Per proteggere la biodiversità delle foreste non basta contare quanti alberi ci sono di ogni specie: conta anche dove crescono e quanto sono vicini agli alberi delle altre specie. Un gruppo di ricercatori guidato dall’Università di Padova ha sviluppato un nuovo modello per capire quali specie rischiano di essere messe in difficoltà dalla competizione. Lo studio, pubblicato su «Nature Ecology and Evolution», è stato verificato su oltre mezzo milione di alberi appartenenti a più di 500 specie.
Non basta sapere quanti individui restano di una specie
Quali specie rischiano maggiormente di sparire da un ecosistema? La risposta più logica sembrerebbe essere: quelle meno abbondanti. Eppure non è sempre così. Due specie presenti nello stesso numero possono avere vulnerabilità molto diverse.
A fare la differenza non è solo la quantità, ma anche la disposizione geografica e la rete di relazioni con il resto dell’ambiente: è questo il risultato dello studio pubblicato sulla rivista «Nature Ecology and Evolution» guidato dai ricercatori del Dipartimento di Fisica e Astronomia dell’Università di Padova in collaborazione con il National Biodiversity Future Center, l’International Centre for Theoretical Physics di Trieste, l’Università di Losanna, la Princeton University, la Fondazione CMCC e l’École Polytechnique Fédérale de Lausanne.
«La rarità è un segnale importante, ma da sola non basta a dirci quanto una specie sia a rischio della cosiddetta “esclusione competitiva”, cioè rischi di essere soppiantata dalle altre fino a scomparire da quell’ambiente – spiega Davide Bernardi, primo autore dello studio e ricercatore al Dipartimento di Fisica e Astronomia dell’Università di Padova –. La stessa specie può essere relativamente al sicuro in un ambiente e più esposta in un altro, a seconda delle specie che la circondano e della loro distribuzione. La difficoltà dei modelli tradizionali è che devono conoscere quanto velocemente cresce o diminuisce una popolazione, fin dove riesce a diffondersi e in che modo le diverse specie si ostacolano o si favoriscono: informazioni normalmente impossibili da raccogliere per centinaia di specie nello stesso ambiente».
Anche il modo in cui gli alberi sono distribuiti nello spazio conta
Usando gli strumenti della fisica dei sistemi complessi, i ricercatori sono riusciti a descrivere l’effetto complessivo di moltissime interazioni senza doverle misurare una per una. Dalle mappe di abbondanza è possibile quindi ricostruire un equilibrio nascosto: non soltanto quanti individui ci sono, ma come occupano lo spazio e in quale contesto ecologico sono inseriti.
Un nuovo indicatore misura quanto una specie è esposta alla competizione
Gli autori hanno sviluppato una misura, chiamata “bilancio competitivo”, che riassume i fattori che favoriscono oppure ostacolano la persistenza di ciascuna specie: da questo bilancio si ricava la distanza dalla soglia oltre la quale una specie rischia, nel lungo periodo, di essere esclusa dalla competizione. Il metodo utilizza dati osservabili sulla distribuzione spaziale, evitando di stimare direttamente parametri di interazione in gran parte sconosciuti.
Il modello è stato testato su oltre mezzo milione di alberi
Il modello è stato verificato sui censimenti completi degli alberi di tre foreste: Barro Colorado Island a Panama, la riserva di Pasoh in Malaysia e Michigan Big Woods negli Stati Uniti. Per l’analisi sono stati utilizzati censimenti che registrano la posizione di oltre mezzo milione di alberi, appartenenti a più di 500 specie. Le previsioni ottenute su una parte di ciascuna foresta hanno descritto con buona precisione quanto osservato nella parte restante.
La vulnerabilità dipende dall’intero ecosistema
«La domanda decisiva non è soltanto “quanti individui restano?” ma “in quale rete di equilibri vivono?” – osserva Amos Maritan, corresponding author e docente al Dipartimento di Fisica e Astronomia dell’Ateneo patavino –. La fisica dei sistemi complessi permette di trasformare questa rete, normalmente quasi impossibile da misurare, in un indicatore ricavabile dai dati. È un cambio di prospettiva: la vulnerabilità appartiene al sistema, non alla specie isolata».
Il nuovo metodo non sostituisce gli altri strumenti di conservazione
Il nuovo indicatore non sostituisce le valutazioni attuali di conservazione, che devono considerare anche cambiamento climatico, perdita di habitat, eventi estremi e fluttuazioni casuali delle popolazioni. Offre, però, un nuovo strumento applicabile a comunità molto ricche di specie, con possibili sviluppi per studiare gli effetti di perturbazioni o dell’arrivo di specie aliene e le eventuali conseguenze a cascata. La teoria è stata finora applicata alle foreste, ma la sua struttura è abbastanza generale da poter essere sperimentata in altri ecosistemi. Il gruppo punta ora a estenderla alle comunità batteriche, verificando se lo stesso approccio possa descrivere anche gli equilibri tra organismi molto diversi dagli alberi.
Studio completo: Nature Ecology and Evolution