p Um novo método para prever pontos de inflexão - o momento em que ocorre uma mudança repentina em sistemas complexos em rede - pode oferecer insights que evitam o distúrbio do colapso da colônia (CCD), um fenômeno no qual a maioria das abelhas operárias em uma colônia desaparece, ameaçando a economia agrícola a nível global. p Em 2015-2016, Os apicultores dos EUA perderam 44 por cento de suas colônias de abelhas, de acordo com uma pesquisa financiada em parte pelo Departamento de Agricultura dos EUA.

p O papel, "Prevendo pontos de inflexão em redes mutualísticas por meio da redução de dimensão, "publicado esta semana no Proceedings of the National Academy of Sciences como um artigo de pesquisa estendido ( PNAS Plus ), foi desenvolvido por uma equipe de pesquisadores da Arizona State University e de universidades na China, os EUA., e o Reino Unido

p Os pesquisadores usaram como sistema modelo 59 redes empíricas polinizador-planta (interações de polinização entre abelhas e plantas) de uma variedade de continentes e zonas climáticas, e chegou a um modelo bidimensional que pode prever com precisão a ocorrência de pontos de inflexão em cada sistema em rede. Um ponto crítico em uma rede polinizador-planta é quando todas as populações de polinizadores (abelhas e plantas) diminuem zero.

p Os sistemas em rede variam de ecossistemas e clima da Terra a econômicos, sistemas sociais e de infraestrutura, como a rede elétrica. Pontos de inflexão, ou "mudanças de fase, "ocorrem quando os componentes de um sistema começam a interagir de maneira diferente, manifestando-se como uma mudança repentina no comportamento de todo o sistema.

p Exemplos comuns de pontos de inflexão incluem quando o aquecimento da água atinge a temperatura em que começa a ferver ou quando uma substância derrete de um sólido para um líquido.

p "Em uma rede polinizador-planta, um ponto de inflexão é o valor crítico de um determinado parâmetro, como o número de espécies de abelhas removidas ou a taxa de mortalidade das espécies de abelhas, em que as populações de todas as espécies de abelhas e plantas diminuem abruptamente para valores próximos a zero, "explicou o principal autor do artigo, Ying Cheng Lai, um professor de elétrica, computação e engenharia de energia na ASU. "O colapso simultâneo de todas as populações de abelhas e plantas ocorre porque elas estão mutuamente conectadas e interagem umas com as outras de uma forma altamente não linear."

p Uma vez que um ponto de inflexão é previsto, estratégias de controle podem ser desenvolvidas para retardar ou mesmo prevenir sua ocorrência. "Por exemplo, podemos nos concentrar em uma determinada espécie de abelha e proteger sua abundância, introduzindo mais abelhas para manter a população em um nível estável, "disse Lai." Ou podemos fazer políticas para eliminar o uso de certos pesticidas que são prejudiciais para esta espécie de abelha. "

p Para cada rede real, a equipe calculou duas funções de resiliência típicas e as comparou com as do modelo 2D reduzido correspondente. "Encontramos um bom acordo geral para todas as 59 redes mutualísticas empíricas, levando à conclusão de que nosso modelo 2D pode prever com precisão a ocorrência de um ponto de inflexão, mesmo na presença de distúrbios aleatórios, "Lai disse.

p O modelo reduzido pode servir como um paradigma para compreender e prever a dinâmica do ponto de inflexão no mundo real para proteger os polinizadores, e o princípio geral é amplamente aplicável para abordar as questões de resiliência e sustentabilidade em outras disciplinas da ciência e engenharia.

p "A ocorrência de um ponto de inflexão é de grande preocupação, pois pode levar a um colapso repentino e total do sistema, "explicou Lai." Prever o ponto de inflexão e compreender os processos dinâmicos responsáveis ​​são essenciais para formular estratégias de controle eficazes para atrasar ou mesmo impedir que ocorra. Isso será de valor significativo para proteger e sustentar sistemas complexos que são de importância crítica para a sociedade moderna e as vidas humanas. "