ANN ARBOR, Michigan.—Desde que un trío de físicos con pensamiento de avanzada identificó el fenómeno conocido como la criticalidad auto—organizada—un mecanismo por el cual surge la complejidad en la naturaleza—los científicos han aplicado sus conceptos a todo, desde la economía a las avalanchas.

Ahora, un grupo de investigadores de la Universidad de Michigan y de la Universidad de Toledo han mostrado que un conjunto de hormigueros en una plantación de café en México también adhiere al modelo. Su trabajo, que tiene implicaciones para el control de las pestes del café, aparece en la edición de Jan. 24 de la revista Nature.

La idea básica de la criticalidad auto—organizada se ilustra, a menudo, con una pila de arena. A medida que uno deja caer arena sobre la pila cónica, el cono crece y crece hasta que alcanza un “estado de criticalidad” en el cual deja de crecer. Si se agrega más arena, los granos simplemente se deslizan por las laderas en miniavalanchas.

“Lo que han hecho los físicos, en términos de matemáticas y física, es observar cuántos granos de arena caen, realmente, con cada avalancha”, dijo John Vandermeer, profesor colegiado de la cátedra Margaret Davis de Ecología y Biología Evolucionaria y uno de los autores del estudio que aparece en Nature. “Lo que encontraron es que la mayoría de las avalanchas involucra uno o dos granos de arena, y relativamente pocas avalanchas involucran cientos de granos de arena”. Este patrón, en el cual las versiones pequeñas de un fenómeno son más comunes que las grandes, caracteriza lo que se conoce como una ley de poder, una especie de huella digital de los sistemas que exhiben criticalidad auto—organizada.

¿Qué tienen que ver las avalanchas con las hormigas? Vandermeer y la coautora Ivette Perfecto, profesora de la Escuela de Recursos Naturales y Ambiente de la UM, han estudiado durante tres años las hormigas y otros insectos asociados en una parcela de 45 hectáreas (111 acres) de una plantación de café orgánica en el sudoeste de México, y se preguntaron si los patrones de distribución espacial que observaban podrían explicarse mediante el concepto de criticalidad. Junto con Stacy Philopott, entonces estudiante de posgrado en la UM y ahora profesora asistente de ecología en la Universidad de Toledo se lanzaron a examiner el sistema en forma detallada.

Las hormigas, Azteca instabilis, tienen una historia natural similar a la de otras muchas hormigas. Una reina establece una colonia en un árbol y, una vez que la colonia alcanza cierto tamaño, se divide y se establece un hormiguero satélite en un árbol cercano. Podría suponerse que, con el tiempo, las hormigas se habrán propagado a todos los árboles en la plantación, pero ése no es el caso.

“Las hormigas solo ocupan alrededor del tres por ciento de los árboles”, dijo Vandermeer. “pero una vez que se las encuentra, se las encuentra en grupos”.

¿Cómo se explica esa agrupación?

“Normalmente, cuando se tiene un animal o una planta que aparecen distribuidos así, en parches, uno tiende a pensar que existe cierta variable de hábitat subyacente que es responsable”, dijo Vandermeer. Pero en la plantación de café, el hábitat es lo más uniforme que pueda ser un hábitat, con los árboles plantados, deliberadamente, en un patrón de cuadrícula. De modo que la distribución no uniforme de las colonias de hormigas debe responder a alguna otra cosa que no sea el hábitat, algo inherente en la biología de las hormigas.

Los investigadores combinaron modelos de computadora y las observaciones en el terreno y llegaron a un escenario que explica los patrones espaciales como un caso de criticalidad.

A medida que las colonias se propagan de un árbol a otro, se desarrollan agrupaciones locales, pero las agrupaciones no se expanden indefinidamente, y todo debido a otro insecto con un nombre siniestro: la mosca decapitadota. La mosca parásita deposita sus huevos en el tórax de una hormiga, el huevo madura y la larva de la mosca migra a la cápsula de la cabeza de la hormiga, donde se da un festín con el contenido. Luego la cabeza de la hormiga cae y emerge una nueva mosca adulta. Desafortundamente para las hormigas, cuanto mayores son sus agrupaciones, más fácil es que las moscas encuentren los hormigueros.

“De modo que es la mosca lo que mantiene la distribución de las hormigas”, dijo Perfecto. Observando las frecuencias de varios tamaños de agrupaciones, los investigadores encontraron la relación de ley de poder delatora, la marca típica de la criticalidad.

La comprensión del sistema obtenida por estos científicos tiene implicaciones para el control de las pestes del café, tales como la escama verde del café (Coccus viridis), un insecto chato, sin rasgos notables que vive en las matas del café. En algunas matas, las hormigas Azteca protegen a los insectos de la escama contra los predadores y parásitos y, a cambio, colectan un líquido dulce y pegajoso que secreta la escama verde.

Uno de los enemigos mortales de la escama verde del café es un abejorro cuyas formas adulta y larval se alimenta de insecto. “Cuando un abejorro adulto viene a comer los insectos de la escama verde las hormigas defienden vigorosamente a las escamas contra el ataque”, dijo Vandermeer. “De modo que dentro de estas agrupaciones, el abejorro no puede comer su presa”. Esto se refiere al abejorro adulto, porque sus larvas evaden las hormigas con secreciones cerosas en sus lomos que pegotean las partes de la boca de las hormigas.

Las larvas del abejorro no solo son capaces de devorar en cantidades la escama verde del café sino que también consiguen una ayuda inadvertida de las hormigas. En el curso de su batalla para ahuyentar a las avispas parásitas que atacan a la escama, las hormigas también alejan a otros insectos que parasitan a la larva del abejorro.

“De modo que tenemos una situación en la cual el abejorro es el predador mayor del insecto de la escama verde, que es una peste del café, y que el abejorro exterminaría si no fuese por la distribución en parches de los hormigueros, porque las larvas solo pueden sobrevivir con las hormigas, y los adultos solo pueden sobrevivir sin ellas”, dijo Vandermeer. “Los caficultores ven que las hormigas protegen al insecto de la escama verde y quieren eliminarlas. Pero lo que hemos descubierto es que la hormiga, al formar esas agrupaciones, es un componente clave en el mantenimiento del principal predador de la escama en el sistema”.

Los investigadores recibieron fondos de la Fundación Nacional de Ciencias.

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