Gli animali a sangue freddo – un gruppo eterogeneo che comprende pesci, rettili, anfibi e insetti – comprendono la maggior parte delle specie animali sulla Terra. La temperatura corporea degli animali a sangue freddo è fortemente influenzata dalla temperatura del loro ambiente. Poiché la loro crescita, il successo riproduttivo e la sopravvivenza sono strettamente legati alle temperature ambientali, i cambiamenti climatici rappresentano una minaccia significativa per loro. Capire gli effetti futuri del cambiamento climatico sulla biodiversità è una priorità globale, secondo la responsabile del team di ricerca Tyler Wagner, scienziato del Servizio geologico degli Stati Uniti e professore aggiunto di ecologia della pesca alla Penn State. Ma prevedere dove una specie esisterà e in quale abbondanza con le temperature future è estremamente difficile perché per molte specie significa stimare le risposte a temperature che gli animali non hanno ancora sperimentato e che gli scienziati non hanno ancora osservato. Per stimare con maggiore precisione gli effetti del cambiamento climatico sugli animali a sangue freddo, in un nuovo studio i ricercatori hanno sviluppato un metodo statistico per fondere i dati raccolti sul campo che descrivono la distribuzione e l’abbondanza di molti animali a sangue freddo con le informazioni derivate in laboratorio sulle prestazioni e la tolleranza alle temperature specifiche per ogni specie. Nei risultati pubblicati nei Proceedings of the National Academy of Sciences, Wagner e colleghi riportano lo sviluppo di un innovativo approccio di modellazione statistica. Il modello appena sviluppato, chiamato “Physiologically Guided Abundance Model” (Modello di Abbondanza Fisiologicamente Guidata), può essere applicato a quasi tutti gli animali a sangue freddo e si ritiene che abbia un grande potenziale per contribuire alla formazione di strategie di adattamento e gestione del clima.
“La sfida è stata quella di combinare queste due fonti di informazione e di utilizzare le informazioni derivate dal laboratorio per aiutare a informare le previsioni su scala paesaggistica in presenza di climi futuri non sperimentati dagli animali nei loro attuali areali”, ha detto Wagner, che è assistente del capo unità della Pennsylvania Cooperative Fish and Wildlife Research Unit del College of Agricultural Sciences. “Il modello che abbiamo creato è in grado di raggiungere questo obiettivo”
Un modello del futuro
Il modello PGA combina le osservazioni sull’abbondanza delle specie e sulle condizioni ambientali con i dati di laboratorio sulla risposta fisiologica degli animali a sangue freddo alla temperatura per prevedere le distribuzioni geografiche e l’abbondanza delle specie in risposta a un mondo in via di riscaldamento. Senza includere le preferenze fisiologiche delle specie in un modello, suggerisce Wagner, è difficile prevedere realisticamente il destino degli animali a sangue freddo. “Quando si cerca di prevedere o estrapolare gli effetti dei cambiamenti climatici sulla distribuzione e l’abbondanza degli animali, gli scienziati utilizzano spesso solo informazioni che descrivono le relazioni tra abbondanza e distribuzione e la temperatura nelle condizioni attuali”, ha detto Wagner. “Queste relazioni vengono poi utilizzate per estrapolare le condizioni di temperatura future“. Tuttavia, questo approccio presuppone che le relazioni specie-ambiente siano biologicamente significative alle temperature future e, soprattutto, non tiene conto dello stretto legame tra le temperature ambientali e la fisiologia degli animali a sangue freddo, ha spiegato Wagner. I ricercatori hanno sviluppato il loro modello PGA utilizzando i dati di tre specie di pesci che differiscono per la loro preferenza e tolleranza termica in oltre 1.300 laghi situati nel Midwest degli Stati Uniti. Hanno confrontato i risultati del modello PGA con quelli di un modello tradizionale che non incorpora le risposte fisiologiche delle specie. I pesci considerati nella ricerca sono stati il cisco (acqua fredda), il persico giallo (acqua fredda) e il pesce azzurro (acqua calda). I ricercatori hanno previsto la distribuzione e l’abbondanza delle specie in ciascun lago nelle condizioni attuali e per aumenti di 1,8, 3,6, 5,4 e 7,2 gradi (Fahrenheit) della temperatura media dell’acqua a luglio. Un aumento di 7,2 gradi F corrisponde all’aumento medio regionale previsto della temperatura dell’aria nella regione del Midwest per il periodo 2071-2100. Mentre i risultati del modello tradizionale non hanno previsto l’estirpazione o l’allontanamento locale di alcuna specie ittica a causa dei cambiamenti climatici, il modello PGA ha rivelato che i pesci adattati al freddo sarebbero estirpati nel 61% del loro habitat attuale con l’aumento della temperatura. “Abbiamo dimostrato che i cambiamenti nella distribuzione, nell’estinzione locale e nell’abbondanza delle specie adatte al freddo, al freddo e al caldo, determinati dalla temperatura, variavano in modo sostanziale quando le informazioni fisiologiche venivano incorporate nel modello”, ha affermato la ricercatrice. “Il modello PGA ha fornito previsioni più realistiche rispetto agli scenari climatici futuri rispetto agli approcci tradizionali e ha un grande potenziale per stimare in modo più realistico gli effetti dei cambiamenti climatici sulle specie a sangue freddo”.
