Día: 3 de abril de 2024

Orugas de procesionaria descendiendo por la corteza de un pino. Gabriel Sangüesa, Author provided

La escena de una fila de orugas descendiendo por un tronco es un claro ejemplo de situación en la que aplicar la famosa frase “se mira, pero no se toca”. Pero si dejamos de lado la incomodidad que causan los pelos urticantes de las orugas de procesionaria, podemos explorar un ciclo de vida fascinante. ¡Estos animales son capaces incluso de renacer!

Un factor determinante para la supervivencia de esta especie es la temperatura, por eso el cambio climático está produciendo variaciones en su presencia durante diferentes épocas del año.

Una vida de continuos cambios

El ciclo de vida de la procesionaria comienza durante el verano, cuando la polilla adulta hembra deposita hasta 300 huevos en acículas de pinos o cedros. Se trata de un proceso que dura hasta 48 horas. Los huevos pasarán allí poco más de un mes (de 30 a 40 días) hasta que aparezcan las primeras orugas.

Polilla adulta de procesionaria en período de puesta de huevos.
José Miguel Olano

Estas orugas vivirán en grupo desde el otoño hasta el final del invierno o comienzos de la primavera. Durante ese tiempo, atravesarán cinco fases de desarrollo. Para muchos pasarán desapercibidas hasta que en los meses más fríos comiencen a formar unos bolsones blancos en las copas de los árboles.

Se trata de nidos para resguardarse de depredadores. También para protegerse de las bajas temperaturas, porque su desarrollo y supervivencia están muy limitados por las condiciones climáticas. La procesionaria desarrolla gran parte de su ciclo vital en el período más frío del año y se alimenta por la noche.

Pinos con nidos de procesionarias.
Gabriel Sangüesa

En las últimas fases de su ciclo vital las orugas desarrollan diminutos pelos urticantes, que miden menos de 1 milímetro. Son su mecanismo de defensa. Al final del invierno o inicio de la primavera bajan de los árboles para enterrarse en el suelo. Entonces forman esas llamativas hileras o procesiones, de ahí su nombre común.

En el suelo, las pupas transforman su estructura y fisiología mediante el proceso biológico de la metamorfosis. Este proceso dará lugar a nuevas polillas adultas que comenzarán de nuevo el ciclo el siguiente verano.

Pero esto no siempre sucede. Al llegar el verano, algunos individuos no despiertan y siguen enterrados, un proceso que puede durar varios años. Este mecanismo, común en otras especies, permite a la procesionaria reducir el riesgo que supondría que toda la población sucumbiese a un año muy malo.

Los efectos del cambio climático

No es fácil comprender cómo las especies con ciclos de vida complejos responderán al cambio climático. Los inviernos templados están permitiendo a la procesionaria desplazarse hacia el norte o ascender en altitud en algunos macizos montañosos. Sin embargo, aún quedan aspectos por conocer en relación a cómo afectará el cambio climático al resto de su ciclo de vida.

El cambio climático conlleva un aumento de las temperaturas medias. También va asociado a un incremento de su variabilidad y de los fenómenos extremos como sequías y olas de calor. En un trabajo reciente hemos comprobado que las olas de calor en verano afectan negativamente a las poblaciones de procesionaria.

El proceso biológico se conocía experimentalmente. Las temperaturas elevadas reducen las tasas de eclosión de los huevos y las primeras fases de desarrollo larvario. Nosotros lo hemos analizado con cientos de datos de abundancia de procesionaria en una área extensa de la península ibérica.

El impacto negativo de las olas de calor es de magnitud similar al efecto positivo del aumento de las temperaturas invernales. Este trabajo se ha podido desarrollar gracias a los datos aportados por redes de seguimiento de Andalucía, Castilla-La Mancha y Navarra.

Parece una paradoja. Temperaturas más elevadas permiten la expansión de la procesionaria en invierno, pero si son extremas, le afectarán negativamente en verano. Esto reduce el número de individuos en el siguiente otoño.

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La procesionaria del pino es un síntoma, no un problema

Necesitamos saber más

Parece que estamos viviendo un cambio en la distribución de la procesionaria. No obstante, hay que contextualizar el momento actual con el pasado. Se requiere una información amplia y de calidad. La inversión de los servicios forestales en seguimiento de enfermedades y plagas de insectos proporciona bases de datos sólidas en España.

La ciencia es colaborativa y se vale del esfuerzo de décadas de seguimiento por parte de los agentes forestales. Sin embargo, debemos ir más atrás en el tiempo. En el proyecto PROWARM queremos ampliar el marco temporal y espacial para saber qué ha pasado y qué está pasando.

Rastrear las defoliaciones de procesionaria es posible mediante datos adquiridos por sensores montados en satélites, aviones o drones. Nos ayudan a detectar dónde y cuándo se ha producido una defoliación.

Además, existen sensores que proporcionan información en tres dimensiones y nos permiten determinar cambios en las copas de los árboles. Se trata de crear réplicas digitales de los bosques para favorecer un seguimiento en tiempo cuasi real.

Imagen RGB capturada mediante dron en la que se observan las defoliaciones de procesionaria y algunos bolsones.
Francisco Rodríguez-Puerta y Darío Domingo

Los anillos de crecimiento de los árboles también proporcionan información sobre cuándo y con qué intensidad han sido afectados por la procesionaria. Cuando la procesionaria se alimenta de las acículas de los pinos o cedros, estos generan anillos de crecimiento muy estrechos.

La necesidad de regenerar su copa tras la defoliación hace que el árbol dedique sus nutrientes a producir nuevas acículas. Por contra, su crecimiento en grosor se reduce. Identificar esas señales en el crecimiento de los árboles, que sabemos que pueden vivir cientos de años, nos aportará una visión muy completa de la evolución de este animal a lo largo del tiempo.

Fotografía de anillos de crecimiento en pino realizada con CaptuRING®. El crecimiento reducido en el año 1905 se debe a la defoliación por procesionaria.
Héctor Hernández-Alonso

La fascinación que generan las hileras de procesionaria nos han llevado a algunos expertos a investigar sobre su vida y su comportamiento. Comprender su biología y ecología es fundamental para aprender a convivir con ella. Al fin y al cabo, la procesionaria es una especie endémica de los bosques mediterráneos.

Dario Domingo recibe fondos de European Union-Next Generation EU Margarita Salas (MS-240621).

Gabriel Sangüesa Barreda recibe fondos del Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades y la Agencia Estatal de Investigación (PID2020-118444GA-I00 y CNS2022-135319 con fondos Unión Europea NextGenerationEU/PRTR).

Cristina Gómez Almaraz y José Miguel Olano no reciben salarios, ni ejercen labores de consultoría, ni poseen acciones, ni reciben financiación de ninguna compañía u organización que pueda obtener beneficio de este artículo, y han declarado carecer de vínculos relevantes más allá del puesto académico citado.

Ilustração do sistema HD110067, com seis planetas: série não é a primeira obra de ficção que se disfarça de ciência sem de fato falar sobre ciência, e se alguém espera encontrar uma resposta para o problema dos n-corpos nela, é melhor ficar longe Thibaut Roger/NCCR PlanetS, CC BY-SA

O problema dos n-corpos foi apresentado pela primeira vez na competição de aniversário patrocinada pelo Rei Oscar II da Suécia para comemorar seus 60 anos, em 1889. Um problema que, um século e meio depois, ainda não foi resolvido. E que ninguém espere que a série da Netflix que o integra à ficção resolva.

Antes da Netflix

The Three-Body Problem, de Catherine Shaw, pseudônimo da pesquisadora de teoria dos números Lila Schneps

Em 2004, um romance policial intitulado A Incógnita Newton foi publicado na Espanha. Seu título original era The Three Body Problem e seu enredo gira em torno da morte misteriosa de três matemáticos que trabalhavam na solução do famoso problema dos n-corpos. Esse romance, escrito por Catherine Shaw, é muito interessante do ponto de vista da popularização da matemática.

Dois anos depois desse primeiro romance, a primeira parte de uma trilogia de ficção científica do escritor chinês Liu Cixin foi publicada com o mesmo título, The Three-Body Problem. E foi seu trabalho que deu origem à série da Netflix que promete se tornar um dos fenômenos de mídia mais relevantes da temporada. Por trás dela estão os produtores do também famoso Game of Thrones, David Benioff e Daniel Brett Weiss.

Ficção sim, ciência nem tanto

O título da série e do romance faz alusão ao comportamento de Trisolaris, um planeta enigmático que orbita em um sistema com três estrelas, criando um caos gravitacional que resulta em ciclos de extremos climáticos imprevisíveis. O planeta Trisolaris (“com três sóis”) passa alternadamente por estágios de vida estáveis, semelhantes aos da Terra, e por estações caóticas e infernais, em que em poucos segundos a temperatura pode se alterar em centenas de graus, tornando-se um inferno.

Na ficção, há um jogo de realidade virtual chamado Three Bodies (“Três Corpos”) que simula o comportamento de três corpos com campos gravitacionais erráticos, o que está acontecendo no sistema trissolariano. Explicar como eles se comportam poderia resolver seus problemas climáticos. Mas os matemáticos, na vida real, não conseguem encontrar uma solução para o problema, e a proposta um tanto despretensiosa da série é que um nerd de videogame tem mais sorte.

Não é a primeira obra de ficção que se disfarça de ciência sem de fato falar sobre ciência. Se alguém espera encontrar uma resposta para o problema dos n-corpos, é melhor ficar longe.

Agora, vamos aos detalhes matemáticos.

O problema do sistema trissolariano

O problema consiste em determinar o movimento de três corpos sob gravidade mútua. O movimento dos três pode ser caótico ou regular e pode terminar em uma desintegração do sistema. A busca por possíveis soluções motivou a análise e o estudo de uma parte muito importante da matemática, sistemas dinâmicos (a Teoria do Caos é um exemplo, dentro dos casos de dinâmica não linear), que atualmente levanta uma infinidade de questões em aberto no processo de pesquisa.

O primeiro a estudá-las foi Newton. Graças às suas leis, dados dois corpos de qualquer massa, sujeitos à atração gravitacional mútua e partindo de determinadas posições e velocidades, podemos determinar, a qualquer instante, suas posições e velocidades. Se o Sistema Solar fosse composto pelo Sol e um único planeta, o planeta seguiria uma órbita elíptica e poderíamos determinar exatamente onde ele estaria a qualquer momento. Mas quando o sistema é composto por mais de dois corpos, a solução das equações de movimento se torna realmente complicada.

Três corpos e os asteroides troianos

Para três corpos, os matemáticos descobriram um pequeno número de casos especiais em que as órbitas das três massas são periódicas.

Em 1765, Leonhard Euler conseguiu descrever matematicamente um modelo no qual três massas começam em uma linha e giram para permanecer alinhadas. Entretanto, esse conjunto de órbitas é instável e não pode ser encontrado em nenhum lugar do Sistema Solar.

Em 1772, Joseph-Louis Lagrange identificou uma órbita periódica na qual três massas se encontram nos vértices de um triângulo equilátero. Nesse caso, cada massa se move em uma elipse de modo que o triângulo formado pelas três sempre permanece equilátero. Os chamados asteroides troianos de Júpiter se movem de acordo com esse esquema. Eles formam um triângulo com Júpiter e o Sol. Até 2021, já foram descobertos 9,8 mil asteroides troianos de Júpiter.

Posteriormente, Henri Poincaré e outros mostraram que é impossível obter uma solução geral, expressa como uma fórmula explícita, para o problema de três corpos. Ou seja, se forem dados três corpos em uma configuração aleatória, não é possível prever com precisão a trajetória que eles seguirão.

A órbita da figura oito

A órbita em forma de oito para o problema de três corpos. Animação de Michael Nauenberg, Professor Emérito de Física da Universidade da Califórnia, Santa Cruz.

Em 1993, Christopher Moore descobriu, por meio de cálculos de computador, que três massas iguais podem se perseguir mutuamente em torno da mesma curva em forma de oito no plano. E, em 2000, os matemáticos Richard Montgomery (University of California at Santa Cruz) e Alain Chenciner (Université Paris VII-Denis Diderot) redescobriram a órbita em forma de oito descrita por Moore e encontraram uma solução exata para as equações de movimento de três corpos que interagem gravitacionalmente.

Carlès Simò (Universidade de Barcelona) demonstrou, por meio de simulações em computador, que a órbita em forma de oito é estável, que persiste mesmo quando as três massas não são exatamente iguais e que pode sobreviver a uma pequena perturbação sem sofrer sérios distúrbios.

Sistemas planetários extrassolares

A possibilidade de que esse sistema de três corpos exista em algum lugar do Universo é muito pequena. Entretanto, a descoberta de sistemas planetários extrassolares incomuns abre novos cenários de espaço-tempo nos quais esses movimentos poderiam ocorrer.

A existência da órbita em forma de oito de três corpos levou os matemáticos a procurar órbitas semelhantes envolvendo mais massas.

Simò encontrou centenas de soluções exatas para o caso de n massas iguais atravessando uma curva plana fixa, embora elas não sejam estáveis. As órbitas tridimensionais também foram modeladas. Essas estruturas e suas trajetórias periódicas foram chamadas de “coreografias”.

Assim, se a ficção for permitida, o sistema trissolariano poderia ser composto de planetas que descrevem uma órbita em forma de “oitos”, mas isso é algo que a série da Netflix não nos dirá.

Alfonso Jesús Población Sáez não presta consultoria, trabalha, possui ações ou recebe financiamento de qualquer empresa ou organização que poderia se beneficiar com a publicação deste artigo e não revelou nenhum vínculo relevante além de seu cargo acadêmico.