La hipótesis de búsqueda de alimento en vuelo de Lévy es una hipótesis en el campo de la biología que se puede enunciar de la siguiente manera:
Dado que los vuelos y caminatas de Lévy pueden optimizar la eficiencia de búsqueda, la selección natural debería haber llevado a adaptaciones para la búsqueda de alimento en vuelo de Lévy. [1]
Fondo
El movimiento de los animales se parece mucho en muchos aspectos a los movimientos aleatorios de las partículas de polvo en un fluido . [2] Esta similitud generó interés en tratar de comprender cómo se mueven los animales a través de la analogía con el movimiento browniano. Esta sabiduría convencional se mantuvo hasta principios de la década de 1990. Sin embargo, a partir de finales de la década de 1980, comenzaron a acumularse pruebas que no se ajustaban a las predicciones teóricas. [2]
En 1999, una investigación teórica de las propiedades de los vuelos de Lévy mostró que una distribución inversa al cuadrado de los tiempos o distancias de vuelo podría optimizar la eficiencia de la búsqueda en determinadas circunstancias. [3] Específicamente, una búsqueda basada en un paseo de Lévy de cuadrado inverso, que consiste en una búsqueda de velocidad constante siguiendo una ruta cuya longitud se distribuye sobre una distribución estable de Levy de cuadrado inverso, es óptima para buscar objetivos revisitables distribuidos de forma dispersa y aleatoria en ausencia de memoria. El equipo de investigadores, formado por Gandhimohan M. Viswanathan, Sergey V. Buldyrev, Marcos Gomes E. da Luz, Shlomo Havlin, Ernesto P. Raposo y H. Eugene Stanley, publicó estos resultados en 1999 en la revista Nature .
Ha habido cierta controversia sobre la realidad de la búsqueda de alimento en vuelo de Lévy. Los primeros estudios se limitaron a un pequeño rango de movimiento y, por lo tanto, el tipo de movimiento no pudo determinarse de manera inequívoca; y en 2007 se encontraron fallas en un estudio de albatros errante que fue el primer ejemplo empírico de tal estrategia. [4] Sin embargo, hay muchos estudios nuevos que respaldan la hipótesis de búsqueda de alimento en vuelo de Lévy. [5] [6] [7] [8]
Estudios recientes utilizan métodos estadísticos más nuevos [9] y conjuntos de datos más grandes que muestran trayectorias de movimiento más largas. [10] Los estudios publicados en 2012 y 2013 volvieron a analizar las rutas de alimentación de los albatros errantes y concluyeron un fuerte apoyo para los vuelos Lévy truncados y las caminatas brownianas consistentes con las predicciones de la hipótesis de alimentación del vuelo Lévy. [11] [12]
Desde el punto de vista teórico, un estudio reciente [13] cuestiona la validez del resultado de optimalidad publicado en 1999, al concluir que para caminatas aleatorias bidimensionales o tridimensionales, este resultado solo es válido para condiciones muy específicas: (i) una vez que un objetivo ha sido forrajeado, tiene que reaparecer infinitamente rápido, (ii) la escala típica del desplazamiento del animal tiene que ser muy pequeña en comparación con el tamaño típico de los objetivos, (iii) después de que se encuentra un objetivo, el animal ha para iniciar una nueva caminata aleatoria infinitamente cerca del borde de este objetivo. Si alguna de esta condición no es válida, el resultado de la optimalidad no se cumple: los paseos de Levy de cuadrado inverso no son óptimos, y la ganancia de cualquier paseo de Levy óptimo sobre otros es necesariamente marginal (en el sentido de que no diverge cuando la densidad de objetivos es bajo).
Referencias
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Otras lecturas
- Viswanathan, Gandhimohan. METRO.; Luz, Marcos GE da; Raposo, Ernesto P .; Stanley, H. Eugene (2011). La física de la búsqueda de alimento: una introducción a las búsquedas aleatorias y los encuentros biológicos . Prensa de la Universidad de Cambridge. ISBN 9781139497558.
- Kagan, Eugene; Ben-Gal, Irad (2015). Búsqueda y forrajeo: movimiento individual y dinámica de enjambres . Prensa CRC. ISBN 9781482242102.
- Reynolds, Andy (septiembre de 2015). "Liberar la investigación de Lévy walk de los grilletes de una búsqueda óptima". Reseñas de Física de la Vida . 14 : 59–83. Código bibliográfico : 2015PhLRv..14 ... 59R . doi : 10.1016 / j.plrev.2015.03.002 . PMID 25835600 .