Año 2020, volumen 11, Fuente: artículo. Cumple con los estándares. Acceso libre. Enlace Archivo
Idioma: inglés, Publicación: revista Fronteras en psicología. ISSN: 1664-1078. Organización: Medios fronterizos
Número de veces que ha sido citado: 16

Resumen: En muchos casos, la dinámica de los procesos de cambio psicoterapéutico se caracteriza por transiciones repentinas y críticas. En términos teóricos, estas transiciones pueden ser "transiciones de fase" de sistemas no lineales autoorganizados. Mientras tanto, hay una variedad de métodos disponibles para identificar transiciones de fase incluso en series temporales cortas. Sin embargo, todavía es una pregunta abierta si los diferentes métodos para el análisis de series temporales revelan resultados convergentes que indiquen los momentos de transiciones críticas y precursores relacionados.Se investigaron siete conceptos que se usan comúnmente en el análisis de series temporales no lineales en términos de su capacidad para identificar cambios en las series temporales psicológicas: Gráficos de Recurrencia, Análisis de Puntos de Cambio, Complejidad Dinámica, Entropía de Permutación, Distribuciones de Frecuencia Temporal, Frecuencia Instantánea y Análisis de Patrones de Sincronización, es decir, la interrelación dinámica de las variables del sistema. Las transiciones de fase se simularon cambiando los parámetros de control en la dinámica del mapa de Hénon, en un modelo de simulación de procesos de psicoterapia (uno por un cambio externo del parámetro de control y otro creado por un cambio simulado del parámetro de control), y tres conjuntos de series temporales empíricas generadas por autoevaluaciones diarias de los pacientes durante el tratamiento.Los métodos aplicados mostraron resultados convergentes indicando los momentos de transiciones dinámicas dentro de una tolerancia aceptable. La convergencia de los puntos de cambio se confirmó estadísticamente mediante una comparación con sustitutos aleatorios. En las tres dinámicas simuladas con transiciones de fase conocidas, estas pudieron identificarse, y en los casos empíricos, los métodos convergieron indicando una y la misma transición (posiblemente las transiciones de fase de los casos). Además, se pudieron detectar cambios que no se manifestaron en un cambio de media o varianza.Los cambios pueden ocurrir de muchas maneras diferentes en el proceso psicoterapéutico. Por ejemplo, puede haber transiciones muy lentas y pequeñas o transiciones muy altas y repentinas. Los resultados muestran la validez y estabilidad de diferentes medidas que indican transiciones de patrones y/o señales de alerta temprana de esas transiciones. Esto tiene profundas implicaciones para el monitoreo en tiempo real en psicoterapia, especialmente en los casos en que una transición no es obvia a simple vista. Identificar de manera confiable los puntos de cambio también es obligatorio para la investigación sobre precursores, lo que a su vez puede ayudar a mejorar el tratamiento.

Tema: Anticipando Transiciones Críticas en Ecosistemas
Subdisciplina: Cambio Global y Planetario
Campo: Ciencias ambientales
Dominio: Ciencias físicas
Otros temas: Análisis de Redes de Psicopatología y Trastornos Mentales , Dinámica de Sincronización en Redes Complejas

La Dispersión Aumenta la Resiliencia de las Distribuciones de Sabanas y Bosques Tropicales

Año 2020, volumen 195, número 5. Fuente: artículo. Cumple con los estándares. Acceso libre. Enlace
Idioma: inglés, Publicación: revista El naturalista œamericano. ISSN: 0003-0147,1537-5323. Organización: Prensa de la Universidad de Chicago
Número de veces que ha sido citado: 15. Contribuye al Objetivo de Desarrollo Sostenible: Acción climática

Resumen: El cambio global puede inducir cambios en la distribución de la sabana y los bosques, pero la dinámica de estos cambios sigue sin estar clara. La teoría clásica del bioma sugiere que el clima predice las distribuciones del bioma, de modo que los cambios serán continuos y reversibles. Sin embargo, este punto de vista no puede explicar la superposición en los rangos climáticos de los biomas tropicales, que algunos argumentan puede ser el resultado de las retroalimentaciones de la vegetación de incendios, manteniendo la sabana y el bosque como estados biestables. Según este punto de vista, se argumenta que los cambios en el bioma son discontinuos e irreversibles. Sin embargo, los modelos biestables de campo medio también son limitados, ya que no pueden reproducir la agregación espacial de los biomas. Aquí sugerimos que ambos modelos ignoran los procesos espaciales, como la dispersión, que pueden ser importantes cuando la sabana y el bosque están contiguos. Examinamos las contribuciones de la dispersión para determinar las distribuciones del bioma utilizando un modelo de reacción-difusión 2D, comparando los resultados cualitativamente con las distribuciones empíricas de sabanas y bosques en el África subsahariana. Encontramos que el modelo de difusión resuelve ambas limitaciones mencionadas de los modelos de biomas. En primer lugar, las interacciones espaciales dispersivas locales, con un gradiente de precipitación subyacente, pueden reproducir la agregación espacial de biomas con un límite estable entre sabana y bosque. En segundo lugar, el límite está determinado no solo por la cantidad de precipitación sino también por la forma geométrica de los contornos de precipitación. Estos efectos geométricos surgen de la dinámica fuente-sumidero a escala continental, que reproduce el desajuste entre bioma y clima. Dinámicamente, el modelo espacial predice que la dispersión puede aumentar la resiliencia del bioma tropical en respuesta al cambio global: el límite rastrea continuamente el clima, recuperándose después de las perturbaciones, a menos que los parches remanentes del bioma sean demasiado pequeños.

Tema: Anticipando Transiciones Críticas en los Ecosistemas
Subdisciplina: Cambio Global y Planetario
Campo: Ciencias ambientales
Dominio: Ciencias físicas
Otros temas: Impacto Ecológico de las Especies Invasoras en las Islas,Conservación de la Biodiversidad y Gestión de los Ecosistemas

El modelo de retroalimentación de manglares y aguas subterráneas (MANGA–: Describe la competencia subterránea basada en los primeros principios

Año 2020, volumen 420, Fuente: artículo. Cumple con los estándares. Acceso restringido. Enlace
Idioma: inglés, Publicación: revista Modelización ecológica. ISSN: 0304-3800,1872-7026. Organización: Elsevier BV
Número de veces que ha sido citado: 15. Contribuye al Objetivo de Desarrollo Sostenible: Vida en la tierra / Agua limpia y saneamiento

Tema: Anticipando Transiciones Críticas en los Ecosistemas
Subdisciplina: Cambio Global y Planetario
Campo: Ciencias ambientales
Dominio: Ciencias físicas
Otros temas: Importancia de los Ecosistemas de Manglares en la Protección Costera,Conservación de la Biodiversidad y Gestión de los Ecosistemas

¿Cómo pueden coexistir los humanos con la Tierra? El caso de los sistemas subóptimos

Año 2020, volumen 30, Fuente: artículo. Cumple con los estándares. Acceso libre. Enlace
Idioma: inglés, Publicación: revista Antropoceno . ISSN: 2213-3054. Organización: Elsevier BV
Número de veces que ha sido citado: 15. Contribuye al Objetivo de Desarrollo Sostenible: Vida en la tierra / Consumo y producción responsables

Resumen: Las sociedades humanas dependen de reglas para funcionar, frenando los intereses de los individuos a favor de los intereses de la población. Una revisión de los avances recientes en biología y ciencias digitales sugiere que tales estrategias podrían ser universales: muchos sistemas vivos y tecnológicos favorecen los intereses de la población en detrimento de los individuos, a todas las escalas. Se comportan de manera subóptima, restringiendo los rendimientos a corto plazo y asegurando al mismo tiempo un alto nivel de resiliencia global. Este artículo describe las características de tales sistemas subóptimos. Al sintetizar numerosos ejemplos dentro de los sistemas biológicos y socioculturales, mostramos cómo la suboptimalidad podría constituir una poderosa fuente de inspiración para abordar las numerosas compensaciones que enfrenta la humanidad en el antropoceno. ¿Deberían las sociedades humanas frenar su desempeño para que los ecosistemas ahora antrópicos sean resilientes? Los nuevos temas de investigación, como el derecho indicativo, la agroecología y la salud planetaria, ya hacen eco de comportamientos subóptimos. Estos ejemplos sugieren que un mejor conocimiento de los sistemas subóptimos podría ayudar a formalizar un límite racional para el desarrollo humano hacia la sostenibilidad, muy parecido a los límites planetarios de su contraparte terrestre. Por el contrario, esta síntesis también plantea la cuestión de si las sociedades humanas podrían ser resilientes sin ser subóptimas.

Tema: Anticipando Transiciones Críticas en los Ecosistemas
Subdisciplina: Cambio Global y Planetario
Campo: Ciencias ambientales
Dominio: Ciencias físicas
Otros temas: Interdependencia en la Ciencia y la Sociedad,Evolución de la Cooperación y el Altruismo en los Sistemas Sociales

Señales de Alerta Temprana para Transiciones Críticas de Temperatura

Año 2020, volumen 47, número 14. Fuente: artículo. Cumple con los estándares. Acceso restringido. Enlace
Idioma: inglés, Publicación: revista Cartas de investigación geofísica . ISSN: 0094-8276,1944-8007. Organización: Unión Geofísica Americana
Número de veces que ha sido citado: 15. Contribuye al Objetivo de Desarrollo Sostenible: Acción climática

Tema: Anticipando Transiciones Críticas en los Ecosistemas
Subdisciplina: Cambio Global y Planetario
Campo: Ciencias ambientales
Dominio: Ciencias físicas
Otros temas: Impacto del Cambio Climático en la Salud Humana,Metabolismo Urbano y Evaluación de la Sostenibilidad

Dinámica de persistencia y extinción impulsada por la tasa de cambio ambiental en una metacomunidad depredador–presa

Año 2020, volumen 13, número 4. Fuente: artículo. Cumple con los estándares. Acceso restringido. Enlace
Idioma: inglés, Publicación: revista Ecología teórica . ISSN: 1874-1738,1874-1746. Organización: Springer Science + Business Media
Número de veces que ha sido citado: 15. Contribuye al Objetivo de Desarrollo Sostenible: Acción climática

Tema: Anticipando Transiciones Críticas en Ecosistemas
Subdisciplina: Cambio Global y Planetario
Campo: Ciencias ambientales
Dominio: Ciencias físicas
Otros temas: Dinámica Evolutiva de Adaptación y Mutación Genética,Impacto Ecológico de Especies Invasoras en Islas

Tendiendo puentes entre ecología y física: los círculos de hadas australianos se regeneran siguiendo los supuestos del modelo sobre las retroalimentaciones ecohidrológicas

Año 2020, volumen 109, número 1. Fuente: artículo. Cumple con los estándares. Acceso libre. Enlace Archivo
Idioma: inglés, Publicación: revista Revista de ecología. ISSN: 0022-0477,1365-2745. Organización: Wiley-Blackwell
Número de veces que ha sido citado: 15

Resumen: Resumen Los llamados círculos de hadas (FCS) comprenden un patrón de brecha espacialmente periódico en pastizales áridos de Namibia y el noroeste de Australia Occidental. Este patrón se ha explicado con retroalimentaciones ecohidrológicas dependientes de la escala y la reacción‐difusión, o mecanismo de Turing, utilizado en modelos basados en procesos que tienen sus raíces en la física y la teoría de la formación de patrones. Sin embargo, aún falta una prueba ecológica detallada de la validez de los procesos modelados. Aquí, probamos en un ecosistema de pastizales spinifex de Australia Occidental la presencia de retroalimentación espacial a múltiples escalas. Se utilizaron análisis multiespectrales basados en drones y estadísticas espacialmente explícitas para evaluar si la vitalidad del pasto dentro de cinco parcelas de 1 ha depende del patrón de FCs que se cree que son una fuente adicional crítica de agua para la vegetación matricial circundante. Luego examinamos si los pastos de alta y baja vitalidad muestran retroalimentaciones dependientes de la escala que son indicativas de facilitación o competencia. Además, evaluamos la facilitación de plantas de pasto para diferentes etapas sucesionales después del incendio a escalas finas en cuadrantes de 1 m 2. Finalmente, colocamos sensores de humedad del suelo debajo del suelo desnudo dentro del espacio FC y debajo de las plantas a distancias crecientes del FC para probar si hay evidencia de la 'retroalimentación de infiltración' como se usa en el modelado teórico. Descubrimos que los pastos de alta vitalidad estaban sistemáticamente más fuertemente asociados con FCs que los pastos de baja vitalidad. Los pastos de alta vitalidad también tenían patrones altamente agregados a escalas cortas, lo que evidencia retroalimentación positiva, mientras que retroalimentación negativa ocurrió a escalas más grandes. Dentro de cuadrantes de 1 m 2, la cobertura de césped y la facilitación mutua de plantas fueron mayores cerca del borde FC que más lejos en la matriz. La humedad del suelo después de la lluvia fue más baja dentro del FC con su corteza superficial erosionada, pero más alta debajo de la hierba en el borde del espacio, y luego disminuyó hacia la matriz, lo que confirma la retroalimentación de infiltración. Síntesis . El estudio muestra que los FCS son una fuente adicional crítica de agua para la vegetación de las tierras secas, según lo predicho por la modelización teórica. Los pastos actúan como 'ingenieros del ecosistema' que modifican su entorno hostil y abiótico, lo que lleva a la autoorganización de la vegetación. En general, nuestros hallazgos ecológicos resaltan la validez de las retroalimentaciones dependientes de la escala que son fundamentales para explicar este patrón emergente de pastizales a través del mecanismo de reacción‐difusión o inestabilidad de Turing.

Tema: Anticipando Transiciones Críticas en Ecosistemas
Subdisciplina: Cambio Global y Planetario
Campo: Ciencias ambientales
Dominio: Ciencias físicas
Otros temas: Conservación de la Biodiversidad y Gestión de Ecosistemas,Hipótesis Gaia y Ciencia de los Sistemas Terrestres

Perspectivas para detectar señales de alerta temprana en datos de secuencias discretas de eventos: Aplicación a datos de incidencia epidemiológica

Año 2020, volumen 16, número 9. Fuente: artículo. Cumple con los estándares. Acceso libre. Enlace Archivo
Idioma: inglés, Publicación: revista PLOS biología computacional / PLoS biología computacional . ISSN: 1553-734X,1553-7358. Organización: Sociedad Internacional de Biología Computacional
Número de veces que ha sido citado: 15. Contribuye al Objetivo de Desarrollo Sostenible: Buena salud y bienestar

Resumen: Las señales de alerta temprana (SAT) identifican sistemas que se acercan a una transición crítica, donde el sistema sufre un cambio repentino de estado. Por ejemplo, monitorear los cambios en la varianza o la autocorrelación ofrece un método computacionalmente económico que se puede usar en tiempo real para evaluar cuándo una enfermedad infecciosa pasa a la eliminación. Las SAT tienen un potencial prometedor no solo para ser utilizadas para monitorear enfermedades infecciosas, sino también para informar las políticas de control para ayudar a la eliminación de enfermedades. Anteriormente, se habían identificado posibles SAT para obtener datos de prevalencia, sin embargo, a menudo no se conoce directamente la prevalencia de una enfermedad. En este trabajo identificamos EWS para datos de incidencia, el tipo de datos estándar recopilados por los Centros para el Control y la Prevención de Enfermedades (CDC) o la Organización Mundial de la Salud (OMS). Mostramos, a través de varios ejemplos, que los SAT calculados sobre datos simulados de series temporales de incidencia exhiben comportamientos muy diferentes a los estudiados previamente sobre datos de prevalencia. En particular, la varianza muestra una tendencia decreciente en el enfoque de la eliminación de la enfermedad, contrariamente a lo esperado de la teoría de la desaceleración crítica; esto podría conducir a indicadores de eliminación poco confiables cuando se calculan sobre datos del mundo real. Derivamos predicciones analíticas que pueden generalizarse para muchos sistemas epidemiológicos, y respaldamos nuestra teoría con estudios simulados de incidencia de enfermedades. Además, exploramos el SAT calculado sobre la tasa de incidencia a lo largo del tiempo, una propiedad que se puede extraer directamente de los datos de incidencia. Encontramos que, aunque la incidencia puede no exhibir las propiedades típicas de desaceleración crítica antes de una transición crítica, la tasa de incidencia sí lo hace, presentando un nuevo tipo de datos prometedor para la aplicación de indicadores estadísticos.

Tema: Anticipando Transiciones Críticas en los Ecosistemas
Subdisciplina: Cambio Global y Planetario
Campo: Ciencias ambientales
Dominio: Ciencias físicas
Otros temas: Metabolismo Urbano y Evaluación de la Sostenibilidad , Econofísica: Complejidad en los Mercados Financieros

Recuperación de especies habilitada por ruido tras un punto de inflexión

Año 2020, volumen 101, número 1. Fuente: artículo. Cumple con los estándares. Acceso libre. Enlace
Idioma: inglés, Publicación: revista Revisión física. E . ISSN: 2470-0045,2470-0053,2470-0061. Organización: Sociedad Americana de Física
Número de veces que ha sido citado: 14. Contribuye al Objetivo de Desarrollo Sostenible: Vida en tierra

Resumen: El papel beneficioso del ruido en la promoción de la coexistencia de especies y la prevención de la extinción ha sido reconocido en ecología teórica, pero estudios previos se ocuparon principalmente de sistemas de baja dimensión. Investigamos la interacción entre el ruido y la dinámica no lineal en redes mutualistas complejas del mundo real con un enfoque en la recuperación de especies después de un punto de inflexión. Particularmente, cuando un parámetro crítico, como la fuerza de interacción mutualista, pasa por un punto de inflexión, el sistema colapsa y se acerca a un estado de extinción a través de una reducción dramática en las poblaciones de especies a valores cercanos a cero. Demostramos el sorprendente efecto del ruido: cuando la dirección del cambio de parámetros se invierte a través del punto de inflexión, el ruido permite la recuperación de especies que de otro modo no sería posible. Descubrimos una ley de escala algebraica entre la amplitud del ruido y la distancia del parámetro desde el punto de inflexión hasta el punto de recuperación y proporcionamos una comprensión física mediante el análisis de la dinámica no lineal basada en un modelo efectivo de dimensión reducida. Por lo tanto, el ruido, en forma de pequeñas fluctuaciones de la población, puede desempeñar un papel positivo en la protección de redes ecológicas complejas y de altas dimensiones.

Tema: Anticipando Transiciones Críticas en los Ecosistemas
Subdisciplina: Cambio Global y Planetario
Campo: Ciencias ambientales
Dominio: Ciencias físicas
Otros temas: Evolución de la Cooperación y el Altruismo en los Sistemas Sociales,Impacto de la Disminución de Polinizadores en los Ecosistemas y la Agricultura

Dinámica de poblaciones y rasgos de historia de vida de Daphnia magna a través de regímenes térmicos de ambientes

Año 2020, volumen 723, Fuente: artículo. Cumple con los estándares. Acceso libre. Enlace
Idioma: inglés, Publicación: revista Ciencia del medio ambiente total . ISSN: 0048-9697,1879-1026. Organización: Elsevier BV
Número de veces que ha sido citado: 14

Resumen: Las consecuencias del aumento de las temperaturas han sido intensamente estudiadas por biólogos y ecologistas durante las últimas décadas. Sin embargo, los cambios climáticos actuales también incluyen muchos eventos climáticos anómalos, como olas de calor intraestacionales seguidas de disminuciones inmediatas de la temperatura. En este estudio, se investigaron las respuestas del desarrollo de la población y los rasgos de la historia de vida a diferentes regímenes térmicos. La pulga de agua dulce Daphnia magna (Cladocera, Crustacea) se usó como organismo modelo. Las poblaciones de Daphnia magna se monitorearon bajo regímenes de temperatura cálidos (25 °C), fríos (5 °C), sincrónicos (cambios graduales entre 25 °C y 5 ° C) o estocásticos(cambios aleatorios entre 25 ° C y 5 °C). El tamaño poblacional de las poblaciones de D. magna disminuyó con la imprevisibilidad de las condiciones térmicas; la mayor densidad de D. magna se encontró en el ambiente cálido y la menor densidad en el ambiente estocástico. El régimen térmico tuvo un impacto significativo en la prevalencia de reproducción asexual y sexual de D. magna. Bajo un régimen sincrónico, se observó una acumulación de reproducción asexual durante los episodios de frío; a esto le siguió una fase de perturbación poblacional, que se manifestó en altas fluctuaciones de reproducción asexual y un patrón de reproducción sexual típico de un régimen frío. Bajo un régimen estocástico, las perturbaciones de la población se observaron durante toda la duración del experimento. Las observaciones diarias de los rasgos individuales del historial de vida revelaron que el desarrollo de poblaciones bajo diferentes regímenes térmicos resultó de la supervivencia específica del régimen de los recién nacidos. El desarrollo de la población también se vio afectado por la frecuencia de reproducción, que consistió en el número de crías transportadas por vida. Los resultados indican que no solo la temperatura, sino también los cambios en las condiciones térmicas tienen una influencia importante en los rasgos individuales de la historia de vida y la dinámica poblacional de D. magna. Es importante considerar los efectos de los cambios en la temperatura del agua en los rasgos demográficos e individuales simultáneamente porque el impacto de los cambios térmicos en los rasgos de la población puede ser modificado por las historias de vida individuales.

Tema: Anticipando Transiciones Críticas en los Ecosistemas
Subdisciplina: Cambio Global y Planetario
Campo: Ciencias ambientales
Dominio: Ciencias físicas
Otros temas: Eutrofización y Floraciones de Algas Nocivas , Dinámica Ecológica de los Grandes Lagos Africanos

Conceptualización de regímenes alternativos en un gran ecosistema fluvial de llanuras aluviales: Claridad del agua, peces invasores y vegetación de llanuras aluviales

Año 2020, volumen 264, Fuente: artículo. Cumple con los estándares. Acceso restringido. Enlace
Idioma: inglés, Publicación: revista Revista de gestión ambiental. ISSN: 0301-4797,1095-8630. Organización: Elsevier BV
Número de veces que ha sido citado: 14. Contribuye al Objetivo de Desarrollo Sostenible: Vida en tierra

Tema: Anticipando Transiciones Críticas en los Ecosistemas
Subdisciplina: Cambio Global y Planetario
Campo: Ciencias ambientales
Dominio: Ciencias físicas
Otros temas: Importancia y Conservación de la Biodiversidad de Agua Dulce,Dinámica Ecológica de los Paisajes Fluviales

Inferir la ocurrencia de cambios de régimen en un lago poco profundo durante los últimos 250 años en base a múltiples indicadores

Año 2020, volumen 117, Fuente: artículo. Cumple con los estándares. Acceso libre. Enlace
Idioma: inglés, Publicación: revista Indicadores ecológicos. ISSN: 1470-160X,1872-7034. Organización: Elsevier BV
Número de veces que ha sido citado: 14

Resumen: Los cambios de régimen son fenómenos a escala de ecosistema. En los estudios de lake, la mayoría de la evidencia de respaldo se basa con frecuencia en una sola variable de estado. Examinamos el registro de sedimentos del lago somero Blanca Chica (Argentina) para explorar la respuesta de múltiples proxies pertenecientes a diferentes niveles tróficos (nutrientes, pigmentos de clorofila y carotenoides, diatomeas, restos de Cladóceros y huevos en reposo de Rotfera) durante los últimos 250 años. Exploramos diferentes indicadores ecológicos para evaluar los cambios consistentes con los cambios de régimen. Para hacerlo, primero identificamos el momento de los períodos de transición en proxies múltiples. Luego, exploramos (1) la naturaleza del cambio (dinámica lineal versus no lineal), (2) diferentes indicadores de un cambio en la red trófica: indicadores de multimodalidad y resiliencia (desviación estándar y autocorrelación), y (3) examinamos la sincronicidad de los indicadores detectados en múltiples niveles tróficos. Los modelos aditivos generalizados ajustados a las puntuaciones de ordenación de los ensamblajes analizados revelaron dos transiciones: ca. 1860-1900 y 1915-1990. Los indicadores ecológicos de cambios de régimen revelaron que la primera transición es consistente con una respuesta de estado umbral( el cambio en el estado del ecosistema se manifiesta como un salto cuando el conductor excede un umbral de estado), y la segunda con una transición crítica (transición histerética en la que el sistema cambia a un estado estable alternativo). Después de la primera transición, la estructura del lago cambió de dominancia de especies litorales a pelágicas (evidenciada por ensamblajes de Cladóceros y diatomeas), y la turbidez aumentó, lo que indica un aumento en el nivel del agua del lago. Esta transición no fue lineal, mostró multimodalidad y probablemente esté impulsada por un aumento en las precipitaciones registradas en la región desde 1870. Durante la segunda transición, los niveles de nutrientes aumentaron, todos los indicadores mostraron multimodalidad, dinámica no lineal y un aumento en la desviación estándar antes del cambio de régimen. Esta dinámica es consistente con una transición crítica en respuesta a la eutrofización, y coincide con un cambio posterior a 1920 en el uso de la tierra. Nuestros resultados muestran que es necesario examinar varios indicadores ecológicos de cambios de régimen para realizar un diagnóstico preciso. Destacamos la relevancia de un enfoque multi-proxy que incluya respuestas de nivel trófico múltiple como la escala de análisis apropiada para determinar la ocurrencia, el tipo y la dinámica de los cambios de régimen. También mostramos que los indicadores de resiliencia y las transiciones críticas pueden detectarse en toda la red trófica y que los lagos poco profundos pueden sufrir diferentes tipos de cambios de régimen.

Tema: Anticipando Transiciones Críticas en los Ecosistemas
Subdisciplina: Cambio Global y Planetario
Campo: Ciencias ambientales
Dominio: Ciencias físicas
Otros temas: Eutrofización y Floraciones Algales Nocivas,Metabolismo Urbano y Evaluación de la Sostenibilidad

El látex alelopático, adhesivo, hidrófobo y tóxico de las especies de Euforbios es la causa de los círculos de hadas investigados en varios lugares de Namibia

Año 2020, volumen 20, número 1. Fuente: artículo. Cumple con los estándares. Acceso libre. Enlace Archivo
Idioma: inglés, Publicación: revista Ecología de BMC . ISSN: 1472-6785. Organización: BioMed Central
Número de veces que ha sido citado: 14. Contribuye al Objetivo de Desarrollo Sostenible: Vida en tierra

Resumen: Antecedentes abstractos En este estudio multidisciplinario presentamos evidencia de patrones espaciales químicos, fitoquímicos y SIG del suelo de que los círculos de hadas estudiados en tres ubicaciones separadas de Namibia pueden ser causados por especies de Euforbios. Resultados Mostramos que la arena de matriz recubierta con látex de E. damarana resultó en tasas de infiltración de agua más rápidas. Los análisis GC-MS revelaron que el suelo de los círculos de hadas y de las plantas de E. damarana en descomposición son muy similares en fitoquímica. Los extractos de E. damarana y E. gummifera tienen un efecto perjudicial sobre las bacterias aisladas de la rizosfera de Stipagrostis uniplumis e inhiben la germinación de semillas de pasto. Varios compuestos previamente identificados con actividad antimicrobiana y fitotóxica también se identificaron en E. gummifera. Los análisis SIG mostraron que los tamaños perimetrales y las características espaciales (teselaciones de Voronoi, relación de distancia al vecino más cercano, función de correlación de pares y función L) de los círculos de hadas son similares a los de los círculos de hadas que coexisten con E. damarana (norte de Namibia) y con E. gummifera (sur de Namibia). Las imágenes aéreas históricas mostraron que en una población de 406 plantas de E. gummifera, 134 fueron reemplazadas por círculos de hadas durante un período de 50 años. Y finalmente, al integrar la lluvia, la altitud y la cobertura terrestre en un modelo de idoneidad del sitio basado en SIG, predecimos dónde deberían ocurrir los círculos de hadas. El modelo estuvo de acuerdo en gran medida con la distribución de tres especies de Euforbios y resultó en el descubrimiento de nuevas ubicaciones de círculos de hadas, en el extremo sureste de Namibia y parte del desierto de Kalahari en Sudáfrica. Conclusiones Se propone que el látex alelopático, adhesivo, hidrófobo y tóxico de E. damarana, E. gummifera , y posiblemente otras especies como E. gregaria, es la causa de los círculos de hadas de Namibia en las áreas investigadas y posiblemente en todas las demás áreas también.

Tema: Anticipando Transiciones Críticas en Ecosistemas
Subdisciplina: Cambio Global y Planetario
Campo: Ciencias ambientales
Dominio: Ciencias físicas
Otros temas: Costras Biológicas del Suelo y su Papel en Ecosistemas,Conservación de la Biodiversidad y Gestión de Ecosistemas

Un modelo de integrodiferencia para patrones de vegetación en ambientes semiáridos con estacionalidad

Año 2020, volumen 81, número 3. Fuente: artículo. Cumple con los estándares. Acceso libre. Enlace Archivo
Idioma: inglés, Publicación: revista Revista de biología matemática. ISSN: 0303-6812,1432-1416. Organización: Springer Science + Business Media
Número de veces que ha sido citado: 14. Contribuye al Objetivo de Desarrollo Sostenible: Agua limpia y saneamiento

Resumen: Los patrones de vegetación son un rasgo característico de los semidesiertos que ocurren en todos los continentes excepto en la Antártida. En algunas regiones semiáridas, el clima se caracteriza por la estacionalidad, lo que produce una sincronización de la dispersión de semillas con la estación seca o el comienzo de la estación húmeda. Reformulamos el modelo de Klausmeier, un sistema de reacción-advección-difusión que describe la dinámica planta-agua en ambientes semiáridos, como un modelo de diferencia integral para dar cuenta de la separación temporal de los procesos de crecimiento de las plantas durante la estación húmeda y los procesos de dispersión de semillas durante la estación seca. El modelo explica además los procesos no locales involucrados en la dispersión de semillas. Nuestro análisis se centra en la aparición de patrones espaciales. El modelo de ecuaciones diferenciales parciales (EDP) de Klausmeier está vinculado al modelo de diferencia integral en un límite apropiado, lo que produce un parámetro de control para la separación temporal de eventos de dispersión de semillas. Encontramos que las condiciones para el inicio del patrón en el modelo de diferencia integral son equivalentes a las del modelo PDE continuo y, por lo tanto, independientes del tiempo entre eventos de dispersión de semillas. Por lo tanto, concluimos que, en el contexto de la dispersión de semillas, un modelo PDE proporciona una descripción suficientemente precisa, incluso si el entorno es estacional. Esto enfatiza la validez de los resultados que se han obtenido previamente para el modelo PDE. Además, investigamos numéricamente los efectos de los cambios en el comportamiento de dispersión de semillas en la aparición de patrones. Encontramos que la dispersión de semillas a largo plazo inhibe la formación de patrones espaciales y que la descomposición del grano de dispersión de semillas en el infinito es un regulador significativo del patrón.

Tema: Anticipando Transiciones Críticas en Ecosistemas
Subdisciplina: Cambio Global y Planetario
Campo: Ciencias ambientales
Dominio: Ciencias físicas
Otros temas: Conservación de la Biodiversidad y Gestión de Ecosistemas,Hipótesis Gaia y Ciencia de los Sistemas Terrestres

Mutualismos facultativos: un arma de doble filo para las especies fundacionales ante el cambio global antropogénico

Año 2020, volumen 11, número 1. Fuente: artículo. Cumple con los estándares. Acceso libre. Enlace Archivo
Idioma: inglés, Publicación: revista Ecología y evolución. ISSN: 2045-7758. Organización: Wiley
Número de veces que ha sido citado: 14. Contribuye al Objetivo de Desarrollo Sostenible: Vida en tierra

Resumen: Los ecosistemas de todo el mundo dependen de especies fundamentales formadoras de hábitats que a menudo se facilitan a sí mismas al aumentar la densidad y el tamaño de los parches, al tiempo que participan en mutualismos facultativos. Sin embargo, el cambio global antropogénico (por ejemplo, cambio climático, eutrofización, sobreexplotación, cambio en el uso de la tierra) está provocando una rápida disminución de los ecosistemas estructurados por especies fundamentales, a menudo tipificados por un colapso repentino. Aunque se sabe que la interrupción de los mutualismos obligados que involucran especies fundamentales precipita el colapso( por ejemplo, blanqueamiento de corales), no se sabe cómo los mutualismos facultativos (es decir, interacciones recíprocas no vinculantes dependientes del contexto) afectan la resiliencia del ecosistema. Aquí, sintetizamos los avances recientes y los combinamos con análisis de modelos respaldados por ejemplos del mundo real, para proponer que los mutualismos facultativos pueden representar una espada de doble filo para las especies fundamentales. Sugerimos que al amplificar las retroalimentaciones autofacilitativas por especies fundacionales, los mutualismos facultativos pueden aumentar la resistencia de las especies fundacionales al estrés por impacto antropogénico. Simultáneamente, sin embargo, la dependencia del mutualismo puede generar o exacerbar la biestabilidad, lo que implica un potencial de colapso repentino cuando se excede la capacidad de amortiguación del mutualismo, mientras que la recuperación requiere condiciones para mejorar más allá del punto de colapso inicial (histéresis). Por lo tanto, nuestro trabajo enfatiza la importancia de reconocer los mutualismos facultativos para la conservación y restauración de ecosistemas básicos estructurados por especies, pero destaca el riesgo potencial de depender de los mutualismos ante el cambio global. Argumentamos que quedan advertencias significativas con respecto a la determinación de estas retroalimentaciones y sugerimos una manipulación empírica a través de gradientes de estrés como una forma de avanzar para identificar respuestas no lineales relacionadas.

Tema: Anticipando Transiciones Críticas en Ecosistemas
Subdisciplina: Cambio Global y Planetario
Campo: Ciencias ambientales
Dominio: Ciencias físicas
Otros temas: Modelado de Distribución de Especies e Impactos del Cambio Climático,Conservación de la Biodiversidad y Gestión de Ecosistemas

Modelado de la toma de decisiones distribuida en Comando y Control utilizando sincronización de red estocástica

Año 2020, volumen 284, número 2. Fuente: artículo. Cumple con los estándares. Acceso restringido. Enlace
Idioma: inglés, Publicación: revista Revista europea de investigación operativa. ISSN: 0377-2217,1872-6860. Organización: Elsevier BV
Número de veces que ha sido citado: 13. Contribuye al Objetivo de Desarrollo Sostenible: Paz, justicia e instituciones sólidas

Tema: Anticipando Transiciones Críticas en Ecosistemas
Subdisciplina: Cambio Global y Planetario
Campo: Ciencias ambientales
Dominio: Ciencias físicas
Otros temas: Dinámica de Sincronización en Redes Complejas,Modelado y Aplicaciones de Dinámica de Sistemas

Dinámica del sueño: Explorando transiciones críticas y señales de alerta temprana

Año 2020, volumen 193, Fuente: artículo. Cumple con los estándares. Acceso libre. Enlace
Idioma: inglés, Publicación: revista Métodos y programas informáticos en biomedicina. ISSN: 0169-2607,1872-7565. Organización: Elsevier BV
Número de veces que ha sido citado: 13. Contribuye al Objetivo de Desarrollo Sostenible: Acción climática

Resumen: En la práctica estándar, los observadores humanos clasifican el sueño en distintas etapas de acuerdo con reglas específicas, como por ejemplo las especificadas en el manual de la AASM. Aquí mostramos una prueba de principio para una conceptualización de las etapas del sueño como estados atractores en un sistema dinámico no lineal con el fin de desarrollar nuevos criterios empíricos para las etapas del sueño. Se utilizó EEG (canal único) de dos participantes sanos que dormían para demostrar esta conceptualización. En primer lugar, se seleccionaron distintas épocas de EEG, detectadas tanto por un clasificador MLR como mediante puntuación manual. En segundo lugar, se usó el análisis del punto de cambio para identificar cambios abruptos en la señal de EEG. En tercer lugar, se evaluó si estos puntos de cambio detectados estaban precedidos por señales de alerta temprana. Se identificaron múltiples puntos de cambio en la señal de EEG, principalmente en interacción con N2. La dinámica anterior a estos cambios reveló, para una parte de los puntos de cambio, indicadores de señales genéricas de alerta temprana, características de sistemas complejos(por ejemplo, ecosistemas, clima, ataques epilépticos, sistemas financieros globales). El nuevo marco esbozado para estudiar las transiciones críticas en el EEG del sueño podría beneficiar la comprensión de las diferencias individuales y patológicas en la dinámica de las transiciones de la etapa del sueño. Formalizar el sueño como un sistema dinámico no lineal puede ser útil para las definiciones de la calidad del sueño, es decir, la estabilidad y accesibilidad de un estado de equilibrio, y el sueño interrumpido, es decir, el cambio constante entre estados de sueño inestables.

Tema: Anticipando Transiciones Críticas en Ecosistemas
Subdisciplina: Cambio Global y Planetario
Campo: Ciencias ambientales
Dominio: Ciencias físicas
Otros temas: Oscilaciones Neuronales en Redes Corticales , Econofísica: Complejidad en los Mercados Financieros

Señales espaciales de alerta temprana de puntos de inflexión sociales y epidemiológicos en una red acoplada comportamiento-enfermedad

Año 2020, volumen 10, número 1. Fuente: artículo. Cumple con los estándares. Acceso libre. Enlace Archivo
Idioma: inglés, Publicación: revista Informes científicos. ISSN: 2045-2322. Organización: Portafolio de naturaleza
Número de veces que ha sido citado: 13. Contribuye al Objetivo de Desarrollo Sostenible: Buena salud y bienestar

Resumen: El resurgimiento de enfermedades infecciosas debido al rechazo de vacunas ha puesto de relieve el papel de las interacciones entre la dinámica de la enfermedad y la difusión de la opinión sobre las vacunas en las redes sociales. Los cambios entre la eliminación de enfermedades y los regímenes de brotes a menudo ocurren a través de puntos de inflexión. Se sabe que los puntos de inflexión pueden predecirse mediante señales de alerta temprana (SAT) basadas en dinámicas características cercanas a la transición crítica, pero el estudio de SAT en redes acopladas de comportamiento y enfermedad ha recibido poca atención. Aquí, probamos varios indicadores de SAT que miden la coherencia espacial y la autocorrelación por su capacidad para predecir una transición crítica correspondiente a brotes de enfermedades y rechazo de vacunas en un modelo de red multiplex. El modelo combina la propagación de enfermedades infecciosas pediátricas a través de una red de contactos con la dinámica de opinión binaria de la opinión sobre vacunas en una red social. A través de la detección de puntos de cambio, encontramos que la información mutua y los indicadores de recuento de uniones proporcionaron los mejores SAT. También mostramos que la historia natural de las enfermedades infecciosas pediátricas genera una discrepancia entre las opiniones sobre vacunas a nivel poblacional y el estado de inmunidad a las vacunas, de modo que las transiciones en la red social pueden ocurrir antes que las transiciones epidemiológicas. Estos resultados sugieren que el monitoreo de las redes sociales para detectar EWS de brotes de enfermedades infecciosas pediátricas utilizando estos indicadores espaciales podría tener éxito.

Tema: Anticipando Transiciones Críticas en los Ecosistemas
Subdisciplina: Cambio Global y Planetario
Campo: Ciencias ambientales
Dominio: Ciencias físicas
Otros temas: Evolución de la Cooperación y el Altruismo en los Sistemas Sociales,Física Estadística de la Dinámica de la Opinión

Análisis de cuantificación de incertidumbre del modelo biológico de Gompertz sujeto a fluctuaciones aleatorias en todos sus parámetros

Año 2020, volumen 138, Fuente: artículo. Cumple con los estándares. Acceso libre. Enlace
Idioma: inglés, Publicación: revista Caos, solitones y fractales / Caos, solitones y fractales . ISSN: 0960-0779,1873-2887. Organización: Elsevier BV
Número de veces que ha sido citado: 13. Contribuye al Objetivo de Desarrollo Sostenible: Vida en tierra

Resumen: A pesar de su formulación simple mediante una ecuación diferencial no lineal, el modelo de Gompertz se ha aplicado ampliamente para describir la dinámica de las partes biológicas y biofísicas de sistemas complejos (crecimiento de organismos vivos, número de bacterias, volumen de células infectadas, etc.). Sus parámetros o coeficientes y la condición inicial representan cantidades biológicas (generalmente, tasas y número de individuos/partículas, respectivamente) cuya naturaleza es aleatoria en lugar de determinista. En este artículo, presentamos un análisis completo de cuantificación de incertidumbre del modelo aleatorizado de Gomperz mediante el cálculo de una expresión explícita a la primera función de densidad de probabilidad de su proceso estocástico de solución aprovechando el teorema de Liouville-Gibbs para sistemas dinámicos. El análisis estocástico se completa computando otra información probabilística importante del modelo como la distribución del tiempo hasta que la solución alcanza un valor arbitrario de interés específico y la distribución estacionaria de la solución. Finalmente, aplicamos todos nuestros hallazgos teóricos a dos ejemplos, el primero de carácter numérico y el segundo para modelar la dinámica de peso de una especie utilizando datos reales.

Tema: Anticipando Transiciones Críticas en Ecosistemas
Subdisciplina: Cambio Global y Planetario
Campo: Ciencias ambientales
Dominio: Ciencias físicas
Otros temas: Mecánica Estadística con Interacciones de Largo Alcance y No Extensividad,Termodinámica Estocástica y Teoremas de Fluctuación

Criterios precursores para transiciones críticas inducidas por ruido en sistemas multiestables

Año 2020, volumen 101, número 1. Fuente: artículo. Cumple con los estándares. Acceso restringido. Enlace
Idioma: inglés, Publicación: revista Dinámica no lineal. ISSN: 0924-090X,1573-269X. Organización: Springer Science + Business Media
Número de veces que ha sido citado: 13. Contribuye al Objetivo de Desarrollo Sostenible: Acción climática

Tema: Anticipando Transiciones Críticas en Ecosistemas
Subdisciplina: Cambio Global y Planetario
Campo: Ciencias ambientales
Dominio: Ciencias físicas
Otros temas: Resonancia Estocástica en Sistemas No Lineales,Termodinámica Estocástica y Teoremas de Fluctuación

Autoorganización Espacial como una Nueva Perspectiva sobre el Desarrollo de Montículos Coralinos de Aguas Frías

Año 2020, volumen 7, Fuente: artículo. Cumple con los estándares. Acceso libre. Enlace Archivo
Idioma: inglés, Publicación: revista Fronteras en ciencias marinas. ISSN: 2296-7745. Organización: Medios fronterizos
Número de veces que ha sido citado: 13. Contribuye al Objetivo de Desarrollo Sostenible: Vida bajo el agua

Resumen: Los corales de aguas frías construyen extensos arrecifes en el fondo marino que son oasis de biodiversidad, biomasa y tasas de procesamiento de materia orgánica. Los arrecifes desvían los sedimentos, y cuando el crecimiento y la sedimentación de los corales superan la sedimentación ambiental, se pueden formar montículos de carbonato de decenas a cientos de metros de altura y varios kilómetros de ancho. Debido a que los montículos de coral se forman durante diez mil años, su proceso de desarrollo sigue siendo esquivo. Si bien varios factores ambientales influyen en el desarrollo de los montículos, los montículos también tienen un gran impacto en su entorno. Esta retroalimentación entre el entorno y los montículos, y cómo esto impulsa el desarrollo de los montículos, es el enfoque de este artículo. Basándonos en la similitud de los patrones espaciales de los montículos de coral y los patrones en los ecosistemas autoorganizados, brindamos una nueva perspectiva sobre el desarrollo de los montículos de coral. De acuerdo con la teoría de la autoorganización a través de retroalimentaciones dependientes de la escala, primero provocamos los procesos que se sabe que afectan el desarrollo de los montículos y que pueden causar retroalimentaciones dependientes de la escala. Luego demostramos este concepto con la salida del modelo de un estudio en el área de Logachev, margen del canal suroeste de Rockall. Los patrones espaciales en las provincias de montículos son el resultado de un complejo conjunto de procesos interactivos. La autoorganización espacial proporciona un marco en el que ubicar y comparar estos procesos, a fin de evaluar si contribuyen a la formación de patrones en los montículos de coral y cómo lo hacen.

Tema: Anticipando Transiciones Críticas en los Ecosistemas
Subdisciplina: Cambio Global y Planetario
Campo: Ciencias ambientales
Dominio: Ciencias físicas
Otros temas: Análisis Global de los Servicios Ecosistémicos y el Uso de la Tierra,Resiliencia de los Ecosistemas de Arrecifes de Coral al Cambio Climático

La Recuperación del Ecosistema de las Perturbaciones está Limitada por la Apertura del Ciclo de N, la Distribución de N entre la Vegetación y el Suelo, la Forma de Pérdidas de N y el Equilibrio Entre la Vegetación y los Procesos Microbianos del Suelo

Año 2020, volumen 24, número 3. Fuente: artículo. Cumple con los estándares. Acceso restringido. Enlace
Idioma: inglés, Publicación: revista Ecosistemas . ISSN: 1432-9840,1435-0629. Organización: Springer Science + Business Media
Número de veces que ha sido citado: 13. Contribuye al Objetivo de Desarrollo Sostenible: Vida en tierra

Tema: Anticipando Transiciones Críticas en Ecosistemas
Subdisciplina: Cambio Global y Planetario
Campo: Ciencias ambientales
Dominio: Ciencias físicas
Otros temas: Metabolismo Urbano y Evaluación de la Sostenibilidad,Conservación de la Biodiversidad y Gestión de Ecosistemas

Identificación y predicción de puntos de inflexión de bifurcación utilizando redes complejas basadas en mapeo cuasiisométrico

Año 2020, volumen 560, Fuente: artículo. Cumple con los estándares. Acceso restringido. Enlace
Idioma: inglés, Publicación: revista Física. A . ISSN: 0378-4371,1873-2119. Organización: Elsevier BV
Número de veces que ha sido citado: 13

Tema: Anticipando Transiciones Críticas en los Ecosistemas
Subdisciplina: Cambio Global y Planetario
Campo: Ciencias ambientales
Dominio: Ciencias físicas
Otros temas: Econofísica: Complejidad en los Mercados Financieros,Análisis de Redes de Psicopatología y Trastornos Mentales

Repensando el paradigma de las trampas heurísticas en la educación avalancha: Pasado, presente y futuro

Año 2020, volumen 6, número 1. Fuente: artículo. Cumple con los estándares. Acceso libre. Enlace Archivo
Idioma: inglés, Publicación: revista Ciencias sociales convincentes . ISSN: 2331-1886. Organización: Cogent OA
Número de veces que ha sido citado: 13. Contribuye al Objetivo de Desarrollo Sostenible: Paz, justicia e instituciones sólidas

Resumen: Este artículo revisará el surgimiento y la adopción de la heurística de decisiones como marco conceptual dentro de la comunidad educativa y de investigación de avalanchas y demostrará cómo este énfasis en el marco de decisión heurístico se ha anclado y ha sido fundamental para redefinir la discusión sobre los accidentes de avalanchas. Este paradigma ha sido un paso crítico y significativo para reconocer la importancia de la toma de decisiones en accidentes de avalanchas. Sin embargo, en un intento por reducir la incidencia de accidentes fatales, la adopción de estas ideas dentro de la comunidad más amplia de avalanchas ha pasado por alto algunas limitaciones claramente establecidas dentro del trabajo fundamental del marco de decisión heurístico. Con respecto al concepto de trampas heurísticas en la educación convencional sobre avalanchas, los conceptos están poco operacionalizados hasta el punto de ser vagos sobre lo que describen exactamente. El resultado es que, tal como están enmarcados actualmente, tienen un valor insignificante para la educación sobre avalanchas que busca basarse en la mejor información disponible. Terminamos con una discusión y un llamado a la acción a la comunidad de investigación de avalanchas, sobre cómo podríamos avanzar hacia la resolución de estas debilidades y agregar valor al trabajo previo en investigación de factores humanos. Nuestro objetivo no es menospreciar el trabajo seminal y de cambio de paradigma de McCammon, sino llamar la atención sobre cómo se ha puesto en práctica y cómo la industria necesita ir más allá de este paradigma para ver más avances en nuestra comprensión de las muertes por avalanchas.

Tema: Anticipando Transiciones Críticas en los Ecosistemas
Subdisciplina: Cambio Global y Planetario
Campo: Ciencias ambientales
Dominio: Ciencias físicas
Otros temas: Percepción y Comunicación de Riesgos en la Sociedad,Evaluación y Gestión Global del Riesgo de Inundaciones

Estabilidad de la cuenca y ciclos límite en un modelo conceptual para cascadas volcantes climáticas

Año 2020, volumen 22, número 12. Fuente: artículo. Cumple con los estándares. Acceso libre. Enlace Archivo
Idioma: inglés, Publicación: revista Nueva revista de física. ISSN: 1367-2630. Organización: Publicación de IOP
Número de veces que ha sido citado: 13. Contribuye al Objetivo de Desarrollo Sostenible: Acción climática

Resumen: Resumen Los elementos de inflexión en el sistema climático son subregiones a gran escala de la Tierra que podrían poseer un comportamiento umbral bajo el calentamiento global con grandes impactos potenciales en las sociedades humanas. Aquí, estudiamos un subconjunto de cinco elementos de inflexión y sus interacciones en un marco conceptual y fácilmente extensible: las Capas de Hielo de Groenlandia (SIG) y las Capas de Hielo de la Antártida Occidental, la circulación meridional de vuelco del Atlántico (AMOC), la Oscilación Austral de El–Niño y la selva amazónica. En este sistema no lineal y multiestable, realizamos un análisis de estabilidad de la cuenca para detectar sus estados estables y la resiliencia asociada del sistema terrestre. Al combinar estas dos metodologías con un enfoque Monte Carlo a gran escala, podemos propagar las muchas incertidumbres asociadas con los umbrales críticos de temperatura y las fortalezas de interacción de los elementos de inflexión. Con este enfoque, realizamos un análisis de solidez integral y de todo el sistema con más de 3.500 millones de miembros de ensemble. Además, investigamos regímenes dinámicos donde algunos de los estados pierden estabilidad y aparecen oscilaciones utilizando una metodología de análisis de bifurcación de cuencas recientemente desarrollada. Nuestros resultados revelan que el estado de cuatro o cinco elementos inclinados tiene el mayor volumen de cuenca para grandes niveles de calentamiento global más allá de los 4 °C por encima de las condiciones climáticas preindustriales, lo que representa un estado altamente indeseable donde la mayoría de los elementos inclinados residen en el régimen de transición. Para niveles más bajos de calentamiento, los estados, incluidas las capas de hielo desintegradas en la Antártida occidental y Groenlandia, tienen un volumen de cuenca más alto que otras configuraciones estatales. Por lo tanto, en nuestro modelo, encontramos que las grandes capas de hielo son de particular importancia para la resiliencia del sistema Terrestre. También detectamos la aparición de ciclos límite para el 0,6% de todos los miembros del conjunto en combinaciones de parámetros raras. Dichas oscilaciones del ciclo límite ocurren principalmente entre el SIG y el AMOC (86%), debido a su acoplamiento de retroalimentación negativa. Estos ciclos límite apuntan a modos internos de variabilidad posiblemente peligrosos en el sistema climático que podrían haber desempeñado un papel en la dinámica paleoclimática, como las que se desarrollaron durante los ciclos de la edad de hielo del Pleistoceno.

Tema: Anticipando Transiciones Críticas en Ecosistemas
Subdisciplina: Cambio Global y Planetario
Campo: Ciencias ambientales
Dominio: Ciencias físicas
Otros temas: Impacto Ecológico de Especies Invasoras en Islas,Metabolismo Urbano y Evaluación de la Sostenibilidad

Las señales de alerta temprana indican una transición crítica en Betelgeuse

Año 2020, volumen 640, Fuente: artículo. Cumple con los estándares. Acceso libre. Enlace Archivo
Idioma: inglés, Publicación: revista Astronomía y astrofísica . ISSN: 0004-6361,1432-0746. Organización: Ciencias EDP
Número de veces que ha sido citado: 13

Resumen: Las transiciones críticas ocurren en sistemas dinámicos complejos, cuando la dinámica del sistema sufre un cambio de régimen. Estos a menudo pueden ocurrir con pocos cambios en la amplitud media de la respuesta del sistema antes del tiempo real de transición. El reciente evento de atenuación e iluminación en Betelgeuse ocurrió como un cambio repentino en el brillo y ha sido objeto de mucho debate. Se han sugerido cambios internos o una nube de polvo externa como razones de este cambio en la variabilidad. Examinamos si el evento de atenuación e iluminación de 2019-20 podría deberse a una transición crítica en la dinámica de pulsaciones de Betelgeuse, estudiando las características de la curva de luz antes de la transición. Calculamos los cuantificadores que, según la hipótesis, aumentarían antes de una transición crítica para la curva de luz de Betelgeuse hasta el evento de atenuación de 2019-20. Estos incluyen la autocorrelación en lag-1, la varianza y el coeficiente espectral calculado a partir del análisis de fluctuación sin tendencia (DFA), además de dos medidas que cuantifican las propiedades de recurrencia de la curva de luz. Los aumentos significativos se confirman mediante la prueba de tendencia de Mann-Kendall. Vemos un aumento significativo en todos los cuantificadores (p <0,05) antes del evento de atenuación de 2019-20. Esto sugiere que el evento fue una transición crítica relacionada con la dinámica no lineal subyacente de la estrella. Junto con los resultados que sugieren un cambio mínimo en T T_{eff}$ y el flujo infrarrojo, una transición crítica en la dinámica de las pulsaciones podría ser una posible razón para la atenuación sin precedentes de Betelgeuse. El aumento de los cuantificadores estudiados previo al evento de atenuación, avala esta posibilidad.

Tema: Anticipando Transiciones Críticas en los Ecosistemas
Subdisciplina: Cambio Global y Planetario
Campo: Ciencias ambientales
Dominio: Ciencias físicas
Otros temas: Econofísica: Complejidad en los Mercados Financieros,Mecánica Estadística con Interacciones de Largo Alcance y Falta de Extensividad

¿Puede la distribución de biomasa a través de los niveles tróficos predecir cascadas tróficas?

Año 2020, volumen 24, número 3. Fuente: artículo. Cumple con los estándares. Acceso libre. Enlace
Idioma: inglés, Publicación: revista Cartas ecológicas . ISSN: 1461-023X,1461-0248. Organización: Wiley-Blackwell
Número de veces que ha sido citado: 13

Resumen: Resumen La distribución de la biomasa a través de los niveles tróficos (pirámide de biomasa) y las respuestas en cascada a las perturbaciones (cascadas tróficas) son representantes arquetípicos del conjunto interconectado de propiedades estáticas y dinámicas de las cadenas alimentarias. Una vasta literatura ha explorado sus respectivos impulsores ecológicos, generando a veces correlaciones entre ellos. Aquí, en cambio, revelamos una conexión fundamental: tanto las pirámides como las cascadas reflejan la sensibilidad dinámica de la cadena alimentaria a los cambios en las tasas intrínsecas de las especies. Deducimos una relación directa entre cascadas y pirámides, modulada por lo que llamamos disipación trófica, un concepto sintético que codifica la contribución de la propagación descendente de las pérdidas de consumo en la pirámide de biomasa. Los patrones predecibles entre ecosistemas surgen cuando los sistemas se encuentran en regímenes similares de disipación trófica. Los datos de 31 experimentos de mesocosmos acuáticos demuestran cómo nuestro enfoque puede revelar los mecanismos causales que vinculan las cascadas tróficas y las distribuciones de biomasa, proporcionando así una hoja de ruta para deducir predicciones confiables a partir de patrones empíricos.

Tema: Anticipando Transiciones Críticas en los Ecosistemas
Subdisciplina: Cambio Global y Planetario
Campo: Ciencias ambientales
Dominio: Ciencias físicas
Otros temas: Evolución de la Cooperación y el Altruismo en los Sistemas Sociales,Aplicación de Isótopos Estables en la Ecología Trófica

Rumbo de Colisión: El Desarrollo Empuja a la Amazonía Hacia Su Punto de Inflexión

Año 2020, volumen 63, número 1. Fuente: artículo. Cumple con los estándares. Acceso libre. Enlace Archivo
Idioma: inglés, Publicación: revista Medio ambiente. ISSN: 0013-9157,1939-9154. Organización: Taylor y Francis
Número de veces que ha sido citado: 13. Contribuye al Objetivo de Desarrollo Sostenible: Vida en tierra

Resumen: Los incendios amazónicos queman más y más bosques cada año. Poco después del cambio de milenio, políticas ambientales efectivas en Brasil redujeron las tasas de deforestación en la cuenca Amazónica. Unfo...

Tema: Anticipando Transiciones Críticas en los Ecosistemas
Subdisciplina: Cambio Global y Planetario
Campo: Ciencias ambientales
Dominio: Ciencias físicas
Otros temas: Impulsores e Impactos de la Deforestación Tropical,Medición y Evaluación del Desarrollo Sostenible

Patrones espaciales impulsados por el retardo en un modelo de vegetación semiárida organizado en red

Año 2020, volumen 367, Fuente: artículo. Cumple con los estándares. Acceso restringido. Enlace
Idioma: inglés, Publicación: revista Matemáticas aplicadas y computación. ISSN: 0096-3003,1873-5649. Organización: Elsevier BV
Número de veces que ha sido citado: 13. Contribuye al Objetivo de Desarrollo Sostenible: Hambre cero

Tema: Anticipando Transiciones Críticas en Ecosistemas
Subdisciplina: Cambio Global y Planetario
Campo: Ciencias ambientales
Dominio: Ciencias físicas
Otros temas: Conservación de la Biodiversidad y Gestión de Ecosistemas,Impacto Ecológico de Especies Invasoras en Islas

Un modelo rápido-lento de formación de patrones de vegetación en bandas en tierras secas

Año 2020, volumen 410, Fuente: artículo. Cumple con los estándares. Acceso libre. Enlace Archivo
Idioma: inglés, Publicación: revista Física. D, Fenómenos no lineales. ISSN: 0167-2789,1872-8022. Organización: Elsevier BV
Número de veces que ha sido citado: 13. Contribuye al Objetivo de Desarrollo Sostenible: Vida en la tierra / Agua limpia y saneamiento

Resumen: Desde la infiltración de agua en el suelo durante las tormentas hasta el crecimiento estacional y la muerte de las plantas, los procesos ecohidrológicos que se cree que son relevantes para la formación de patrones de vegetación en bandas en las tierras secas ocurren en múltiples escalas de tiempo. Proponemos un nuevo modelo de conmutación rápido-lento para capturar estos procesos en escalas de tiempo apropiadas dentro de un marco de modelado conceptual basado en ecuaciones de reacción-advección-difusión. El sistema fast captura procesos hidrológicos que ocurren en escalas de tiempo de minuto a hora durante y poco después de tormentas importantes, asumiendo una distribución fija de la vegetación. Estos incluyen retroalimentaciones clave entre la biomasa vegetal y el transporte de aguas superficiales cuesta abajo, así como entre la biomasa y la tasa de infiltración. El sistema lento actúa entre eventos de lluvia, en una escala de tiempo de días a meses, y evoluciona la vegetación y la humedad del suelo. Modelar procesos en las escalas de tiempo apropiadas permite que los valores de los parámetros sean establecidos por los procesos reales que capturan. Esto reduce el número de parámetros que se eligen expresamente para ajustarse a las características del patrón, o para ralentizar artificialmente los procesos rápidos en los órdenes de magnitud necesarios para alinear sus escalas de tiempo con la dinámica de la biomasa. Exploramos el modelo de conmutación rápido-lento a través de la simulación numérica en una ladera unidimensional, y encontramos acuerdo con ciertas observaciones sobre el fenómeno de formación de patrones, incluido el espaciado de bandas y las tasas de colonización de las laderas ascendentes. También encontramos que la dinámica de humedad del suelo predicha es consistente con los datos de series de tiempo que se han recopilado en un sitio de vegetación en bandas. Este marco de modelo rápido-lento presenta una herramienta para investigar el posible impacto de los cambios en la frecuencia e intensidad de los eventos de lluvia en los ecosistemas de las tierras secas.

Tema: Anticipando Transiciones Críticas en Ecosistemas
Subdisciplina: Cambio Global y Planetario
Campo: Ciencias ambientales
Dominio: Ciencias físicas
Otros temas: Conservación de la Biodiversidad y Gestión de Ecosistemas,Hipótesis Gaia y Ciencia de los Sistemas Terrestres

Patrones de vegetación de Turing en un modelo hiperbólico generalizado de Klausmeier

Año 2020, volumen 43, número 18. Fuente: artículo. Cumple con los estándares. Acceso restringido. Enlace
Idioma: inglés, Publicación: revista Métodos matemáticos en las ciencias aplicadas. ISSN: 0170-4214,1099-1476. Organización: Wiley
Número de veces que ha sido citado: 13. Contribuye al Objetivo de Desarrollo Sostenible: Vida en tierra

Tema: Anticipando Transiciones Críticas en los Ecosistemas
Subdisciplina: Cambio Global y Planetario
Campo: Ciencias ambientales
Dominio: Ciencias físicas
Otros temas: Impacto Ecológico de las Especies Invasoras en las Islas,Conservación de la Biodiversidad y Gestión de los Ecosistemas

Efectos inducidos por el ruido en la dinámica colectiva e inferir interacciones locales a partir de datos

Año 2020, volumen 375, número 1807. Fuente: artículo. Cumple con los estándares. Acceso libre. Enlace Archivo
Idioma: inglés, Publicación: revista Transacciones filosóficas-Royal Society. Ciencias biológicas. ISSN: 0962-8436,1471-2970. Organización: Sociedad Real
Número de veces que ha sido citado: 13. Contribuye al Objetivo de Desarrollo Sostenible: Reducción de las desigualdades

Resumen: En grupos de animales, las decisiones individuales se caracterizan mejor por reglas probabilísticas. Además, los animales de muchas especies viven en pequeños grupos. Las interacciones probabilísticas entre un pequeño número de individuos conducen al llamado ruido intrínseco a nivel grupal. La teoría predice que la intensidad del ruido intrínseco no es una constante, sino que a menudo depende del estado colectivo del grupo; por lo tanto, también se denomina ruido dependiente del estado o ruido multiplicativo . Sorprendentemente, tal ruido puede producir orden colectivo. Sin embargo, solo unos pocos estudios empíricos sobre comportamiento colectivo han prestado atención a tales efectos debido a la falta de métodos que nos permitan conectar los datos con la teoría. Aquí, demostramos un método para caracterizar el papel de la estocasticidad directamente a partir de datos de series temporales de alta resolución de dinámicas colectivas. Hacemos esto empleando dos modelos de comportamiento colectivo basados en juguetes individuales bien estudiados. Argumentamos que el ruido a nivel grupal puede codificar información importante sobre los procesos subyacentes a escala individual. En resumen, describimos un método que nos permite establecer conexiones entre datos empíricos de colectivos animales (o celulares) y el fenómeno de los estados inducidos por el ruido, un campo que de otro modo se limita en gran medida a la literatura teórica. Este artículo forma parte del número temático 'Análisis y modelado multiescala de la migración colectiva en sistemas biológicos'.

Tema: Anticipando Transiciones Críticas en Ecosistemas
Subdisciplina: Cambio Global y Planetario
Campo: Ciencias ambientales
Dominio: Ciencias físicas
Otros temas: Dinámica de Interacción Proteína-ADN en Células Vivas,Estocasticidad en Redes Reguladoras de Genes

Formación de estados localizados en vegetación de secano: estructura y estabilidad de bifurcación

Año 2020, volumen 101, número 5. Fuente: artículo. Cumple con los estándares. Acceso libre. Enlace
Idioma: inglés, Publicación: revista Revisión física. E . ISSN: 2470-0045,2470-0053,2470-0061. Organización: Sociedad Americana de Física
Número de veces que ha sido citado: 12. Contribuye al Objetivo de Desarrollo Sostenible: Vida en tierra

Resumen: En este artículo estudiamos teóricamente la aparición de estados localizados de vegetación cercanos al inicio de la desertificación. Estos estados se forman a través del bloqueo de frentes de vegetación, conectando un estado de vegetación uniforme con un estado de suelo desnudo, que ocurre cerca del punto Maxwell del sistema. Para estudiar estas estructuras consideramos un modelo universal de dinámica de la vegetación en tierras secas, que se ha obtenido como la forma normal para diferentes modelos de vegetación. Cerca del punto Maxwell existen brechas localizadas y manchas de vegetación que sufren serpenteos colapsados. La presencia de brechas sugiere fuertemente que el ecosistema puede estar experimentando un proceso de recuperación. Por el contrario, la presencia de manchas puede indicar que el ecosistema está cerca de la desertificación.

Tema: Anticipando Transiciones Críticas en Ecosistemas
Subdisciplina: Cambio Global y Planetario
Campo: Ciencias ambientales
Dominio: Ciencias físicas
Otros temas: Metabolismo Urbano y Evaluación de la Sostenibilidad,Impacto Ecológico de Especies Invasoras en Islas

Preservación de la Biomasa Forestal y Control del Aumento Atmosférico \ \ hbox {CO}_2 using utilizando el Concepto de Biomasa Forestal Reservada

Año 2020, volumen 6, número 1. Fuente: artículo. Cumple con los estándares. Acceso restringido. Enlace
Idioma: inglés, Publicación: revista Revista internacional de matemáticas aplicadas y computacionales. ISSN: 2199-5796,2349-5103. Organización: Naturaleza Springer
Número de veces que ha sido citado: 12. Contribuye al Objetivo de Desarrollo Sostenible: Vida en tierra

Tema: Anticipando Transiciones Críticas en los Ecosistemas
Subdisciplina: Cambio Global y Planetario
Campo: Ciencias ambientales
Dominio: Ciencias físicas
Otros temas: Impactos del Cambio Climático en el Secuestro de Carbono Forestal,Impactos de los Niveles Elevados de CO2 y Ozono en la Fisiología de las Plantas

Modelo Estocástico Conjunto de Transporte de Carga en el Lecho y Elevación del Lecho: Regulación de la Varianza y Ley de Potencias Descansa

Año 2020, volumen 125, número 4. Fuente: artículo. Cumple con los estándares. Acceso restringido. Enlace
Idioma: inglés, Publicación: revista Revista de investigación geofísica. Superficie terrestre . ISSN: 2169-9003,2169-9011. Organización: Wiley-Blackwell
Número de veces que ha sido citado: 12

Tema: Anticipando Transiciones Críticas en Ecosistemas
Subdisciplina: Cambio Global y Planetario
Campo: Ciencias ambientales
Dominio: Ciencias físicas
Otros temas: Dinámica Ecológica de Paisajes Fluviales,Límites de Escala de Sistemas de Partículas Que Interactúan

Estudio comparativo de los efectos de diferentes crecimientos de biomasa vegetal sobre el CO₂en ambientes nítidos y difusos

Año 2020, volumen 33, número 2. Fuente: artículo. Cumple con los estándares. Acceso libre. Enlace
Idioma: inglés, Publicación: revista Modelado de recursos naturales. ISSN: 0890-8575,1939-7445. Organización: Wiley-Blackwell
Número de veces que ha sido citado: 12. Contribuye al Objetivo de Desarrollo Sostenible: Vida en tierra

Resumen: Resumen En este artículo, se formulan tres modelos matemáticos difusos no lineales, correspondientes a los modelos crisp descritos en Devi y Gupta (2018), para estudiar el comportamiento comparativo del dióxido de carbono con respecto a la biomasa vegetal en ambientes nítidos y difusos. El crecimiento logístico y el rebrote de la biomasa vegetal se consideran en los dos primeros modelos, y el retraso se incorpora en el rebrote de la biomasa vegetal en el tercero. Para cada modelo se llevan a cabo las condiciones de delimitación y persistencia de las soluciones, la existencia de puntos de equilibrio y la estabilidad de los puntos de equilibrio. También derivamos la fórmula para el valor crítico del retardo de tiempo. Además, también analizamos la existencia, estabilidad y dirección de la bifurcación de Hopf. Se realizaron simulaciones numéricas para complementar los hallazgos analíticos y para ver la comparación entre entornos nítidos y difusos. En un entorno difuso, se observa que el incremento en el valor mínimo de la tasa de rebrote desplaza hacia adelante el valor desestabilizador del retardo, mientras que si el valor máximo de la tasa de rebrote disminuye, las variables se volverán inestables antes del tiempo estimado. El análisis general demuestra que el comportamiento de los modelos en entornos nítidos y difusos es bastante diferente. Recomendaciones para los administradores de recursos Un nivel creciente de CO 2 es el factor principal del efecto invernadero, por lo tanto, para reducir los efectos destructivos del calentamiento global, la implementación de políticas relacionadas con la mitigación del CO 2 atmosférico es de suma importancia. La biomasa vegetal tiene una tasa de rebrote considerable en comparación con el resto de las plantas. Sin embargo, existe cierto retraso en el proceso de rebrote, por lo tanto, para la tasa de crecimiento de la vegetación, se debe considerar el rebrote de biomasa con retraso para evitar las fluctuaciones en los resultados. En el mundo real, los parámetros biológicos no siempre son fijos porque varían según el entorno. Por lo tanto, los científicos deben considerar parámetros difusos para obtener resultados más precisos.

Tema: Anticipando Transiciones Críticas en Ecosistemas
Subdisciplina: Cambio Global y Planetario
Campo: Ciencias ambientales
Dominio: Ciencias físicas
Otros temas: Metabolismo Urbano y Evaluación de la Sostenibilidad,Transmisión de Enfermedades y Dinámica de la Población

Un Modelo Continuo para Brotes Oscilantes de la Población de una Polilla Fitófaga, la Oruga de la Carpa, Malacosoma disstria (Lepidoptera, Lasiocampidae)

Año 2020, volumen 65, número 1. Fuente: artículo. Cumple con los estándares. Acceso restringido. Enlace
Idioma: inglés, Publicación: revista Biofísica . ISSN: 0006-3509,1555-6654. Organización: Publicación de las Pléyades
Número de veces que ha sido citado: 12. Contribuye al Objetivo de Desarrollo Sostenible: Hambre cero

Tema: Anticipando Transiciones Críticas en los Ecosistemas
Subdisciplina: Cambio Global y Planetario
Campo: Ciencias ambientales
Dominio: Ciencias físicas
Otros temas: Impulsores e Impactos de la Dinámica de las Plagas Forestales,Impacto del Cambio Climático en los Incendios Forestales

Reducción crítica del tamaño del parche por difusión heterogénea

Año 2020, volumen 102, número 4. Fuente: artículo. Cumple con los estándares. Acceso libre. Enlace
Idioma: inglés, Publicación: revista Revisión física. E . ISSN: 2470-0045,2470-0053,2470-0061. Organización: Sociedad Americana de Física
Número de veces que ha sido citado: 12. Contribuye al Objetivo de Desarrollo Sostenible: Vida en tierra

Resumen: La supervivencia de la población depende de un amplio conjunto de factores que incluye la estructura del medio ambiente. Debido a la heterogeneidad paisajística, las especies pueden ocupar regiones particulares que brindan el escenario ideal para el desarrollo, funcionando como refugio de condiciones ambientales nocivas. La supervivencia ocurre si el crecimiento de la población supera las pérdidas causadas por individuos aventureros que cruzan el borde del parche. En este trabajo, consideramos la dinámica de una sola especie en un dominio acotado con un coeficiente de difusión dependiente del espacio. Investigamos el impacto de la difusión heterogénea en el tamaño mínimo de parche que permite la supervivencia de la población y mostramos que, típicamente, este tamaño crítico es menor que el de un medio homogéneo con la misma difusividad promedio.

Tema: Anticipando Transiciones Críticas en los Ecosistemas
Subdisciplina: Cambio Global y Planetario
Campo: Ciencias ambientales
Dominio: Ciencias físicas
Otros temas: Transmisión de Enfermedades y Dinámica Poblacional,Dinámica Evolutiva de la Adaptación y Mutación Genética

Desempaquetando el efecto Allee: determinando los mecanismos a nivel individual que impulsan la dinámica de la población mundial

Año 2020, volumen 476, número 2241. Fuente: artículo. Cumple con los estándares. Acceso libre. Enlace Archivo
Idioma: inglés, Publicación: revista Actas-Royal Society. Ciencias matemáticas, físicas y de la ingeniería. ISSN: 1364-5021,1471-2946. Organización: Sociedad Real
Número de veces que ha sido citado: 12

Resumen: Presentamos una base teórica sólida para interpretar el origen de los efectos Allee al proporcionar el eslabón perdido para comprender cómo los mecanismos locales basados en individuos se traducen en la dinámica de la población global. Los efectos Allee se propusieron originalmente para describir dinámicas de población que no pueden explicarse mediante modelos de crecimiento exponencial y logístico. Sin embargo, los métodos estándar a menudo calibran los modelos del efecto Allee para que coincidan con la dinámica observada de la población mundial sin proporcionar ninguna información mecanicista. Al introducir un modelo estocástico basado en individuos, con tasas de proliferación, muerte y motilidad que dependen de la densidad local, presentamos un marco de modelado que traduce efectos Allee globales particulares a mecanismos específicos basados en individuos. Utilizando datos de ecología y biología celular, descomprimimos los mecanismos a nivel individual implícitos en un modelo de efecto Allee y proporcionamos herramientas de simulación para que otros repitan este análisis.

Tema: Anticipando Transiciones Críticas en los Ecosistemas
Subdisciplina: Cambio Global y Planetario
Campo: Ciencias ambientales
Dominio: Ciencias físicas
Otros temas: Dinámica Evolutiva de la Adaptación y Mutación Genética,Evolución de la Cooperación y el Altruismo en los Sistemas Sociales

Agregar un Actor Detrítico para Aumentar la Resiliencia del Sistema: Una Prueba de Estudio de Caso de una Heurística de Diseño Inspirada Biológicamente para Guiar la Evolución de la Red Sociotécnica

Año 2020, volumen 142, número 12. Fuente: artículo. Cumple con los estándares. Acceso restringido. Enlace
Idioma: inglés, Publicación: revista Revista de diseño mecánico. ISSN: 1050-0472,1528-9001. Organización: Sociedad Americana de Ingenieros Mecánicos
Número de veces que ha sido citado: 12. Contribuye al Objetivo de Desarrollo Sostenible: Consumo y producción responsables

Tema: Anticipando Transiciones Críticas en Ecosistemas
Subdisciplina: Cambio Global y Planetario
Campo: Ciencias ambientales
Dominio: Ciencias físicas
Otros temas: Modelado y Aplicaciones de Dinámica de Sistemas,Sistema de Ingeniería y Diseño de Sistemas

Avances en la Comprensión y Gestión de Cambios Catastróficos de Ecosistemas en los Ecosistemas Mediterráneos

Año 2020, volumen 8, Fuente: artículo. Cumple con los estándares. Acceso libre. Enlace Archivo
Idioma: inglés, Publicación: revista Fronteras en ecología y evolución. ISSN: 2296-701X. Organización: Medios fronterizos
Número de veces que ha sido citado: 12. Contribuye al Objetivo de Desarrollo Sostenible: Vida en tierra

Resumen: Uno de los problemas más desafiantes en los ecosistemas mediterráneos hasta la fecha ha sido comprender la aparición de cambios discontinuos o cambios catastróficos. En la era de los Objetivos de Desarrollo Sostenible 2030, que abarcan ideas sobre la Neutralidad de la Degradación de la Tierra, avanzar en esta comprensión se ha vuelto aún más crítico y urgente. El objetivo de este artículo es sintetizar información sobre los impulsores, los procesos y la gestión de los cambios catastróficos para resaltar las formas de avanzar en la gestión de los ecosistemas mediterráneos. Utilizamos un enfoque multidisciplinario que se extiende más allá de los estudios típicos de un solo sitio, una sola escala y un solo enfoque en la literatura actual. Vinculamos la ecología aplicada y teórica a múltiples escalas con análisis y modelado de las relaciones humano-medio ambiente-clima y la participación de las partes interesadas en seis sitios de campo en ecosistemas mediterráneos para abordar tres preguntas clave: i) ¿Cómo afectan los principales impulsores de la degradación al funcionamiento y los servicios de los ecosistemas en ecosistemas mediterráneos? ii) ¿Qué procesos ocurren en el suelo y la vegetación durante un cambio catastrófico? iii) ¿Cómo se puede optimizar la gestión de ecosistemas vulnerables utilizando estos hallazgos? Reunir los hallazgos del uso de diferentes enfoques nos permite abordar toda la cartera de cambios, desde los impulsores hasta la acción. Destacamos formas de evaluar la vulnerabilidad de los ecosistemas que pueden ayudar a prevenir cambios en los ecosistemas a estados indeseables; identificar medidas de manejo rentables que se alineen con la visión y los planes de los usuarios de la tierra; y evaluar el momento de estas medidas para permitir la optimización de su aplicación antes de alcanzar los umbrales. Este enfoque multidisciplinario permite una mejor identificación de señales de alerta temprana para cambios discontinuos que informan una gestión más oportuna y rentable, lo que permite anticipar, adaptarse o incluso prevenir cambios catastróficos indeseables en los ecosistemas.

Tema: Anticipando Transiciones Críticas en los Ecosistemas
Subdisciplina: Cambio Global y Planetario
Campo: Ciencias ambientales
Dominio: Ciencias físicas
Otros temas: Análisis Global de los Servicios Ecosistémicos y el Uso de la Tierra,Enfermedades Zoonóticas Emergentes y Enfoque de Una Salud

Superestadísticas Logarítmicas Normales para Partículas Brownianas en un Entorno Heterogéneo

Año 2020, volumen 2, número 4. Fuente: artículo. Cumple con los estándares. Acceso libre. Enlace Archivo
Idioma: inglés, Publicación: revista Física. ISSN: 2624-8174. Organización: Instituto Multidisciplinar de Edición Digital
Número de veces que ha sido citado: 12. Contribuye al Objetivo de Desarrollo Sostenible: Vida en tierra

Resumen: Los enfoques superestadísticos han desempeñado un papel crucial en las investigaciones de mezclas de procesos gaussianos. Tales enfoques buscan describir la aparición de difusión no gaussiana en experimentos de seguimiento de partículas individuales realizados en materia blanda y biológica. Actualmente, se han investigado avances relevantes en superestadísticas de procesos de difusión gaussiana aplicando superestadísticas χ2-gamma y χ2-gamma inversas a sistemas de partículas en un entorno heterogéneo cuyas difusividades se distribuyen aleatoriamente; tales situaciones implican difusión browniana pero no gaussiana. En este artículo, presentamos cómo las superestadísticas logarítmicas normales de difusividades modifican la función de distribución de densidad para dos tipos de mezcla de procesos brownianos. En primer lugar, investigamos la evolución temporal del conjunto de partículas brownianas con difusividad aleatoria a través de los puntos de vista analítico y simulado. Además, analizamos aproximaciones de la distribución de probabilidad general para superestadísticas logarítmicas normales del movimiento browniano. En segundo lugar, proponemos dos modelos para una mezcla de movimiento browniano escalado y analizar las superestadísticas logarítmicas normales asociadas a ellos, que admiten un proceso de difusión anómalo. Los resultados encontrados en este trabajo contribuyen al avance de los procesos de difusión no gaussianos y la teoría superestadística.

Tema: Anticipando Transiciones Críticas en Ecosistemas
Subdisciplina: Cambio Global y Planetario
Campo: Ciencias ambientales
Dominio: Ciencias físicas
Otros temas: Mecánica Estadística con Interacciones de Largo Alcance y Falta de Extensividad , Dinámica de Interacción Proteína-ADN en Células Vivas

Respuesta de los gremios ecológicos de hongos del suelo a los cambios globales

Año 2020, volumen 229, número 2. Fuente: artículo. Cumple con los estándares. Acceso libre. Enlace Archivo
Idioma: inglés, Publicación: revista Nuevo fitólogo. ISSN: 0028-646X,1469-8137. Organización: Wiley-Blackwell
Número de veces que ha sido citado: 12. Contribuye al Objetivo de Desarrollo Sostenible: Vida en tierra

Resumen: Este artículo es un comentario sobre Rodríguez-Ramos et al . (2021), págs. 1105-1117 .

Tema: Anticipando Transiciones Críticas en Ecosistemas
Subdisciplina: Cambio Global y Planetario
Campo: Ciencias ambientales
Dominio: Ciencias físicas
Otros temas: Costras Biológicas del Suelo y su Papel en los Ecosistemas,Hongos Micorrícicos e Interacciones entre Plantas

Fundamentos Probabilísticos de Modelos Espaciales de Campo Medio en Ecología y Aplicaciones

Año 2020, volumen 19, número 4. Fuente: artículo. Cumple con los estándares. Acceso libre. Enlace
Idioma: inglés, Publicación: revista Revista SIAM sobre sistemas dinámicos aplicados. ISSN: 1536-0040. Organización: Sociedad de Matemáticas Industriales y Aplicadas
Número de veces que ha sido citado: 12. Contribuye al Objetivo de Desarrollo Sostenible: Vida en tierra

Resumen: Los modelos deterministas de vegetación a menudo resumen, a escala macroscópica, una multitud de eventos intrínsecamente aleatorios que ocurren a escala microscópica. Cerramos la brecha entre estas escalas demostrando la convergencia a un límite de campo medio para una clase general de modelos estocásticos que representan cada evento ecológico individual en el límite del gran tamaño del sistema. La prueba se basa en técnicas clásicas de acoplamiento estocástico que generalizamos para cubrir interacciones espacialmente extendidas. El límite medio del campo es un proceso no markoviano espacialmente extendido caracterizado por ecuaciones integrodiferenciales no locales que describen la evolución de la probabilidad de que un área de tierra se encuentre en un estado dado (las ecuaciones generalizadas de Kolmogorov (GKEs) del proceso). Por lo tanto, proporcionamos un marco general accesible para extender espacialmente muchos modelos clásicos de estados finitos desde la ecología y la dinámica de poblaciones. Demostramos la efectividad práctica de nuestro enfoque a través de una comparación detallada de nuestro modelo espacial limitante y la versión de tamaño finito de un modelo específico de sabana-bosque, el llamado modelo Staver Lev Levin. Existe una notable consistencia dinámica entre el GKEs y el sistema de tamaño finito a pesar de la extinción casi segura de los bosques en el sistema de tamaño finito. Para resolver esta aparente paradoja, mostramos que la tasa de extinción disminuye drásticamente cuando surgen equilibrios no triviales en los GKE, y que la distribución cuasiestacionaria del sistema de tamaño finito (distribución estacionaria condicionada a la no extinción) coincide estrechamente con el diagrama de bifurcación de los GKE. Además, el proceso límite puede soportar oscilaciones periódicas de la distribución de probabilidad y, por lo tanto, proporciona un ejemplo elemental de un proceso de salto que no converge a una distribución estacionaria. En entornos espacialmente extendidos, la heterogeneidad ambiental puede conducir a oleadas de invasión y fenómenos de fijación frontal.

Tema: Anticipando Transiciones Críticas en Ecosistemas
Subdisciplina: Cambio Global y Planetario
Campo: Ciencias ambientales
Dominio: Ciencias físicas
Otros temas: Conservación de la Biodiversidad y Gestión de Ecosistemas,Impacto Ecológico de Especies Invasoras en Islas

El Detector de Desplazamiento Dinámico: Un algoritmo para identificar cambios en los valores de los parámetros que rigen las poblaciones

Año 2020, volumen 16, número 1. Fuente: artículo. Cumple con los estándares. Acceso libre. Enlace Archivo
Idioma: inglés, Publicación: revista PLOS biología computacional / PLoS biología computacional . ISSN: 1553-734X,1553-7358. Organización: Sociedad Internacional de Biología Computacional
Número de veces que ha sido citado: 11. Contribuye al Objetivo de Desarrollo Sostenible: Vida en tierra

Resumen: Los factores ambientales interactúan con las reglas internas de regulación de la población, perturbando a veces los sistemas para alternar dinámicas a través de cambios en los valores de los parámetros. Sin embargo, identificar cuándo ocurren tales cambios en poblaciones que fluctúan naturalmente es difícil. Un enfoque algorítmico que pueda identificar el momento y la magnitud de los cambios de parámetros facilitaría la comprensión de las transiciones ecológicas abruptas con el potencial de informar la conservación y el manejo de las especies. El "Detector de Desplazamiento Dinámico" es un algoritmo para identificar cambios en los valores de los parámetros que rigen las fluctuaciones temporales en poblaciones con dinámica no lineal. El algoritmo examina los datos de series temporales de población para determinar la presencia, ubicación y magnitud de los cambios de parámetros. Utiliza un enfoque iterativo para ajustar subconjuntos de datos de series temporales, luego clasifica el ajuste de las combinaciones de puntos de interrupción utilizando la selección del modelo, asignando un peso relativo a cada interrupción. Examinamos el rendimiento del Detector de Desplazamiento Dinámico con simulaciones y dos estudios de caso. Bajo bajo ruido ambiental / de muestreo, los conjuntos de puntos de interrupción seleccionados por el Detector de desplazamiento dinámico contenían las interrupciones simuladas verdaderas con una precisión del 70-100%. La herramienta de ponderación generalmente asignaba interrupciones colocadas intencionalmente en datos simulados (es decir, interrupciones verdaderas) con ponderaciones con un promedio>0,8 y aquellas debidas a un error de muestreo (es decir, interrupciones erróneas) con ponderaciones con un promedio <0,2. En nuestro estudio de caso que examina un proceso de invasión, el algoritmo identificó cambios en los ciclos de la población asociados con variaciones en la disponibilidad de recursos. Los cambios identificados para el estudio de caso de conservación resaltan un proceso de declive que generalmente coincidió con cambios en las prácticas de manejo que afectan la disponibilidad de los recursos de la planta hospedera. Cuando se interpreta en el contexto de la biología de las especies, el algoritmo Detector de Cambios dinámicos puede ayudar a las decisiones de manejo e identificar períodos de tiempo críticos relacionados con la dinámica de las especies. En una era de rápidos cambios globales, estas herramientas pueden proporcionar información clave sobre las condiciones en las que pueden cambiar los parámetros de la población y su dinámica correspondiente.

Tema: Anticipando Transiciones Críticas en Ecosistemas
Subdisciplina: Cambio Global y Planetario
Campo: Ciencias ambientales
Dominio: Ciencias físicas
Otros temas: Conservación de la Biodiversidad y Gestión de Ecosistemas,Impacto Ecológico de Especies Invasoras en Islas

Efecto de los bucles de retroalimentación sobre la sostenibilidad y resiliencia de los ecosistemas humanos

Año 2020, volumen 426, Fuente: artículo. Cumple con los estándares. Acceso restringido. Enlace
Idioma: inglés, Publicación: revista Modelización ecológica. ISSN: 0304-3800,1872-7026. Organización: Elsevier BV
Número de veces que ha sido citado: 11. Contribuye al Objetivo de Desarrollo Sostenible: Vida en tierra

Tema: Anticipando Transiciones Críticas en los Ecosistemas
Subdisciplina: Cambio Global y Planetario
Campo: Ciencias ambientales
Dominio: Ciencias físicas
Otros temas: Metabolismo Urbano y Evaluación de la Sostenibilidad,Transición Energética Global y Agotamiento de Combustibles Fósiles

Dinámica climática anómala inducida por ruidos multiplicativos y aditivos

Año 2020, volumen 102, número 1. Fuente: artículo. Cumple con los estándares. Acceso restringido. Enlace
Idioma: inglés, Publicación: revista Revisión física. E . ISSN: 2470-0045,2470-0053,2470-0061. Organización: Sociedad Americana de Física
Número de veces que ha sido citado: 11. Contribuye al Objetivo de Desarrollo Sostenible: Acción climática

Tema: Anticipando Transiciones Críticas en Ecosistemas
Subdisciplina: Cambio Global y Planetario
Campo: Ciencias ambientales
Dominio: Ciencias físicas
Otros temas: Resonancia Estocástica en Sistemas No Lineales , Dinámica de Sincronización en Redes Complejas

Cambio de Ecosistema de Plantas Sumergidas a Flotantes Que Simplifica la Red Trófica en un Lago Tropical Poco Profundo

Año 2020, volumen 24, número 3. Fuente: artículo. Cumple con los estándares. Acceso restringido. Enlace
Idioma: inglés, Publicación: revista Ecosistemas . ISSN: 1432-9840,1435-0629. Organización: Springer Science + Business Media
Número de veces que ha sido citado: 11. Contribuye al Objetivo de Desarrollo Sostenible: Vida en tierra

Tema: Anticipando Transiciones Críticas en los Ecosistemas
Subdisciplina: Cambio Global y Planetario
Campo: Ciencias ambientales
Dominio: Ciencias físicas
Otros temas: Importancia y Conservación de la Biodiversidad de Agua Dulce,Eutrofización y Floraciones Algales Nocivas

Comprensión de la Estabilidad y Resiliencia de los Ecosistemas a través del Modelado Matemático

Año 2020, Fuente: libro-capítulo. Cumple con los estándares. Acceso restringido. Enlace
Idioma: inglés, Publicación: plataforma de libros electrónicos Libros electrónicos Springer . Organización: Naturaleza Springer
Número de veces que ha sido citado: 11. Contribuye al Objetivo de Desarrollo Sostenible: Acción climática

Tema: Anticipando Transiciones Críticas en Ecosistemas
Subdisciplina: Cambio Global y Planetario
Campo: Ciencias ambientales
Dominio: Ciencias físicas
Otros temas: Dinámica Evolutiva de Adaptación y Mutación Genética,Metabolismo Urbano y Evaluación de la Sostenibilidad

Vivimos en un mundo cambiante, pero eso no debería significar que abandonemos el concepto de equilibrio

Año 2020, volumen 24, número 1. Fuente: artículo. Cumple con los estándares. Acceso restringido. Enlace
Idioma: inglés, Publicación: revista Cartas ecológicas . ISSN: 1461-023X,1461-0248. Organización: Wiley-Blackwell
Número de veces que ha sido citado: 11

Tema: Anticipando Transiciones Críticas en Ecosistemas
Subdisciplina: Cambio Global y Planetario
Campo: Ciencias ambientales
Dominio: Ciencias físicas
Otros temas: Hipótesis Gaia y Ciencia de los Sistemas Terrestres,Metabolismo Urbano y Evaluación de la Sostenibilidad

Uso de la Biomimética para Respaldar el Diseño de Infraestructura Resiliente

Año 2020, volumen 8, número 12. Fuente: artículo. Cumple con los estándares. Acceso libre. Enlace Archivo
Idioma: inglés, Publicación: revista El futuro de la Tierra . ISSN: 2328-4277. Organización: Unión Geofísica Americana
Número de veces que ha sido citado: 11. Contribuye al Objetivo de Desarrollo Sostenible: Industria, innovación e infraestructura

Resumen: Resumen La infraestructura debe ser resiliente tanto a perturbaciones conocidas como desconocidas. En el pasado, los esfuerzos de diseño de infraestructura resiliente tendían a centrarse en los principios de robustez y recuperación frente a fallas proyectadas. Este marco se ha desarrollado independientemente de los principios de resiliencia en los sistemas biológicos y ecológicos. Como tal,existen preguntas abiertas sobre si los enfoques de los sistemas naturales que conducen a la adaptación y transformación son relevantes para los sistemas de ingeniería. Para mejorar la resiliencia de los sistemas diseñados, los administradores de infraestructura pueden beneficiarse al considerar y aplicar un conjunto de "Principios de la vida": principios y patrones de diseño extraídos del campo de la biomímesis. La naturaleza ha resistido durante mucho tiempo las perturbaciones dentro y más allá de la experiencia previa. La teoría y la práctica de la resiliencia de la infraestructura se evalúan en función de los Principios de la Vida, identificando alineamientos, contradicciones, disputas y brechas. La teoría de la infraestructura resiliente, que enfatiza la necesidad de una infraestructura flexible y ágil,se alinea bien con los Principios de Life, abordando cada principio y la mayoría de los subprincipios (excluyendo "descomponer los productos en componentes benignos" y "hacer química en el agua"). Mientras tanto, la práctica de infraestructura resiliente solo ocasionalmente se alinea con los Principios de Life y contradice cinco de los seis principios. A medida que avanza la teoría de la resiliencia, los Principios de Life ofrecen apoyo para ampliar la forma en que los administradores de infraestructura abordan la resiliencia y, mediante el uso de la biomímesis, los administradores de infraestructura pueden estar mejor equipados para implementar la resiliencia ante la complejidad y la incertidumbre.

Tema: Anticipando Transiciones Críticas en los Ecosistemas
Subdisciplina: Cambio Global y Planetario
Campo: Ciencias ambientales
Dominio: Ciencias físicas
Otros temas: Efectos Ecológicos de las Carreteras en la Conectividad de la Vida Silvestre y el Hábitat,Evaluación y Mejora de la Resiliencia de la Infraestructura

El más grande de la tierra: Descubrimiento de un nuevo tipo de círculo de hadas en <scp>Angola </scp>respalda un origen de termitas

Año 2020, volumen 46, número 4. Fuente: artículo. Cumple con los estándares. Acceso libre. Enlace Archivo
Idioma: inglés, Publicación: revista Entomología ecológica . ISSN: 0307-6946,1365-2311. Organización: Wiley-Blackwell
Número de veces que ha sido citado: 11. Contribuye al Objetivo de Desarrollo Sostenible: Vida en tierra

Resumen: 1. Parches desnudos circulares ocurren en gran número entre la vegetación del margen del desierto de Namib. Existe un debate científico en curso sobre el origen de estos llamados "círculos de hadas" (FCS). Una de las hipótesis más discutidas considera que los parches desnudos son el resultado de la herbivoría localizada por termitas de arena del género Psammotermes(familia Rhinotermitidae). 2. En todas las publicaciones anteriores, los círculos de hadas de la región del desierto de Namib dentro de su rango completo desde Angola a través de Namibia hasta Sudáfrica se consideraban, en principio, de un tipo, aunque aumentaban de tamaño hacia el norte. Aquí presentamos evidencia de que a -16.23° de latitud hay una discontinuidad abrupta que separa los FCs a ambos lados entre sí. 3. Al sur de esta discontinuidad, todos los FC estudiados comparten las propiedades de los círculos de hadas descritos anteriormente en Namibia y Sudáfrica, especialmente la presencia de termitas Psammotermes . 4. Por el contrario, al norte de -16,23 ° S, los FC son mucho más grandes y están causados por una especie de termitas diferente y no descrita, más estrechamente relacionada con el género de termitas cosechadoras Microhodotermes (familia Hodotermitidae). Los dos conjuntos de círculos de hadas difieren en un conjunto específico de características morfológicas, termitas asociadas y parámetros del suelo. 5. La yuxtaposición observada de las grandes estructuras recién descubiertas causadas por una termita hodotermítida y los Psamotermos FCs causados por una especie rinotermítida se interpreta como un ejemplo interesante de evolución convergente que da como resultado estructuras ecológicas similares.

Tema: Anticipando Transiciones Críticas en los Ecosistemas
Subdisciplina: Cambio Global y Planetario
Campo: Ciencias ambientales
Dominio: Ciencias físicas
Otros temas: Evolución de la Cooperación y el Altruismo en los Sistemas Sociales,Conocimientos Genómicos sobre Insectos Sociales y Simbiosis

Medidas de Alerta Temprana para la Seguridad Ecológica en el Área Agrícola Alpina de Qinghai

Año 2020, volumen 17, número 24. Fuente: artículo. Cumple con los estándares. Acceso libre. Enlace Archivo
Idioma: inglés, Publicación: revista Revista internacional de investigación ambiental y salud pública/Revista internacional de investigación ambiental y salud pública. ISSN: 1660-4601,1661-7827. Organización: Instituto Multidisciplinar de Edición Digital
Número de veces que ha sido citado: 11. Contribuye al Objetivo de Desarrollo Sostenible: Vida en tierra

Resumen: El área de estudio de este artículo es el área montañosa agrícola alpina de Qinghai. Se utiliza un modelo de alerta temprana de seguridad ecológica para identificar las señales de alerta temprana de destrucción de ecosistemas, contaminación ambiental y agotamiento de recursos en distritos y condados de 2011 a 2018. Se utiliza una combinación de modelos de alerta temprana cualitativos y cuantitativos para predecir la existencia de advertencias anticipadas ocultas o repentinas. El modelo gris (1, 1) (GM) se utiliza para predecir la tendencia de evolución de las situaciones de alerta de seguridad ecológica de 2019 a 2021. Sobre esta base, se utiliza la tecnología SIG para analizar los cambios de patrones espaciales en tres períodos. Los resultados muestran que de 2011 a 2018, el entorno ecológico en la zona montañosa agrícola alpina de Qinghai mejoró gradualmente. En 2018, los valores de alerta temprana de seguridad ecológica de todos los distritos y condados fueron mayores que los valores de 2011. Sin embargo, en 2018, los niveles de alerta temprana de seguridad ecológica de PA, LD y HZh (PA, LD y HZh se refieren al Distrito de Ledu, el Distrito de Ping'an y el Condado Autónomo de Huzhu Tu, respectivamente.) se encontraban en el estado de alerta temprana ecológica "buena", mientras que los niveles de seguridad ecológica de otras ciudades aún se encontraban en el estado de alerta ecológica "moderada" o "leve". Según los resultados de la predicción, el nivel de alerta temprana de seguridad ecológica en las áreas montañosas agrícolas alpinas de Qinghai mejorará aún más en 2021, con los estados "buenos" dominando. Desde una perspectiva espacial, el entorno ecológico en la región noreste es mejor que en la región sur, y las diferencias internas en los niveles de alerta temprana de seguridad ecológica tienden a reducirse. Por lo tanto, proponemos que las áreas con diferentes niveles de seguridad ecológica se centren en el manejo y protección del entorno ecológico o realicen restauración o reconstrucción ecológica. El objetivo de este artículo es proporcionar una referencia para la mejora del entorno ecológico en general y el desarrollo sostenible de la economía y la sociedad, así como del entorno ecológico de las zonas montañosas agrícolas alpinas en particular.

Tema: Anticipando Transiciones Críticas en los Ecosistemas
Subdisciplina: Cambio Global y Planetario
Campo: Ciencias ambientales
Dominio: Ciencias físicas
Otros temas: Análisis Global de los Servicios Ecosistémicos y el Uso del Suelo,Metabolismo Urbano y Evaluación de la Sostenibilidad

Formación de patrones espaciotemporales en<i>E. coli</i>biopelículas explicadas por un simple balance físico de energía

Año 2020, volumen 16, número 2. Fuente: artículo. Cumple con los estándares. Acceso libre. Enlace Archivo
Idioma: inglés, Publicación: revista Materia blanda . ISSN: 1744-683X,1744-6848. Organización: Real Sociedad de Química
Número de veces que ha sido citado: 11. Contribuye al Objetivo de Desarrollo Sostenible: Energía asequible y limpia

Resumen: Si bien el modo de crecimiento de biopelículas transmite notables ventajas prósperas a las poblaciones bacterianas, los mecanismos de formación de biopelículas aún se debaten fuertemente. Aquí, investigamos la notable formación espontánea de patrones espaciales regulares durante el crecimiento de una biopelícula de Escherichia coli. Estos patrones informados aquí aparecen con bacterias no móviles, lo que excluye tanto los orígenes quimiotácticos como otros basados en la motilidad. Demostramos que un modelo físico mínimo basado en la separación de fases los describe bien. Para confirmar la capacidad predictiva de nuestro modelo, ajustamos las interacciones célula-célula y célula-superficie utilizando células que expresan diferentes apéndices superficiales. Explicamos además cómo las células portadoras de pilus F inscriben a sus parientes de tipo silvestre, mal piliados, en su patrón típico cuando se mezclan. Este trabajo respalda la hipótesis de que los procesos puramente fisicoquímicos, como la interacción de las interacciones célula-célula y célula-superficie, pueden impulsar el surgimiento de una estructura espacial altamente organizada que es potencialmente decisiva para el destino de la comunidad y para las funciones biológicas.

Tema: Anticipando Transiciones Críticas en Ecosistemas
Subdisciplina: Cambio Global y Planetario
Campo: Ciencias ambientales
Dominio: Ciencias físicas
Otros temas: Hidrodinámica de la Materia Activa,Dinámica de Interacción Proteína-ADN en Células Vivas

Señales de alerta temprana en redes de reacción química

Año 2020, volumen 56, número 26. Fuente: artículo. Cumple con los estándares. Acceso libre. Enlace Archivo
Idioma: inglés, Publicación: revista Comunicaciones químicas . ISSN: 1359-7345,1364-548X. Organización: Real Sociedad de Química
Número de veces que ha sido citado: 11. Contribuye al Objetivo de Desarrollo Sostenible: Acción climática

Resumen: Muchos sistemas complejos naturales y artificiales muestran señales de alerta temprana cuando están cerca de un cambio abrupto en el comportamiento. Aquí mostramos que tales señales de alerta temprana aparecen en una compleja red de reacciones químicas.

Tema: Anticipando Transiciones Críticas en Ecosistemas
Subdisciplina: Cambio Global y Planetario
Campo: Ciencias ambientales
Dominio: Ciencias físicas
Otros temas: Estocasticidad en Redes Reguladoras de Genes,Oscilaciones Neuronales en Redes Corticales

Patrón Estacionario de un Modelo de Reacción-Difusión Mejillón-Algas

Año 2020, volumen 82, número 4. Fuente: artículo. Cumple con los estándares. Acceso restringido. Enlace
Idioma: inglés, Publicación: revista Boletín de biología matemática. ISSN: 0092-8240,1522-9602. Organización: Springer Science + Business Media
Número de veces que ha sido citado: 11

Tema: Anticipando Transiciones Críticas en los Ecosistemas
Subdisciplina: Cambio Global y Planetario
Campo: Ciencias ambientales
Dominio: Ciencias físicas
Otros temas: Transmisión de Enfermedades y Dinámica Poblacional,Dinámica Evolutiva de la Adaptación y Mutación Genética

Nuestro futuro en la Biosfera del Antropoceno: Sostenibilidad global y sociedades resilientes

Año 2020, Fuente: artículo. Cumple con los estándares. Acceso restringido. Enlace
Idioma: inglés, Publicación: repositorio Red de Investigación en Ciencias Sociales. ISSN: 1556-5068. Organización: Grupo RELX (Países Bajos)
Número de veces que ha sido citado: 11

Tema: Anticipando Transiciones Críticas en los Ecosistemas
Subdisciplina: Cambio Global y Planetario
Campo: Ciencias ambientales
Dominio: Ciencias físicas
Otros temas: Interdependencia en la Ciencia y la Sociedad,Hipótesis de Gaia y Ciencia de los Sistemas Terrestres

Acción combinada de ruido no gaussiano y retardo de tiempo en características dinámicas estocásticas para un sistema de metapoblación impulsado por una señal periódica multiplicativa

Año 2020, volumen 540, Fuente: artículo. Cumple con los estándares. Acceso restringido. Enlace
Idioma: inglés, Publicación: revista Física. A . ISSN: 0378-4371,1873-2119. Organización: Elsevier BV
Número de veces que ha sido citado: 10

Tema: Anticipando Transiciones Críticas en Ecosistemas
Subdisciplina: Cambio Global y Planetario
Campo: Ciencias ambientales
Dominio: Ciencias físicas
Otros temas: Resonancia Estocástica en Sistemas No Lineales,Transmisión de Enfermedades y Dinámica Poblacional

Estudiar el desempeño de los indicadores críticos de desaceleración en un sistema biológico con una ruta hacia el caos que duplica el período

Año 2020, volumen 544, Fuente: artículo. Cumple con los estándares. Acceso restringido. Enlace
Idioma: inglés, Publicación: revista Física. A . ISSN: 0378-4371,1873-2119. Organización: Elsevier BV
Número de veces que ha sido citado: 10

Tema: Anticipando Transiciones Críticas en Ecosistemas
Subdisciplina: Cambio Global y Planetario
Campo: Ciencias ambientales
Dominio: Ciencias físicas
Otros temas: Resonancia Estocástica en Sistemas No Lineales,Impacto Ecológico de Especies Invasoras en Islas

Probabilidad de primer escape y tiempo medio de primera salida para un ecosistema retrasado en el tiempo impulsado por ruido de color no gaussiano

Año 2020, volumen 135, Fuente: artículo. Cumple con los estándares. Acceso restringido. Enlace
Idioma: inglés, Publicación: revista Caos, solitones y fractales / Caos, solitones y fractales . ISSN: 0960-0779,1873-2887. Organización: Elsevier BV
Número de veces que ha sido citado: 10. Contribuye al Objetivo de Desarrollo Sostenible: Vida en tierra

Tema: Anticipando Transiciones Críticas en Ecosistemas
Subdisciplina: Cambio Global y Planetario
Campo: Ciencias ambientales
Dominio: Ciencias físicas
Otros temas: Resonancia Estocástica en Sistemas No Lineales,Transmisión de Enfermedades y Dinámica Poblacional

Señales de alerta temprana de cambios en el régimen de productividad de la población en la pesca mundial

Año 2020, volumen 115, Fuente: artículo. Cumple con los estándares. Acceso restringido. Enlace
Idioma: inglés, Publicación: revista Indicadores ecológicos. ISSN: 1470-160X,1872-7034. Organización: Elsevier BV
Número de veces que ha sido citado: 10. Contribuye al Objetivo de Desarrollo Sostenible: Vida bajo el agua

Tema: Anticipando Transiciones Críticas en Ecosistemas
Subdisciplina: Cambio Global y Planetario
Campo: Ciencias ambientales
Dominio: Ciencias físicas
Otros temas: Metabolismo Urbano y Evaluación de la Sostenibilidad,Modelado y Aplicaciones de Dinámica de Sistemas

Computando el ciclo adaptativo

Año 2020, volumen 10, número 1. Fuente: artículo. Cumple con los estándares. Acceso libre. Enlace Archivo
Idioma: inglés, Publicación: revista Informes científicos. ISSN: 2045-2322. Organización: Portafolio de naturaleza
Número de veces que ha sido citado: 10. Contribuye al Objetivo de Desarrollo Sostenible: Vida en tierra

Resumen: La metáfora del ciclo adaptativo de Gunderson y Holling proporciona una descripción cualitativa del desarrollo de un sistema complejo en evolución dinámica. Según la metáfora, un sistema complejo pasa alternativamente por fases de estabilidad y previsibilidad y fases de reorganización y estocasticidad. Hasta ahora, no ha habido intentos de cuantificar las nociones subyacentes de una manera que sea independiente de la realización concreta del sistema. Proponemos un método que puede aplicarse de manera genérica para estimar la posición de un sistema dentro del ciclo adaptativo, así como para identificar los impulsores del cambio. Demostramos la aplicabilidad y flexibilidad de nuestro método mediante tres estudios de caso diferentes: Analizando los datos obtenidos a partir de una simulación de un modelo de interacción de genotipos abstractos, mostramos que nuestro enfoque es capaz de captar la naturaleza de estas interacciones. Luego estudiamos las economías europeas como sistemas de variables de estado económico para ilustrar la capacidad de comparación de sistemas. Finalmente, identificamos impulsores del cambio en un ecosistema vegetal en el bosque de praderas. Por la presente confirmamos la dinámica conceptual del ciclo adaptativo y, por lo tanto, subrayamos su usabilidad para comprender la dinámica de los sistemas.

Tema: Anticipando Transiciones Críticas en Ecosistemas
Subdisciplina: Cambio Global y Planetario
Campo: Ciencias ambientales
Dominio: Ciencias físicas
Otros temas: Metabolismo Urbano y Evaluación de la Sostenibilidad,Dinámica Evolutiva de la Adaptación y Mutación Genéticas

Bifurcación de conjuntos críticos y oscilaciones de relajación en sistemas singulares rápido-lento

Año 2020, volumen 33, número 6. Fuente: artículo. Cumple con los estándares. Acceso libre. Enlace
Idioma: inglés, Publicación: revista No linealidad . ISSN: 0951-7715,1361-6544. Organización: Publicación de IOP
Número de veces que ha sido citado: 10

Resumen: Los sistemas dinámicos rápido-lento tienen subsistemas que evolucionan en escalas de tiempo muy diferentes, y pueden surgir bifurcaciones en dichos sistemas debido a cambios en cualquiera o todos los subsistemas. Clasificamos bifurcaciones del conjunto crítico (los equilibrios del subsistema rápido) y dinámicas rápidas asociadas, parametrizadas por las variables lentas. Usando un enfoque de parámetros distinguidos, podemos clasificar las bifurcaciones para una variable rápida y una lenta. Algunas de estas bifurcaciones están asociadas con la estructura múltiple perdedora del conjunto crítico. También conjeturamos una lista de bifurcaciones genéricas del conjunto crítico para una variable rápida y dos variables lentas. Consideramos además cómo las bifurcaciones del conjunto crítico pueden asociarse con bifurcaciones genéricas de atracción de oscilaciones de relajación bajo una noción singular apropiada de equivalencia.

Tema: Anticipando Transiciones Críticas en Ecosistemas
Subdisciplina: Cambio Global y Planetario
Campo: Ciencias ambientales
Dominio: Ciencias físicas
Otros temas: Resonancia Estocástica en Sistemas No Lineales , Sincronización y Control del Caos en Sistemas Complejos

El papel de la autoorganización espacial en el diseño de sistemas agroforestales

Año 2020, volumen 15, número 7. Fuente: artículo. Cumple con los estándares. Acceso libre. Enlace Archivo
Idioma: inglés, Publicación: revista PLoS one . ISSN: 1932-6203. Organización: Biblioteca Pública de Ciencias
Número de veces que ha sido citado: 10. Contribuye al Objetivo de Desarrollo Sostenible: Hambre cero

Resumen: El desarrollo de sistemas agrícolas sostenibles en las tierras secas es actualmente un tema crucial en el contexto de mitigar los resultados del crecimiento de la población en condiciones de cambios climáticos. La necesidad de satisfacer la creciente demanda de alimentos, forraje y combustible, junto con los peligros debidos al cambio climático, requiere estudios interdisciplinarios de formas de aumentar los medios de subsistencia y minimizar el impacto en el medio ambiente. Se ha demostrado que las prácticas de los sistemas agroforestales, en las que las especies herbáceas se intercalan entre hileras de plantaciones de especies leñosas, mitigan varios de los problemas de los cambios climáticos. Centrándonos en la agroforestería en las tierras secas, abordamos la cuestión de cómo podemos mejorar el rendimiento de los sistemas agroforestales en esas áreas. Dado que la vegetación en las tierras secas tiende a autoorganizarse en varios patrones, parece esencial explorar los diversos patrones que tienden a formarse los sistemas agroforestales y su impacto en el desempeño de estos sistemas en términos de producción de biomasa, resiliencia a las sequías y eficiencia en el uso del agua. Utilizamos un modelo de vegetación de dos capas de suelo para estudiar la relación entre la vegetación leñosa de raíces profundas y la vegetación herbácea poco profunda, y exploramos cómo la autoorganización en diferentes patrones espaciales influye en el desempeño de los sistemas agroforestales. Nos enfocamos en tres clases genéricas de patrones, manchas, brechas y franjas, evaluamos estos patrones utilizando métricas comunes para los sistemas agroforestales y examinamos su resiliencia a las sequías. Mostramos que, a diferencia de la práctica generalizada de plantar las especies leñosas y herbáceas en hileras alternas, es decir, en un patrón de rayas, plantar las especies leñosas en patrones de manchas hexagonales puede aumentar la resiliencia del sistema a las sequías. Además, los patrones de manchas hexagonales reducen la supresión del crecimiento de hierbas por parte de la vegetación leñosa, manteniendo así un mayor rendimiento de los cultivos. Concluimos discutiendo algunas limitaciones de este estudio y su importancia.

Tema: Anticipando Transiciones Críticas en Ecosistemas
Subdisciplina: Cambio Global y Planetario
Campo: Ciencias ambientales
Dominio: Ciencias físicas
Otros temas: Conservación de la Biodiversidad y Gestión de Ecosistemas,Análisis Global de Servicios Ecosistémicos y Uso de la Tierra

El cambio a pequeña escala en las relaciones cobertura-perímetro de los parches indica un cambio de las especies dominantes durante la degradación de los pastizales

Año 2020, volumen 13, número 6. Fuente: artículo. Cumple con los estándares. Acceso libre. Enlace Archivo
Idioma: inglés, Publicación: revista Revista de ecología vegetal . ISSN: 1752-9921,1752-993X. Organización: Prensa de la Universidad de Oxford
Número de veces que ha sido citado: 10. Contribuye al Objetivo de Desarrollo Sostenible: Vida en tierra

Resumen: Objetivos Abstractos Los pastizales están amenazados globalmente por los cambios climáticos y el uso insostenible de la tierra, que a menudo provocan transiciones entre estados estables alternativos e incluso una transición catastrófica a la desertificación. Se ha demostrado que las configuraciones espaciales de parches de vegetación significan tales transiciones a gran escala espacial. Aquí, demostramos cómo las configuraciones de parches a pequeña escala también pueden indicar transiciones de estado. Métodos Se eligió toda la serie espacial de sucesiones de degradación en pastizales alpinos caracterizados como siete comunidades típicas. Los números de parches, y el perímetro y la cobertura de cada parche se registraron utilizando cuadrantes adyacentes a lo largo de transectos en cada tipo de las comunidades. Se midió la abundancia de especies dentro de cada parche. Hallazgos importantes En siete etapas de degradación inducida por el pastoreo en la mayor extensión de pastizales del mundo, desde césped denso sin pastoreo hasta corteza desnuda de suelo negro, el número de parches y los perímetros aumentaron primero a medida que disminuía la cobertura del parche. Luego, el número y los perímetros disminuyeron rápidamente más allá de un punto de intersección al 68% de la cobertura vegetal continua inicial. Alrededor de este punto, la vegetación fluctuó de un lado a otro entre la fase de ruptura de pastizales dominada por juncos y la fase dominada por forbos, lo que sugiere un cambio inminente del estado de los pastizales. Por lo tanto, este estudio demuestra cómo los estudios terrestres de vegetación a pequeña escala pueden proporcionar señales cuantitativas y fáciles de usar para la degradación de la vegetación, con la promesa de detectar la transición catastrófica a la desertificación.

Tema: Anticipando Transiciones Críticas en Ecosistemas
Subdisciplina: Cambio Global y Planetario
Campo: Ciencias ambientales
Dominio: Ciencias físicas
Otros temas: Conservación de la Biodiversidad y Gestión de Ecosistemas,Análisis Global de Servicios Ecosistémicos y Uso de la Tierra

Comprender la complejidad del Ecosistema mediante la Aplicación de un Espacio de Estados Basado en Procesos en lugar de una Superficie Potencial

Año 2020, volumen 2020, Fuente: artículo. Cumple con los estándares. Acceso libre. Enlace
Idioma: inglés, Publicación: revista Complejidad . ISSN: 1076-2787,1099-0526. Organización: Corporación Editorial Hindawi
Número de veces que ha sido citado: 10. Contribuye al Objetivo de Desarrollo Sostenible: Vida en tierra

Resumen: Los ecosistemas son objetos complejos que combinan simultáneamente componentes y procesos bióticos, abióticos y humanos. Los ecologistas todavía luchan por comprender los ecosistemas, y un método principal para lograr una comprensión consiste en calcular superficies potenciales basadas en sistemas físicos dinámicos. Argumentamos en este artículo conceptual que los fundamentos de esta analogía entre sistemas físicos y ecológicos son inapropiados y apuntan a proponer un nuevo método que refleje mejor las propiedades de los ecosistemas, especialmente los sistemas históricos no energéticos complejos, a los que los conceptos físicos no son adecuados. Como propuesta alternativa, hemos desarrollado modelos rigurosos posibilistas basados en procesos inspirados en los sistemas de eventos discretos que se encuentran en la informática y hemos producido un panel de resultados y herramientas para analizar la dinámica del sistema bajo examen. El espacio de estados computado por este tipo de modelos discretos de ecosistemas proporciona un concepto relevante para una comprensión holística de la dinámica de un ecosistema y sus propiedades mencionadas anteriormente. Tomando como ejemplo específico un ecosistema simplificado a su red de interacción de procesos, mostramos aquí cómo proceder y por qué un espacio de estado es más apropiado que una superficie potencial correspondiente.

Tema: Anticipando Transiciones Críticas en Ecosistemas
Subdisciplina: Cambio Global y Planetario
Campo: Ciencias ambientales
Dominio: Ciencias físicas
Otros temas: Metabolismo Urbano y Evaluación de la Sostenibilidad,Modelado y Aplicaciones de Dinámica de Sistemas

Los gradientes de estrés interactúan con la perturbación para revelar estados alternativos en marismas salinas: Resiliencia multivariante a escala de paisaje

Año 2020, volumen 109, número 9. Fuente: artículo. Cumple con los estándares. Acceso restringido. Enlace
Idioma: inglés, Publicación: revista Revista de ecología. ISSN: 0022-0477,1365-2745. Organización: Wiley-Blackwell
Número de veces que ha sido citado: 10. Contribuye al Objetivo de Desarrollo Sostenible: Vida en tierra

Tema: Anticipando Transiciones Críticas en los Ecosistemas
Subdisciplina: Cambio Global y Planetario
Campo: Ciencias ambientales
Dominio: Ciencias físicas
Otros temas: Conservación de la Biodiversidad y Gestión de los Ecosistemas,Importancia de los Ecosistemas de Manglares en la Protección Costera

El concepto de velocidad en la historia del movimiento browniano

Año 2020, volumen 45, número 1. Fuente: artículo. Cumple con los estándares. Acceso libre. Enlace
Idioma: inglés, Publicación: revista La revista œEuropean physical journal. H . ISSN: 2102-6467,2102-6459. Organización: Springer Science + Business Media
Número de veces que ha sido citado: 10

Resumen: El interés en el movimiento browniano fue compartido por diferentes comunidades: este fenómeno fue observado por primera vez por el botánico Robert Brown en 1827, luego teorizado por físicos en la década de 1900 y finalmente modelado por matemáticos de la década de 1920, mientras aún evolucionaba como teoría física. En consecuencia, el movimiento browniano ahora se refiere al fenómeno natural, pero también a las teorías que lo explican. No hay un trabajo publicado que cuente toda su historia desde su descubrimiento hasta hoy, sino historias parciales desde 1827 hasta los experimentos de Perrin a fines de la década de 1900, desde el punto de vista de un físico; o desde la década de 1920 desde el punto de vista de un matemático. En este artículo, abordamos el período a caballo entre las dos 'medias historias' que acabamos de mencionar, con el fin de resaltar la continuidad, investigar el cambio de dominio de la física a las matemáticas y examinar las mejoras de las teorías físicas posteriores. Estudiamos los trabajos de Einstein, Smoluchowski, Langevin, Wiener, Ornstein y Uhlenbeck desde 1905 hasta 1934, así como los resultados experimentales, utilizando el concepto de velocidad browniana como hilo conductor. Mostramos cómo el movimiento browniano se convirtió en un tema de investigación para el matemático Wiener en la década de 1920, por qué su modelo era una idealización de experimentos físicos, qué agregaron Ornstein y Uhlenbeck a los resultados de Einstein y cómo Wiener, Ornstein y Uhlenbeck desarrollaron en paralelo teorías contradictorias sobre la velocidad browniana.

Tema: Anticipando Transiciones Críticas en los Ecosistemas
Subdisciplina: Cambio Global y Planetario
Campo: Ciencias ambientales
Dominio: Ciencias físicas
Otros temas: Dinámica Evolutiva de la Adaptación y Mutación Genéticas,Explicación Mecanicista en el Descubrimiento Científico y la Evolución

Patrones de vegetación con huecos: Alometría de corona/raíz y bifurcación serpenteante

Año 2020, volumen 133, Fuente: artículo. Cumple con los estándares. Acceso libre. Enlace
Idioma: inglés, Publicación: revista Caos, solitones y fractales / Caos, solitones y fractales . ISSN: 0960-0779,1873-2887. Organización: Elsevier BV
Número de veces que ha sido citado: 9. Contribuye al Objetivo de Desarrollo Sostenible: Vida en tierra

Resumen: Las distribuciones espaciales no uniformes de vegetación en ambientes escasos consisten en huecos, bandas a menudo llamadas matorrales de tigre o parches que pueden ser autoorganizados o localizados espacialmente en el espacio. Cuando aumenta el nivel de aridez, la cobertura vegetal uniforme desarrolla regiones localizadas de menor biomasa. Estas estructuras espaciales se denominan genéricamente lagunas de vegetación. Están incrustados en una cubierta vegetal uniforme. La distribución espacial de los huecos de vegetación puede ser periódica o aleatoria. Investigamos la influencia combinada de las interacciones facilitadoras y competitivas no locales entre plantas, y el papel de la alometría de cuervo/raíz, en la formación de patrones de vegetación con huecos. Caracterizamos primero la formación de la distribución periódica de huecos dibujando su diagrama de bifurcación. Luego caracterizamos distribuciones localizadas y aperiódicas de brechas de vegetación en términos de su diagrama de bifurcación serpenteante.

Tema: Anticipando Transiciones Críticas en Ecosistemas
Subdisciplina: Cambio Global y Planetario
Campo: Ciencias ambientales
Dominio: Ciencias físicas
Otros temas: Conservación de la Biodiversidad y Gestión de Ecosistemas,Impacto Ecológico de Especies Invasoras en Islas

Difusión de Partículas Anisotrópicas en Paisajes Energéticos Aleatorios: Un estudio Experimental

Año 2020, volumen 7, Fuente: artículo. Cumple con los estándares. Acceso libre. Enlace Archivo
Idioma: inglés, Publicación: revista Fronteras en física. ISSN: 2296-424X. Organización: Medios fronterizos
Número de veces que ha sido citado: 9. Contribuye al Objetivo de Desarrollo Sostenible: Energía asequible y limpia

Resumen: Si una partícula coloidal se expone a un campo externo, se modifica su movimiento browniano. En el caso de una partícula anisotrópica, el potencial externo podría afectar no solo a su traslación sino también a su rotación. Investigamos experimentalmente la dinámica de un trímero, que consta de tres partículas esféricas, dentro de un paisaje aleatorio de energía potencial. Este paisaje energético tiene valores de energía extraídos de una distribución gamma, una longitud de correlación espacial similar al tamaño de partícula y se realiza mediante un campo de luz aleatorio, que es un patrón de moteado láser. La traslación y rotación de partículas se cuantifican mediante el desplazamiento cuadrático medio (angular), la función de van Hove y otras cantidades observables. La traducción muestra un régimen subdifusivo intermedio y una difusión prolongada que se ralentiza al aumentar la modulación del potencial. Por el contrario, el desplazamiento angular cuadrático medio exhibe solo pequeñas desviaciones de una dependencia lineal del tiempo, pero un análisis más detallado revela saltos angulares discretos que reflejan la simetría del trímero. Se observa un acoplamiento entre la traslación y la rotación y se encuentra que depende de la escala de longitud.

Tema: Anticipando Transiciones Críticas en Ecosistemas
Subdisciplina: Cambio Global y Planetario
Campo: Ciencias ambientales
Dominio: Ciencias físicas
Otros temas: Dinámica y Transiciones en Materiales Vítreos,Dinámica de Interacción Proteína-ADN en Células Vivas

Control casi óptimo de un sistema estocástico de vegetación‐agua con difusión de reacción

Año 2020, volumen 43, número 9. Fuente: artículo. Cumple con los estándares. Acceso restringido. Enlace
Idioma: inglés, Publicación: revista Métodos matemáticos en las ciencias aplicadas. ISSN: 0170-4214,1099-1476. Organización: Wiley
Número de veces que ha sido citado: 9. Contribuye al Objetivo de Desarrollo Sostenible: Agua limpia y saneamiento

Tema: Anticipando Transiciones Críticas en Ecosistemas
Subdisciplina: Cambio Global y Planetario
Campo: Ciencias ambientales
Dominio: Ciencias físicas
Otros temas: Transmisión de Enfermedades y Dinámica Poblacional,Modelado Matemático del Crecimiento y Tratamiento del Cáncer

Desaceleración crítica asociada con una transición crítica y riesgo de colapso en la criptomoneda

Año 2020, volumen 7, número 3. Fuente: artículo. Cumple con los estándares. Acceso libre. Enlace Archivo
Idioma: inglés, Publicación: revista Ciencia abierta de la Royal Society . ISSN: 2054-5703. Organización: Sociedad Real
Número de veces que ha sido citado: 9. Contribuye al Objetivo de Desarrollo Sostenible: Trabajo decente y crecimiento económico

Resumen: El año 2017 vio el auge y la caída del mercado de criptomonedas, seguido de una alta variabilidad en el precio de todas las criptomonedas. En este trabajo, estudiamos la transición abrupta en los residuos de criptomonedas, que está asociada con la transición crítica (el fenómeno de desaceleración crítica) o los fenómenos de transición estocástica. Descubrimos que, independientemente de la criptomoneda específica o del tamaño de la ventana móvil, la autocorrelación siempre fluctúa alrededor de un valor alto, mientras que la desviación estándar aumenta monótonamente. Por lo tanto, aunque la autocorrelación no muestra las señales de desaceleración crítica, la desviación estándar se puede utilizar para anticipar transiciones críticas o estocásticas. En concreto, hemos detectado dos saltos bruscos en la desviación estándar, en el segundo trimestre de 2017 y a principios de 2018, que podrían haber servido como señales de alerta temprana de dos grandes desplomes de precios que se han producido en los siguientes periodos. Finalmente, proponemos un modelo fenomenológico de campo medio para el precio de la criptomoneda para mostrar cómo el uso de la desviación estándar de los residuos es un mejor indicador adelantado del colapso del precio que la autocorrelación de las series temporales. Nuestros hallazgos representan un primer paso hacia un mejor diagnóstico del riesgo de transición crítica en el precio y/o volumen de las criptomonedas.

Tema: Anticipando Transiciones Críticas en los Ecosistemas
Subdisciplina: Cambio Global y Planetario
Campo: Ciencias ambientales
Dominio: Ciencias físicas
Otros temas: Econofísica: Complejidad en los Mercados Financieros,Análisis de Redes de Psicopatología y Trastornos Mentales

Competencia intraespecífica en modelos de patrones de vegetación: Disminución de la resiliencia a la aridez y facilitación de la coexistencia de especies

Año 2020, volumen 42, Fuente: artículo. Cumple con los estándares. Acceso libre. Enlace
Idioma: inglés, Publicación: revista Complejidad ecológica . ISSN: 1476-945X,1476-9840. Organización: Elsevier BV
Número de veces que ha sido citado: 9. Contribuye al Objetivo de Desarrollo Sostenible: Vida en tierra

Resumen: La vegetación modelada es un rasgo característico de muchos ecosistemas de tierras secas. Si bien las densidades de plantas a escala de todo el ecosistema suelen ser bajas, un principio de autoorganización espacial conduce a la aparición de parches alternos de alta biomasa y parches de suelo desnudo. Sin embargo, las dinámicas de competencia intraespecíficas distintas de la competencia por el agua en escalas espaciales largas comúnmente se ignoran en los modelos matemáticos de patrones de vegetación. En este artículo, abordo el impacto de la competencia intraespecífica local en un marco de modelado para patrones de vegetación en bandas. En primer lugar, muestro que, en el contexto de un modelo de una sola especie, descuidar la competencia intraespecífica local conduce a una sobreestimación de la resiliencia de un ecosistema modelado al aumento de la aridez. En segundo lugar, en el contexto de un modelo multiespecie, sostengo que la competencia intraespecífica local es un elemento clave para la captura exitosa de la coexistencia de especies en soluciones modelo que representan un patrón de vegetación. Para ambos modelos, se presenta un análisis detallado de bifurcación para analizar el inicio, existencia y estabilidad de los patrones. Además de las fortalezas de la competencia intraespecífica local, también la diferencia entre dos especies tiene un impacto significativo en la estructura de bifurcación, proporcionando información crucial sobre la compleja dinámica del ecosistema. Las predicciones sobre la dinámica futura de los ecosistemas presentadas en este documento, especialmente sobre el inicio y la estabilidad de los patrones, pueden ayudar al desarrollo de programas de conservación.

Tema: Anticipando Transiciones Críticas en Ecosistemas
Subdisciplina: Cambio Global y Planetario
Campo: Ciencias ambientales
Dominio: Ciencias físicas
Otros temas: Conservación de la Biodiversidad y Gestión de Ecosistemas,Impacto Ecológico de Especies Invasoras en Islas

Uso de indicadores críticos de desaceleración para comprender la variabilidad de la tasa de crecimiento económico y el estancamiento secular

Año 2020, volumen 10, número 1. Fuente: artículo. Cumple con los estándares. Acceso libre. Enlace Archivo
Idioma: inglés, Publicación: revista Informes científicos. ISSN: 2045-2322. Organización: Portafolio de naturaleza
Número de veces que ha sido citado: 9. Contribuye al Objetivo de Desarrollo Sostenible: Trabajo decente y crecimiento económico

Resumen: Resumen Este artículo utiliza indicadores Críticos de Desaceleración (CSD; inestabilidad) desarrollados por física estadística para analizar la variabilidad de la tasa de crecimiento económico y el estancamiento secular en los datos históricos del PIB. Comprender estos fenómenos es vital, particularmente en las economías avanzadas que enfrentan tasas de crecimiento decrecientes. Dos indicadores novedosos, la autocorrelación (AR1) y la varianza, se encuentran particularmente útiles para proporcionar información sobre la variabilidad del PIB interdecenal durante este período. Estos indicadores se aplican por primera vez al conjunto de datos históricos del Proyecto Maddison, que incluye casi un siglo de datos de unos 80 países y casi dos siglos de datos de 9 países. Además, se aplican a ~50 años de datos anuales recientes de alrededor de 130 países del conjunto de datos del Banco Mundial, así como a ~60 años de datos trimestrales recientes de alrededor de 20 países del conjunto de datos de la OCDE. El análisis revela variabilidad interdecenal en los ciclos de crecimiento( el ciclo de recesión), destacando períodos de grandes ciclos de crecimiento lento y períodos de pequeños ciclos de crecimiento rápido. El patrón que ocurre con mayor frecuencia se caracteriza por un aumento de la CSD entre las décadas de 1900 y 1940, una disminución de la CSD entre las décadas de 1930 y 1970, y luego un aumento adicional de la CSD entre las décadas de 1960 y 2010. Este patrón es significativo en ~70% de las economías avanzadas. Los indicadores de la CDS pueden proporcionar información invaluable sobre aspectos específicos de la variabilidad del PIB entre décadas, como la naturaleza del ciclo económico, el estancamiento secular y las "fuerzas restauradoras" implícitas de la economía.

Tema: Anticipando Transiciones Críticas en los Ecosistemas
Subdisciplina: Cambio Global y Planetario
Campo: Ciencias ambientales
Dominio: Ciencias físicas
Otros temas: Econofísica: Complejidad en los Mercados Financieros,Transición Energética Global y Agotamiento de Combustibles Fósiles

El Valor en Riesgo de toda la Economía por la Exposición del Capital Natural al Cambio Climático y Eventos Naturales Extremos: El Caso de los Daños Causados por el Viento y los Servicios Recreativos Forestales en Nueva Zelanda

Año 2020, volumen 176, Fuente: artículo. Cumple con los estándares. Acceso restringido. Enlace
Idioma: inglés, Publicación: revista Economía ecológica . ISSN: 0921-8009,1873-6106. Organización: Elsevier BV
Número de veces que ha sido citado: 9. Contribuye al Objetivo de Desarrollo Sostenible: Acción climática

Tema: Anticipando Transiciones Críticas en los Ecosistemas
Subdisciplina: Cambio Global y Planetario
Campo: Ciencias ambientales
Dominio: Ciencias físicas
Otros temas: Análisis Global de los Servicios Ecosistémicos y el Uso de la Tierra,Impactos del Cambio Climático en el Secuestro de Carbono Forestal

SAT: Un Software para Evaluar el Riesgo de Desertificación en España

Año 2020, volumen 2020, Fuente: artículo. Cumple con los estándares. Acceso libre. Enlace Archivo
Idioma: inglés, Publicación: revista Programación científica. ISSN: 1058-9244,1875-919X. Organización: Corporación Editorial Hindawi
Número de veces que ha sido citado: 9

Resumen: La desertificación es un importante problema ambiental mundial exacerbado por el cambio climático. Las estrategias para combatir la desertificación incluyen la prevención, que busca revertir el proceso antes de que el sistema alcance el estado desertificado estable. Una de estas iniciativas es implementar herramientas de alerta temprana. Este artículo presenta el SAT (Sistema de Alerta Temprana), un sistema de apoyo a la decisión (DSS), para evaluar el riesgo de desertificación en España, donde el 20% de la tierra ya ha sido desertificada y el 1% se encuentra en degradación activa. El SAT se basa en tres versiones de un Modelo Genérico de Desertificación (GDM) que integra la economía y la ecología bajo el paradigma depredador-presa. Los modelos se han programado utilizando Vensim, un tipo de software utilizado para construir y simular modelos de Dinámica de Sistemas (SD). A través de la programación de Visual Basic, estos modelos se operan desde el entorno Excel. Además de los ejercicios básicos de simulación, se han acoplado herramientas especialmente diseñadas para evaluar el riesgo de desertificación y determinar la clasificación de los factores más influyentes del proceso. Los usuarios a los que apunta el SAT son planificadores gubernamentales del uso de la tierra, así como expertos en desertificación. Se implementa la herramienta SAT para cinco estudios de caso, representando cada uno de ellos un síndrome de desertificación identificado en España. Dada la naturaleza general de la herramienta y el hecho de que todos los países signatarios de la Convención de las Naciones Unidas de Lucha contra la Desertificación (CNULD) están comprometidos a desarrollar sus Planes Nacionales de Lucha contra la Desertificación (NPCD), SAT podría exportarse a regiones amenazadas por la desertificación y expandirse para cubrir más estudios de casos.

Tema: Anticipando Transiciones Críticas en los Ecosistemas
Subdisciplina: Cambio Global y Planetario
Campo: Ciencias ambientales
Dominio: Ciencias físicas
Otros temas: Análisis Global de los Servicios Ecosistémicos y el Uso de la Tierra,Adaptación al Cambio Climático en la Agricultura

Estudio cuantitativo de los efectos relativos de la condición inicial y las incertidumbres del modelo sobre la previsibilidad local en un sistema dinámico no lineal

Año 2020, volumen 139, Fuente: artículo. Cumple con los estándares. Acceso restringido. Enlace
Idioma: inglés, Publicación: revista Caos, solitones y fractales / Caos, solitones y fractales . ISSN: 0960-0779,1873-2887. Organización: Elsevier BV
Número de veces que ha sido citado: 9

Tema: Anticipando Transiciones Críticas en Ecosistemas
Subdisciplina: Cambio Global y Planetario
Campo: Ciencias ambientales
Dominio: Ciencias físicas
Otros temas: Investigación sobre Cambio Climático y Variabilidad,Modelos Numéricos de Predicción Meteorológica

El problema con las soluciones

Año 2020, número 2020. Fuente: artículo. Cumple con los estándares. Acceso libre. Enlace
Idioma: inglés, Publicación: revista Lugares. ISSN: 0731-0455,2164-7798Número de veces que ha sido citado: 9

Resumen: A partir de escenarios de 2050, por Arup Foresight. [Arup]

Tema: Anticipando Transiciones Críticas en Ecosistemas
Subdisciplina: Cambio Global y Planetario
Campo: Ciencias ambientales
Dominio: Ciencias físicas
Otros temas: Modelado y Aplicaciones de Dinámica de Sistemas,Transiciones de Sostenibilidad y Resiliencia en Sistemas Socioecológicos

Identificación basada en datos de especies sensoras confiables para predecir cambios de régimen en las redes ecológicas

Año 2020, volumen 7, número 8. Fuente: artículo. Cumple con los estándares. Acceso libre. Enlace
Idioma: inglés, Publicación: revista Ciencia abierta de la Royal Society . ISSN: 2054-5703. Organización: Sociedad Real
Número de veces que ha sido citado: 9. Contribuye al Objetivo de Desarrollo Sostenible: Vida en tierra

Resumen: Las señales de desaceleración crítica son útiles para predecir transiciones inminentes en los ecosistemas. Sin embargo, en un sistema con componentes complejos que interactúan, no todos los componentes proporcionan la misma calidad de información para detectar transiciones en todo el sistema. Identificar las mejores especies indicadoras en ecosistemas complejos es una tarea desafiante cuando no se dispone de un modelo del sistema. En este artículo, proponemos un enfoque basado en datos para clasificar los elementos de un ecosistema distribuido espacialmente en función de su confiabilidad para proporcionar señales de alerta temprana de transiciones críticas. El método propuesto tiene sus raíces en técnicas experimentales de análisis modal utilizadas tradicionalmente para identificar sistemas dinámicos estructurales. Mostramos que se podrían usar las fluctuaciones naturales del sistema y las respuestas del sistema a pequeñas perturbaciones para revelar la dirección más lenta de la dinámica del sistema e identificar las regiones indicadoras que son más adecuadas para detectar transiciones abruptas en una red de componentes que interactúan. El enfoque se aplica a varios ecosistemas para demostrar cómo clasifica con éxito las regiones en función de su confiabilidad para proporcionar señales de alerta temprana de cambios de régimen. También se discute la importancia de identificar las especies indicadoras y los desafíos asociados con la clasificación de nodos en redes de componentes que interactúan.

Tema: Anticipando Transiciones Críticas en Ecosistemas
Subdisciplina: Cambio Global y Planetario
Campo: Ciencias ambientales
Dominio: Ciencias físicas
Otros temas: Metabolismo Urbano y Evaluación de la Sostenibilidad,Impacto Ecológico de Especies Invasoras en Islas

Costras sintéticas del suelo contra transiciones verde-desierto: un modelo espacial

Año 2020, volumen 7, número 8. Fuente: artículo. Cumple con los estándares. Acceso libre. Enlace
Idioma: inglés, Publicación: revista Ciencia abierta de la Royal Society . ISSN: 2054-5703. Organización: Sociedad Real
Número de veces que ha sido citado: 9. Contribuye al Objetivo de Desarrollo Sostenible: Vida en tierra

Resumen: Los ecosistemas semiáridos están amenazados por el calentamiento global debido a los mayores tiempos de deshidratación y al aumento de la degradación del suelo. La creciente evidencia indica que, dadas las tendencias actuales, es probable que las tierras secas se expandan y posiblemente experimenten cambios catastróficos de estados con vegetación a desérticos. Aquí, exploramos una sugerencia reciente basada en el concepto de terraformación de ecosistemas, donde se usa un organismo sintético para contrarrestar algunos de los efectos no lineales que causan la presencia de tales puntos de inflexión. Utilizando un modelo espacial explícito que incorpora la facilitación y considera una simplificación de los estados que se encuentran en los ecosistemas semiáridos, incluida la vegetación, el suelo fértil y desértico, investigamos cómo los microorganismos modificados genéticamente pueden dar forma al destino de estos ecosistemas. Específicamente, se proponen dos estrategias de terraformación diferentes, pero complementarias: Basadas en la cooperación: C-terraformación; y basadas en la Dispersión: D-terraformación. La primera estrategia implica el uso de microorganismos sintéticos del suelo para introducir bucles cooperativos (facilitación) con la vegetación. La segunda consiste en la introducción de microorganismos modificados genéticamente mejorando su capacidad de dispersión, facilitando así la transición del desierto al suelo fértil. Mostramos que pequeñas modificaciones que mejoran los bucles cooperativos pueden modificar efectivamente el nivel de aridez de la transición crítica encontrada al aumentar las tasas de degradación del suelo, identificando también una protección más fuerte contra la degradación del suelo mediante el uso de la estrategia de D-terraformación. Los mismos resultados se encuentran en un modelo de campo medio que proporciona información sobre las transiciones y dinámicas vinculadas a estas estrategias de terraformación. Se discuten las posibles consecuencias y extensiones de estos modelos.

Tema: Anticipando Transiciones Críticas en Ecosistemas
Subdisciplina: Cambio Global y Planetario
Campo: Ciencias ambientales
Dominio: Ciencias físicas
Otros temas: Costras Biológicas del Suelo y su Papel en los Ecosistemas,Hipótesis Gaia y Ciencia de los Sistemas Terrestres

Interacción entre parches y brechas de vegetación: una respuesta autoorganizada a la escasez de agua

Año 2020, volumen 414, Fuente: artículo. Cumple con los estándares. Acceso restringido. Enlace
Idioma: inglés, Publicación: revista Física. D, Fenómenos no lineales. ISSN: 0167-2789,1872-8022. Organización: Elsevier BV
Número de veces que ha sido citado: 9. Contribuye al Objetivo de Desarrollo Sostenible: Agua limpia y saneamiento

Tema: Anticipando Transiciones Críticas en Ecosistemas
Subdisciplina: Cambio Global y Planetario
Campo: Ciencias ambientales
Dominio: Ciencias físicas
Otros temas: Conservación de la Biodiversidad y Gestión de Ecosistemas,Respuesta Global a la Sequía Forestal y Cambio Climático

Fusión de Múltiples Modelos de Equilibrio y Teoría del Ciclo Adaptativo en Ecosistemas Forestales: Implicaciones para la Gestión de la Sucesión

Año 2020, volumen 6, número 4. Fuente: artículo. Cumple con los estándares. Acceso restringido. Enlace
Idioma: inglés, Publicación: revista Informes forestales actuales . ISSN: 2198-6436. Organización: Springer Science + Business Media
Número de veces que ha sido citado: 9. Contribuye al Objetivo de Desarrollo Sostenible: Fin de la pobreza

Tema: Anticipando Transiciones Críticas en Ecosistemas
Subdisciplina: Cambio Global y Planetario
Campo: Ciencias ambientales
Dominio: Ciencias físicas
Otros temas: Conservación de la Biodiversidad y Gestión de Ecosistemas,Análisis Global de Servicios Ecosistémicos y Uso de la Tierra

Sobre un modelo logístico estocástico de población con capacidad de carga variable en el tiempo

Año 2020, volumen 39, número 4. Fuente: artículo. Cumple con los estándares. Acceso libre. Enlace
Idioma: inglés, Publicación: revista Matemáticas Computacionales y Aplicadas . ISSN: 1807-0302,2238-3603. Organización: Springer Science + Business Media
Número de veces que ha sido citado: 9. Contribuye al Objetivo de Desarrollo Sostenible: Hambre cero

Resumen: En este artículo tratamos el modelo logístico de crecimiento con una capacidad de carga dependiente del tiempo que se propuso en la literatura para el estudio de la biomasa bacteriana total durante la oclusión de piel humana sana. Teniendo en cuenta los errores de datos y modelos, la aleatoriedad se incorpora a la ecuación asumiendo que los parámetros de entrada son variables aleatorias. La incertidumbre se cuantifica mediante aproximaciones del proceso estocástico de la solución a través de una solución en serie truncada junto con el método de transformación de variables aleatorias. Los ejemplos numéricos ilustran los resultados teóricos.

Tema: Anticipando Transiciones Críticas en Ecosistemas
Subdisciplina: Cambio Global y Planetario
Campo: Ciencias ambientales
Dominio: Ciencias físicas
Otros temas: Modelado y Análisis de Difusión Anómala

Mitigación de las transiciones del punto de inflexión mediante el control de retroalimentación con retardo de tiempo

Año 2020, volumen 30, número 1. Fuente: artículo. Cumple con los estándares. Acceso libre. Enlace Archivo
Idioma: inglés, Publicación: revista Caos . ISSN: 1054-1500,1089-7682,1527-2443. Organización: Instituto Americano de Física
Número de veces que ha sido citado: 9. Contribuye al Objetivo de Desarrollo Sostenible: Acción climática

Resumen: En sistemas multiestables estocásticos impulsados por el gradiente de un potencial, las transiciones entre equilibrios son posibles debido al ruido. Estudiamos la capacidad del control de retroalimentación de retardo lineal para mitigar estas transiciones, asegurando que el sistema se mantenga cerca de un equilibrio deseable. Para pequeños retrasos, mostramos que el término de control tiene dos efectos: (i−un efecto estabilizador al profundizar el pozo potencial alrededor del equilibrio deseable y (ii) un efecto desestabilizador al intensificar el ruido en un factor de (1-τα) -1/2, donde τ y α denotan el retraso y la ganancia de control, respectivamente. Como resultado, la mitigación exitosa depende de la competencia entre estos dos factores. También derivamos resultados analíticos que aclaran la elección de la ganancia y el retraso de control apropiados que aseguran mitigaciones exitosas. Estos resultados eliminan la necesidad de simulaciones Monte Carlo de las ecuaciones diferenciales estocásticas y, por lo tanto, reducen significativamente el costo computacional de determinar los parámetros de control adecuados. Demostramos la aplicación de nuestros resultados en dos ejemplos.

Tema: Anticipando Transiciones Críticas en Ecosistemas
Subdisciplina: Cambio Global y Planetario
Campo: Ciencias ambientales
Dominio: Ciencias físicas
Otros temas: Transmisión de Enfermedades y Dinámica Poblacional,Impacto Ecológico de Especies Invasoras en Islas

Unificar las respuestas de los ecosistemas a las perturbaciones en un único marco estadístico

Año 2020, volumen 130, número 3. Fuente: artículo. Cumple con los estándares. Acceso libre. Enlace
Idioma: inglés, Publicación: revista Oikos . ISSN: 0030-1299,1600-0706. Organización: Wiley-Blackwell
Número de veces que ha sido citado: 9. Contribuye al Objetivo de Desarrollo Sostenible: Vida en tierra

Resumen: Los ecosistemas naturales están experimentando actualmente tasas sin precedentes de perturbación antropogénica. Dadas las posibles ramificaciones de perturbaciones más frecuentes, es imperativo que cuantifiquemos con precisión las respuestas de los ecosistemas a las perturbaciones graves. Específicamente, los ecologistas y administradores necesitan estimaciones de resistencia y recuperación de perturbaciones que estén libres de errores de observación, no sesgadas por la estocasticidad temporal y que estandaricen la magnitud de la perturbación entre muchos ecosistemas dispares en relación con la variabilidad interanual normal. Aquí, propongo un marco estadístico que estima los cuatro componentes de las respuestas de los ecosistemas a las perturbaciones( resistencia, recuperación, elasticidad y tiempo de retorno), al tiempo que resuelve todos los problemas descritos anteriormente. Acoplar series temporales autorregresivas con modelos de predictores exógenos (ARX) con funciones de respuesta al impulso (IRF) permite a los investigadores someter estadísticamente a todos los ecosistemas a niveles similares de perturbación, estimar los efectos de retraso y obtener estimaciones estandarizadas de resistencia y recuperación de perturbaciones que están libres de errores de observación y procesos estocásticos inherentes a los datos sin procesar.

Tema: Anticipando Transiciones Críticas en los Ecosistemas
Subdisciplina: Cambio Global y Planetario
Campo: Ciencias ambientales
Dominio: Ciencias físicas
Otros temas: Conservación de la Biodiversidad y Gestión de los Ecosistemas,Impacto de la Disminución de Polinizadores en los Ecosistemas y la Agricultura

Un principio de incertidumbre al menos microambiental (LEUP) como modelo generativo de los mecanismos colectivos de migración celular

Año 2020, volumen 10, número 1. Fuente: artículo. Cumple con los estándares. Acceso libre. Enlace Archivo
Idioma: inglés, Publicación: revista Informes científicos. ISSN: 2045-2322. Organización: Portafolio de naturaleza
Número de veces que ha sido citado: 9. Contribuye al Objetivo de Desarrollo Sostenible: Reducción de las desigualdades

Resumen: Resumen La migración colectiva se observa comúnmente en grupos de células migratorias, en forma de enjambres o agregados. Los modelos mecanicistas han demostrado ser muy útiles para comprender la migración celular colectiva. Dichos modelos consideran explícitamente las fuerzas involucradas en la interacción y el movimiento de los individuos o definen fenomenológicamente reglas que imitan el comportamiento observado de las células. Sin embargo, los mecanismos que conducen a la migración colectiva son variados y específicos del tipo de células involucradas. Además, la dinámica precisa y completa de muchos factores quimiomecánicos importantes que influyen en el movimiento celular, desde las vías de señalización hasta la detección del sustrato, suele ser demasiado compleja o en gran parte desconocida. La cuestión es cómo hacer predicciones cuantitativas / cualitativas del comportamiento colectivo sin un conocimiento mecanicista exacto. Aquí proponemos el principio de incertidumbre microambiental mínima (LEUP, por sus siglas en inglés) que puede servir como modelo generativo de migración colectiva sin la incorporación precisa de detalles mecanicistas completos. Usando herramientas de física estadística, mostramos que el famoso modelo de Vicsek es un caso especial de LEUP. Finalmente, para probar la aplicabilidad biológica de nuestra teoría, aplicamos LEUP para construir un modelo del comportamiento colectivo de las bacterias esféricas Serratia marcescens, donde los mecanismos de migración subyacentes siguen siendo esquivos.

Tema: Anticipando Transiciones Críticas en Ecosistemas
Subdisciplina: Cambio Global y Planetario
Campo: Ciencias ambientales
Dominio: Ciencias físicas
Otros temas: Estocasticidad en Redes Reguladoras de Genes,Modelado Matemático del Crecimiento y Tratamiento del Cáncer

Marco concéntrico para la evaluación de la sostenibilidad

Año 2020, volumen 248, Fuente: artículo. Cumple con los estándares. Acceso restringido. Enlace
Idioma: inglés, Publicación: revista Revista de producción más limpia. ISSN: 0959-6526,1879-1786. Organización: Elsevier BV
Número de veces que ha sido citado: 8. Contribuye al Objetivo de Desarrollo Sostenible: Vida en la tierra / Consumo y producción responsables

Tema: Anticipando Transiciones Críticas en Ecosistemas
Subdisciplina: Cambio Global y Planetario
Campo: Ciencias ambientales
Dominio: Ciencias físicas
Otros temas: Metabolismo Urbano y Evaluación de la Sostenibilidad,Medición y Evaluación del Desarrollo Sostenible

Impactos combinados del efecto Allee, retardo y estocasticidad: Análisis de persistencia

Año 2020, volumen 84, Fuente: artículo. Cumple con los estándares. Acceso restringido. Enlace
Idioma: inglés, Publicación: revista Comunicaciones en ciencia no lineal y simulación numérica/Comunicaciones en ciencia no lineal y simulación numérica. ISSN: 1007-5704,1878-7274. Organización: Elsevier BV
Número de veces que ha sido citado: 8

Tema: Anticipando Transiciones Críticas en Ecosistemas
Subdisciplina: Cambio Global y Planetario
Campo: Ciencias ambientales
Dominio: Ciencias físicas
Otros temas: Transmisión de Enfermedades y Dinámica Poblacional,Resonancia Estocástica en Sistemas No Lineales

Formación de Patrones de Vegetación Regulares e Irregulares en Regiones Semiáridas: Un Estudio sobre el Modelo Discreto de Klausmeier

Año 2020, volumen 2020, Fuente: artículo. Cumple con los estándares. Acceso libre. Enlace
Idioma: inglés, Publicación: revista Complejidad . ISSN: 1076-2787,1099-0526. Organización: Corporación Editorial Hindawi
Número de veces que ha sido citado: 8. Contribuye al Objetivo de Desarrollo Sostenible: Vida en tierra

Resumen: La investigación sobre la formación de patrones de vegetación regulares e irregulares en regiones semiáridas es un campo importante en ecología. Aplicando el marco de la red de mapas acoplados, se desarrolla un nuevo modelo discreto de espacio y tiempo no lineal basado en la discretización del modelo clásico de Klausmeier y la formación de patrones de vegetación en regiones semiáridas se vuelve a estudiar en esta investigación. Mediante el análisis de la inestabilidad de tipo Turing para el modelo discreto, se determinan las condiciones para la formación del patrón de vegetación. El modelo discreto se verifica mediante los resultados de Klausmeier con los mismos datos paramétricos, y muestra ventajas al describir cuantitativamente diversos patrones de vegetación en regiones semiáridas, como los patrones de parches irregulares de mosaico regular, franjas, manchas de franjas fracturadas y manchas de franjas, en comparación con modelos teóricos anteriores. Además, el modelo discreto predice que las variaciones en las precipitaciones y los tipos de vegetación pueden causar transiciones en los patrones de vegetación. Esta investigación demuestra que el mecanismo no lineal del modelo discreto captura mejor la diversidad y complejidad de la formación de patrones de vegetación en regiones semiáridas.

Tema: Anticipando Transiciones Críticas en Ecosistemas
Subdisciplina: Cambio Global y Planetario
Campo: Ciencias ambientales
Dominio: Ciencias físicas
Otros temas: Conservación de la Biodiversidad y Gestión de Ecosistemas,Hipótesis Gaia y Ciencia de los Sistemas Terrestres

El pastoreo y la productividad alteran la dinámica individual del tamaño del césped en bosques semiáridos

Año 2020, volumen 43, número 7. Fuente: artículo. Cumple con los estándares. Acceso libre. Enlace Archivo
Idioma: inglés, Publicación: revista Ecografía . ISSN: 0906-7590,1600-0587. Organización: Wiley-Blackwell
Número de veces que ha sido citado: 8. Contribuye al Objetivo de Desarrollo Sostenible: Vida en tierra

Resumen: La disposición espacial de la vegetación perenne es fundamental para el funcionamiento del ecosistema en las tierras secas. Si bien se sabe mucho sobre cómo responden los parches de vegetación al pastoreo y las condiciones abióticas, la dinámica del tamaño de las plantas individuales se limita principalmente a estudios teóricos. Medimos la distribución del tamaño (media, varianza, asimetría) y la densidad de pastos individuales, y la composición de especies de pastos en 451 sitios que abarcan un rango de intensidades de pastoreo en tres amplias comunidades de vegetación en el este semiárido de Australia. Evaluamos el papel relativo del pastoreo de ganado (bovino y ovino), herbívoros nativos (canguros) e introducidos (conejos) en libertad, y varias medidas ambientales (productividad, diversidad, composición y cobertura vegetal del suelo) sobre la distribución del tamaño y la densidad de pastos individuales. Descubrimos que el tamaño y la densidad promedio del pasto eran más sensibles a los cambios en la intensidad del pastoreo y las condiciones ambientales que la variación del tamaño o la frecuencia de los individuos más pequeños (asimetría), y los cambios fueron impulsados principalmente por la productividad del sitio y el pastoreo de ganado y canguros. El pastoreo de ovejas solo redujo el tamaño medio del pasto, y el pastoreo de conejos no tuvo efectos consistentes. Es importante destacar que descubrimos que la productividad del sitio y la composición de las especies alteraban los impactos del pastoreo en la densidad del pasto y la distribución del tamaño. Por ejemplo, el aumento del pastoreo de ganado condujo a pastos más grandes en sitios de baja productividad. También condujo a pastos más grandes, densos y de tamaño más variable entre las especies de pastos de sitios con una textura de suelo más fina. El aumento del pastoreo de canguros condujo a individuos más pequeños y densos entre las especies de pastos de sitios con textura gruesa del suelo. En sitios de alta diversidad, el pastoreo de canguros condujo a tamaños de pasto más densos y homogeneizados con una menor frecuencia de individuos pequeños. Comprender la respuesta in situ de los tamaños individuales de las plantas nos da información sobre los procesos que impulsan los cambios en la irregularidad de la vegetación perenne, mejorando nuestra capacidad para predecir cómo podría cambiar la disposición espacial de los ecosistemas en escenarios de cambio global.

Tema: Anticipando Transiciones Críticas en Ecosistemas
Subdisciplina: Cambio Global y Planetario
Campo: Ciencias ambientales
Dominio: Ciencias físicas
Otros temas: Conservación de la Biodiversidad y Gestión de Ecosistemas,Análisis Global de Servicios Ecosistémicos y Uso de la Tierra

Capacidades y Limitaciones de los Modelos Matemáticos en la Predicción de la Seguridad Ecológica

Año 2020, volumen 14, número 1. Fuente: artículo. Cumple con los estándares. Acceso restringido. Enlace
Idioma: inglés, Publicación: revista Revista rusa de química física. B . ISSN: 1990-7923,1990-7931. Organización: Publicación de las Pléyades
Número de veces que ha sido citado: 8. Contribuye al Objetivo de Desarrollo Sostenible: Acción climática

Tema: Anticipando Transiciones Críticas en Ecosistemas
Subdisciplina: Cambio Global y Planetario
Campo: Ciencias ambientales
Dominio: Ciencias físicas
Otros temas: Computación Estadística y Análisis de Datos en R,Modelado Matemático del Crecimiento y Tratamiento del Cáncer

Cinco comunidades de anticipación en ciencias de sistemas complejos

Año 2020, volumen 120, Fuente: artículo. Cumple con los estándares. Acceso libre. Enlace Archivo
Idioma: inglés, Publicación: revista Futuros . ISSN: 0016-3287,1873-6378. Organización: Elsevier BV
Número de veces que ha sido citado: 8

Resumen: La ciencia de la complejidad siempre ha sido ambivalente sobre la posibilidad de predecir el futuro. Por un lado, uno de sus leitmotivs ha tenido como objetivo resaltar la incertidumbre intrínseca y la imprevisibilidad de los sistemas 'multiescala', 'no lineales' y 'evolutivos', debido a su sensibilidad a las condiciones iniciales. Por otro lado, algunos especialistas en sistemas complejos abordan el futuro casi a diario, pero muestran actitudes diferentes hacia él. Por ejemplo, a algunos académicos les resulta más fácil predecir la evolución a largo plazo de un sistema, pero solo de manera general, mientras que otros proponen seguir y predecir los agentes de un sistema modelado casi individualmente, gracias a sus simulaciones por computadora de grano fino. En este artículo, se describen cinco comunidades de anticipación dentro de la ciencia de la complejidad mediante el estudio de su investigación, sus puntos de vista normativos, sus actividades extraacadémicas y su actividad de anticipación. Para exponer estos grupos de manera coherente, usaré y readaptaré para mi estudio el concepto de 'comunidades anticipadas' introducido por la socióloga francesa Céline Granjou. Los cinco grupos descritos aquí se nombran de la siguiente manera: las comunidades de 'predicción de alta frecuencia', 'evolución abierta', 'predicción descentralizada', 'co-construcción futura' y 'anticipación centralizada'.

Tema: Anticipando Transiciones Críticas en los Ecosistemas
Subdisciplina: Cambio Global y Planetario
Campo: Ciencias ambientales
Dominio: Ciencias físicas
Otros temas: Evolución de la Cooperación y el Altruismo en los Sistemas Sociales,Metabolismo Urbano y Evaluación de la Sostenibilidad

Propinas Inducidas por Velocidad en Sistemas Dinámicos de Tiempo Discreto

Año 2020, volumen 19, número 2. Fuente: artículo. Cumple con los estándares. Acceso libre. Enlace
Idioma: inglés, Publicación: revista Revista SIAM sobre sistemas dinámicos aplicados. ISSN: 1536-0040. Organización: Sociedad de Matemáticas Industriales y Aplicadas
Número de veces que ha sido citado: 8

Resumen: Desarrollamos una definición de propina inducida por la velocidad (propina R) en sistemas dinámicos de tiempo discreto (mapas) y probamos resultados que dan condiciones bajo las cuales ocurrirá o no la propina R. Específicamente, estudiamos mapas (posiblemente no invertibles) con un parámetro variable en el tiempo sujeto a un cambio de parámetro. Mostramos que cada ruta estable tiene una solución asociada única (un atractor de retroceso local) que permanece cerca de la ruta durante todo el tiempo negativo. Cuando el parámetro cambia lentamente, este atractor de retroceso local permanece cerca de la ruta durante todo el tiempo, pero si el parámetro cambia rápidamente, el atractor de retroceso local puede alejarse de la ruta en tiempo positivo; este es el fenómeno de R-tipping. Demostramos que la estabilidad de la cuenca hacia adelante es una condición insuficiente para evitar la inclinación R en mapas de cualquier dimensión, pero que la estabilidad del flujo de entrada hacia adelante es suficiente. Además, mostramos que la inclinación R ocurrirá cuando haya un cierto tipo de inestabilidad de la cuenca hacia adelante, y probamos con precisión qué sucede con el atractor de retroceso local a medida que la tasa del cambio de parámetro se acerca al infinito. Luego destacamos las diferencias entre los sistemas de tiempo discreto y continuo al mostrar que cuando se obtiene un mapa discretizando un flujo, los atractores de retroceso para el mapa y el flujo pueden tener un comportamiento dramáticamente diferente; puede haber R-tipping en un sistema pero no en el otro. Terminamos aplicando nuestros resultados para demostrar la inclinación R en el mapa bidimensional de Ikeda.

Tema: Anticipando Transiciones Críticas en Ecosistemas
Subdisciplina: Cambio Global y Planetario
Campo: Ciencias ambientales
Dominio: Ciencias físicas
Otros temas: Transmisión de Enfermedades y Dinámica Poblacional,Impacto Ecológico de Especies Invasoras en Islas

Equilibrio dinámico estocástico de un modelo de vegetación biestable con control de pulsos

Año 2020, volumen 556, Fuente: artículo. Cumple con los estándares. Acceso restringido. Enlace
Idioma: inglés, Publicación: revista Física. A . ISSN: 0378-4371,1873-2119. Organización: Elsevier BV
Número de veces que ha sido citado: 8. Contribuye al Objetivo de Desarrollo Sostenible: Acción climática

Tema: Anticipando Transiciones Críticas en Ecosistemas
Subdisciplina: Cambio Global y Planetario
Campo: Ciencias ambientales
Dominio: Ciencias físicas
Otros temas: Impacto Ecológico de Especies Invasoras en Islas,Metabolismo Urbano y Evaluación de la Sostenibilidad

El Concepto de Resiliencia Ecosistémica Aplicado a los Sistemas Hidrogeológicos: Un Enfoque General

Año 2020, volumen 12, número 6. Fuente: artículo. Cumple con los estándares. Acceso libre. Enlace Archivo
Idioma: inglés, Publicación: revista Agua . ISSN: 2073-4441. Organización: Instituto Multidisciplinar de Edición Digital
Número de veces que ha sido citado: 8

Resumen: Hemos sido testigos de los grandes cambios a los que se enfrentan los sistemas hidrogeológicos en las últimas décadas: ríos que se han secado; humedales que han desaparecido, dejando sus cubetas convertidas en tierras de cultivo; y acuíferos que han sido explotados intensamente durante años, entre otros. Los humanos han causado la mayor parte de estos resultados que pueden empeorar con el cambio climático, con efectos retardados en la cantidad y calidad del agua subterránea. Las consecuencias están impactando negativamente en los ecosistemas y las sociedades dependientes. El concepto de resiliencia no se ha utilizado ampliamente en la investigación hidrogeológica, y puede ser un concepto muy útil que puede mejorar la comprensión y gestión de estos sistemas. El objetivo de este trabajo es discutir brevemente el papel de la resiliencia en el contexto de los sistemas de agua dulce afectados por acciones climáticas o antrópicas como una forma de aumentar nuestra comprensión de cómo anticipar cambios negativos (transiciones) puede contribuir a mejorar la gestión del sistema y preservar los servicios que brinda. En primer lugar, el artículo presenta los conceptos básicos aplicados a los sistemas hidrogeológicos desde el enfoque de resiliencia del ecosistema. En segundo lugar, se comentan los factores que controlan las respuestas de los sistemas hidrogeológicos a diferentes impactos. En tercer lugar, se analiza y discute un estudio de caso. Finalmente, se discuten las implicaciones útiles del concepto.

Tema: Anticipando Transiciones Críticas en Ecosistemas
Subdisciplina: Cambio Global y Planetario
Campo: Ciencias ambientales
Dominio: Ciencias físicas
Otros temas: Metabolismo Urbano y Evaluación de la Sostenibilidad,Operación Óptima de los Sistemas de Recursos Hídricos

Previsión de fluctuaciones ecológicas sin precedentes

Año 2020, volumen 16, número 6. Fuente: artículo. Cumple con los estándares. Acceso libre. Enlace Archivo
Idioma: inglés, Publicación: revista PLOS biología computacional / PLoS biología computacional . ISSN: 1553-734X,1553-7358. Organización: Sociedad Internacional de Biología Computacional
Número de veces que ha sido citado: 8. Contribuye al Objetivo de Desarrollo Sostenible: Vida bajo el agua

Resumen: Pronosticar eventos de 'Cisne Negro' en los ecosistemas es una tarea importante pero desafiante. Muchos ecosistemas muestran fluctuaciones aperiódicas en la abundancia de especies que abarcan órdenes de magnitud en escala, que tienen un gran impacto ambiental y económico. La evidencia empírica y los análisis teóricos sugieren que estas dinámicas se encuentran en un régimen en el que las no linealidades del sistema limitan la predicción precisa de eventos sin precedentes debido a una pobre extrapolación de datos históricos a estados no muestreados. Aprovechando los datos de seguimiento ecológico de alta frecuencia a largo plazo cada vez más disponibles, analizamos múltiples ecosistemas naturales y experimentales (plancton marino, moluscos intermareales y bosques caducifolios) y recuperamos la linealidad oculta incrustada en las 'leyes de escalamiento' universales de la dinámica de las especies. Luego desarrollamos un método que utiliza estas leyes de escalado para reducir la dependencia de los datos en el pronóstico ecológico y predecir con precisión eventos extremos más allá del alcance de las observaciones históricas en diversos ecosistemas.

Tema: Anticipando Transiciones Críticas en los Ecosistemas
Subdisciplina: Cambio Global y Planetario
Campo: Ciencias ambientales
Dominio: Ciencias físicas
Otros temas: Impacto de la Disminución de Polinizadores en los Ecosistemas y la Agricultura,Dinámica Evolutiva de la Adaptación y Mutación Genéticas

Predicción del cambio del ecosistema en un Lago Salado mediante el uso de indicadores de teledetección y métodos de estadística espacial (estudio de caso: Cuenca del Lago Urmia)

Año 2020, volumen 26, número 4. Fuente: artículo. Cumple con los estándares. Acceso libre. Enlace Archivo
Idioma: inglés, Publicación: revista Investigación en Ingeniería Ambiental / Investigación en ingeniería ambiental. ISSN: 1226-1025,2005-968X. Organización: Sociedad Coreana de Ingeniería Ambiental
Número de veces que ha sido citado: 8. Contribuye al Objetivo de Desarrollo Sostenible: Vida en tierra

Resumen: Las consecuencias de las actividades humanas insostenibles en el medio ambiente a menudo se retrasan, cuando es demasiado tarde para compensarlas. Los nuevos enfoques se basan en el uso de "estadísticas espaciales" de indicadores adelantados para medir la "desaceleración crítica" en un ecosistema degradado, cuando está llegando a un punto de inflexión. Esta investigación predice los puntos de inflexión en el ecosistema de la Cuenca del Lago Urmia (LUB) basándose en estadísticas espaciales. Mediante indicadores de Teledetección (RS), se evaluó su efectividad para evaluar el estado del ecosistema en un período de 16 años (2002-2017). Se extrajeron siete indicadores espectrales (NDVI, NDWIv,NDWIw,NDSI,SRDI, NMDI y MVWR) de diez imágenes MODIS. Se investigó la capacidad de los indicadores para identificar puntos críticos en series temporales mediante cinco métodos estadísticos espaciales (Moran's-I, Getis-Ord-Gi, Geary's-C, varianza y asimetría). Los resultados mostraron que Moran's-I tiene más éxito en la predicción de los puntos de inflexión del ecosistema en comparación con otros métodos. Además, la capacidad de predecir las tendencias de los ecosistemas mediante la autocorrelación de MVWR es superior a la de otros indicadores. Según los resultados, los puntos de inflexión de la LUB ocurrieron en los años 2008 a 2010 y 2015. Para estudios posteriores, se recomienda utilizar indicadores de radar para identificar puntos de inflexión de ecosistemas vulnerables similares.

Tema: Anticipando Transiciones Críticas en los Ecosistemas
Subdisciplina: Cambio Global y Planetario
Campo: Ciencias ambientales
Dominio: Ciencias físicas
Otros temas: Impacto del Cambio Climático en la Salud Humana,Paleoceanografía y Geología del Mar Negro

Las decisiones a corto plazo en la restauración de lagos tienen consecuencias a largo plazo para la calidad del agua

Año 2020, volumen 20, número 3. Fuente: artículo. Cumple con los estándares. Acceso libre. Enlace Archivo
Idioma: inglés, Publicación: revista Cambio ambiental regional . ISSN: 1436-3798,1436-378X. Organización: Springer Science + Business Media
Número de veces que ha sido citado: 8. Contribuye al Objetivo de Desarrollo Sostenible: Agua limpia y saneamiento

Resumen: Resumen Los cambios en el régimen ecológico de estados de aguas claras a turbias en lagos templados poco profundos son fenómenos bastante bien investigados, pero los retrasos críticos de la interacción humana con el lago y las actividades de restauración se comprenden mucho menos. Este es un desafío complejo para las instituciones que administran lagos, pero generalmente están menos familiarizadas con la dinámica no lineal, las influencias lentas y rápidas en la calidad del agua y cómo administrarlas desde una perspectiva socioecológica. Ampliamos un modelo mínimo bien conocido de cambios en el régimen de los lagos poco profundos para permitir simulaciones a lo largo del tiempo con medidas de manejo a corto y largo plazo (reducción de nutrientes, arrastre, plantación de vegetación acuática). Mientras exploramos las condiciones matemáticas para la biestabilidad ecológica, también identificamos el alcance necesario y suficiente de las medidas para restaurar el estado del agua clara. Los escenarios de restauración evaluados por trayectorias en el espacio estatal demuestran la mayor efectividad de las medidas combinadas, incluso cuando se consideran actividades contraeficaces como la pesca del lucio. Sin embargo, las medidas individuales por sí solas pueden retrasar o incluso perder el objetivo general de restauración. Nuestro análisis demuestra la importancia de comprender la dinámica transitoria donde los análisis de estado estable por sí solos siguen siendo esquivos sobre formas alternativas de interactuar con la biestabilidad. Concluimos que el manejo exitoso de los sistemas biestables, y particularmente de los lagos templados poco profundos, necesita un equilibrio cuidadoso entre las mejoras a corto plazo y la influencia a largo plazo en el estado de los sistemas.

Tema: Anticipando Transiciones Críticas en los Ecosistemas
Subdisciplina: Cambio Global y Planetario
Campo: Ciencias ambientales
Dominio: Ciencias físicas
Otros temas: Eutrofización y Floraciones de Algas Nocivas,Transmisión de Enfermedades y Dinámica Poblacional

Detección de Transiciones de Régimen de Inversión de Temperatura Nocturna y Polar Cercana a la Superficie

Año 2020, volumen 77, número 8. Fuente: artículo. Cumple con los estándares. Acceso libre. Enlace Archivo
Idioma: inglés, Publicación: revista Revista de ciencias atmosféricas. ISSN: 0022-4928,1520-0469. Organización: Sociedad Meteorológica Americana
Número de veces que ha sido citado: 8. Contribuye al Objetivo de Desarrollo Sostenible: Acción climática

Resumen: Resumen Muchos sistemas naturales experimentan transiciones críticas, es decir, cambios repentinos de un régimen dinámico a otro. En el sistema climático, la capa límite atmosférica puede experimentar transiciones repentinas entre estados completamente turbulentos y estados quiescentes y cuasi laminares. Tales transiciones rápidas se observan en regiones polares o por la noche cuando la capa límite atmosférica está estratificada de manera estable, y tienen consecuencias importantes en la fuerza de mezcla con los niveles más altos de la atmósfera. Para analizar la capa límite estable, muchos enfoques se basan en la identificación de regímenes que comúnmente se denominan regímenes débiles y muy estables. Detectar transiciones entre los regímenes es crucial para fines de modelado. En este trabajo se aplica una combinación de métodos de sistemas dinámicos y modelado estadístico para estudiar estas transiciones de régimen y desarrollar una señal de alerta temprana que pueda aplicarse a datos de campo no estacionarios. La métrica presentada tiene como objetivo detectar transiciones cercanas cuantificando estadísticamente la desviación de la dinámica esperada cuando el sistema está cerca de un equilibrio estable. Se utiliza un modelo estocástico idealizado de inversiones cercanas a la superficie para evaluar el potencial de la métrica como indicador de transiciones de régimen. En este sistema estocástico, las perturbaciones a pequeña escala pueden amplificarse debido a la no linealidad, lo que da como resultado transiciones entre dos posibles equilibrios de la inversión de la temperatura. Las simulaciones muestran tales transiciones de régimen inducidas por ruido, identificadas con éxito por el indicador. El indicador se aplica además a datos de series temporales de mediciones meteorológicas nocturnas y polares.

Tema: Anticipando Transiciones Críticas en Ecosistemas
Subdisciplina: Cambio Global y Planetario
Campo: Ciencias ambientales
Dominio: Ciencias físicas
Otros temas: Investigación sobre Cambio Climático y Variabilidad,Metabolismo Urbano y Evaluación de la Sostenibilidad

¿Cómo pueden los modelos de sistemas socioecológicos simular el surgimiento de crisis socioecológicas?

Año 2020, volumen 3, número 1. Fuente: artículo. Cumple con los estándares. Acceso libre. Enlace Archivo
Idioma: inglés, Publicación: revista Personas y naturaleza . ISSN: 2575-8314. Organización: Wiley
Número de veces que ha sido citado: 8

Resumen: Resumen La idea de que los impactos humanos en los sistemas naturales podrían desencadenar 'crisis' o 'averías' socioecológicas a gran escala está atrayendo una creciente atención científica, social y política, pero los riesgos de tales crisis siguen siendo difíciles de evaluar o mejorar. Los sistemas socioecológicos tienen dinámicas complejas, con bifurcaciones, no linealidades y puntos de inflexión que surgen de la interacción de múltiples procesos humanos y naturales. El modelado computacional es una herramienta clave para comprender estos procesos y sus efectos en la resiliencia del sistema. Sin embargo, los modelos que operan en grandes extensiones geográficas a menudo se basan en supuestos como el equilibrio económico y la optimización en los sistemas socioeconómicos, y el comportamiento de campo medio o basado en tendencias en los sistemas ecológicos, que limitan la simulación de la dinámica de crisis. Las formas alternativas de modelado se centran en simular procesos a escala local que sustentan la dinámica de los sistemas socioecológicos. Las recientes mejoras en los recursos de datos y las herramientas computacionales significan que dicho modelado ahora es técnicamente factible en grandes extensiones geográficas. Consideramos las contribuciones que los diferentes tipos de modelos pueden hacer para simular crisis socioecológicas. Si bien ningún modelo puede predecir resultados exactos en sistemas socioecológicos complejos, sugerimos que un nuevo enfoque con una promesa sustancial es el modelado híbrido que utiliza arquitecturas de modelos existentes para aislar y comprender procesos clave, revelando los riesgos y las incertidumbres asociadas de las crisis emergentes. Esbozamos descripciones funcionales convergentes y eficientes de los sistemas sociales y ecológicos que pueden usarse para desarrollar dichos modelos, recursos de datos que pueden respaldarlos y posibles procesos de' alto nivel ' que pueden representar. Se puede encontrar un Resumen gratuito en Lenguaje Sencillo en la Información de respaldo de este artículo

Tema: Anticipando Transiciones Críticas en los Ecosistemas
Subdisciplina: Cambio Global y Planetario
Campo: Ciencias ambientales
Dominio: Ciencias físicas
Otros temas: Análisis Global de los Servicios Ecosistémicos y el Uso del Suelo,Metabolismo Urbano y Evaluación de la Sostenibilidad

Aceleración crítica como señal de alerta temprana de cambios de régimen estocástico

Año 2020, volumen 13, número 4. Fuente: artículo. Cumple con los estándares. Acceso restringido. Enlace
Idioma: inglés, Publicación: revista Ecología teórica . ISSN: 1874-1738,1874-1746. Organización: Springer Science + Business Media
Número de veces que ha sido citado: 7

Tema: Anticipando Transiciones Críticas en Ecosistemas
Subdisciplina: Cambio Global y Planetario
Campo: Ciencias ambientales
Dominio: Ciencias físicas
Otros temas: Metabolismo Urbano y Evaluación de la Sostenibilidad,Impacto del Cambio Climático en la Salud Humana

Sobre la interacción repulsiva entre parches de vegetación localizados en ambientes escasos

Año 2020, volumen 10, número 1. Fuente: artículo. Cumple con los estándares. Acceso libre. Enlace Archivo
Idioma: inglés, Publicación: revista Informes científicos. ISSN: 2045-2322. Organización: Portafolio de naturaleza
Número de veces que ha sido citado: 7. Contribuye al Objetivo de Desarrollo Sostenible: Agua limpia y saneamiento

Resumen: Resumen La fragmentación seguida de desertificación en ecosistemas con recursos hídricos limitados y/o pobres en nutrientes es un riesgo importante para la productividad biológica de la vegetación. Mediante el modelo interacción-redistribución de la vegetación, analizamos la interacción entre parches de vegetación localizados. Aquí mostramos analítica y numéricamente que la interacción entre dos o más parches siempre es repulsiva. Como consecuencia, solo un parche de vegetación localizado es estable, y otros estados delimitados localizados o grupos de ellos son inestables. A continuación, discutimos el impacto de la naturaleza repulsiva de la interacción en la formación y selección de patrones de vegetación en ecosistemas fragmentados.

Tema: Anticipando Transiciones Críticas en los Ecosistemas
Subdisciplina: Cambio Global y Planetario
Campo: Ciencias ambientales
Dominio: Ciencias físicas
Otros temas: Conservación de la Biodiversidad y Gestión de los Ecosistemas,Impacto de la Disminución de Polinizadores en los Ecosistemas y la Agricultura

Identificación de Cambios de Régimen y Sus Posibles Impulsores en el Lago Eutrófico Poco Profundo Yilong, Suroeste de China

Año 2020, volumen 12, número 9. Fuente: artículo. Cumple con los estándares. Acceso libre. Enlace Archivo
Idioma: inglés, Publicación: revista Sostenibilidad . ISSN: 2071-1050. Organización: Instituto Multidisciplinar de Edición Digital
Número de veces que ha sido citado: 7. Contribuye al Objetivo de Desarrollo Sostenible: Vida bajo el agua

Resumen: Los cambios de régimen en los lagos poco profundos pueden provocar grandes cambios en las estructuras y funciones de los ecosistemas, lo que complica la gestión de los ecosistemas. El lago Yilong, ubicado en la provincia de Yunnan, es uno de los lagos más eutróficos de China. Aunque existe una alta posibilidad de que este lago haya sufrido un cambio de régimen una o más veces, se desconoce la presencia de cambios de régimen y sus impulsores. Aquí, empleamos el análisis secuencial de la prueba t de cambios de régimen para detectar los cambios de régimen basados en el conjunto de datos a largo plazo (1989-2018) del lago. Además, determinamos sus posibles impulsores y exploramos los umbrales de nutrientes de los cambios de régimen y la histéresis. Los resultados mostraron que durante el período de prueba, se produjeron tres cambios de régimen en 1996 (tipo restaurativo), 2009 (tipo catastrófico) y 2014 (tipo restaurativo). Los posibles impulsores clave de los dos primeros cambios de régimen (1996 y 2009) estuvieron relacionados con la acuicultura. La abolición del cultivo de peces en jaulas puede haber llevado al cambio de régimen restaurativo en 1996, y la cría de cangrejos y la liberación prematura excesiva de alevines posiblemente causaron el cambio catastrófico de régimen en 2009. Sin embargo, el tercer cambio de régimen, que ocurrió en 2014, posiblemente estuvo relacionado con la sequía y la posterior hidratación. Estos resultados indican que los ajustes de la estrategia acuícola y las condiciones hidrológicas son críticos para la recuperación del ecosistema lacustre. Además, se identificó que los umbrales de fósforo total eran inferiores a 0,046 mg / L (tipo restaurativo) y superiores a 0,105 mg /L (tipo catastrófico), respectivamente. Además, se observó una histéresis obvia después de 2014, lo que sugiere que la reducción de nutrientes es importante para el manejo de este lago en el futuro.

Tema: Anticipando Transiciones Críticas en Ecosistemas
Subdisciplina: Cambio Global y Planetario
Campo: Ciencias ambientales
Dominio: Ciencias físicas
Otros temas: Eutrofización y Floraciones de Algas Nocivas,Biogeoquímica Marina y Dinámica de Ecosistemas

Efectos de los ruidos de colores sobre las propiedades estadísticas de un modelo de crecimiento poblacional con efecto Allee

Año 2020, volumen 95, número 7. Fuente: artículo. Cumple con los estándares. Acceso restringido. Enlace
Idioma: inglés, Publicación: revista Physica scripta . ISSN: 0031-8949,1402-4896. Organización: Publicación de IOP
Número de veces que ha sido citado: 7. Contribuye al Objetivo de Desarrollo Sostenible: Reducción de las desigualdades

Tema: Anticipando Transiciones Críticas en Ecosistemas
Subdisciplina: Cambio Global y Planetario
Campo: Ciencias ambientales
Dominio: Ciencias físicas
Otros temas: Transmisión de Enfermedades y Dinámica Poblacional,Resonancia Estocástica en Sistemas No Lineales

Percolación intermitente y distribución libre de incrustaciones de grupos de vegetación

Año 2020, volumen 22, número 8. Fuente: artículo. Cumple con los estándares. Acceso libre. Enlace
Idioma: inglés, Publicación: revista Nueva revista de física. ISSN: 1367-2630. Organización: Publicación de IOP
Número de veces que ha sido citado: 7. Contribuye al Objetivo de Desarrollo Sostenible: Vida en tierra

Resumen: Resumen Comprender las causas y efectos de los patrones espaciales de vegetación es un problema fundamental en ecología, especialmente porque estos pueden usarse como predictores tempranos de cambios catastróficos como los procesos de desertificación. Los estudios empíricos de la cobertura vegetal en algunas áreas, como las tierras secas y las regiones semiáridas, han revelado la existencia de parches de vegetación de tamaños muy diversos. En particular, la distribución de probabilidad de los tamaños de parche se puede ajustar mediante una ley de potencias, es decir, los parches de vegetación están aproximadamente libres de escala hasta cierto tamaño máximo. Se han propuesto diferentes mecanismos explicativos, como las interacciones planta-planta y los circuitos de retroalimentación planta-agua para racionalizar la aparición de tales patrones sin incrustaciones, pero no se ha alcanzado una comprensión completa. Usando un modelo simple para la dinámica de la vegetación, mostramos que la variabilidad temporal ambiental, una característica bien reconocida de los entornos semiáridos, promueve de manera robusta (es decir, para una amplia gama de valores de parámetros) la aparición de parches de vegetación con tamaños de conglomerados ampliamente distribuidos. Además, este resultado está relacionado con un fenómeno de percolación que ocurre de manera intermitente o fluctuante. El modelo también revela que los exponentes de la ley de potencias que encajan en las colas de las distribuciones de probabilidad dependen de la densidad general de la cobertura vegetal, de acuerdo con las observaciones empíricas. Esto respalda la idea de que la variabilidad ambiental juega un papel clave en la formación de patrones de vegetación libres de escamas. Desde un punto de vista práctico, esto puede ser de importancia para predecir los efectos que los cambios en las condiciones ambientales pueden tener en los ecosistemas reales. Desde un punto de vista teórico, nuestro estudio arroja nueva luz sobre un nuevo tipo de fenómenos de percolación que ocurren bajo condiciones externas que varían temporalmente, que aún necesitan más trabajo para caracterizarse por completo.

Tema: Anticipando Transiciones Críticas en los Ecosistemas
Subdisciplina: Cambio Global y Planetario
Campo: Ciencias ambientales
Dominio: Ciencias físicas
Otros temas: Conservación de la Biodiversidad y Gestión de los Ecosistemas,Impacto de la Disminución de Polinizadores en los Ecosistemas y la Agricultura

Diferenciación de morfotipos en la Gran Barrera de Coral <i>Halimeda</i>bioherm carbonate factory: Arquitectura interna y geomorfometría de superficie

Año 2020, volumen 7, número 2. Fuente: artículo. Cumple con los estándares. Acceso libre. Enlace Archivo
Idioma: inglés, Publicación: revista El registro œdeposicional. ISSN: 2055-4877. Organización: Wiley
Número de veces que ha sido citado: 7. Contribuye al Objetivo de Desarrollo Sostenible: Vida bajo el agua

Resumen: Resumen Los biohermeros calcáreos de Halimeda del norte de la Gran Barrera de Coral, Australia, son los depósitos de Halimeda que acumulan activamente más grandes del mundo. Contribuyen con un componente sustancial de la fábrica de carbonato nerítico de la Gran Barrera de Coral, así como con el desarrollo geomorfológico de la plataforma continental del noreste de Australia. La geomorfología de Halimeda bioherm es compleja y expresa tres variaciones distintas en los patrones de morfotipo: anular, reticular y ondulado. Patrones geomorfológicos regulares e irregulares similares a menudo resultan de mecanismos de retroalimentación biofísica dependientes de la escala. Por lo tanto, una mejor comprensión de la diferenciación del morfotipo puede informar a los impulsores bióticos y abióticos de la heterogeneidad espacial en el ecosistema biohermo. Aquí, la batimetría LiDAR 3D se integra con conjuntos de datos de perfil inferior 2D para investigar la topografía de la superficie y la arquitectura sedimentaria interna de los biohermeros Halimeda a través del espacio y el tiempo. Utilizando las extensiones ESRI ArcGIS 3D Analyst y Benthic Terrain Modeller, se cuantificaron las características geomorfométricas de la superficie y el subsuelo de biohermas para los morfotipos anular, reticular y ondulado. Se encontró variación significativa entre los tres morfotipos de biohermos en su topografía superficial, estructura interna, volumen, gradientes de pendiente y complejidad del terreno. Por lo tanto, su geomorfología probablemente esté influenciada por diferentes procesos y mecanismos de retroalimentación biofísica. La topografía superficial compleja no parece heredarse del sustrato antecedente, y las orientaciones de aspecto preferidas resultantes del forzamiento hidrodinámico parecen ser limitadas. Se sugiere aquí que la dinámica autógena o la autoorganización biótica similar a los patrones y procesos en otros sistemas organo‐sedimentarios marinos modula la geomorfología del biohéroe Halimeda, y se ofrecen algunas hipótesis para futuros estudios. La diferenciación del morfotipo tiene implicaciones para el desarrollo de la fábrica de carbonato de biohermo de Halimeda, tasas de agravación y progradación de sedimentos y capacidad variable para llenar el espacio de alojamiento. La dinámica de autoorganización y la diferenciación morfológica en los sistemas modernos de biohermos podrían potencialmente informar las interpretaciones paleoambientales de biohermos fósiles y montículos de algas filoides en escalas de tiempo geológicas.

Tema: Anticipando Transiciones Críticas en los Ecosistemas
Subdisciplina: Cambio Global y Planetario
Campo: Ciencias ambientales
Dominio: Ciencias físicas
Otros temas: Resiliencia de los Ecosistemas de Arrecifes de Coral al Cambio Climático , Cambio Climático y Paleoclimatología

Más no es necesariamente mejor: El papel de la cobertura y la organización espacial de los sumideros de recursos en la restauración de tierras secas irregulares

Año 2020, volumen 183, Fuente: artículo. Cumple con los estándares. Acceso libre. Enlace
Idioma: inglés, Publicación: revista Revista de ambientes áridos. ISSN: 0140-1963,1095-922X. Organización: Elsevier BV
Número de veces que ha sido citado: 7

Resumen: Una acción de restauración de bajo costo en tierras secas irregulares en todo el mundo es la instalación de obstrucciones (en adelante, sumideros de recursos) para romper las vías de escorrentía y retener los recursos. Los trabajos de campo han estudiado cómo la efectividad de esta acción depende de los materiales instalados. Sin embargo, la influencia y efectividad de la cobertura y organización espacial de los sumideros de recursos no ha sido ampliamente investigada. En este trabajo, utilizamos un conocido modelo de tierras secas para estudiar cómo las diferentes coberturas iniciales y la organización espacial de los sumideros de recursos instalados afectan el ecosistema recuperado. De acuerdo con estudios de campo, nuestros resultados confirman que la instalación de sumideros de recursos puede restaurar tierras secas degradadas que no se recuperarían de forma natural. Más importante aún, una cobertura muy pequeña de sumideros de recursos era suficiente para desencadenar la recuperación de la vegetación, mientras que una cobertura alta conduciría a un fracaso total. Se alcanzaron mayores densidades de plantas cuando la distribución y cobertura fueron similares a las de la vegetación espacial autoorganizada en el sistema saludable de referencia (es decir, distribución espacial regular en nuestro sistema de estudio). Dada la efectividad de las instalaciones de baja cobertura, sugeridas por nuestro trabajo, combinadas con los materiales de bajo costo necesarios, los sumideros de recursos tienen el potencial de ser un contribuyente clave a los grandes esfuerzos de restauración necesarios para lograr la neutralidad de la degradación de la tierra, particularmente en los países en desarrollo.

Tema: Anticipando Transiciones Críticas en los Ecosistemas
Subdisciplina: Cambio Global y Planetario
Campo: Ciencias ambientales
Dominio: Ciencias físicas
Otros temas: Análisis Global de los Servicios Ecosistémicos y el Uso de la Tierra,Conservación de la Biodiversidad y Gestión de los Ecosistemas

Paisajes irregulares en ambientes áridos: Análisis no lineal del modelo de interacción-redistribución

Año 2020, volumen 30, número 9. Fuente: artículo. Cumple con los estándares. Acceso restringido. Enlace
Idioma: inglés, Publicación: revista Caos . ISSN: 1054-1500,1089-7682,1527-2443. Organización: Instituto Americano de Física
Número de veces que ha sido citado: 7. Contribuye al Objetivo de Desarrollo Sostenible: Vida en tierra

Tema: Anticipando Transiciones Críticas en los Ecosistemas
Subdisciplina: Cambio Global y Planetario
Campo: Ciencias ambientales
Dominio: Ciencias físicas
Otros temas: Impacto Ecológico de las Especies Invasoras en las Islas,Conservación de la Biodiversidad y Gestión de los Ecosistemas

Propiedades de ruta de transición para sistemas unidimensionales impulsados por ruido blanco de Poisson

Año 2020, volumen 141, Fuente: artículo. Cumple con los estándares. Acceso restringido. Enlace
Idioma: inglés, Publicación: revista Caos, solitones y fractales / Caos, solitones y fractales . ISSN: 0960-0779,1873-2887. Organización: Elsevier BV
Número de veces que ha sido citado: 7

Tema: Anticipando Transiciones Críticas en Ecosistemas
Subdisciplina: Cambio Global y Planetario
Campo: Ciencias ambientales
Dominio: Ciencias físicas
Otros temas: Resonancia Estocástica en Sistemas No Lineales,Termodinámica Estocástica y Teoremas de Fluctuación

Impacto de la concienciación sobre las toxinas ambientales que afectan a la dinámica del plancton: una implicación matemática

Año 2020, volumen 66, número 1-2. Fuente: artículo. Cumple con los estándares. Acceso restringido. Enlace
Idioma: inglés, Publicación: revista Revista de matemáticas aplicadas y computación / Revista de Matemáticas Aplicadas y Computación. Revista Internacional. ISSN: 1598-5865,1865-2085. Organización: Springer Science + Business Media
Número de veces que ha sido citado: 7. Contribuye al Objetivo de Desarrollo Sostenible: Agua limpia y saneamiento

Tema: Anticipando Transiciones Críticas en Ecosistemas
Subdisciplina: Cambio Global y Planetario
Campo: Ciencias ambientales
Dominio: Ciencias físicas
Otros temas: Transmisión de Enfermedades y Dinámica Poblacional

Potencial global, topología y selección de patrones en una ecuación de Kuramoto–Sivashinsky estabilizada ruidosa

Año 2020, volumen 117, número 38. Fuente: artículo. Cumple con los estándares. Acceso libre. Enlace Archivo
Idioma: inglés, Publicación: revista Actas de la Academia Nacional de Ciencias de los Estados Unidos de América. ISSN: 0027-8424,1091-6490. Organización: Academia Nacional de Ciencias
Número de veces que ha sido citado: 7

Resumen: Significancia Las formaciones de vórtices o patrones son causadas por interacciones no lineales dentro de un sistema complejo lejos del equilibrio. No pueden describirse bien mediante métodos variacionales basados en funciones potenciales tradicionales. Nuestro objetivo es cerrar la brecha en esta investigación. Una descomposición estocástica desarrollada previamente en dimensiones finitas se extiende a ecuaciones diferenciales parciales no lineales continuas. Usando una ecuación de Kuramoto–Sivashinsky estabilizada ruidosamente como modelo a seguir, mostramos que un cierto proceso de selecciones de patrones puede verse como impulsado estocásticamente en un paisaje potencial global, con una topología de una red interconectada de puntos de silla de montar. El enfoque allana el camino para explorar más a fondo los fenómenos no lineales bajo el paraguas general de la física estadística.

Tema: Anticipando Transiciones Críticas en Ecosistemas
Subdisciplina: Cambio Global y Planetario
Campo: Ciencias ambientales
Dominio: Ciencias físicas
Otros temas: Dinámica de Sincronización en Redes Complejas,Termodinámica Estocástica y Teoremas de Fluctuación

Patrones Espaciales Que Emergen de un Proceso Estocástico Cercano a la Criticidad

Año 2020, volumen 10, número 1. Fuente: artículo. Cumple con los estándares. Acceso libre. Enlace Archivo
Idioma: inglés, Publicación: revista Revisión física. X . ISSN: 2160-3308. Organización: Sociedad Americana de Física
Número de veces que ha sido citado: 7. Contribuye al Objetivo de Desarrollo Sostenible: Vida en tierra

Resumen: Existe una creciente evidencia empírica de que muchas comunidades de organismos vivos muestran características clave que se parecen mucho a las de los sistemas físicos en criticidad. Aquí presentamos un marco modelo mínimo para la dinámica de una comunidad de individuos que sufre nacimientos y muertes locales, inmigración y saltos locales en una red regular. Estudiamos sus propiedades cuando el sistema está cerca de su punto crítico. Incluso si este modelo viola el equilibrio detallado, dentro de un régimen físicamente relevante dominado por fluctuaciones, es posible calcular analíticamente la función de densidad de probabilidad del número de individuos que viven en un volumen dado, lo que captura el comportamiento cercano al crítico de la comunidad a través de escalas espaciales. Encontramos que la distribución resultante satisface una ecuación en la que los efectos espaciales están codificados en funciones apropiadas del espacio, que calculamos explícitamente. La validez de las fórmulas analíticas se confirma mediante simulaciones en los regímenes esperados. Finalmente discutimos cómo este modelo en el régimen de tipo crítico está de acuerdo con varios patrones de biodiversidad observados en los bosques tropicales lluviosos.2 Másrecibido el 18 de julio de 2019revisado el 3 de noviembre de 2019Aceptado el 4 de diciembre de 2019DOI:https://doi.org/10.1103/PhysRevX.10.011032 Publicado por la American Physical Society bajo los términos de la licencia internacional Creative Commons Attribution 4.0. La distribución adicional de este trabajo debe mantener la atribución al autor(es) y al título del artículo publicado, la cita de la revista y el DOI.Publicado por la Sociedad Americana de Física Áreas de Investigación de Encabezados de Materias de Física (PhySH)Sistemas Complejostécnicasprocesos de Markovian Ecuaciones Maestrasmodelado Espacialfísica Interdisciplinariafísica Estadística

Tema: Anticipando Transiciones Críticas en Ecosistemas
Subdisciplina: Cambio Global y Planetario
Campo: Ciencias ambientales
Dominio: Ciencias físicas
Otros temas: Mecánica Estadística de Redes Complejas,Transiciones de Fase y Fenómenos Críticos

Indicador Precursor de Fractura en Modo I en Roca Quebradiza mediante Análisis Crítico de Desaceleración

Año 2020, volumen 2020, Fuente: artículo. Cumple con los estándares. Acceso libre. Enlace Archivo
Idioma: inglés, Publicación: revista Golpes y vibraciones . ISSN: 1070-9622,1875-9203. Organización: Corporación Editorial Hindawi
Número de veces que ha sido citado: 7. Contribuye al Objetivo de Desarrollo Sostenible: Acción climática

Resumen: Los peligros abruptos relacionados con las rocas, como deslizamientos de tierra, estallidos de rocas y derrumbes, amenazan seriamente la seguridad y la vida útil de las obras de ingeniería. La información precursora sobre las transiciones críticas que preceden a la fractura repentina es de gran importancia en la mecánica y la ingeniería de rocas. Este estudio investiga la característica crítica de desaceleración de las señales de emisión acústica (EA) y los indicadores precursores durante el proceso de fractura en modo I de roca quebradiza. Se utilizaron muestras de disco brasileño con muescas de chevrón agrietadas (CCNBD), acompañadas de monitoreo de emisiones acústicas. Se introdujo el principio de desaceleración crítica para estudiar las secuencias de recuento de EA, y se analizaron las curvas de varianza y coeficiente de autocorrelación frente al tiempo de carga. Los resultados muestran que existe un fenómeno crítico de desaceleración durante la fractura de rocas en modo I. La varianza y el coeficiente de autocorrelación de los recuentos de EA crecen significativamente antes de la fractura de la roca y, por lo tanto, el crecimiento significativo de la varianza y el coeficiente de autocorrelación de las señales de EA pueden actuar como indicador precursor de la fractura de la roca. En comparación con el coeficiente de autocorrelación, los precursores determinados por la varianza son más notables. El intervalo de tiempo entre el indicador precursor que utiliza la teoría de desaceleración crítica y el momento de fractura varía del 2% al 15% de todo el tiempo de carga. Los hallazgos de este estudio podrían facilitar una mejor comprensión del proceso de fractura de rocas y la técnica de alerta temprana para desastres geológicos relacionados con fracturas de rocas.

Tema: Anticipando Transiciones Críticas en Ecosistemas
Subdisciplina: Cambio Global y Planetario
Campo: Ciencias ambientales
Dominio: Ciencias físicas
Otros temas: Estudio Genético y Patogénico de Bacterias de la Peste,Peligros de Deslizamientos de Tierra y Evaluación de Riesgos

Riesgo de desertificación, resiliencia económica y problemas sociales: de la teoría a la práctica

Año 2020, volumen 18, número 2. Fuente: artículo. Cumple con los estándares. Acceso libre. Enlace
Idioma: inglés, Publicación: revista Revista china de recursos de población y medio ambiente . ISSN: 2325-4262,2096-9589. Organización: Elsevier BV
Número de veces que ha sido citado: 7. Contribuye al Objetivo de Desarrollo Sostenible: Vida en tierra

Resumen: La degradación de la tierra y las formas tempranas de desertificación tanto en las economías avanzadas como en los países emergentes reflejan procesos socioambientales complejos impulsados por múltiples interacciones entre fuerzas biofísicas y socioeconómicas en diferentes escalas espaciales. El presente estudio investiga el riesgo de desertificación, la degradación de la tierra y la dinámica sociodemográfica a través de la lente de la "resiliencia", adoptando el pensamiento de sistemas adaptativos complejos (CAS). La resiliencia de los sistemas socioambientales expuestos a la degradación de la tierra se define como la capacidad de una economía regional para responder a las crisis y reorganizarse realizando cambios para preservar las funciones, la estructura y la retroalimentación, y para promover futuras opciones de desarrollo. Al revisar la resiliencia socioeconómica de los sistemas socioecológicos locales expuestos a la degradación de la tierra, este estudio logra una mejor comprensión de los procesos multifacéticos que conducen a un mayor riesgo de desertificación y la íntima relación con las tendencias poblacionales subyacentes y la dinámica demográfica. Se formuló un enfoque integral basado en el pensamiento de resiliencia para revisar los problemas ambientales y sociodemográficos a escala de paisaje, y proporcionar una base adecuada para la ciencia de la sostenibilidad y las políticas de desarrollo regional.

Tema: Anticipando Transiciones Críticas en los Ecosistemas
Subdisciplina: Cambio Global y Planetario
Campo: Ciencias ambientales
Dominio: Ciencias físicas
Otros temas: Análisis Global de los Servicios Ecosistémicos y el Uso del Suelo,Metabolismo Urbano y Evaluación de la Sostenibilidad

Supresión de puntos blandos y modos excitados en el modelo de deformación de formas con ruido de crecimiento espacio-temporal

Año 2020, volumen 486, Fuente: artículo. Cumple con los estándares. Acceso libre. Enlace
Idioma: inglés, Publicación: revista Revista de biología teórica. ISSN: 0022-5193,1095-8541. Organización: Elsevier BV
Número de veces que ha sido citado: 6

Resumen: Las formas de los órganos vegetales, como los sépalos, son precisas y reproducibles, aunque las células que componen estos órganos son altamente heterogéneas. Investigamos el comportamiento colectivo de un modelo de deformación de formas con fluctuaciones espacio-temporales en la elasticidad (Hong et al ., Dev. Celda, 38, 15, 2016). Se muestra que el ruido de crecimiento espacio-temporal tiene dos efectos opuestos: el ruido temporal promueve la reproducibilidad de la forma del órgano, mientras que el ruido espacial lo perturba, lo que lleva al órgano a sufrir una deformación anormal de la forma. Para comprender cómo puede surgir dicha anomalía, estudiamos los vectores propios de la matriz de correlación de la velocidad de crecimiento. Se revela que las deformaciones de forma anómalas pueden crearse por dos factores independientes: (1) modos excitados donde las orientaciones de los vectores propios con m ≥ 2 están correlacionadas espacialmente, y/o (2) puntos blandos donde las estructuras puntuales con altas fluctuaciones en las magnitudes de los vectores propios aparecen de manera no uniforme.

Tema: Anticipando Transiciones Críticas en Ecosistemas
Subdisciplina: Cambio Global y Planetario
Campo: Ciencias ambientales
Dominio: Ciencias físicas
Otros temas: Costras Biológicas del Suelo y sus Roles en Ecosistemas,Mecanismos de Señalización y Comunicación de Plantas

Fenómeno del Clímax Forestal: Una Invariancia de Escala

Año 2020, volumen 11, número 1. Fuente: artículo. Cumple con los estándares. Acceso libre. Enlace Archivo
Idioma: inglés, Publicación: revista Bosques. ISSN: 1999-4907. Organización: Instituto Multidisciplinar de Edición Digital
Número de veces que ha sido citado: 6. Contribuye al Objetivo de Desarrollo Sostenible: Vida en tierra

Resumen: Podemos pensar en los bosques como redes multiescala de múltiples especies, en constante evolución hacia un clímax o comunidad natural potencial, el patrón de proceso sucesorio de regeneración natural que exhibe sensibilidad a las condiciones iniciales. Es por eso que analizo la sucesión forestal a la luz de la hipótesis de la Reina Roja y me concentro en los aspectos clave de la autoorganización ecológica: criticidad dinámica, capacidad de evolución e intransitividad. La idea de la revisión es que el clímax forestal debería asociarse con la dinámica del hábitat impulsada por un gran continuo de escalas de tiempo ecológicamente equivalentes, de modo que se puedan extraer estadísticamente las mismas conclusiones ecológicas a partir de cualquier escala. Se realiza una síntesis de la literatura con el fin de (1) presentar el marco para evaluar la dinámica del hábitat y (2) presentar los tipos de trayectorias sucesionales basadas en el modo de regeneración de árboles en brechas forestales. En general, hay cuatro tipos de trayectorias sucesionales dentro del patrón de proceso de regeneración forestal que exhiben sensibilidad a las condiciones iniciales: especialistas avanzados en reproducción, generalistas avanzados en reproducción, generalistas tempranos en reproducción y especialistas tempranos en reproducción. Una trayectoria sucesional es una expresión de una conectividad fractal entre ciertos patrones de regeneración natural en las redes multiescala multiespecies de hábitats paisajísticos. En teoría, las medidas derivadas orgánicamente de la diversidad, integridad y complejidad de los patrones, determinadas por las tasas de reclutamiento, crecimiento y mortalidad de las especies arbóreas forestales, son los medios para probar la eficacia de intervenciones específicas para evitar la disminución de la regeneración forestal relacionada con las perturbaciones. Eso es de relevancia para el campo emergente de la investigación de biocomplejidades.

Tema: Anticipando Transiciones Críticas en Ecosistemas
Subdisciplina: Cambio Global y Planetario
Campo: Ciencias ambientales
Dominio: Ciencias físicas
Otros temas: Conservación de la Biodiversidad y Gestión de Ecosistemas,Ecología de Insectos Saproxílicos y Gestión Forestal

Transiciones críticas en experimentos de manipulación de precipitaciones en pastizales

Año 2020, volumen 10, número 5. Fuente: artículo. Cumple con los estándares. Acceso libre. Enlace Archivo
Idioma: inglés, Publicación: revista Ecología y evolución. ISSN: 2045-7758. Organización: Wiley
Número de veces que ha sido citado: 6. Contribuye al Objetivo de Desarrollo Sostenible: Acción climática

Resumen: Como resultado de los cambios climáticos y de uso de la tierra, los pastizales han estado sujetos a regímenes de sequía cada vez más intensos. Las sequías extremas podrían interferir en las reacciones positivas entre los pastos y el contenido de agua del suelo, empujando a los pastizales a través de umbrales críticos de productividad y llevándolos al colapso. Si esto sucede, los sistemas pueden mostrar histéresis y podrían ser necesarias costosas intervenciones de gestión para restaurar la productividad previa a la sequía. Por lo tanto, descuidar las transiciones críticas puede conducir a una mala gestión de los pastizales y a la pérdida irreversible de los servicios ecosistémicos. Los experimentos de manipulación de la lluvia constituyen un enfoque poderoso para investigar el riesgo de tales transiciones críticas. Sin embargo, los experimentos realizados hasta la fecha rara vez han aplicado sequías extremas y han utilizado índices de resiliencia que ignoran la existencia de histéresis. Aquí, sugerimos cómo incorporar transiciones críticas al diseñar experimentos de manipulación de lluvias en pastizales y al medir su resiliencia a la sequía. Las ideas presentadas aquí tienen el potencial de desencadenar un cambio de perspectiva entre los investigadores experimentales, hacia un nuevo estado en el que se discutirá la existencia de transiciones críticas, se probará experimentalmente y se considerará en gran medida al evaluar y gestionar la resiliencia de la vegetación a los cambios globales.

Tema: Anticipando Transiciones Críticas en Ecosistemas
Subdisciplina: Cambio Global y Planetario
Campo: Ciencias ambientales
Dominio: Ciencias físicas
Otros temas: Conservación de la Biodiversidad y Gestión de Ecosistemas,Respuesta Global a la Sequía Forestal y Cambio Climático

Impacto del pastoreo en la estructura y dinámica de áreas de suelo desnudo en una estepa herbácea patagónica

Año 2020, volumen 179, Fuente: artículo. Cumple con los estándares. Acceso restringido. Enlace
Idioma: inglés, Publicación: revista Revista de ambientes áridos. ISSN: 0140-1963,1095-922X. Organización: Elsevier BV
Número de veces que ha sido citado: 6. Contribuye al Objetivo de Desarrollo Sostenible: Vida en tierra

Tema: Anticipando Transiciones Críticas en Ecosistemas
Subdisciplina: Cambio Global y Planetario
Campo: Ciencias ambientales
Dominio: Ciencias físicas
Otros temas: Conservación de la Biodiversidad y Gestión de Ecosistemas,Análisis Global de Servicios Ecosistémicos y Uso de la Tierra

Resiliencia, Reinvención y Transición durante y después de la Cuarentena

Año 2020, volumen 23, número 3. Fuente: artículo. Cumple con los estándares. Acceso libre. Enlace Archivo
Idioma: inglés, Publicación: revista Espacio y cultura . ISSN: 1206-3312,1552-8308. Organización: Publicación SAGE
Número de veces que ha sido citado: 6

Resumen: Las medidas de cuarentena y las crisis que las desencadenan nunca son neutrales en el sentido de que es imposible volver al pasado. Estas medidas también son una señal de otras cosas, como riesgos sistémicos y debilidades. Un período de cuarentena también es una cosa en sí misma. Por lo tanto, lo que sucede después de la cuarentena está determinado tanto por el estado del sistema socioecológico anterior a la cuarentena como por lo que sucedió durante la cuarentena. Las selectividades introducidas durante la cuarentena abarcan ámbitos discursivos, institucionales y materiales. Los viejos discursos pueden volver con un nuevo significado. Las relaciones sociales y económicas pueden reaparecer aparentemente sin cambios, pueden alterarse de manera más visible y pueden desmantelarse. Las ideologías, sin embargo, para ser entendidas aquí como discursos maestros, leen los problemas y las soluciones a su manera y no necesariamente se acercan entre sí ni desaparecen. Todo esto ofrece elementos de reflexión sobre las posibilidades y límites de la resiliencia y la transición. Argumentamos que la actual pandemia de COVID - 19 arroja dudas sobre la aplicabilidad genérica de las teorías de resiliencia y transición, pero también arroja una nueva luz sobre el valor de ambas. Proponemos el concepto de reinvención para describir lo que está sucediendo y lo que podría suceder de una manera más coordinada. Argumentamos que la crisis actual revela mecanismos en la dinámica de los sistemas que apuntan a la existencia de múltiples vías después de conmociones sistémicas dramáticas. Algunos choques y sus respuestas específicas del sistema (como un tipo particular de cuarentena) son más susceptibles a estrategias de resiliencia posteriores, mientras que otros requieren un camino de transición radical. También podrían ser necesarios ambos: una transición bastante dura ahora podría garantizar la resiliencia futura. Si bien el esquema del sistema después de la transición no está claro, algunas características deseables son claras, al igual que los riesgos y daños del sistema actual. También está claro el argumento a favor de la gobernanza de transición, un sistema de gobernanza temporal (más allá de la cuarentena) que puede permitir la construcción de nuevas perspectivas a largo plazo en la gobernanza y nuevas herramientas de gobernanza destinadas a reducir las posibilidades de que vuelva a ocurrir una crisis como esta.

Tema: Anticipando Transiciones Críticas en Ecosistemas
Subdisciplina: Cambio Global y Planetario
Campo: Ciencias ambientales
Dominio: Ciencias físicas
Otros temas: Modelado y Aplicaciones de Dinámica de Sistemas,Conceptos y Determinantes de la Resiliencia Económica Regional

Resolución del flujo de suelo y aguas superficiales como impulsores de la formación de patrones en los modelos de Turing de vegetación de tierras secas: un enfoque unificado

Año 2020, volumen 414, Fuente: artículo. Cumple con los estándares. Acceso libre. Enlace
Idioma: inglés, Publicación: revista Física. D, Fenómenos no lineales. ISSN: 0167-2789,1872-8022. Organización: Elsevier BV
Número de veces que ha sido citado: 6. Contribuye al Objetivo de Desarrollo Sostenible: Agua limpia y saneamiento

Resumen: Durante las últimas dos décadas, los modelos de vegetación de tierras secas de múltiples componentes han tenido éxito en reproducir cualitativamente los patrones espaciales de vegetación ampliamente observados en la naturaleza. En el modelo Klausmeier de dos componentes (agua, vegetación), el flujo de agua desde áreas desnudas a áreas con vegetación impulsa la formación de patrones. Los modelos de tres componentes más elaborados de Rietkerk y Gilad hacen una distinción entre suelo y agua superficial. En este artículo se aproximan los tres modelos desde un marco unificador, con un enfoque en los procesos que impulsan la formación de patrones, con el fin de promover la comprensión de las similitudes y diferencias entre estos modelos. La reducción de un modelo con un componente separado de suelo y agua superficial, a un modelo con un solo componente de agua, preserva la inestabilidad de Turing en todos menos en uno de los casos estudiados.

Tema: Anticipando Transiciones Críticas en los Ecosistemas
Subdisciplina: Cambio Global y Planetario
Campo: Ciencias ambientales
Dominio: Ciencias físicas
Otros temas: Análisis Global de los Servicios Ecosistémicos y el Uso de la Tierra,Conservación de la Biodiversidad y Gestión de los Ecosistemas

Previsión de perfiles de resiliencia del período previo a cambios de régimen en sistemas casi unidimensionales

Año 2020, volumen 17, número 170. Fuente: artículo. Cumple con los estándares. Acceso libre. Enlace Archivo
Idioma: inglés, Publicación: revista Revista de la interfaz de la Royal Society. ISSN: 1742-5662,1742-5689. Organización: Sociedad Real
Número de veces que ha sido citado: 6. Contribuye al Objetivo de Desarrollo Sostenible: Vida bajo el agua