A hipótese de buscas por vôos de Lévy

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Em biologia, a hipótese de buscas por voos de Lévy pode ser enunciada da seguinte forma:

Cquote1.svg Dado que caminhadas e voos de Lévy podem otimizar a eficiência da busca, a seleção natural pode ter beneficiado organismos que realizam buscas de acordo com esta estratégia. Cquote2.svg
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O movimento de animais na natureza possui semelhanças com o movimento browniano realizado por partículas sólidas em um fluido. Esta conexão entre biologia e física estatística levou a tentativas de compreender o padrão de movimento dos animais através de analogias com o movimento browniano. Estes trabalhos que empregavam a difusão normal como teoria na descrição do movimento de animais persistiram até o começo da década de 90 como um senso comum na área. Porém, desde o início dos anos 80 dados empíricos deixaram de fornecer suporte à teoria.2

Em 1999, uma abordagem teórica das propriedades dos voos de Lévy mostrou que uma distribuição do tipo inverso do quadrado para os tempos ou distâncias de vôo pode levar à otimização da eficiência de busca sob certas circunstâncias. 3 Especificamente, uma busca realizada por voos de Lévy (onde a velocidade é constante durante o caminho percorrido) otimiza o processo de busca em ambientes esparsos com alvos revisitáveis aleatoriamente distribuídos. O grupo de pesquisadores Gandhimohan M. Viswanathan, Segey V. Buldyrev, Marcos Gomes E. da Luz, Shlomo Havlin, Ernesto P. Raposo e H. Eugene Stanley publicou estes resultados inovadores na área de processos de busca na revista Nature em 1999. Após este trabalho seguiram-se vários outros que ajudaram a modificar o senso comum da área de busca aleatória aplicada ao forrageamento animal.4

Os maiores e mais longos estudos feitos para a verificação da hipótese de buscas por voos de Lévy foram realizados por Sims et al.5 e Humphries et al.6 Nestes trabalhos, a credibilidade da teoria foi extensivamente verificada por mais de 10^6 pontos de dados empíricos.

Referências

  1. Viswanathan, G.M.; Raposo, E.P.; da Luz, M.G.E. (September 2008). "Lévy flights and superdiffusion in the context of biological encounters and random searches". Physics of Life Reviews 5 (3): 133–150. doi:10.1016/j.plrev.2008.03.002.
  2. Buchanan, Mark (4 June 2008). "Ecological modelling: The mathematical mirror to animal nature". Nature 453: 714–716. doi:10.1038/453714a.
  3. Viswanathan, G. M.; Buldyrev, Sergey V.; Havlin, Shlomo; da Luz, M. G. E.; Raposo, E. P.; Stanley, H. Eugene (28 October 1999). "Optimizing the success of random searches". Nature 401 (6756): 911–914. doi:10.1038/44831.
  4. Viswanathan, G. M., M. G. E. da Luz, E. P. Raposo, H. E. Stanley. The physics of foraging: an introduction to random searches and biological encounters. Cambridge: Cambridge University Press. ISBN 978-1-107-00679-9.
  5. Sims, David W.; Southall, Emily J., Humphries, Nicolas E., Hays, Graeme C., Bradshaw, Corey J. A., Pitchford, Jonathan W., James, Alex, Ahmed, Mohammed Z., Brierley, Andrew S., Hindell, Mark A., Morritt, David, Musyl, Michael K., Righton, David, Shepard, Emily L. C., Wearmouth, Victoria J., Wilson, Rory P., Witt, Matthew J., Metcalfe, Julian D. "Scaling laws of marine predator search behaviour". Nature 451 (7182): 1098–1102. doi:10.1038/nature06518.
  6. Humphries, Nicolas E.; Queiroz, Nuno, Dyer, Jennifer R. M., Pade, Nicolas G., Musyl, Michael K., Schaefer, Kurt M., Fuller, Daniel W., Brunnschweiler, Juerg M., Doyle, Thomas K., Houghton, Jonathan D. R., Hays, Graeme C., Jones, Catherine S., Noble, Leslie R., Wearmouth, Victoria J., Southall, Emily J., Sims, David W. "Environmental context explains Lévy and Brownian movement patterns of marine predators". Nature 465 (7301): 1066–1069. doi:10.1038/nature09116. PMID 20531470.