¿Qué es un modelo de ecosistema?

Un modelo de ecosistema es una representación de un ecosistema que se muestra en forma matemática. Estos modelos se utilizan en ecología teórica para ayudar a los ecólogos a estudiar los ecosistemas existentes y predecir lo que podría suceder en determinadas condiciones. Un ecosistema es increíblemente complejo, por lo que un modelo de ecosistema generalmente debe simplificar el sistema centrándose solo en partes específicas.

Los ecosistemas son entornos biológicos. Incluyen todas las criaturas vivientes en un área en particular, así como las características físicas de esa área que podrían afectar o ser utilizadas por los organismos en ella. Pueden ser cosas como aire, agua o cantidad de luz solar. El modelo también debe tener en cuenta el tamaño del entorno que se está estudiando, ya que esto puede tener un efecto sobre los organismos que se encuentran en él.

Para crear un modelo matemático viable, un ecologista debe simplificar el ecosistema que está tratando de estudiar. Esto se puede hacer centrándose en un número limitado de especies o grupos que comparten ciertos rasgos. Estos rasgos pueden ser conductuales, bioquímicos o físicos.

Una vez que el ecologista ha aislado los organismos de interés, crea una cadena alimentaria para ellos. Una cadena alimentaria es una representación de las relaciones depredador-presa. Por ejemplo, si el animal de interés es el coyote, la cadena alimentaria podría mostrar que el coyote come conejos, que comen vegetación a nivel del suelo. Los coyotes, los conejos y la vegetación se convertirán en elementos del modelo del ecosistema.

Luego, los elementos del modelo de ecosistema se vinculan mediante funciones matemáticas que describen sus relaciones. Nuevamente, la complejidad de un ecosistema presenta un problema para el ecologista. Es difícil observar qué efecto real tendrá el consumo de un solo conejo en la población de coyotes, por lo que los ecologistas utilizan estadísticas, observación y otros métodos para llegar a una conjetura fundamentada. Las funciones matemáticas se pueden ajustar a medida que los eventos reales en el ecosistema prueban o refutan la precisión del modelo del ecosistema.

Un modelo de ecosistema clásico estudiado por estudiantes de ecología es el modelo depredador-presa creado a mediados de la década de 1920. Fue creado de forma independiente por dos científicos en el espacio de un año: el matemático, químico y estadístico estadounidense Alfred J. Lotka y el matemático y físico italiano Vito Volterra. Su modelo usa un par de ecuaciones diferenciales para representar depredadores y presas. Aunque originalmente se usó para describir las fluctuaciones en las poblaciones de tiburones y peces en el mar Adriático, el modelo funciona como una descripción general de la relación depredador-presa.