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La primera autora de un paper que se publicó en el Journal of Theoretical Biology responde cinco preguntas sobre su trabajo. Éste es el segundo cuestionario de la flamante sección “Papers en primera persona” del Instituto Balseiro.

Fecha de publicación: 03/11/2017

Laila Kazimierski está realizando el Doctorado en Física en el Instituto Balseiro (CNEA-UNCuyo). Es oriunda de la ciudad de Buenos Aires y vive desde 2014 en Bariloche, donde investiga en el grupo de Física Estadística e Interdisciplinaria del Centro Atómico Bariloche. En un paper publicado en el Journal of Theoretical Biology, reporta en equipo con otros físicos los resultados de un modelo computacional de dispersión de semillas basada en el comportamiento de animales.

Kazimierski es Licenciada en Ciencias Físicas por la Universidad de Buenos Aires y en su doctorado es co-dirigida por los investigadores y profesores del Instituto Balseiro Guillermo Abramson y Marcelo Kuperman. Ambos firman el paper con ella y también Horacio Wio, de España. La joven física, que es becaria del Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas (CONICET), estudia a la par la Licenciatura en Letras en la Universidad Nacional de Río Negro.

“Es importante abordar el estudio de sistemas complejos, como lo son los sistemas biológicos, desde diferentes disciplinas. Actualmente hay muchas escuelas y congresos que se dedican al estudio de este tipo de sistemas a los cuales asisten biólogos, físicos y matemáticos, entre otros. En nuestro caso, somos físicos que trabajamos en colaboración con biólogos del Laboratorio Ecotono de la UNComa”, contó la joven y agrega que los físicos aportan herramientas matemáticas y computacionales para simular estos sistemas complejos y así aprender más sobre su funcionamiento.

-¿Cómo surgió la idea de desarrollar este modelo para estudiar la propagación de las semillas de las plantas?
-El sistema biológico que nos inspira es la relación entre el marsupial Dromiciops gliroides (conocido como monito del monte) y el muérdago parásito Tristerix corymbosus (quintral), que son especies clave del bosque templado patagónico. Cada una vive gracias a la otra: el monito del monte se alimenta principalmente del fruto del quintral, y una nueva semilla de quintral germinará una vez que haya pasado por el tracto digestivo del monito del monte previamente a su deposición. Debido a esto, los sitios que ocupará la nueva generación de quintral dependerán de los recorridos por el marsupial. Estudiar cómo se propagan las semillas, entonces, es una parte clave del estudio del sistema biológico que conforman.

-Con su trabajo buscan describir la propagación de semillas a través de animales y hablan acerca de ondas y del rol de la demora en liberar las semillas…
-La dispersión de las semillas determina los patrones espaciales de las poblaciones de plantas. La capacidad de las plantas para propagarse más o menos rápidamente e invadir áreas más grandes es crucial para su supervivencia. Aún hay mucho por aprender acerca de cómo las semillas viajan largas distancias. La ubicación de plantas cuyas semillas son dispersadas por animales será función del movimiento que éstos realicen y del tiempo que tarden en depositarlas luego del paso por su intestino. Así es que la tasa de dispersión y el patrón espacial de la distribución de plantas retroalimenta las características de la dispersión de semillas a través de sus efectos sobre los movimientos de los animales.

-¿Podrías contar de forma simple, para un público general, ¿cuál considerás que ha sido el principal aporte que muestran en este paper?
-Nuestro trabajo presenta un modelo de dispersión de semillas: nos centramos en los efectos inducidos por el retraso característico entre el consumo y la deposición de semillas sobre la velocidad de dispersión de la vegetación. Nuestro modelo incluye muchos aspectos de este ciclo de dispersión de semillas: un animal come fruta, se desplaza por el espacio siguiendo ciertas reglas y, después de un tiempo, deposita las semillas en un lugar diferente, donde eventualmente crecerá una nueva planta. Abordamos desde un enfoque matemático la propagación de nuevas generaciones de plantas como ondas viajeras en forma de frentes de invasión que van avanzando en el espacio, ocupando cada vez más lugar con cierta velocidad. Mostramos, específicamente, cómo la deposición retrasada proporcionada por los animales mejora la velocidad de propagación de un frente de vegetación.

-En sistemas reales a veces se observan altos porcentajes de propagación de las plantas, a una velocidad superior a la esperada. ¿Podrías explicar qué es la paradoja de Reid y cómo ustedes sugieren su resolución?
-La distribución actual de muchas plantas es resultado de la migración posglacial del Holoceno. Debido a un cambio en las condiciones climáticas, hubo un fuerte cambio en la vegetación pero las tasas de migración indican que no son compatibles con las distancias de dispersión medidas: la tasa de propagación parece increíblemente grande en relación a las distancias promedio de dispersión de semillas. Nuestro trabajo hace un aporte a una posible hipótesis que resolvería ésta paradoja, llamada Paradoja de Reid: la propagación de semillas es más rápida gracias a la mediación de animales dispersores. En nuestro modelo, el coeficiente de difusión de los animales junto con el tiempo de tránsito intestinal de semillas (o su retraso equivalente en otros mecanismos de transporte) determinan la velocidad de propagación del frente de vegetación.

-¿Qué es lo que más te gustó de hacer este trabajo?
-En este trabajo realizamos un desarrollo matemático analítico teniendo en cuenta a cada paso el sistema ecológico que nos inspira a hacerlo. En sí, fue una cuenta que nos llevó meses resolver. Entiendo que esto pueda parecer una locura pero a mí me pareció de lo más estimulante.

 

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Instituto Balseiro

San Carlos de Bariloche, 03/11/2017

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Durante su reciente visita al Instituto Balseiro, el Doctor Eduardo Dvorkin brindó un coloquio sobre su especialidad: los modelos computacionales. De hecho, Dvorkin está a cargo de poner en marcha el “Centro de Simulación Computacional para Aplicaciones Tecnológicas”, del Polo Científico-Tecnológico en la ciudad de Buenos Aires. Además, es Doctor en Filosofía en Ingeniería Mecánica del MIT (Massachusetts Institute of Technology); realizó un Máster en Ciencia de Ingeniería Mecánica del mismo Instituto estadounidense; y es Ingeniero Electromecánico de la Universidad de Buenos Aires.

Fecha de publicación: 10/12/2013

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