Una proprietà matematica precedentemente sconosciuta potrebbe essere alla base di uno dei più grandi misteri della natura: la sopravvivenza degli ecosistemi.
La proprietà di coerenza trofica (trophic coherence) è una misura di quanto la vita animale e quella vegetale interagiscano all’interno della rete alimentare di ogni ecosistema. Ora, un nuovo studio ha fornito agli scienziati per la prima volta una formulazione matematica che spieghi la struttura delle reti alimentari e la loro capacità di ingrandirsi pur rimanendo stabili.
Identificata da un gruppo di ricercatori dell’Università di Warwick, tale proprietà dimostra che gli ecosistemi sono meno casuali e più strutturati di quanto si pensasse precedentemente. “Tutti gli edifici richiedono supporti strutturali, per avere una struttura stabile. Questi supporti devono rispettare le leggi della matematica e della fisica; ad esempio se il tetto è troppo pesante per il telaio, la costruzione crolla. I telai devono anche avere flessibilità per adattarsi alle condizioni ambientali, se sono troppo rigidi diventano fragili e, per esempio, non sono in grado di far fronte alle sollecitazioni. Lo stesso vale per gli ecosistemi naturali: hanno bisogno di sostegno e di una struttura stabile. La coerenza trofica sembra giocare un analogo ruolo negli ecosistemi: è una caratteristica strutturale che aiuta gli ecosistemi sopravvivere, ed è comune a tutti quelli che abbiamo analizzato. Esso fornisce loro il supporto e la struttura essenziale” spiega Samuel Johnson, della Mathematics Institute di Warwick.
Anche se la coerenza trofica sembra essere cruciale per la sopravvivenza degli ecosistemi, i ricercatori sostengono che questo non implica che sia stata scelta dalla Natura per tale scopo. “La maggior parte degli animali mangerebbe tutto ciò che può, sebbene ciò possa essere dannoso all’ecosistema. Tuttavia, fortunatamente, la coerenza trofica emerge dal fatto che quelle specie tendono a mangiare anche le altre specie aventi una simile dieta alimentare. Osservate in natura, queste interazioni, che comprendono le reti alimentari di un ecosistema, possono sembrare del tutto casuali, ma se fossero veramente così, allora il sistema potrebbe collassare. In realtà, sotto questa apparente casualità si cela una proprietà matematica fondamentale che aiuta l’ecosistema a sopravvivere: la coerenza trofica” continua Johnson. “Come matematici, ci proponiamo di scoprire i meccanismi alla base del mondo naturale, e in particolare quelli che regolano la sopravvivenza dei vari ecosistemi. La coerenza trofica permette alle catene alimentari di diventare più grandi pur mantenendo la loro stabilità”.
Sapere se un determinato ecosistema rischia di diventare più o meno stabile se ha perso alcune specie è, secondo i ricercatori, importante per gli sforzi di conservazione. I risultati possono anche trovare potenziale applicazione in settori come la finanza e l’ingegneria, dove la comprensione della relazione tra le dimensioni e la stabilità in sistemi interconnessi è spesso fondamentale.
[a cura di Alice Sepe]
