In un ambiente fortemente inquinato, ha più senso per un'azienda continuare a inquinare o iniziare a ripulire il proprio atto? Se sceglie di impiegare tecnologie più pulite e l'ambiente diventa più sano, vale lo stesso calcolo?

Questi feedback tra la strategia decisionale e l'ambiente emergono in campi diversi come la pesca, economia, e le interazioni sociali umane. I teorici dei giochi hanno esplorato questi cosiddetti feedback utilizzando modelli individuali da applicare a scenari particolari. Ma in una nuova pubblicazione in Comunicazioni sulla natura , i ricercatori della Penn's School of Arts and Sciences presentano un modello unificante che spiega queste diverse interazioni e sottolinea la somiglianza delle loro caratteristiche.

"Quello che facciamo nel nostro articolo è cercare di incorporare esplicitamente il modo in cui le dinamiche di gioco evolutive possono essere influenzate dall'ambiente e possono cambiare l'ambiente, "dice Andrew Tilman, primo autore dell'articolo e ricercatore post-dottorato presso il Dipartimento di Biologia. "Così, ottieni questo feedback tra le strategie utilizzate nel gioco e il cambiamento ambientale".

Tilman è stato coautore del lavoro con i consulenti Erol Akçay e Joshua Plotkin, docenti il ​​cui lavoro è specializzato in approcci teorici e computazionali alle questioni biologiche.

I risultati fanno luce sulle forze affiatate che collegano i cambiamenti nell'azione strategica al cambiamento ambientale, e viceversa.

"Prendere stock ittici che salgono o diminuiscono a seconda delle strategie di pesca di una popolazione, o livelli di nutrienti del suolo che salgono o diminuiscono a seconda che siano presenti fissatori di azoto o piante non fissanti, " dice Akçay. "Quanto pesce o azoto c'è determinerà quindi i profitti delle diverse strategie e favorirà l'una o l'altra strategia. Questa situazione si ripresenta ovunque e mentre c'erano modelli disparati qua e là, ciò che Andrew ha fatto davvero è stato legare tutto insieme in uno. Ha dimostrato che è possibile mappare questi modelli su un modello comune e quindi analizzare quel modello e fare previsioni per molti sistemi diversi".

"Capire come l'equilibrio dei tipi strategici in una popolazione influisca sull'ambiente, e come l'ambiente si ripercuote per alterare le interazioni strategiche, è una nuova sfida per ecologisti e scienziati comportamentali, " dice Plotkin. "È un problema teorico divertente, ma ha anche una serie di implicazioni nelle impostazioni applicate, dove riconosciamo sempre più la stretta intercalazione tra i comportamenti umani e l'ambiente che cambia".

Il progetto è nato dal lavoro di dottorato di Tilman, che ha esaminato gli incentivi economici che le persone affrontano quando hanno a che fare con una risorsa comune, ad esempio un ambiente di pesca o sano.

"Lo facevo in modo ad hoc, mettendo insieme un modello di dinamica ambientale con un modello evolutivo di teoria dei giochi per ciascuno, " dice. "Sono stato ispirato a lavorare su un modo per unire molti problemi diversi che stanno tutti pensando a queste interazioni strategiche legate a un ambiente che cambia".

I ricercatori hanno scoperto che un modello lineare relativamente semplice potrebbe mappare le dinamiche di una varietà di questi tipi di feedback strategia-ambiente.

"Abbiamo creato anche alcuni modelli non lineari, e alcune sfumature possono sorgere, ma i modelli lineari ti danno un'intuizione sul perché queste cose nuove possono accadere, " dice Akçay. "Sono sorprendentemente potenti."

La loro analisi ha funzionato per sistemi come un esempio di inquinamento, dove l'impatto ambientale, più inquinamento, svanisce col passare del tempo. Ma il modello si adatta anche a scenari in cui il prodotto ambientale si è rigenerato, come in un esempio di pesca.

Il modello ha permesso loro di prevedere come sarebbero cambiate le strategie, se andrebbero in bicicletta o raggiungere un equilibrio, sulla base degli incentivi affrontati dagli attori quando sia le condizioni ambientali che le strategie in una popolazione erano all'estremo. Tornando al modello di inquinamento:"Si potrebbe immaginare che una strategia sarebbe quella di emettere alti livelli di inquinamento, e un altro sarebbe emettere bassi livelli di inquinamento, e a seconda del mix di strategie utilizzate, influenzerà il livello di inquinamento presente, " Dice Tilman. "Possiamo capire cosa accadrà nel gioco in base a quanto siano forti gli incentivi a passare a una strategia ad alto inquinamento quando l'ambiente è in uno stato a basso inquinamento, nonché gli incentivi a passare a una strategia ad alto inquinamento. strategia inquinante quando l'ambiente è in uno stato poco inquinante".

L'approccio mette in luce temi contemporanei, come la regolamentazione delle emissioni globali di fronte ai cambiamenti climatici.

"Vediamo che se tutto è pulito, vuoi eliminare qualsiasi incentivo a essere un inquinatore. Altrimenti il ​​ciclo potrebbe tornare indietro verso strategie inquinanti, "dice Akçay.

Guardando avanti, i ricercatori sperano di incorporare le previsioni nel loro modello. In altre parole, se un attore può prevedere come cambierà l'ambiente, modificheranno le loro strategie prima o dopo di quanto farebbero altrimenti?

"Questi modelli evolutivi e teorici dei giochi tendono a considerare gli attori miopi, cambiare le loro strategie in base ai loro incentivi istantanei, " dice Tilman. "Ma per imitare in modo più realistico i processi decisionali in cui le persone si impegnano, vogliamo iniziare a pensare di incorporare le previsioni nel quadro di modellazione".