Un equipo de investigadores de las universidades de Vigo y de Santiago de Compostela desarrollaron un modelo matemático y un software que predicen la expansión de la Avispa Velutina y que permiten analizar distintas estrategias de control de esta especie invasora.
Los resultados de su trabajo acaban de ser publicados en la Revista Internacional Nonlinear Analysis: Real World Applications en un artículo titulado Application of Stieltjes parabolic partial differential equations to the population dynamics of vespa velutina. Está firmado por los profesores Iván Area, miembro del Instituto de Física y Ciencias Aeroespaciales y de la Escuela de Ingeniería Aeronáutica y del Espacio de la Universidad de Vigo; y por Francisco J. Fernández, Juan J. Nieto y Adrián F. Tojo, del Centro de Investigación y Tecnología Matemática de Galicia y de la Universidad de Santiago de Compostela.
En el trabajo se presenta un modelo matemático basado en ecuaciones diferenciales de Stieltjes para analizar la propagación de la Avispa Velutina. “Utilizando ferramentas matemáticas de recente desenvolvemento teórico, empregamos datos sobre a localización de niños para predicir a localización de futuros niños, comparando o modelo matemático con datos reais”, explican los autores del estudio. De este modo, detallan, “é posible analizar distintas estratexias de control que poidan permitir frear a expansión desta especie, con grandes consecuencias tanto ecolóxicas como a nivel económico”.
Atendiendo el ciclo vital de esta especie
Desde el punto de vista biológico, comentan los investigadores, esta especie tiene un ciclo vital en el que se distinguen distintos momentos: en febrero-marzo las reinas fundadoras emergen del estado de hibernación y en abril-mayo comienzan la construcción de un nuevo nido, realizando la primera puesta de huevos. Después de que las avispas obreras eclosionan, continúan construyendo el nido y alimentan el resto del nido.
“Arredor de setembro nacen os machos e as novas raíñas, que son fecundadas e se converten nas futuras raíñas fundadoras, que abandonan o niño a principios do outono. Cando chega o inverno, as raíñas fundadoras buscan un refuxio para hibernar, repetindo o ciclo mencionado”, señalan.
De este modo, al tratarse de una especie con un ciclo vital con diferentes estados (que incluye momentos de hibernación y en los que se pueden observar distintos ‘saltos’), se formuló en el estudio realizado un problema parabólico con derivadas de Stieltjes, «que xustamente permite analizar desde o punto de vista matemático este tipo de situacións”.
El equipo investigador explica que «a complexidade dos desenvolvementos teóricos e a maior dificultade das simulacións numéricas foron posibles grazas a traballos previos en modelización de epidemias, como o ébola, o zika ou máis recentemente a pandemia da covid-19».
Igualmente, la idea propuesta en este trabajo de combinar datos del mundo real con un modelo matemático en tiempo real para crear un gemelo digital ya fue aplicada previamente por los autores de este trabajo durante la pandemia de la covid-19, donde, además de predecir la pandemia, también estimaban el número de camas de UCI necesarias.
Según explica el equipo investigador de la UVigo y USC, “a vantaxe de contar cun modelo que se poida simular e actualizar en tempo real, como un verdadeiro xemelgo dixital, para mellorar o propio modelo de expansión, é fundamental á hora de realizar simulacións para analizar onde, cando e como mellor aplicar diferentes estratexias de control para minimizar a propagación desta especie invasora”.