Reti trofiche, fra matematica ed ecologia

Un gruppo di ricercatori ha sviluppato un modello matematico generale delle diverse strategie alimentari di piante e animali

Un modello matematico per rappresentare tutta la gamma di strategie alimentari adottate da piante e animali. Questo è il risultato del progetto guidato da Kevin Lafferty e Armand Kuris, dell’Università di California-Santa Barbara, recentemente pubblicato su Science.

Un progetto finanziato dalla National Science Foundation, il cui obiettivo originario era la comprensione del ruolo dei parassiti nelle reti trofiche. Dopo diversi anni di lavoro, il gruppo di ricercatori – che oltre a Lafferty e Kuris comprende altri quattro studiosi, provenienti dalle Università di Princeton, Santa Fe e Bristol – si è reso conto di aver generato lo scheletro di un solido modello matematico, grazie al quale era possibile generalizzare un’ampia gamma di reazioni e relazioni ecologiche.

L’uso di modelli matematici in ecologia non è certo una novità: basti pensare alle celebri equazioni di Lotka-Volterra del 1925-26, che descrivono le dinamiche del rapporto predatore-preda, fino ad arrivare ai più recenti modelli epidemiologici delle interazioni fra virus ed esseri umani.

Ma questo recente lavoro sembra possedere una marcia in più: il modello sviluppato dai ricercatori americani, infatti, è in grado di rappresentare la struttura di tutti i tipi di legame consumatore-risorsa che connettono le specie animali e vegetali nelle diverse reti alimentari, dai predatori che divorano le proprie prede alle piante che catturano la luce solare, fino ai parassiti che sopravvivono a spese dei loro ospiti.

Reti trofiche diverse hanno strutture e dinamiche diverse; questa la conclusione cui diversi ecologi erano giunti. Questo studio però suggerisce che possa esserci una cornice comune per interpretare le diverse dinamiche alimentari.

Le interazioni consumatore-risorsa sono di norma rappresentate con modelli che includono fino a tre possibili stati di attività del consumatore (ricerca, attacco e consumo) e quattro stati di risposta della risorsa (suscettibile, esposto, ingerito, resistente). Lafferty, Kuris e colleghi hanno articolato questi stati in un modello generale basato su undici diverse strategie dei consumatori, raggruppati in predatori, micropredatori e parassiti. Da questo modello generale è stato poi possibile derivarne altri più specifici per verificare particolari ipotesi o includere parametri ed elementi mancanti.

Un risultato che, nelle parole degli autori, potrebbe rappresentare un primo sviluppo per una teoria unitaria dell’ecologia.



Credit image: By chris 論 (through works of J. Patrick Fischer, C. Schuhmacher, Madprime, Luis Fernández García, Luis Miguel Bugallo Sánchez, chung-tung yeh, Susanne Heyer and Simon Andrews) [GFDL (http://www.gnu.org/copyleft/fdl.html) or CC-BY-SA-3.0 (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/)], via Wikimedia Commons