Transición crítica
Cambio abrupto en un sistema dinámico complejo

Las transiciones críticas son cambios abruptos en el estado de los ecosistemas , el clima , los sistemas financieros u otros sistemas dinámicos complejos que pueden ocurrir cuando las condiciones cambiantes pasan un punto crítico o de bifurcación . Como tales, son un tipo particular de cambio de régimen . La recuperación de tales cambios puede requerir más que un simple retorno a las condiciones en las que ocurrió una transición, un fenómeno llamado histéresis . [1] [2] [3] [4] Además de los sistemas naturales, las transiciones críticas también se estudian en psicología, [5] medicina, [6] [7] economía, [8] [9] sociología, [10] ejército, [11] y varias otras disciplinas.

Señales de alerta temprana

Ralentización crítica

Representación gráfica de estados estables alternativos y la dirección de la desaceleración crítica antes de una transición crítica (tomado de Lever et al. 2020). [12] Los paneles superiores (a) indican paisajes de estabilidad en diferentes condiciones. Los paneles centrales (b) indican las tasas de cambio similares a la pendiente de los paisajes de estabilidad, y los paneles inferiores (c) indican una recuperación de una perturbación hacia el estado futuro del sistema (cI) y en otra dirección (c.II).
Variaciones temporales de la resiliencia forestal y sus factores clave [13]
Señales emergentes de la disminución de la resiliencia forestal ante el cambio climático [13]

Se han hecho esfuerzos significativos para identificar señales de alerta temprana de transiciones críticas. [14] [15] [16] [17] [18] [19] [20] [21] Los sistemas que se acercan a un punto de bifurcación muestran un comportamiento característico llamado desaceleración crítica que conduce a una recuperación cada vez más lenta de las perturbaciones. Esto, a su vez, puede conducir a un aumento en la autocorrelación (espacial o temporal) y la varianza, mientras que los espectros de varianza tienden a frecuencias más bajas, [15] [18] [19] y la "dirección de la desaceleración crítica" en el espacio de estados de un sistema puede ser indicativa del estado futuro de un sistema cuando las retroalimentaciones negativas retrasadas que conducen a dinámicas oscilatorias u otras dinámicas complejas son débiles. [12] Los investigadores han explorado señales de alerta temprana en lagos, dinámica climática, la selva amazónica , [22] bosques de todo el mundo, [13] redes alimentarias, transiciones de tierras secas y ataques de epilepsia. [15]

Ejemplos

Los estudios muestran que más de tres cuartas partes de la selva amazónica ha estado perdiendo resiliencia desde principios de la década de 2000, según las mediciones de CSD [22], y que los bosques tropicales, áridos y templados están perdiendo resiliencia sustancialmente. [13] Se ha propuesto que una pérdida de resiliencia en los bosques "se puede detectar a partir del aumento de la autocorrelación temporal (CAT) en el estado del sistema, lo que refleja una disminución en las tasas de recuperación debido a la desaceleración crítica (CSD) de los procesos del sistema que ocurren en los umbrales". [13]

Parpadeo

El enfoque anterior (buscar una desaceleración crítica) es la forma en que la mayoría de los investigadores evalúan si una transición crítica es inminente. Sin embargo, en sistemas altamente estocásticos (aleatorios), se alcanzarán cuencas de atracción alternativas mucho antes de que se alcancen los puntos de bifurcación. [23] Por lo tanto, las perturbaciones podrían hacer que el sistema "oscile" entre las cuencas de atracción.

Ejemplos

Esta idea ha ganado un interés considerable en los últimos años, entrando de alguna manera en la corriente principal. [24] La idea se ha aplicado ampliamente a estudios de resiliencia ecológica [25] (como la eutrofización de un lago [26] ) y a sistemas más grandes como el colapso potencial de la Circulación Meridional Atlántica . [27]

Véase también

Referencias

  1. ^ Scheffer, Marten; Carpenter, Steve; Foley, Jonathan A.; Folke, Carl; Walker, Brian (octubre de 2001). «Cambios catastróficos en los ecosistemas». Nature . 413 (6856): 591–596. Bibcode :2001Natur.413..591S. doi :10.1038/35098000. ISSN  1476-4687. PMID  11595939. S2CID  8001853.
  2. ^ Scheffer, Marten (26 de julio de 2009). Transiciones críticas en la naturaleza y la sociedad . Princeton University Press. ISBN 978-0691122045.
  3. ^ Scheffer, Marten; Bascompte, Jordi; Brock, William A.; Brovkin, Victor; Carpenter, Stephen R.; Dakos, Vasilis; Held, Hermann; van Nes, Egbert H.; Rietkerk, Max; Sugihara, George (septiembre de 2009). "Señales de alerta temprana para transiciones críticas". Nature . 461 (7260): 53–59. Bibcode :2009Natur.461...53S. doi :10.1038/nature08227. ISSN  1476-4687. PMID  19727193. S2CID  4001553.
  4. ^ Scheffer, marta; Carpintero, Stephen R.; Lenton, Timothy M.; Bascompte, Jordi; Brock, Guillermo; Dakos, Vasilis; Koppel, Johan van de; Leemput, Ingrid A. van de; Levin, Simón A.; Nes, Egbert H. van; Pascual, Mercedes; Vandermeer, John (19 de octubre de 2012). "Anticipación de transiciones críticas". Ciencia . 338 (6105): 344–348. Código Bib : 2012 Ciencia... 338.. 344S. doi : 10.1126/ciencia.1225244. hdl : 11370/92048055-b183-4f26-9aea-e98caa7473ce . ISSN  0036-8075. Número de modelo: PMID  23087241. Número de modelo: S2CID  4005516.
  5. ^ van de Leemput, Ingrid A.; Wichers, Marieke; Cramer, Angélique OJ; Borsboom, Denny; Tuerlinckx, Francisco; Kuppens, Peter; van Nes, Egbert H.; Viechtbauer, Wolfgang; Giltay, Erik J.; Aggen, Steven H.; Derom, Catalina; Jacobs, Nele; Kendler, Kenneth S.; van der Maas, Han LJ; Neale, Michael C. (7 de enero de 2014). "Desaceleración crítica como alerta temprana para el inicio y finalización de la depresión". Actas de la Academia Nacional de Ciencias . 111 (1): 87–92. doi :10.1073/pnas.1312114110. ISSN  0027-8424. PMC 3890822 . Número de modelo:  PMID24324144. 
  6. ^ Trefois, Christophe; Antony, Paul MA; Goncalves, Jorge; Skupin, Alexander; Balling, Rudi (1 de agosto de 2015). "Transiciones críticas en enfermedades crónicas: transferencia de conceptos de la ecología a la medicina de sistemas". Current Opinion in Biotechnology . Biología de sistemas • Nanobiotecnología. 34 : 48–55. doi : 10.1016/j.copbio.2014.11.020 . ISSN  0958-1669.
  7. ^ de Mooij, Susanne MM; Blanken, Tessa F.; Grasman, Raoul PPP; Ramautar, Jennifer R.; Van Someren, Eus JW; van der Maas, Han LJ (1 de septiembre de 2020). "Dinámica del sueño: exploración de transiciones críticas y señales de alerta temprana". Métodos y Programas Informáticos en Biomedicina . 193 : 105448. doi : 10.1016/j.cmpb.2020.105448. hdl : 11245.1/e60d3e2e-5305-40fe-8ea2-9d2320a04f60 . ISSN  0169-2607.
  8. ^ Smug, D. (2018) Transiciones críticas en modelos financieros: fenómenos inducidos por bifurcación y ruido https://ore.exeter.ac.uk/repository/handle/10871/36063?show=full
  9. ^ Xing, Kai; Yang, Xiaoguang (1 de enero de 2020). "Predicción de las tasas de impago mediante la captura de transiciones críticas en el sistema macroeconómico". Finance Research Letters . 32 : 101107. doi :10.1016/j.frl.2019.02.007. ISSN  1544-6123.
  10. ^ Mascareño, Aldo (1 de diciembre de 2020). "Cerca del borde: de la crisis a las transiciones críticas en la teoría de sistemas sociales". Soziale Systeme . 25 (2): 251–276. doi :10.1515/sosys-2020-0026. ISSN  2366-0473.
  11. ^ Šlebir, Miha (15 de junio de 2022). "HACIA LA COMPRENSIÓN DE LAS TRANSICIONES CRÍTICAS EN LA GUERRA". Obrana a strategie (Defensa y estrategia) . 22 (1): 055–074. doi : 10.3849/1802-7199.22.2022.01.055-074 .
  12. ^ ab Palanca, J. Jelle; Leemput, Ingrid A.; Weinans, Els; Quax, Rick; Dakos, Vasilis; Nes, Egbert H.; Bascompte, Jordi; Scheffer, Marta (2020). "Prever el futuro de las comunidades mutualistas más allá del colapso". Cartas de Ecología . 23 (1): 2–15. doi :10.1111/ele.13401. PMC 6916369 . PMID  31707763. 
  13. ^ abcde Forzieri, Giovanni; Dakos, Vasilis; McDowell, Nate G.; Ramdane, Alkama; Cescatti, Alessandro (agosto de 2022). "Señales emergentes de disminución de la resiliencia forestal bajo el cambio climático". Nature . 608 (7923): 534–539. doi : 10.1038/s41586-022-04959-9 . ISSN  1476-4687. PMC 9385496 . PMID  35831499. 
    • Artículo de noticias: «Los bosques se están volviendo menos resilientes debido al cambio climático». New Scientist . Consultado el 21 de agosto de 2022 .
  14. ^ Biggs, R., et al. (2009) Cómo dar marcha atrás y evitar el abismo: detectar a tiempo un cambio de régimen inminente para evitarlo. P Natl Acad Sci Usa 106, 826–831
  15. ^ abc Scheffer, M., et al. (2009) Señales de alerta temprana para transiciones críticas. Nature 461, 53–59
  16. ^ Contamin, R., y Ellison, AM (2009) Indicadores de cambios de régimen en sistemas ecológicos: ¿Qué necesitamos saber y cuándo? Ecol. Appl. 19, 799–816
  17. ^ Dakos, V., et al. (2010) Correlación espacial como indicador principal de cambios catastróficos. Theor Ecol 3, 163–174
  18. ^ ab Dakos, V., et al. (2008) La desaceleración como señal de alerta temprana de un cambio climático abrupto . P Natl Acad Sci Usa 105, 14308–14312
  19. ^ ab van Nes, EH, y Scheffer, M. (2007) Recuperación lenta de las perturbaciones como indicador genérico de un cambio catastrófico cercano. Am. Nat. 169, 738–747
  20. ^ van Nes, E., y Scheffer, M. (2005) Implicaciones de la heterogeneidad espacial para cambios catastróficos de régimen en los ecosistemas. Ecology 86, 1797–1807
  21. ^ Hastings, A., y Wysham, DB (2010) Los cambios de régimen en los sistemas ecológicos pueden ocurrir sin previo aviso. Ecol Lett , 1–9
  22. ^ ab Boulton, Chris A.; Lenton, Timothy M.; Boers, Niklas (marzo de 2022). "Pérdida pronunciada de la resiliencia de la selva amazónica desde principios de la década de 2000". Nature Climate Change . 12 (3): 271–278. Bibcode :2022NatCC..12..271B. doi : 10.1038/s41558-022-01287-8 . ISSN  1758-6798. S2CID  234889502.
    • Artículo de noticias sobre el estudio: «Crisis climática: los datos muestran que se avecina un punto de inflexión en la selva amazónica». The Guardian . 7 de marzo de 2022 . Consultado el 18 de abril de 2022 .
  23. ^ Dakos, Vasilis (2013). "El parpadeo como señal de alerta temprana". Ecología teórica . 6 .
  24. ^ Monbiot, George. "El 'parpadeo' de los sistemas terrestres nos advierte: actuemos ahora o veremos cómo se pierde nuestro paraíso ya degradado". The Guardian . Consultado el 16 de diciembre de 2023 .
  25. ^ Scheffer, Marten (2015). "Indicadores genéricos de resiliencia ecológica: infiriendo la posibilidad de una transición crítica". {{cite journal}}: Requiere citar revista |journal=( ayuda )
  26. ^ Rong, Wang (2012). "El parpadeo proporciona señales de alerta temprana de una transición crítica hacia un estado eutrófico del lago". {{cite journal}}: Requiere citar revista |journal=( ayuda )
  27. ^ Boers, Niklas (agosto de 2021). "Señales de alerta temprana basadas en observaciones para un colapso de la circulación meridional atlántica". Nature Climate Change . 11 (8): 680–688. Código Bibliográfico :2021NatCC..11..680B. doi :10.1038/s41558-021-01097-4. S2CID  236930519 . Consultado el 5 de agosto de 2021 .
  • Wolchover, Natalie . "El sistema de alerta crítica de la naturaleza". Revista Quanta .
  • "Cambio climático: seis puntos de inflexión que 'probablemente' se cruzarán". BBC News . 2022-09-08.
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