Investigadores españoles, entre los que se encuentra una profesora de la UFV, desarrollan una herramienta para descubrir ecosistemas en riesgo de extinción

Grupos de investigación en ecología de varios países utilizan ya esta herramienta

Madrid – 7 de mayo de 2018.-
Un equipo de investigadores formado por Javier García Algarra, profesor en el Grado en ‘Ingeniería del Software’ en el Centro Universitario U-tad, Javier Galeano y Juan Manuel Pastor, investigadores del Grupo de Sistemas Complejos de la Universidad Politécnica de Madrid, junto con Mary Luz Mouronte, profesora de la Universidad Francisco de Vitoria han desarrollado una herramienta para la visualización de redes biológicas bipartitas, como por ejemplo, las que aparecen entre polinizadores y plantas o entre enfermedades y genes, con el objetivo de facilitar el descubrimiento de sus interacciones y anticipar así medidas correctoras. La herramienta denominada ‘BipartGraph’ es de especial utilidad para los ecólogos al mostrarles de forma visual y numérica los resultados de las interacciones ecológicas. El usuario puede, por ejemplo, identificar las especies de plantas amenazadas por la desaparición de polinizadores o bien a la inversa. Esta labor no es trivial para los ecosistemas reales, con decenas de especies y cientos de interacciones. La importancia de las especies está relacionada con la posición que ocupan en la red, es decir, la desaparición de especies centrales (ver imagen a continuación) puede provocar un efecto catastrófico denominado ‘extinción en cascada’ que conllevaría la desaparición tanto de la planta, como de sus polinizadores.

En este trabajo se han diseñado y desarrollado dos nuevos tipos de visualizaciones, utilizando la teoría de grafos. Una es la denominada ‘Polar Plot’, trabaja reduciendo la información de las nuevas magnitudes en un único gráfico, mientras que la visualización, ‘Ziggurat Plot’, permite una mejor visión de la conectividad gracias al agrupamiento espacial.

Red de plantas y polinizadores en Tenerife. En la imagen (zigurat) el usuario ha seleccionado la especie número 4 (Vanessa indica). El diagrama muestra sus conexiones y la página que la describe es de Wikipedia. Si desapareciese esta especie en Tenerife, este ecosistema se vería seriamente amenazado.

Ecólogos de distintos grupos de investigación de primer nivel ya utilizan este software gratuito que ayuda, entre otras cosas, a identificar especies en riesgo por distintos factores: cambio climático, estrés hídrico, desplazamiento de sus hábitats por la presión humana, etc. También puede emplearse en el análisis de otro tipo de redes comunes en investigación biotecnológica, como el conjunto de relaciones entre enfermedades hereditarias y genes que las provocan.

Ignasi Bartomeus, investigador y científico en la Estación Biológica de Doñana (EBD-CSIC) y usuario de la herramienta explica que ‘cuando se usan datos complejos, poder visualizarlos es muy importante para entenderlos. “BipartGraph’ ofrece una visualización diferente y ordenada que nos permite entender las redes de interacciones entre plantas y polinizadores más fácilmente. Mi trabajo consiste en entender cómo la destrucción del hábitat afecta a las plantas y a sus polinizadores, pero para eso es importante saber cómo interaccionan entre ellos. ‘BipartGraph’ nos ayuda a ver qué especies son las centrales estructurando esta red de interacciones complejas. Por ejemplo, en el Parque Natural de Doñana hemos visto como en 2016 un episodio climatológico extremo de sequía y calor asociado al cambio de temperatura global, avanzó la actividad de los polinizadores y plantas más de un mes y medio respecto a lo esperado, sin embargo, las especies que forman el núcleo de la comunidad fueron bastante estables. Esto indica que hay mecanismos que pueden amortiguar estos cambios, al menos por ahora.”

Wilfredo Falcón es ecólogo de islas en la Universidad de Zurich (Suiza) y actualmente está utilizando la herramienta como parte de su proyecto de investigación doctoral para estudiar la red de dispersión de semillas del atolón de Aldabra, una isla aislada en el Océano Índico. Según expone “la visualización de redes biológicas (y no biológicas) por medio de ‘BipartGraph’, a diferencia de otros métodos, me permite observar de manera intuitiva y clara la estructura de la red de dispersión de semillas de Aldabra, y en mi caso, su estructura altamente anidada y su falta de modularidad. Además, también hice uso de estas medidas

para describir el rol de los distintos animales y plantas dentro de dicha red. Por ejemplo, las tortugas gigantes de Aldabra y las palomas de Comoro resultaron ser frugívoros importantes en la red de dispersión de semillas de Aldabra basado en las métricas de ‘k-degree’ y ‘k-risk”.

“Esto supone que estas especies son esenciales para la conservación de las interacciones de dispersión de semillas, las cuales son de suma importancia ecológica; no sólo ayudan a las plantas a moverse a través del paisaje, sino que también afectan a la dinámica poblacional de las plantas y a la estructura de las comunidades. Los resultados derivados del análisis con ‘BipartGraph’, en combinación con otros análisis estadísticos, me ha permitido hacer recomendaciones en cuanto a la conservación de especies, e informar de proyectos de ‘rewilding’ (reintroducción de especies donde se han extinguido o de especies ‘reemplazo’)”, concluye Falcón.

El software se ha desarrollado en la modalidad Open Source, lo que significa que está disponible de forma gratuita para toda la comunidad científica y de cualquier otro tipo de potencial usuario. Se ha utilizado el lenguaje de programación R. Está disponible en https://github.com/jgalgarra/bipartgraph.

Este tipo de avances son una muestra de cómo la digitalización, el Big Data, la analítica de datos y las herramientas interactivas de visualización contribuyen al avance científico y tienen aplicación directa en el desarrollo y la conservación del medioambiente. Gracias a esta herramienta de visualización de datos, los ecólogos pueden predecir con anticipación qué especies de fauna y flora corren el riesgo de desaparecer, establecer medidas correctoras y pronosticar qué consecuencias puede tener para cada país las variaciones producidas en sus ecosistemas naturales.

El artículo ha sido publicado en la revista Complexity Volume 2018 (2018), Article ID 6204947, 11 pages.

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La Universidad Politécnica de Madrid (UPM) es referente en la investigación y docencia en Arquitectura, Ingeniería y Ciencias del Deporte. La UPM es la universidad de habla hispana mejor situada en el QS World University Ranking de 2018 en el área de Ingeniería y Tecnología. Dos de sus Campus tienen el reconocimiento de Campus de Excelencia Internacional (CEI). Alrededor de 40.000 estudiantes de grado, máster, doctorado y programas de posgrado estudian en sus aulas. Institución innovadora, despliega una intensa

labor de difusión de la cultura en colaboración con empresas y organismos públicos. Sus titulaciones cubren todas las áreas de la arquitectura e ingenierías de la sociedad actual, en la que influyen de manera decisiva los avances tecnológicos y, en la que cada vez adquieren mayor responsabilidad científicos e ingenieros. La UPM destaca por su estrecha relación con el sector empresarial. Alrededor de 4.000 investigadores desarrollan su actividad en sus Centros. En ellos es reconocida internacionalmente la excelencia de sus más de 200 grupos de investigación. La UPM es la primera universidad española en captación de recursos externos en I+D+i.

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Con más de 20 años de andadura, la Universidad Francisco de Vitoria imparte 24 titulaciones de Grado y 14 de doble Grado, de diferentes áreas como Ciencias Jurídicas y Empresariales, Ciencias de la Educación y Humanidades, Ciencias de la Salud, Ciencias Experimentales, Ingeniería y Arquitectura, y Ciencias de la Comunicación, con un proyecto educativo diferenciador, ya que enseña ciencias y profesiones centradas en la persona. La UFV forma a los alumnos en las habilidades, competencias y talentos imprescindibles para su desarrollo, transmitiéndoles valores y actitudes para que se conviertan en personas íntegras y capaces de entender su profesión como una labor de servicio a los demás. Además, la UFV apuesta por la innovación y el emprendimiento, la internacionalidad, la participación activa de todo el alumnado y la exigencia personal, con docentes de gran bagaje tanto académico como profesional. También cuenta con programas de prácticas con convenios en más de 4600 empresas.

Dosier de prensa:

Investigadores españoles desarrollan una herramienta para descubrir ecosistemas en riesgo de extinción, en EcoDiario

Una herramienta para descubrir ecosistemas en riesgo de extinción, en Sinc, la ciencia es noticia

Investigadores de la UPM desarrollan una herramienta para descubrir ecosistemas en riesgo de extinción, en europa press

Crean un software que predice qué especies estarán en extinción, en el plural.com

Una herramienta para descubrir ecosistemas en riesgo de extinción, en Noticias de la Ciencia y la Tecnología

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