Un nuevo modelo matemático proporciona predicciones rápidas y fiables sobre hasta dónde puede transportar el viento las semillas de una planta.
A menudo, para mantenerse viva, una planta debe moverse de lugar liberando sus semillas, pero las plantas tienen sus raíces en el suelo y no pueden moverse por sí mismas. En cambio, dependen de los animales o del viento para llevar sus semillas a un nuevo lugar.
Al desempeñar un papel fundamental y esencial en un ecosistema, las plantas contribuyen al bienestar de la salud humana al ayudar a crear recursos como alimentos y medicinas.
Un equipo de investigadores desarrolló el modelo para comprender mejor cómo las plantas pueden mantener su resiliencia frente a desafíos como el cambio climático.
Liberación de las semillas
«Una vez que las semillas se liberan de una planta, queríamos saber hasta dónde pueden llegar porque a medida que las condiciones del viento fluctúan, las semillas se moverán de manera diferente como resultado de distintos pesos, tamaños y formas», dice Binbin Wang, profesor asistente. en el departamento de ingeniería civil y ambiental de la Universidad de Missouri.
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«Este modelo nos da una mejor idea de la probabilidad de que una semilla caiga en el suelo en diferentes condiciones dependiendo del tipo de semilla, el tipo de planta y la velocidad del viento».
Una ventaja del modelo es su capacidad para predecir la probabilidad de que las semillas eventualmente caigan al suelo cuando los vientos son turbulentos, dice Jeffrey Wood, profesor asistente en la Escuela de Recursos Naturales.
«Al igual que los remolinos creados por las corrientes de un río, también hay remolinos que giran en la atmósfera, particularmente en la parte más baja, más cercana a la superficie de la Tierra», dice Wood. “Estos remolinos atmosféricos , llamados turbulencias, son movimientos caóticos y giratorios que pueden transportar gases y calor en la atmósfera. También mueven semillas por el aire”.
Foto: Christian Papaux/Unsplash
Los cambios en una parte del ecosistema pueden crear un “efecto bola de nieve” en otras partes. Por ejemplo, una pérdida de diversidad vegetal puede alterar la frágil estabilidad de todo el ecosistema y afectar tanto a las poblaciones humanas como animales.
Por eso es importante comprender la dispersión de semillas. Las plantas sólo pueden hacer este movimiento una vez durante su vida: como semilla, dice Lauren Sullivan, profesora asistente en la Facultad de Ciencias Naturales de la Universidad Estatal de Michigan.
Por ejemplo, si los vientos son suaves, tranquilos y no turbulentos cuando una planta está produciendo sus semillas, las semillas podrían caer hacia abajo y no esparcirse a ninguna parte, dice.
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Cómo las plantas se mueven como semillas
«Comprender cómo las plantas se mueven como semillas durante todo el año es fundamental para que podamos analizar cómo podrán manejar el cambio climático», dice Sullivan. “Este movimiento también es importante porque podemos aumentar la diversidad en el ecosistema.
“Como biólogo, en lugar de hacer suposiciones sobre cómo se mueven las plantas , ahora podemos asociarnos con investigadores que pueden tener en cuenta aspectos como la aerodinámica y la micrometeorología. Este enfoque innovador puede ayudarnos a desarrollar modelos precisos que sean lo suficientemente simples como para hacer buenas predicciones en poco tiempo”.
El modelo, que hace predicciones basadas en el tipo de semilla y planta, la altura de la planta y la velocidad del viento, puede desarrollar datos predictivos de todo un año en sólo uno o dos días. Es similar a otros modelos que Wang ha creado para predecir la propagación de huevos de peces en los ríos o la propagación de gotitas respiratorias cargadas de virus en el aire.
Como parte de su trabajo futuro, el equipo desarrollará programación educativa para estudiantes K-12 y universitarios. Por ejemplo, brindarán oportunidades para que los estudiantes universitarios exploren cómo diferentes disciplinas, como la agricultura, las ciencias biológicas y la ingeniería, pueden trabajar juntas para resolver diferentes problemas del mundo real.
El estudio aparece en la revista Ecoological Modeling . El Departamento de Agricultura de los Estados Unidos financió el trabajo.
Fuente: Universidad de Missouri
Estudio original DOI: 10.1016/j.ecolmodel.2023.110503
