Il cambiamento climatico intensifica la competizione
Molte piante rischiano di avere difficoltà in un clima più caldo. Ciò è particolarmente vero se devono affrontare una nuova concorrenza da parte di piante che, a causa del riscaldamento globale, espandono il loro habitat ad altitudini più elevate, come dimostra un nuovo studio all'ETH.
Il cambiamento climatico continua senza sosta. Le temperature medie sono in aumento. Per molti animali e piante selvatici, ciò significa che devono trovare nuovi habitat. Con l'arrivo di nuove specie in combinazioni finora sconosciute, anche le interazioni ecologiche sono destinate a cambiare in modo significativo, con conseguenze finora inesplorate per le singole specie e per le biocenosi.
Per le piante alpine, questo potrebbe significare che dovranno affrontare la concorrenza di piante che attualmente si trovano ad altitudini inferiori ma che, favorite dal cambiamento climatico, finiranno per migrare verso di esse.
In un nuovo studio appena pubblicato sulla rivista scientifica Nature, gli ecologi vegetali Jake Alexander, Jeff Diez e l'ETH Jonathan Levine dimostrano per la prima volta empiricamente che questo nuovo tipo di competizione potrebbe essere un fattore decisivo.
Situazione di competizione simulata in un clima più caldo
In un esperimento condotto sulla montagna locale di Coira, il Calanda, i ricercatori hanno scoperto che le piante alpine sopravvivono a un riscaldamento del clima di 3 gradi, a condizione che si confrontino con i loro attuali vicini alpini. Tuttavia, quando le piante alpine sono state confrontate con una comunità vegetale di altitudini inferiori, il loro tasso di sopravvivenza è diminuito di oltre la metà. Quelle che hanno resistito alla competizione sono cresciute peggio e hanno fiorito meno. "Questo dato è significativo perché dimostra che dobbiamo sapere chi sono i concorrenti se vogliamo prevedere la crescita e l'abbondanza dopo il riscaldamento climatico", afferma Alexander. È convinto che questo effetto possa essere spiegato dalla competizione per la luce: "Le piante di bassa quota crescono di più e le loro foglie sono spesso più grandi. Questo permette loro di superare i loro concorrenti alpini".
In origine, gli ecologisti pensavano che l'aumento delle temperature sarebbe stato dannoso per le piante alpine. Tuttavia, Alexander e i suoi colleghi hanno scoperto che questo effetto diretto del cambiamento climatico ha avuto solo raramente un impatto negativo su queste specie. "L'effetto principale che potrebbe rendere la vita difficile alle piante alpine in futuro è la competizione, soprattutto da parte delle specie di pianura che immigrano", afferma Alexander. Questa constatazione contribuisce al crescente numero di prove che dimostrano come la mutevole interazione tra le specie sia più importante dell'effetto diretto dell'aumento delle temperature in seguito al riscaldamento climatico".
Testare diversi scenari
L'esperimento dei ricercatori del Fare all'ETH è il primo a indagare empiricamente il ruolo della nuova competizione sul campo. Per la maggior parte degli habitat, gli scienziati semplicemente non sanno quali specie si incontreranno in futuro. "Ma in montagna lo sappiamo: i futuri concorrenti delle piante alpine vivono a poche centinaia di metri dal pendio", spiega l'ETH Jonathan Levine.
Per il loro insolito esperimento, gli autori dello studio hanno spostato quattro specie vegetali caratteristiche - l'anemone di primavera, la veccia reniforme alpina, la scabiosa lucida e la piantaggine di montagna - dalla loro attuale posizione su un prato alpino a 2.000 metri di altitudine a 600 metri di profondità. In questo modo, i ricercatori hanno simulato l'aumento medio della temperatura di circa tre gradi previsto per la Svizzera tra 50 e 100 anni. Le piante sono state fatte migrare verso la vegetazione intatta situata a quote più basse - la loro futura competizione - o verso la vegetazione trasportata giù dal pascolo alpino - la loro attuale competizione.
Gli scienziati hanno utilizzato lo stesso approccio anche per simulare la competizione che le piante alpine sperimenteranno quando migreranno verso l'alto in climi più caldi. Per farlo, i ricercatori hanno utilizzato la vegetazione intatta della regione sommitale del Calanda a 2600 metri e l'hanno trasferita nel prato alpino, dove hanno piantato le quattro specie di piante.
Con questo complesso set-up sperimentale, i ricercatori sono stati in grado di testare diversi scenari: in primo luogo, hanno potuto verificare scenari in cui le piante alpine rimangono radicate nella loro posizione in un clima più caldo e vengono superate da specie provenienti dalla pianura o continuano a competere con i loro attuali concorrenti. Inoltre, si potrebbero studiare scenari in cui le piante alpine migrano verso l'alto e incontrano comunità vegetali d'alta montagna o i loro attuali concorrenti.
Effetto competitivo inaspettatamente chiaro
"Per gli ecologi che conoscono gli habitat alpini, l'effetto esclusivo della nuova competizione in un clima più caldo non dovrebbe sorprendere", afferma Alexander. Tuttavia, sono convinti che i loro risultati siano importanti per prevedere la risposta delle specie ai cambiamenti climatici. "La stragrande maggioranza delle previsioni sulla presenza delle specie in futuro si basa sull'ipotesi che l'identità della competizione non giochi alcun ruolo", aggiunge Jeff Diez, che ha condotto lo studio come postdoc con Jonathan Levine e ora è professore alla UC Riverside. "Il fatto che la competizione emerga come effetto decisivo e non la temperatura più alta, come precedentemente ipotizzato, è una scoperta molto preziosa", afferma Alexander.
Tuttavia, i nuovi concorrenti potrebbero non avere un'influenza così forte ovunque: Le quattro specie focali sono state in grado di persistere bene nelle comunità vegetali di alta montagna, probabilmente perché i rappresentanti di questa zona altitudinale hanno caratteristiche fogliari e forme di crescita simili.
Alexander è consapevole del fatto che gli scenari messi in atto in questo esperimento sono "estremi". La vegetazione cambierà in futuro in modo piuttosto graduale, poiché non tutte le piante hanno la stessa velocità di dispersione. È più realistico, ma più difficile da verificare sperimentalmente, che le nuove specie migrino gradualmente verso l'alto. Inoltre, i ricercatori dell'ETH hanno potuto osservare lo sviluppo delle quattro piante alpine solo per due anni. Tuttavia, questo lasso di tempo ha fornito indicazioni sufficienti su quali fattori decisivi influenzeranno le piante in un futuro climatico più caldo e quali no. "Il nostro studio fornisce una delle prime indicazioni empiriche sul fatto che la competizione con le specie in espansione deve essere presa in considerazione quando si prevede la risposta delle piante ai cambiamenti climatici", sottolinea Alexander.
Letteratura di riferimento
Alexander JM, Diez JM, Levine JM. Nuovi competitori modellano la risposta delle specie ai cambiamenti climatici. Nature, pubblicazione avanzata online il 16 settembre 2015. DOI: pagina esterna10.1038/nature14952