Descubren un modelo matemático que explica la aparición sincrónica de enormes enjambres de cigarras en la primavera

La Universidad de Cambridge revela un intrigante paralelo con las caídas del mercado de valores

En el este de Estados Unidos, la primavera de 2024 será testigo de un fenómeno extraordinario cuando miles de millones de cigarras emerjan de sus madrigueras subterráneas, entonando su ensordecedor canto. Un estudio de la Universidad de Cambridge publicado en la revista Physical Review E ofrece una fascinante explicación basada en un modelo matemático de toma de decisiones colectivas, similar a los que describen las caídas del mercado de valores.

Investigaciones previas sugerían que las cigarras emergen cuando la temperatura del suelo alcanza los 18°C, pero las variaciones locales en la exposición al sol, la cobertura del follaje o la humedad pueden provocar diferencias significativas. El equipo de Cambridge desarrolló un modelo matemático que revela cómo estos enjambres sincrónicos pueden surgir a pesar de tales variaciones.

En el artículo, los investigadores explican que la comunicación entre las ninfas de cigarras permite al grupo llegar a un consenso sobre la temperatura promedio local, desencadenando enjambres a gran escala. Este modelo guarda similitudes con aquellos utilizados para describir “avalanchas” en la toma de decisiones en los mercados financieros, que llevan a caídas significativas.

Los ciclos de 17 y 13 años en las especies de cigarras han fascinado a los matemáticos, quienes previamente desarrollaron modelos que explican la aparición de estos números primos como resultado de presiones evolutivas para evitar la depredación. Sin embargo, el mecanismo de la emergencia sincronizada de enjambres en un año específico ha permanecido desconocido hasta ahora.

Inspirados en investigaciones anteriores sobre la toma de decisiones, el equipo de Cambridge representó a cada miembro del grupo mediante un “espín” similar al de un imán. Este espín representa la decisión de ‘permanecer’ o ’emerger’. La temperatura local, a su vez, actúa como un campo magnético que alinea los espines, variando lentamente de un lugar a otro. La comunicación entre ninfas cercanas está representada por una interacción entre los espines que lleva al acuerdo local de los vecinos.

Los resultados mostraron que, en presencia de estas interacciones, los enjambres son grandes y ocupan mucho espacio, involucrando a cada miembro en un rango de ambientes de temperatura local. Esto contrasta con la situación sin comunicación, donde cada ninfa responde individualmente a las variaciones sutiles del microclima.

El equipo de investigación, liderado por Raymond E Goldstein, Profesor Robert L Jack y la Dra. Adriana I Pesci, sugiere que la señalización acústica podría ser el medio de comunicación entre las ninfas subterráneas, dada la ensordecedora sinfonía que emiten los enjambres al emerger.

Los investigadores esperan que su conjetura estimule la investigación de campo para probar esta hipótesis y destacan que, de confirmarse, proporcionaría un ejemplo sorprendente de cómo la evolución darwiniana puede actuar en beneficio del grupo, no solo del individuo.