Los científicos identifican los puntos de inflexión ‘en la que los cambios repentinos a las nuevas condiciones se producen’
La sequía se está convirtiendo muchas de las regiones anteriormente verde de la Tierra en los desiertos.
Las capas de hielo en el Ártico, están desapareciendo rápidamente, alcanzando los posibles puntos de no retorno
Los cambios bruscos en las señales entre neuronas preceden a un ataque epiléptico.
¿Qué cambios abruptos en la circulación oceánica y clima de la Tierra, los cambios en las poblaciones de vida silvestre y los ecosistemas, el mercado financiero mundial y su sistema de choques de ancho, y los ataques de asma y crisis epilépticas tienen en común?
Según un artículo publicado esta semana en la revista Nature,todos comparten principios genéricos de las señales de advertencia que indican un umbral crítico de cambio "de frente.
En el documento, Martin Scheffer de la Universidad de Wageningen en Holanda y co-autores, entre ellos William Brock y Stephen Carpenter de la Universidad de Wisconsin en Madison y de George Sugihara, del Instituto Scripps de Oceanografía en La Jolla, California, encontró que los síntomas similares se producen en muchos sistemas cuando se acercan a un estado crítico de la transición.
"Es cada vez más claro que muchos de los sistemas complejos tienen umbrales críticos -'tipping points' - en la que estos sistemas de cambiar abruptamente de un estado a otro", escriben los científicos en su papel.
Especialmente relevante, que descubrieron, es que "bifurcaciones catastrófica", una de las formas divergentes, la propulsión de un sistema hacia un nuevo estado, una vez se supera un determinado umbral.
Así como la de Robert Frost conocido poema de dos caminos divergentes en un bosque, un sistema sigue a una serie durante tanto tiempo, y luego viene a menudo a un Schaltausgang en que hará huelga en una dirección completamente nueva.
Este sistema puede ser tan pequeño como los alvéolos de los pulmones humanos o tan grande como el clima mundial.
"Estos son elementos convincentes en las transiciones en los sistemas humanos y naturales", dice Henry Gholz, director del programa de la National Science Foundation (NSF) 's División de Biología Ambiental, que apoyó la investigación junto con la división del NSF de ciencias del mar.
"La información llega en un momento crítico - un momento en que la Tierra y, en nuestra fragilidad, se han destacado por los colapsos financieros mundiales, los debates sobre la reforma de salud, y la preocupación por los rápidos cambios en el clima y los sistemas ecológicos".
Todo se reduce a lo que los científicos llaman "chillones", o "amplificación de la varianza, cerca de los puntos críticos", cuando un sistema se mueve hacia adelante y hacia atrás entre los dos estados.
"Un sistema puede cambiar de forma permanente a un estado alterado si un lento cambio en las condiciones subyacentes persiste, moverlo a una nueva situación", dice Carpenter.
La eutrofización de los lagos, los cambios en el clima, y todos los ataques epilépticos son precedidos por chillidos.
Chillidos, por ejemplo, anunció el abrupto final inminente del período Younger Dryas frío de la Tierra hace unos 12.000 años, los científicos creen. La parte posterior de este episodio alternó entre un modo de un modo frío y caliente. El Younger Dryas finalmente terminó en un marcado cambio respecto a las condiciones relativamente cálido y estable de la época del Holoceno.
La variabilidad del clima cada vez mayor de los últimos tiempos, los autores del estado del papel, puede ser interpretado como una señal de que el futuro a corto plazo podría traer una transición de oscilaciones glaciales e interglaciares a un nuevo estado - uno con una glaciación permanente del Hemisferio Norte en la Tierra a mediados de latitudes.
En ecología, los estados estables separados por los umbrales críticos de cambio se producen en los ecosistemas de pastizales a los océanos, dice Carpenter.
La forma en que las plantas dejan de crecer durante una sequía es un ejemplo. En un determinado momento, los campos de convertirse en desiertos, y ninguna cantidad de lluvia traerá la vegetación a la vida. Antes de esta transición, Peters vida de las plantas fuera, desapareciendo en parches, pero hasta que no seca-como-se deja los huesos de la tierra.
Señales de alerta temprana se encuentran también en las poblaciones de peces explotadas. La cosecha conduce a mayores fluctuaciones en las poblaciones de peces. Los peces son finalmente conducido hacia una transición a un estado cíclico o caótico.
Los seres humanos no están exentos de las transiciones bruscas.Las crisis de epilepsia y los ataques de asma son ejemplos de ello.Nuestros pulmones puede mostrar un patrón de la broncoconstricción que puede ser el preludio de la insuficiencia respiratoria peligrosa, y que se asemeja al patrón de colapso de la vegetación terrestre durante una sequía.
Las crisis epilépticas ocurren cuando las células neurales de todos los vecinos de tiro comenzará en sincronía. Minutos antes de un ataque, se produce una variación en algunas de las señales eléctricas registradas en el EEG.
Los cambios en los mercados financieros también han alertas tempranas. Los acontecimientos del mercado de valores son descubiertos por la volatilidad de las cotizaciones aumentaron. De correlación entre los retornos a las poblaciones en un mercado bajista y los patrones de los precios de las opciones pueden servir como indicadores de alerta temprana.
"En los sistemas en los que se puede observar las transiciones en varias ocasiones", escriben los científicos ", tales como lagos, rangos o campos, y como la fisiología humana, podemos descubrir, cuando los límites son.
"Si tenemos razón para sospechar la posibilidad de una transición crítica, las señales de alerta puede ser un paso adelante significativo en la hora de juzgar si la probabilidad de un evento es cada vez mayor."
Otros co-autores del documento son Jordi Bascompte y Egbert van Nes del Consejo Superior de Investigaciones Scientificas, Sevilla, España, Victor Brovkin del Instituto Max Planck de Meteorología en Hamburgo, Alemania; Vasilis Dakos del Instituto de Potsdam para la Investigación del Clima en Potsdam, Alemania, y Max Rietkerk de la Universidad de Utrecht en los Países Bajos.
La investigación también fue financiada por el Instituto Para Limas y el Instituto de América del Sur para la resistencia y Estudios de la sostenibilidad, así como la Organización Holandesa de Investigación Científica y de la European Science Foundation, entre otros.
-NSF -
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