Un nuovo modello per spiegare i misteriosi cerchi delle fate
Un gruppo di ricercatori ha sviluppato un nuovo modello per spiegare i misteriosi cerchi delle fate nelle praterie, integrando la plasticità fenotipica delle piante e l’auto-organizzazione spaziale. I loro risultati, che offrono spunti sulla resilienza degli ecosistemi sotto stress idrico, sottolineano la necessità di una comprensione più complessa degli ecosistemi in climi in cambiamento.
Dopo una ricerca approfondita e spiegazioni alternative insoddisfacenti, il Prof. Ehud Meron e la sua squadra ritengono che l’accoppiamento tra la modellazione spaziale e i cambiamenti fenotipici fornisca la risposta.
I cerchi delle fate, caratterizzati dal loro modello quasi esagonale di spazi vuoti di terra nuda in mezzo alle praterie, sono stati scoperti per la prima volta in Namibia e successivamente in varie località globali. Queste formazioni intriganti hanno catturato e perplesso gli scienziati per un tempo considerevole.
Le speculazioni sulla loro origine includono una gamma di teorie, dal concetto di auto-organizzazione spaziale guidata dall’interazione tra la disponibilità d’acqua e la dinamica della vegetazione, alla possibilità che questi modelli siano influenzati dalla distribuzione sottostante dei nidi di termiti.
Il Prof. Ehud Meron dell’Università Ben-Gurion del Negev ha studiato i cerchi delle fate namibiani come caso di studio per comprendere come gli ecosistemi rispondono allo stress idrico.
Egli ritiene che tutte le teorie finora abbiano trascurato l’accoppiamento tra due meccanismi robusti essenziali per comprendere la risposta dell’ecosistema: la plasticità fenotipica a livello di una singola pianta e l’auto-organizzazione spaziale nei modelli di vegetazione a livello di una popolazione di piante. La plasticità fenotipica è la capacità della pianta di cambiare i propri tratti in risposta agli stress ambientali.
Modello innovativo e scoperte
Il Prof. Meron, insieme ai suoi collaboratori post-dottorato, Jamie Bennett, Bidesh Bera e Michel Ferré, e ai suoi colleghi, i Profs. Hezi Yizhaq e Stephan Getzin, propone un modello innovativo che cattura sia la modellazione spaziale attraverso un feedback dipendente dalla scala acqua-vegetazione sia i cambiamenti fenotipici che coinvolgono la crescita di radici profonde per raggiungere uno strato di suolo più umido.
Confrontando le previsioni del modello con le osservazioni empiriche, dimostrano che l’accoppiamento tra questi due meccanismi è la chiave per risolvere due enigmi in sospeso che la teoria classica della formazione dei modelli di vegetazione non riesce a spiegare: l’apparizione di modelli di cerchi delle fate multi-scala, dove la matrice tra i cerchi delle fate consiste di macchie di vegetazione di piccola scala, e l’assenza di modelli di strisce e macchie, oltre ai modelli di gap, lungo il gradiente di pioggia, come la teoria classica prevede.
Inoltre, scoprono che la combinazione di cambiamenti fenotipici a livello di pianta e modellazione spaziale a livello di popolazione può risultare in molti percorsi aggiuntivi di risposta dell’ecosistema allo stress idrico, risultando in diversi modelli multi-scala, tutti significativamente più resilienti allo stress idrico rispetto a quelli che coinvolgono un singolo fenotipo.
I loro risultati sono stati recentemente pubblicati nel Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).
Importanza della scoperta
“Identificare questi percorsi alternativi è essenziale per spostare gli ecosistemi fragili su tracce di collasso verso percorsi di resilienza,” spiega il Prof. Meron, che ha recentemente vinto un ERC Synergy Grant per studiare percorsi di resilienza nelle terre aride e altri biomi. “Questo studio evidenzia l’importanza di considerare più elementi della complessità dell’ecosistema quando si affronta come evitare il tipping verso stati disfunzionali dell’ecosistema mentre si sviluppano climi più caldi e secchi,” conclude il Prof. Meron.
Implicazioni per la comprensione degli ecosistemi
La ricerca supportata dalla Israel Science Foundation sotto i grant n. 1053/17 e 2167/21, apre nuove prospettive sulla comprensione degli ecosistemi e sulla loro capacità di adattarsi e resistere alle sfide poste dai cambiamenti climatici. La scoperta di questi nuovi modelli di resilienza potrebbe avere implicazioni significative per la conservazione e la gestione delle praterie e di altri ecosistemi vulnerabili in tutto il mondo.
La comprensione dei meccanismi alla base dei cerchi delle fate non è solo un esercizio accademico, ma può fornire strumenti preziosi per prevedere e mitigare gli effetti dello stress idrico sugli ecosistemi, un problema sempre più pressante in un’era di riscaldamento globale e di risorse idriche in diminuzione.
Con la crescente necessità di strategie di conservazione efficaci, il lavoro del Prof. Meron e del suo team rappresenta un passo importante verso la salvaguardia della biodiversità e la resilienza degli ecosistemi di fronte a un futuro incerto.
