Grupo de Sistemas Complejos UPM

Volver
Complejidad en Ecología Estudio de sistemas complejos en ecología: interacciones mutualistas, dinámica de poblaciones y topología de las redes ecológicas.

Las comunidades mutualistas son una clase de ecosistemas de gran interés en las que todas las interacciones entre especies son beneficiosas. La heterogeneidad en el número de interacciones (las especies "generalistas" interaccionan con muchas, mientras que las "especialistas" sólo interaccionan con un número muy reducido), la asimetría de las mismas (los especialistas interaccionan fundamentalmente con especies generalistas) y la heterogeneidad en las poblaciones de las distintas especies, hace que estos sistemas deban ser estudiados como sistemas complejos. La descripción matemática de la dinámica de las redes mutualistas está cimentada en modelos clásicos de población como los de Verhulst y Lotka-Volterra, en la que se añade un término de beneficio mutuo. Dado que estos modelos presentan soluciones divergentes bajo determinadas condiciones se han propuesto diversas variaciones que salvan este inconveniente aunque matemática y ecológicamente son difíciles de trabajar. Nuestro grupo está trabajando con nuevos modelos que, además de ser más fáciles de interpretar ecológicamente, son tratables matemáticamente y permite explorar un espacio de fases más rico y realista que los modelos clásicos. Además contamos con una aplicación desarrollada en Java en permite realizar simulaciones estocásticas de las ecuaciones en las que, además, se les puede someter a perturbaciones para estudiar el efecto sobre el resto de las poblaciones del ecosistemas, lo que permite arrojar más luz sobre la dinámica compleja de las comunidadesmutualistas. Desde el punto de vista topológico, estas comunidades pueden modelarse como redes bipartitas con un núcleo de especies muy conectadas, una propiedad llamada anidamiento. Esta propiedad muy característica de las redes mutualistas ha sido muy estudiada aunque todavía se desconoce el origen de esta estructura. Por otra parte, estas redes son muy resistentes y estables, hecho demostrado por su larga difusión a lo largo de la evolución: la mayor parte de las plantas con flor de los bosques tropicales basan su reproducción en una interacción mutualista con animales (polinizadores o dispersores de semillas). Esta robustez se piensa que está basada en la propia estructura anidada de la red, aunque en la actualidad se sigue trabajando en ello. Los modelos que tratan de explicar la formación de estas estructuras anidadas en las comunidades mutualistas también podrían servir para explicar la resistencia y robustez de estas redes.

Publicaciones Relacionadas
2017
"A mesoscopic stochastic model for the specific consumption rate in substrate-limited microbial growth" F. J. Arranz, J. M. Peinado, PLoS ONE 12, e0171717 (2017), http://dx.doi.org/10.1371/journal.pone.0171717

"Determination of diffusion and convective transfer coefficients in food drying revisited: A new methodological approach" F. J. Arranz, T. Jiménez-Ariza, B. Diezma, E. C. Correa, Biosystems Engineering 162, 30 (2017), http://dx.doi.org/10.1016/j.biosystemseng.2017.07.005

2016
"Agricultural activity shapes the communication and migration patterns in Senegal" R. M. Benito, J. C. Losada, J. Borondo, A. M. Tarquis, A. J. Morales, S. Martín, Special Issue of the Journal “Chaos “ (AIP) entitled “Complex Dynamics in Networks, Multilayered Structures and Systems”

"Transition State Theory for solvated reactions beyond recrossing-free dividing surfaces" F. Revuelta, T. Bartsch, P. L. Garcia-Muller, R. M. Benito, R. Hernandez, F. Borondo, , https://arxiv.org/abs/1605.03339

2015
"Using the small alignment index chaos indicator to characterize the vibrational dynamics of a molecular system: LiNC-LiCN" F. Borondo, R. M. Benito, P. Benítez, J. C. Losada, Phys. Rev. E 92, 022802, http://journals.aps.org/pre/abstract/10.1103/PhysRevE.92.022802

"Structural analysis and traffic flow in the transport networks of Madrid" R. M. Benito, M. L. Mouronte, Networks and Heterogeneous Media, 10 (1), pp. 127-148, http://aimsciences.org/journals/displayArticlesnew.jsp?paperID=10843

"Multiple leaders on a multilayer social media" R. M. Benito, J. Borondo, J. C. Losada, A. J. Morales, Chaos, Solitons and Fractals, 72, pp. 90-98, https://www.researchgate.net/publication/272028518_Multiple_leaders_on_a_multilayer_social_media

"Preface: New trends, models and applications in complex and multiplex networks" R. M. Benito, J. C. Losada, Networks and Heterogeneous Media, 10 (1), pp. i-iii, https://www.aimsciences.org/journals/displayArticlesnew.jsp?paperID=10835

"Experimental study of heat transport in fractured network" A. M. Tarquis, Energy Procedia, 76, 273 – 281, http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1876610215016367

"Spatial Modelling of Rainfall Patterns over the Ebro River Basin Using Multifractality and Non-Parametric Statistical Techniques" A. M. Tarquis, Water, 7, 6204-6227, http://www.mdpi.com/2073-4441/7/11/6204

"Characterizing ethnic interactions from human communication patterns in ivory coast" A. J. Morales, R. M. Benito, J. C. Losada, J. Borondo, W. Creixell, Networks and Heterogeneous Media, 10 (1), pp. 87-99, http://aimsciences.org/journals/displayArticlesnew.jsp?paperID=10841

"Editorial on multiplex networks: Structure, dynamics and applications" J. C. Losada, R. M. Benito, Chaos, Solitons and Fractals, 72, pp. 1-3, https://www.researchgate.net/publication/272028517_Editorial_on_Multiplex_networks_Structure_dynamics_and_applications

"Multi-distributed wireless sensors for monitoring a long distance transport in a reefer container" T. Jiménez-Ariza, E. C. Correa, B. Diezma, A. Moya-González, F. J. Arranz, P. Barreiro, International Journal of Postharvest Technology and Innovation 5, 149 (2015), http://dx.doi.org/10.1504/IJPTI.2015.074327

2014
"Efficiency of human activity on information spreading on Twitter" A. J. Morales, J. C. Losada, J. Borondo, R. M. Benito, Social Networks Volume 39, Pages 1–11, http://dx.doi.org/10.1016/j.socnet.2014.03.007

"The role of the CN vibration in the activated dynamics of LiNC-LiCN isomerization in an argon solvent at high temperatures " R. M. Benito, F. Borondo, P. L. Garcia-Muller, R. Hernandez, Journal of Chemical Physics , http://dx.doi.org/10.1063/1.4892921

"Geometrodynamical analysis to characterize the dynamics and stability of a molecular system through the boundary of the Hill’s region" R. M. Benito, J. C. Losada, F. Borondo, A. Vergel, Applied Mathematics , http://dx.doi.org/10.4236/am.2014.516251

"Adapting physics courses in an engineering school to the b-learning philosophy " J. Borondo, A. J. Morales, R. M. Benito, J. C. Losada, European Journal of Engineering Education 39, 496-506 , http://dx.doi.org/10.1080/03043797.2013.874980

"Robustness of alpine pollination networks: effects of network structure and consequences for endemic plants" J. Galeano, J. M. Pastor, Arctic, Antarctic, and Alpine Research 46, 568-580 , http://dx.doi.org/10.1657/1938-4246-46.3.568

"Rethinking the logistic approach for population dynamics of mutualistic interactions" J. Galeano, J. M. Pastor, Journal of Theoretical Biology 363, 332-343 , http://dx.doi.org/10.1016/j.jtbi.2014.08.039

"Drought Risk Identification: Early Warning System of Seasonal Agrometeorological Drought" A. M. Tarquis, Nat. Hazards Earth Syst. Sci., 14, 2435-2448, http://www.nat-hazards-earth-syst-sci.net/14/2435/2014/

"Fractal analysis of laplacian piramidal filters applied to soil segmentation" A. M. Tarquis, The Scientific World Journal, 2014, 1-13, http://dx.doi.org/10.1155/2014/212897

"Variable Entangling in a Quantum Battle of the Sexes Cellular Automaton" R. Alonso-Sanz, CELLULAR AUTOMATA: 11TH INTERNATIONAL CONFERENCE ON CELLULAR AUTOMATA FOR RESEARCH AND INDUSTRY, 8751, pp.: 125-135 , http://link.springer.com/chapter/10.1007%2F978-3-319-11520-7_14

"Rotation of the polarization direction and reversal of helicity of ultrashort pulsed beams propagating in free space" M. A. Porras, JOURNAL OF THE OPTICAL SOCIETY OF AMERICA A-OPTICS IMAGE SCIENCE AND VISION, 31, pp.:1200-1205, http://dx.doi.org/10.1364/JOSAA.31.001200

"Phase Transition in Elementary Cellular Automata with Memory" R. Alonso-Sanz, Int. J. Bifurcation Chaos 24, pp.: 0-15, http://dx.doi.org/10.1142/S0218127414501168

"Nondiffracting and nonattenuating vortex light beams in media with nonlinear absorption of orbital angular momentum" M. A. Porras, JOSA B, Vol. 31, Issue 11, pp. 2657-2664, http://arxiv.org/ct?url=http%3A%2F%2Fdx.doi.org%2F10%252E1364%2FJOSAB%252E31%252E002657&v=18446f48

"The Phase Space as a New Representation of the Dynamical Behaviour of Temperature and Enthalpy in a Reefer monitored with a Multidistributed Sensors Network" T. Jiménez-Ariza, E. C. Correa, B. Diezma, A. C. Silveira, P. Zócalo, F. J. Arranz, A. Moya-González, M. Garrido-Izard, P. Barreiro, M. Ruiz-Altisent, Food and Bioprocess Technology 7, 1793 (2014), https://doi.org/10.1007/s11947-013-1191-8

"Advanced Characterisation of a Coffee Fermenting Tank by Multi-distributed Wireless Sensors: Spatial Interpolation and Phase Space Graphs" E. C. Correa, T. Jiménez-Ariza, V. Díaz-Barcos, P. Barreiro, B. Diezma, R. Oteros, C. Echeverri, F. J. Arranz, M. Ruiz-Altisent, Food and Bioprocess Technology 7, 3166 (2014), https://doi.org/10.1007/s11947-014-1328-4

2011
"Development of model based sensors for the supervision of a solar dryer" E. C. Correa, F. J. Arranz, B. Diezma, E. Juliá, J. I. Robla, L. Ruiz-García, J. García-Hierro, P. Barreiro, Computers and Electronics in Agriculture 78, 167 (2011), http://dx.doi.org/10.1016/j.compag.2011.07.004

2009
"Weighted-Interaction Nestedness Estimator (WINE): A new estimator to calculate over frequency matrices" J. Galeano, J. M. Pastor, J. M. Iriondo, Environmental Modelling & Software 24, 1342 (2009), http://dx.doi.org/10.1016/j.envsoft.2009.05.014

"Electrostatic and hydrodynamics effects in a sedimented magnetorheological suspension" P. Dominguez-Garcia, J. M. Pastor, S. Melle, M. A. Rubio, Physical Review E 80, 021405 (2009), http://dx.doi.org/10.1103/PhysRevE.80.021405

2007
"New dynamic scaling in increasing systems" J. M. Pastor, J. Galeano, Central European Journal of Physics 5, 539 (2007), http://dx.doi.org/10.2478/s11534-007-0043-4

"Scaling in the aggregation dynamics of a magnetorheological fluid" P. Dominguez-Garcia, S. Melle, J. M. Pastor, M. A. Rubio, Physical Review E 76, 051403 (2007), http://dx.doi.org/10.1103/PhysRevE.76.051403

2006
"Experimental characterization of hydration and pinning in bentonite clay, a swelling, heterogeneous, porous medium" A. Bru, J. M. Pastor, Geoderma 134, 295 (2006), http://dx.doi.org/10.1016/j.geoderma.2006.03.006