L’effetto dei cambiamenti climatici sulla diversificazione biologica

Secondo una simulazione, i cambiamenti climatici della Terra favoriscono la diversificazione biologica. Tuttavia questo effetto sarebbe molto più accentuato laddove le nicchie ecologiche rimangono stabili nel tempo.

Un gruppo di ricerca internazionale guidato da Qinmin Yang ed Erin E. Saupe, rispettivamente della Zhejiang University e dell’Università di Oxford, nel Regno Unito, ha modellizzato l’evoluzione delle nicchie ecologiche di oltre mille specie di animali terrestri per prevederne i tassi di speciazione rispetto ai cambiamenti climatici. Ne riportano i risultati su Nature ecology & evolution.

Cambiamenti climatici e speciazione?

I cambiamenti climatici che ora investono le nicchie ecologiche del pianeta pongono interrogativi profondi sui tassi di diversificazione, evoluzione ed estinzione delle specie biologiche. Le ricerche di modellizzazione teorica che cercano di prevedere l’impatto dei cambiamenti climatici antropogenici su questo aspetto sono di centrale importanza per imbastire una corretta e lungimirante politica di conservazione delle specie più a rischio, e in generale della biodiversità.
Queste ricerche si basano sia sulle informazioni raccolte sul campo relative alle specie attuali, sia su dati paleontologici e paleoclimatici.

Come fanno notare gli autori fin dall’inizio, nella letteratura accademica pubblicata finora su questo tema finora non sono state raggiunte conclusioni univoche. Spesso sia alti che bassi tassi di evoluzione della nicchia sembrano supportare una diversificazione delle specie più rapida. Ma queste ricerche, in parte per la natura del campionamento utilizzato per le modellizzazioni, in parte per i risultati non netti, lasciavano aperto l’interrogativo rispetto a quale fattore guidasse un ritmo maggiore o minore di speciazione allopatrica.

La maggior parte degli eventi di speciazione in natura avvengono infatti per allopatria, ossia per separazione di una porzione di una popolazione per un tempo sufficientemente lungo dalla popolazione originaria, a causa dell’emergere casuale di una barriera naturale. Il numero ridotto di esemplari della popolazione che si è separata la sottoporrà statisticamente a tassi di diversificazione maggiori. Dato un tempo sufficientemente lungo perché emerga una barriera riproduttiva tra la specie fondatrice e quella originaria, la popolazione separata diverrà una nuova specie, incapace di incrociarsi con quella originaria seppure la barriera naturale dovesse venir meno.

Specificamente gli autori si sono domandati se l’evoluzione climatica di un gruppo di nicchie ecologiche potesse dirci qualcosa sui tassi di diversificazione e di evoluzione dei suoi abitanti. I cambiamenti climatici che imprimono profondi cambiamenti ecologici favoriscono gli eventi di speciazione allopatrica? O la diversità è favorita da una certa conservazione delle caratteristiche della nicchia ecologica?

Per investigare questo problema, il gruppo di Huijie Qiao ha costruito un corposo modello statistico su oltre mille nicchie ecologiche su una scala geologica di circa 120mila anni, che hanno portato il gruppo a lavorare su oltre 40mila singole evoluzioni di specie, capaci di produrre, in teoria, 685700 specie diverse. I criteri utilizzati per indicare l’evoluzione climatica della nicchia ecologica sono stati il tasso di precipitazione e la variazione di temperatura media delle singole nicchie considerate. I risultati sono stati più univoci di quanto ci si aspettasse.

Bassi tassi di cambiamento, alti tassi di speciazione

Complessivamente, gli autori non hanno trovato una correlazione tra una forte evoluzione climatica delle nicchie ecologiche studiate e un aumento dei tassi di diversificazione e speciazione. È vero anzi il contrario. Scenari che descrivono una conservazione dal punto di vista climatico mostrano tassi di diversificazione maggiore di quelli dove sono più marcati i cambiamenti.

Inoltre, sottolineano gli autori, la conservazione della nicchia riflette una maggiore diversificazione più che una diminuzione dei tassi di estinzione, questi evidentemente guidati da fattori differenti. Ma perché?

La principale spiegazione fornita è che quanto più sono labili le nicchie dal punto di vista ecologico, tanto più favoriscono la migrazione di specie e la colonizzazione di nuovi ambienti. Quanto più le specie si muovono, tanto più possono incorrere in speciazione allopatrica.

Eppure, fanno notare gli autori, una certa conservazione della nicchia climatica è necessaria perché la speciazione allopatrica richiede un tempo necessario per completarsi: non sarebbe possibile se le specie avessero variazioni su scale temporali troppo corte e labili.

I risultati sembrerebbero confermare proprio quest’ultimo aspetto: l’incapacità di popolazioni naturali di adattarsi ai cambiamenti climatici della loro nicchia ecologica le spinge alla frammentazione. Col tempo, tale frammentazione diventa il terreno di coltura di una speciazione allopatrica.

Infine, gli autori anche che laddove le popolazioni rispondono meglio ai cambiamenti climatici mostrano tassi di estinzione più bassi. Quanto più bassi sono i tassi di cambiamento climatico, tanto più elevata può risultarne la diversificazione biologica che ne consegue.

Difficoltà e limiti dei modelli

Gli autori non nascondono difficoltà e limiti della loro stessa modellizzazione. Pur avendo preso le mosse dai limiti dei dati in letteratura già pubblicati, riconoscono quanto questa stessa ricerca debba essere ampliata.

Per cominciare, i risultati potrebbero essere condizionati dal fatto che la maggior parte degli eventi di speciazione in natura avviene già per allopatria. Il modello non considera altri eventi di speciazione che potrebbero condizionare i dati rispetto ai cambiamenti climatici che impattano sulla nicchia.

Altro aspetto da considerare è che lo studio riguarda solo specie che vivono sulla terraferma. I parametri considerati sono le precipitazioni e le variazioni di temperatura, fattori che non possono essere univocamente applicati alla diversità biologica del pianeta. Potrebbe quindi esserci un limite di campionatura nella simulazione.

Infine la scala temporale considerata, di circa 120 mila anni, potrebbe essere troppo breve per sviluppare inferenze significative. Tale scala si è resa necessaria per disponibilità e completezza di dati, ma è chiaro che saranno necessarie simulazioni basate su intervalli temporali molto più lunghi.

Al di là delle difficoltà di modellizzazione, senz’altro nuove ricerche come queste saranno necessarie per raccogliere dati sempre più completi per modellare le nostre strategie di conservazione delle specie a rischio di estinzione e mitigare, anche sotto questo aspetto, l’effetto devastante dei cambiamenti climatici sul nostro pianeta.

Fonte: Ecological niche conservatism spurs diversification in response to climate change. Huijie Qiao, A. Townsend Peterson, Corinne E. Myers, Qinmin Yang & Erin E. Saupe; Nature ecology and evolution, Febbraio 2024

Immagine: di Arpingstone, pubblico dominio via Wikimedia Commons