Dynamic programming in migration processes studies

La programación dinámica es un proceso de optimización que permite obtener una secuencia de decisiones que configuran una solución óptima a un problema determinado. Este trabajo utiliza esta técnica en el estudio de la migración de salmónidos durante la primera etapa de vida, que se desarrolla en los arroyos donde las hembras depositan sus huevos. El desplazamiento de juveniles durante su permanencia en el arroyo depende de las necesidades de cada edad y de la condición del ejemplar relativa a la oferta del ambiente. Nuestro objetivo fue modelar este proceso, con el fin de reconstruir el recorrido óptimo que permite al individuo ingresar al lago en las mejores condiciones para su supervivencia y encontrar, a partir de ello, relaciones entre la dinámica del proceso de migración y las condiciones de los individuos medidas a través del peso. El arroyo en estudio se dividió en tres sectores caracterizados a través de los tipos de sustrato y cobertura. El sector I (superior), posee mayor proporción de cubiertas, es poco profundo, con socavones, troncos, raíces y carpetas flotantes de hojas, y sustrato grueso. El sector II (medio) presenta una proporción intermedia de cubiertas: socavones, vegetación sumergida y marginal, escasos troncos y ramas, con sustrato fino. El sector III (próximo a la desembocadura) tiene escasa proporción de cubiertas, muy diversa, sustrato heterogéneo, torbellinos, correderas, y lugares de mayor profundidad. El modelo mostró la elección del sector I por parte de la mayoría de los ejemplares de bajo peso y edades tempranas, desplazamientos paulatinos al sector II, donde se observan peces de edades y pesos intermedios, y permanencia sostenida de individuos de mayor peso y edad en el sector III. Esto último respondería a una mayor capacidad de aprovechar las profundidades y mejores condiciones de adecuación a correderas y torbellinos. La programación dinámica permitió obtener la respuesta óptima al problema de reconstruir el recorrido del individuo durante su estadía en el arroyo, incorporando datos observados, procesos estocásticos y considerando simultáneamente el peso, edad, competencia, características del ambiente, y variables de comportamiento, relacionadas con alimentación y búsqueda de protección.Dynamic programming is an optimization process that allows obtaining a decisions sequence that gives an optimal solution of a problem in study. This work applies this tool to study the displacement of young salmonids during their stay in their natal stream. This displacement depends on their needs, according to their age and physical condition, but it is also related with the environment offer. Our objective was to model this process by mean of the dynamic programming, in order to describe the optimal journey that guaranties to fishes the future survival. From the model, we could reconstruct optimal journeys; find out relations between the migration process and individual weights. We divide the stream in three sectors, characterized through substrate and cover types. Sector I (superior) has higher cover proportion, low deep; erode bank, logs, roots, floating leaves, and thick substrate. Sector II (middle) has an intermediate cover proportion: erode bank, submerged and marginal vegetation, few logs and branches, with thin substrate. Sector III (near to the estuary) has low cover proportion, very diverse, heterogeneous substrate, runners and deep sites. The model shows that sector I is chosen especially by low weights and early ages individuals, with gradual displacements to the sector II, mostly occupied by mean weight and age fishes. Sector III presents high permanency of major weight and age fishes. This fact could respond to their better adaptation capacity to profundity and runners. The model considers simultaneously weight, age, competence, individual behavior and environmental characteristics related with food and protection supply. The dynamic programming has been a suitable structure for this problem that incorporates observed data and stochastic processes

¿QUÉ PASARÍA SI…? MODELOS MATEMÁTICOS EN ECOLOGÍA

La palabra modelo tiene diferentes acepciones en distintos ámbitos como el de la moda o el arte. En estos casos, el modelo es un arquetipo o punto de referencia, es una propuesta que tiene una serie de características que se consideran dignas de imitar o reproducir. Analizamos el concepto de modelo y su uso en ciencias, y mostramos el desarrollo de un modelo matemático construido para entender la relación entre el avance de arbustos y las variaciones ambientales

Demographic consequences of the nesting site in the leaf-cutting ant Acromyrmex lobicornis : a matrix model approach

Utilizando modelos matriciales, analizamos cómo las características del sitio de nidificación, al determinar diferentes tipos de hormigueros, influyen sobre la demografía de la hormiga cortadora Acromyrmex lobicornis en el noroeste de la Patagonia. El incremento anual de nidos cuyos domos fueron construidos en la base de plantas fue el doble que para los nidos cuyos domos fueron construidos sobre suelo desnudo. Este mayor incremento de los hormigueros con domos en la base de plantas se debió al rápido crecimiento de los nidos pequeños y a una baja reducción de tamaño al llegar a diámetros mayores. Los nidos establecidos en la base de plantas incorporan los tallos como soporte estructural de los domos, lo cual facilitaría su construcción, expansión, mantenimiento y reparación ante roturas. De esta forma, nidificar en la base de plantas minimiza la permanencia en la etapa más vulnerable del nido (domos pequeños) y maximiza la permanencia en la etapa donde su aporte de individuos sexuados es mayor (domos grandes). El manejo de hormigueros establecidos en la base de plantas podría ayudar a controlar o conservar a esta especie de hormiga.We used matrix population models to explore how the characteristics of the nesting site, which determine different kind of ant-nest mounds, affect the population dynamics of the leaf-cutting ant Acromyrmex lobicornis in north-western Patagonia. The annual growth rate for ant-nests with mounds built at the base of plants was 100% higher than for the nests with mounds built on bare ground. This high growth rate of mounds constructed on plants was due to the rapid increase of small mounds, and to the reduced size reduction of large mounds. Nests established at the base of plants use stems as a structural support for the mound, making them easier to build, maintain and repair after disturbances. Nesting at the base of plants thus reduces the duration of the more vulnerable nest stages (small mounds), and increases the duration of larger mounds, which are the most sexually productive nest stage. The management of nest-mounds built at the base of plants may help to control or preserve this leaf-cutting ant species