Galileo Giornale di scienza e problemi globali

Ecosistema in grafici

Un modello matematico per spiegare il complesso - e ancora non del tutto compreso - legame tra i nutrienti presenti nel terreno e il grado di biodiversità. Lo hanno messo a punto i ricercatori dell’Imperial College of London (Regno Unito) e delle università della California di Santa Cruz e di Bath, dimostrando per la prima volta, in uno studio apparso su Nature, che solo combinando modelli matematici e biologia sperimentale si ottengono risposte esaustive e non contraddittorie.

Esistono ecosistemi, come quelli tropicali, in cui una grande varietà di specie animali e vegetali è sostenuta da terreni relativamente poveri di nutrienti, perché lo scambio energetico tra i vari attori della rete alimentare (produttori, consumatori e decompositori) è rapido e non lascia spazio all’accumulo di sostanze nel suolo. Altri ecosistemi invece, come le foreste a conifere del Nord Europa, raggiungono l’optimum in termini di biodiversità con una quantità di nutrienti alta.

Per spiegare questa apparente contraddizione, i ricercatori hanno effettuato uno studio in due fasi: una di laboratorio, in cui hanno creato “mini-ecosistemi” in provetta, e una di elaborazione dati mediante l’applicazione di un modello statistico-matematico. Nella prima fase i biologi hanno creato un ecosistema su microscala composto da una comunità di batteri (Escherichia coli) e da un loro parassita, con un unico nutriente a disposizione di entrambi (rappresentato da zuccheri in forma liquida). Variando la quantità del nutriente i ricercatori hanno evidenziato che, nel corso di 150 generazioni di batteri (17 giorni), la massima biodiversità (misurata in termini di sopravvivenza di entrambe le specie e di abbondanza di ceppi batterici ottenuti) si raggiunge abbassando la quantità di nutrienti forniti.

Fermandosi a questo punto, i ricercatori avrebbero dovuto concludere che c’è una relazione inversa tra il livello di sostanze nutritive e la biodiversità dell’ecosistema. È qui però che il gruppo di  matematici è intervenuto. Utilizzando un software in grado di simulare le interazioni degli organismi in ecosistemi caratterizzati da livelli diversi di nutrienti nel suolo, i ricercatori sono giunti a conclusioni diverse: la quantità di nutrienti ottimale per garantire alti livelli di biodiversità di un ecosistema non è fissa, ma varia a seconda del grado di competizione diretta tra ospiti e parassiti che caratterizza l’ecosistema stesso.

Presa nella sua globalità, la ricerca conferma per la prima volta l’ipotesi della “coevoluzione secondo un mosaico geografico”, secondo cui il rapporto tra nutrienti e biodiversità può essere sia inverso sia diretto, e questo dipende dalle specie coinvolte e dalla complessità delle loro relazioni con l’ambiente di riferimento. (i.n.)

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