La organización espacial se puede observar cuando los componentes de un grupo biológico o abiótico están dispuestos de forma no aleatoria en el espacio. Los patrones abióticos , como las formaciones onduladas en las dunas de arena o los patrones de ondas oscilantes de la reacción de Belousov-Zhabotinsky [1] surgen después de que miles de partículas interactúan millones de veces. Por otro lado, los individuos en grupos biológicos pueden organizarse de manera no aleatoria debido a un comportamiento egoísta, interacciones de dominación o comportamiento cooperativo. WD Hamilton (1971) propuso que en una " manada no relacionada"de los animales, la organización espacial es probablemente el resultado de los intereses egoístas de los individuos que intentan adquirir alimentos o evitar la depredación . [2] Por otro lado, también se han observado arreglos espaciales entre miembros altamente relacionados de grupos eusociales , lo que sugiere que el arreglo de individuos puede proporcionar alguna ventaja para el grupo . [3]
Organización espacial en insectos eusociales
Los individuos de una colonia social de insectos pueden organizarse espacialmente o disponerse de forma no aleatoria dentro del nido. Estos territorios en miniatura, o zonas de fidelidad espacial, se han descrito en abejas melíferas ( Apis mellifera [4] ), hormigas ( Odontomachus brunneus ; [5] Temnothorax albipennis ; [6] Pheidole dentata [3] ) y avispas de papel ( Polistes dominulus , [7] Ropalidia revolutionalis [8] ). Mientras residen en estas zonas, los trabajadores realizan la tarea adecuada al área en la que residen. Por ejemplo, los individuos que permanecen en el centro de un hormiguero tienen más probabilidades de alimentar a las larvas, mientras que los individuos que se encuentran en la periferia del nido tienen más probabilidades de alimentarse. [5] [6] EO Wilson propuso que al permanecer en áreas pequeñas y no aleatorias dentro del nido, la distancia que un individuo se mueve entre las tareas puede minimizarse y la eficiencia general de la colonia aumentaría. [3]
Organización espacial en el nido
"Búsqueda de trabajo"
Hay una variedad de formas en que los individuos pueden dividir el espacio dentro de un nido. De acuerdo con la hipótesis de “búsqueda de trabajo” , los trabajadores adultos comienzan a realizar tareas en el área del nido donde emergieron y gradualmente se mueven hacia la periferia del nido a medida que cambian las demandas para realizar tareas particulares. Esta hipótesis se basa en dos observaciones: "(1) que existe una estructura espacial en el diseño de las tareas en las colonias sociales de insectos y (2) que los trabajadores se convierten primero en adultos en o alrededor del centro del nido". [9] Las personas pueden permanecer en un área durante un período de tiempo prolongado, siempre que las tareas deban realizarse allí. Con el tiempo, la zona de un individuo puede cambiar a medida que se realizan las tareas y los trabajadores buscan otras áreas donde deben realizarse las tareas. Las abejas melíferas , por ejemplo, comienzan su vida adulta cuidando de las crías ubicadas en el área cercana a donde emergieron (es decir, abejas nodrizas). Con el tiempo, los trabajadores se alejan del área de cría y comienzan a realizar otras tareas, como almacenar alimentos, proteger o buscar comida. [4]
Jerarquía de dominancia
El espacio dentro del nido también puede dividirse como resultado de interacciones de dominancia . Por ejemplo, en las colonias de avispas de papel , una sola reina inseminada puede encontrar (iniciar) una colonia después de despertar de la hibernación (hibernación). Sin embargo, es común en muchas especies que múltiples hembras inseminadas se unan a estas fundadoras en lugar de fundar su propio nido. [10] Cuando varias hembras inseminadas encontraron una colonia juntas, la colonia crece rápidamente, pero solo un individuo se convertirá en la principal ponedora de huevos. [11] A través de una serie de interacciones de dominancia, la avispa más agresiva emergerá como el individuo dominante y se convertirá en la principal capa de huevos del grupo (el papel principal para asegurar que sus genes se transmitan a las generaciones posteriores), mientras que el resto las avispas subordinadas realizarán otras tareas, como la construcción de nidos o la búsqueda de alimento. [8] Existe evidencia de que estas interacciones de dominancia también afectan las zonas espaciales que ocupan los individuos. En las avispas de papel ( Ropalidia revolutionalis ), así como en la especie de hormiga Odontomachus brunneus , [5] es más probable que los individuos dominantes residan en las áreas centrales del nido, donde cuidan de la cría, mientras que los individuos subordinados son empujados hacia el borde, donde es más probable que forrajeen. Se desconoce si la división del espacio o el establecimiento de la dominación ocurre primero y si el otro es el resultado de ello.
Organización espacial fuera del nido
También hay evidencia de que los recolectores, que son los insectos que abandonan el nido para recolectar los valiosos recursos para la colonia en desarrollo, pueden dividir el espacio fuera del nido. Makino & Sakai demostraron que los abejorros recolectores mantienen zonas de alimentación en parches de flores, lo que significa que las abejas regresan constantemente a las mismas áreas dentro de un parche y hay poca superposición entre los individuos. [12] Estas zonas pueden expandirse y contraerse cuando se retiran o introducen los forrajeros vecinos, respectivamente. [13] Al dividir los parches de alimentación en "territorios de alimentación" en miniatura, los individuos pueden maximizar el número de flores visitadas con interrupciones mínimas o competencia entre recolectores. Estos 'territorios de forrajeo' divididos entre individuos de la misma colonia son el resultado de la autoorganización entre los forrajeros; es decir, no hay un recolector de plomo que indique dónde se alimentan las abejas. En cambio, el mantenimiento de estas zonas de alimentación se debe a reglas simples seguidas por cada recolector individual. Los estudios para determinar estas "reglas" son un área importante de investigación en ciencias de la computación , biología básica , ecología del comportamiento y modelado matemático .
La organización espacial como propiedad emergente de un sistema autoorganizado
La autoorganización observada en los territorios de forrajeo es un microcosmos de la autoorganización que se observa en toda la colonia . La organización espacial observada en las colonias de insectos sociales puede considerarse una propiedad emergente de un sistema complejo autoorganizado . Es autoorganizado porque no hay un líder que dicte dónde residirá cada individuo, ni qué tarea realizará un individuo una vez que llegue allí. [14] En cambio, las zonas pueden ser un subproducto de la división del trabajo, por la cual los individuos terminan en un lugar en particular durante un período de tiempo en función de la tarea que realizan, [9] o interacciones de dominación, mediante las cuales se otorga acceso a los individuos dominantes. a los lugares más deseables dentro del nido. [5] [8] Los patrones espaciales exhibidos por individuos de colonias sociales de insectos no son obvios, porque es difícil de observar y diferenciar entre individuos dentro de la cavidad de un nido o volando a través de un parche de alimentación. Sin embargo, cuando se presta especial atención al trabajador individual, la organización espacial de los trabajadores en el nido se hace evidente.
Ver también
- Autómata celular
Referencias
- ^ Ball, P. El tapiz hecho a sí mismo: formación de patrones en la naturaleza . Oxford: Prensa de la Universidad de Oxford. ISBN 0-19-850244-3.
- ^ Hamilton, WD (1971). "Geometría para el rebaño egoísta". Revista de Biología Teórica . 31 (2): 295–311. doi : 10.1016 / 0022-5193 (71) 90189-5 . PMID 5104951 .
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