Payrató Borrás, Clàudia
Moreno Vega, Yamir (dir.) ; Hernández, Laura (dir.)
Universidad de Zaragoza,
2020
Resumen: El mutualismo, que durante largo tiempo había sido considerado un tipo de interacción fascinante pero marginalmente relevante, es reconocido hoy en día por desempeñar un papel crucial en la formación de los ecosistemas. En esta tesis analizamos la complejidad del rico entrelazado que forman estas relaciones ecológicas en los sistemas naturales, o lo que Darwin célebremente llamó el `ribazo enmarañado’, desde el punto de vista del formalismo de redes.
En la primera parte de la tesis nos centramos en estudiar el origen de la arquitectura de las redes mutualistas. En detalle, a partir de la aplicación de conceptos de la teoría de la información y la física estadística, abordamos la cuestión de la emergencia de un ubicuo patrón estructural conocido como anidamiento. A través del análisis de un vasto conjunto de redes empíricas, mostramos que unas pocas asunciones mínimas sobre el número de interacciones mutualistas por especie junto con el efecto del azar son condiciones suficientes para reproducir la estructura observada –sin necesidad de suponer la intervención de fuerzas selectivas o procesos mecanicistas. En este sentido, nuestros resultados muestran que la estructura global de las comunidades mutualistas puede explicarse, en términos estadísticos, a partir de las propiedades locales del sistema. En segundo lugar, exploramos también cómo las diferentes métricas propuestas en la literatura cuantifican el anidamiento, evaluando su eficacia tanto en redes reales como sintéticas. Nuestros resultados indican que la comparación y clasificación de patrones anidados correspondientes a distintos ecosistemas es entorpecida, sustancialmente, por la existencia de dependencias respecto a otros parámetros de la red.
En la segunda parte de esta tesis, continuamos profundizando en el estudio de la organización de comunidades mutualistas pero abordando un desafío distinto, concretamente el de superar el paradigma de agregación temporal de las redes. Para empezar, caracterizamos un conjunto de redes empíricas y evaluamos cómo la incorporación de información detallada sobre la variabilidad temporal modifica la descripción estática del sistema. A continuación, proponemos un grupo de modelos que permite generar, bajo diversos supuestos, configuraciones sintéticas de fenología compatibles con una red determinada. Encontramos que, si bien la idoneidad de los modelos mecanicistas para producir configuraciones realistas depende en gran medida del sistema estudiado, un modelo estadístico basado en el principio de máxima entropía se comporta generalmente bien independientemente de los detalles de la red. Basándonos en estos resultados, exploramos brevemente las consecuencias dinámicas, específicamente para la persistencia de las especies, de tener en cuenta la dimensión temporal de la red de interacciones. En particular, observamos que las especies con un período de actividad corto se enfrentan a una mayor incertidumbre frente a perturbaciones externas. Este enfoque preliminar, sin embargo, requiere investigaciones más detalladas, especialmente en el contexto del cambio climático.
En conjunto, a lo largo de esta tesis analizamos cómo se puede utilizar el lenguaje de redes para estudiar la complejidad de los sistemas mutualistas naturales, evaluando por un lado la información mínima requerida para comprender el `ribazo enmarañado', y por otro lado, identificando las limitaciones de la aún predominante representación estática de los ecosistemas.
Resumen (otro idioma):
En la primera parte de la tesis nos centramos en estudiar el origen de la arquitectura de las redes mutualistas. En detalle, a partir de la aplicación de conceptos de la teoría de la información y la física estadística, abordamos la cuestión de la emergencia de un ubicuo patrón estructural conocido como anidamiento. A través del análisis de un vasto conjunto de redes empíricas, mostramos que unas pocas asunciones mínimas sobre el número de interacciones mutualistas por especie junto con el efecto del azar son condiciones suficientes para reproducir la estructura observada –sin necesidad de suponer la intervención de fuerzas selectivas o procesos mecanicistas. En este sentido, nuestros resultados muestran que la estructura global de las comunidades mutualistas puede explicarse, en términos estadísticos, a partir de las propiedades locales del sistema. En segundo lugar, exploramos también cómo las diferentes métricas propuestas en la literatura cuantifican el anidamiento, evaluando su eficacia tanto en redes reales como sintéticas. Nuestros resultados indican que la comparación y clasificación de patrones anidados correspondientes a distintos ecosistemas es entorpecida, sustancialmente, por la existencia de dependencias respecto a otros parámetros de la red.
En la segunda parte de esta tesis, continuamos profundizando en el estudio de la organización de comunidades mutualistas pero abordando un desafío distinto, concretamente el de superar el paradigma de agregación temporal de las redes. Para empezar, caracterizamos un conjunto de redes empíricas y evaluamos cómo la incorporación de información detallada sobre la variabilidad temporal modifica la descripción estática del sistema. A continuación, proponemos un grupo de modelos que permite generar, bajo diversos supuestos, configuraciones sintéticas de fenología compatibles con una red determinada. Encontramos que, si bien la idoneidad de los modelos mecanicistas para producir configuraciones realistas depende en gran medida del sistema estudiado, un modelo estadístico basado en el principio de máxima entropía se comporta generalmente bien independientemente de los detalles de la red. Basándonos en estos resultados, exploramos brevemente las consecuencias dinámicas, específicamente para la persistencia de las especies, de tener en cuenta la dimensión temporal de la red de interacciones. En particular, observamos que las especies con un período de actividad corto se enfrentan a una mayor incertidumbre frente a perturbaciones externas. Este enfoque preliminar, sin embargo, requiere investigaciones más detalladas, especialmente en el contexto del cambio climático.
En conjunto, a lo largo de esta tesis analizamos cómo se puede utilizar el lenguaje de redes para estudiar la complejidad de los sistemas mutualistas naturales, evaluando por un lado la información mínima requerida para comprender el `ribazo enmarañado', y por otro lado, identificando las limitaciones de la aún predominante representación estática de los ecosistemas.
Resumen (otro idioma):
Pal. clave: fisica teorica
Titulación: Programa de Doctorado en Física
Plan(es): Plan 488
Nota: Presentado: 17 12 2020
Nota: Tesis-Univ. Zaragoza, , 2020
Enlace permanente:
Registro creado el 2021-03-23, última modificación el 2021-05-20
