Quando Charles Darwin salpò per la prima volta nei tropici a bordo dell'HMS Beagle nel 1835, rimase sbalordito. Il 26enne naturalista si aspettava di trovare lo stesso livello di diversità di piante e animali che aveva lasciato alle alte latitudini di Plymouth, in Inghilterra. Invece, sulle miti isole Galapagos, trovò una moltitudine di strane e diverse creature che prosperavano insieme.
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Remando a terra per esplorare, Darwin annotò nei suoi appunti che il numero di diversi abitanti "vegetali e animali" su minuscole isole tropicali era sorprendentemente più alto che in altri siti lungo il suo viaggio. Si chiese: com'era possibile che i tropici sembrassero avere molta più diversità delle foreste più settentrionali dell'Europa? Queste creature strette non avrebbero dovuto lottare fino all'estinzione molto tempo fa?
Darwin non ha mai trovato la risposta a quel particolare mistero (dopotutto, aveva molto in mente), e quindi la domanda persisteva per un altro secolo. Alla fine, nei primi anni '70, due ecologisti elaborarono indipendentemente la stessa ipotesi per spiegare il misterioso fenomeno, almeno con gli alberi.
Daniel Janzen e Joseph Connell hanno fornito una spiegazione apparentemente controintuitiva. Forse, hanno ipotizzato, la sorprendente diversità vegetale che troviamo nelle foreste tropicali è resa possibile da due fattori: la presenza di "nemici naturali" che colpiscono specie specifiche e tengono sotto controllo le dimensioni della popolazione e la tendenza dei giovani di una specie a stabilirsi lontano dai loro genitori, oltre la portata di quei predatori.
Fino a poco tempo fa, i ricercatori sono stati in grado di dimostrare che l'ipotesi di Janzen-Connell è vera negli studi localizzati. Il problema era che non avevano accesso al tipo di set di dati globali necessari per spiegare il più ampio modello planetario di riduzione della diversità dall'equatore ai poli. Ora, in un nuovo studio pubblicato la scorsa settimana sulla rivista Science, i ricercatori dimostrano che questo ipotetico meccanismo è effettivamente responsabile delle tendenze globali della biodiversità forestale.
Myers detiene una piantina di albero tropicale nella foresta pluviale amazzonica in Perù. (Jonathan Myers) L'anno scorso, gli ecologisti forestali Jonathan Myers e Joe LaManna hanno viaggiato in un seminario a Hainan, in Cina, concentrandosi sull'analisi dei dati generati dall'Osservatorio globale della terra (ForestGEO) della Smithsonian, una rete di 60 foreste in tutto il pianeta che sono monitorate in modo esaustivo. Myers e LaManna, entrambi della Washington University di Saint Louis, nel Missouri, sapevano che ForestGEO poteva fornire il set di dati globale di cui avevano bisogno per rispondere alla domanda che ha infastidito loro e altri ecologi dal viaggio di Darwin.
"Una delle notevoli differenze tra i temperati e i tropici è che tutte queste specie" extra "sono molto rare", afferma LaManna, ricercatrice post-dottorato e prima autrice del nuovo studio. Considera che le foreste temperate possono essere riempite da una parete all'altra con alberi di sequoie, mentre i tropici sono punteggiati da un gruppo di alberi unici che spesso esistono in isolamento dagli altri nelle loro specie. "Come possono persistere quelle specie rare di fronte all'estinzione?", Chiede Myers, professore di biologia e coautore dello studio.
Rispondere a questa domanda ha richiesto un impegno enorme. Il set di dati ha raccolto 2, 4 milioni di alberi da 3.000 specie in modo accurato per garantire la comparabilità in ogni foresta. Più di 50 coautori di 41 istituzioni tra cui lo Smithsonian hanno quindi analizzato i dati, che hanno interessato 24 trame ForestGEO in tutto il pianeta. "È stato molto", afferma LaManna. "Ogni gambo fino a un centimetro di diametro è mappato, misurato, etichettato e identificato."
Lo sforzo erculeo ha dato i suoi frutti. Dopo aver analizzato i dati, hanno trovato una tendenza sorprendente: nelle aree con un numero maggiore di alberi adulti, c'erano meno giovani alberelli della stessa specie. Questo modello era sorprendentemente più pronunciato nei tropici che nelle regioni temperate che avevano campionato.
Ciò significa che, diversamente dagli ecosistemi a latitudine più elevata, vicino agli alberi dell'equatore è meno probabile che coesistano attorno ai vicini della stessa famiglia. È come se, ad un certo punto, i genitori dell'albero e i loro figli alberelli fossero d'accordo all'unanimità che era tempo di uscire dal seminterrato. Tranne che in una foresta, vivere più distanti non consente solo agli alberi genitori di crogiolarsi nel loro nido vuoto. È una questione di vita o di morte per la specie.
"Con gli alberi è meno un effetto diretto dell'albero genitore sulla prole", afferma Myers. "È un effetto indiretto in cui i nemici naturali che attaccano gli adulti attaccano anche la prole." Questi nemici potrebbero essere agenti patogeni, predatori di semi o erbivori che colpiscono una specie. Proprio come le fitte popolazioni umane nelle città consentono la rapida diffusione di malattie trasmissibili, questi nemici possono devastare rapidamente una fitta foresta della stessa specie.
Se i tuoi alberelli si sistemano più lontano, tuttavia, è meno probabile che un nemico li spazzerà via tutti. "Pensi ai nemici come a cattive influenze sugli alberi, specialmente quelli di scarsa abbondanza", afferma LaManna. "Ma possono essere una forte forza stabilizzatrice— [i nemici] possono effettivamente tamponarli e impedire loro di estinguersi". Potresti dire: con nemici come questo, chi ha bisogno di amici?
"È cambiato il modo in cui penso all'ecologia", afferma Myers. "Il nemico può effettivamente avere un effetto benefico nel mantenere le specie rare in queste comunità, specialmente ai tropici".
Predatori erbivori lasciano foglie bucate a Madidi, in Bolivia. (Jonathan Myers) I dati forniscono una spiegazione convincente del perché vediamo i modelli globali di biodiversità che facciamo, afferma Gary Mittelbach, ecologo forestale e professore di biologia integrativa alla Michigan State University che non era coinvolto nello studio. "Il fatto che siano stati in grado di mostrarlo su base mondiale con metodi standardizzati aiuta a consolidare l'idea", afferma Mittelbach.
Uno dei punti deboli dello studio è che, sebbene implichi una tendenza globale, non vi sono campioni dal nord Europa centrale o dal sud della Papua Nuova Guinea. "Vorrei che avessero più [foreste] in Asia e in Europa, quindi non tutte quelle ad alta latitudine si trovano in Nord America", afferma Mittelbach. Anche con la scarsità di campioni provenienti da alte latitudini, tuttavia, "Sono ancora abbastanza convinto del modello", dice.
Sebbene i ricercatori abbiano dimostrato con successo che la tendenza proposta da Janzen e Connell è vera, la questione di cosa stia causando esattamente i tropici è così diversa.
Myers ipotizza che la stabilità del clima tropicale possa contribuire alla sua ricca biodiversità, rispetto ai drastici cambiamenti che si sono verificati nel tempo geologico alle latitudini più elevate. "Ci sono stati molti più disturbi nella zona temperata" negli ultimi migliaia di anni, dice. Per "disturbo", Myers significa lastre di ghiaccio che hanno ripetutamente demolito il Nord America nel passato della Terra.
I tropici non hanno sopportato tali disturbi. I ricercatori attribuiscono l'elevato clima favorevole alla riproduzione e ai bassi tassi di estinzione nelle specie tropicali di piante e animali. Finora ha funzionato bene per loro, ma le foreste di tutto il mondo stanno cambiando a causa di modelli climatici più instabili. Ad esempio, quando le latitudini più alte diventano più calde, gli alberi temperati migrano lentamente verso nord.
"Potrebbe esserci un'influenza diretta o indiretta del clima nel mediare la forza delle interazioni biotiche tra nemici e alberi", afferma Myers. "Dove è più caldo o più umido ci si potrebbe aspettare che i patogeni abbiano un'influenza più forte."
La tendenza globale che questi ricercatori hanno scoperto illustra quanto la diversità della vita biologica sulla Terra possa dipendere da interazioni su piccola scala. "Questo meccanismo è un processo su scala globale e stiamo parlando di interazioni tra adulti, giovani e loro nemici specializzati su una scala di 10 metri", afferma LaManna. "Quell'interazione su scala locale sta contribuendo a un modello di biodiversità in tutto il mondo."
