Un modo migliore per capire quali specie sono vulnerabili

May 23, 2023

Incendi, inondazioni, inquinamento e pesca eccessiva sono solo alcuni dei tanti sconvolgimenti che possono cambiare l’equilibrio degli ecosistemi, a volte mettendo in pericolo il futuro di intere specie. Ma valutare questi ecosistemi per determinare quali specie sono maggiormente a rischio, al fine di concentrare le azioni e le politiche di conservazione dove sono più necessarie, è un compito impegnativo.

La maggior parte di questi sforzi presuppone che gli ecosistemi siano essenzialmente in uno stato di equilibrio e che le perturbazioni esterne causino uno spostamento temporaneo prima che le cose ritornino eventualmente a quello stato di equilibrio. Ma questa ipotesi non tiene conto del fatto che gli ecosistemi sono spesso in continuo mutamento, con l’abbondanza relativa delle loro diverse componenti che si sposta secondo ritmi propri. Ora, un team di ricercatori del MIT e altrove ha escogitato un modo migliore e predittivo per valutare questi sistemi al fine di classificare le vulnerabilità relative delle diverse specie e per individuare le specie che sono in pericolo ma che altrimenti potrebbero passare inosservate.

Contrariamente ai modi convenzionali di stilare oggi tali classifiche, hanno scoperto che le specie con il numero di popolazione più basso o il calo numerico più rapido – criteri tipicamente utilizzati oggi – a volte non sono quelle più a rischio.

I risultati sono riportatinella rivista Ecology Letters, in un articolo del professore associato di ingegneria civile e ambientale del MIT Serguei Saavedra, del recente dottorando Lucas Medeiros PhD '22 e di altri tre.

Il nuovo lavoro è analogo al modo in cui l'analisi dei modelli meteorologici di Edward Lorenz decenni fa ha rivoluzionato questo campo, afferma Saavedra. La ricerca di Lorenz ha suggerito che piccole perturbazioni potrebbero alla fine portare a risultati molto grandi, notoriamente espressi come l'idea che il battito delle ali di una farfalla in un punto potrebbe alla fine portare a un uragano da qualche altra parte. "Anche condizioni iniziali infinitesimamente vicine possono divergere ampiamente in un dato periodo di tempo e quindi diventare imprevedibili", afferma. Con questo in mente, "Ci siamo detti, cosa accadrebbe se applicassimo lo stesso tipo di prospettiva per cercare di capire quali sono le specie più sensibili?"

In alcuni casi, come nel caso delle previsioni meteorologiche, gli scienziati comprendono la fisica alla base dei fenomeni e possono produrre equazioni che ne descrivono la dinamica, fino a un certo punto. Questo non è il caso degli ecosistemi complessi, dice, dove non abbiamo le equazioni sottostanti per la dinamica nemmeno di una singola specie, tanto meno dell'intero sistema. Ma negli ultimi dieci anni circa, dice, il team ha sviluppato tecniche matematiche in modo che “possiamo avere una descrizione delle dinamiche senza conoscere le equazioni sottostanti”, purché vi sia una serie temporale di dati sufficiente con cui lavorare.

Il team ha sviluppato due approcci diversi, chiamati classificazione della sensibilità attesa e classificazione degli autovettori. Entrambi gli approcci hanno funzionato bene nei test utilizzando grandi quantità di dati simulati, producendo classifiche che corrispondevano strettamente a quelle previste date le ipotesi alla base del modello di simulazione.

I tentativi tradizionali di classificare la vulnerabilità delle specie tendono a concentrarsi su misure come la dimensione corporea (le specie più grandi tendono ad essere più vulnerabili) e la dimensione della popolazione, che possono essere entrambi indicatori utili nella maggior parte dei casi. Ma, come sottolinea Saavedra, "queste specie sono integrate in comunità e queste comunità hanno un comportamento emergente non lineare tale che un piccolo cambiamento in un luogo cambierebbe in modo completamente diverso qualche altro aspetto del sistema".

Il fatto che le specie all’interno di un ecosistema possano avere abbondanze che aumentano e diminuiscono, a volte ciclicamente, a volte casualmente o determinate da forze esterne, significa che il momento esatto di una determinata perturbazione può fare una grande differenza, qualcosa che i modelli di equilibrio non riescono a spiegare. "Gli approcci basati sulle dinamiche dell'equilibrio hanno questa visione statica degli effetti di interazione tra le specie", afferma Medeiros. "In condizioni di fluttuazioni dell'abbondanza di non equilibrio, questi effetti di interazione possono cambiare nel tempo, influenzando la sensibilità di ogni specie alle perturbazioni."