I ricercatori hanno sviluppato un nuovo modello che spiega i misteriosi cerchi fatati della Namibia, integrando la plasticità fenotipica delle piante e l’autorganizzazione spaziale.
I loro risultati, che offrono approfondimenti sulla resilienza degli ecosistemi in condizioni di stress idrico, evidenziano la necessità di una comprensione più complessa degli ecosistemi nei cambiamenti climatici.
Dopo ricerche approfondite e spiegazioni alternative insoddisfacenti, il prof. Ehud Meron e il suo team ritengono che l’abbinamento di modelli spaziali e cambiamenti fenotipici fornisca la risposta.
I cerchi fatati, caratterizzati dal loro schema quasi esagonale di spazi circolari nel terreno nudo in mezzo alle praterie, sono stati scoperti per la prima volta in Namibia e successivamente in varie località del mondo. Queste intriganti formazioni hanno affascinato e sconcertato gli scienziati per molto tempo.
Le speculazioni sulla loro origine includono una serie di teorie, dal concetto di auto-organizzazione spaziale guidata dall’interazione tra disponibilità di acqua e dinamiche 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 fatati della Namibia per approfondire e comprendere come gli ecosistemi rispondono allo stress idrico.
Egli ritiene che tutte le teorie fino ad oggi abbiano trascurato l’accoppiamento tra due robusti meccanismi essenziali per comprendere la risposta dell’ecosistema: la plasticità fenotipica a livello di una singola pianta e l’autorganizzazione spaziale nei modelli di vegetazione a livello di una popolazione vegetale. La plasticità fenotipica è la capacità della pianta di modificare le proprie caratteristiche in risposta agli stress ambientali.
Nuovo modello e risultati
Il Prof. Meron, insieme ai suoi colleghi post-dottorato, Jamie Bennett, Bidesh Bera e Michel Ferré, e agli altri colleghi, i prof. Hezi Yizhaq e Stephan Getzin propongono un nuovo modello che cattura sia la modellazione spaziale mediante un feedback della vegetazione acquatica dipendente dalla scala, sia i cambiamenti fenotipici che coinvolgono la crescita delle radici profonde per raggiungere uno strato di terreno più umido.
Confrontando le previsioni dei modelli con le osservazioni empiriche, mostrano 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: la comparsa di modelli di cerchi fatati multiscala, dove la matrice tra i cerchi fatati è costituita da macchie di vegetazione su piccola scala e dall’assenza di motivi a strisce e macchie, oltre a modelli di spazi vuoti, lungo il gradiente delle precipitazioni, come prevede la teoria classica.
Inoltre, i ricercatori hanno scoperto che la combinazione di cambiamenti fenotipici a livello di pianta e di modelli spaziali a livello di popolazione può dar luogo a molti ulteriori percorsi di risposta dell’ecosistema allo stress idrico, risultando in diversi modelli multiscala, tutti significativamente più resistenti allo stress idrico, rispetto a quelli che coinvolgono un singolo fenotipo.
“Identificare questi percorsi alternativi è essenziale per spostare gli ecosistemi fragili sui binari del collasso verso percorsi di resilienza”, ha spiegato il prof. Meron, che ha recentemente vinto un finanziamento ERC Synergy Grant per studiare i percorsi di resilienza nelle zone aride e in altri biomi. “Questo studio evidenzia l’importanza di considerare più elementi della complessità dell’ecosistema quando si affronta il modo di evitare il ribaltamento verso stati disfunzionali dell’ecosistema man mano che si sviluppano climi più caldi e secchi”, ha concluso il prof. Meron.
I loro risultati sono stati recentemente pubblicati negli Atti della National Academy of Sciences (PNAS).
