Le comunità ecologiche di fiumi e laghi stanno rispondendo ai cambiamenti climatici in modo molto simile alle specie terrestri. Lo dimostra un ampio confronto tra ecosistemi limnici e terrestri in tutto il mondo, condotto dall’Eawag e dal WSL. L’aumento della temperatura favorisce soprattutto le specie che amano il caldo. Il plancton potrebbe essere una sorprendente eccezione.
Quando il clima diventa più caldo, molte specie sono costrette ad abbandonare i loro biotopi endemici alla ricerca di zone climatiche più fresche a nord o a quote più elevate. Localmente, le specie adattate al freddo possono scomparire ed essere sostituite da quelle che preferiscono il caldo. Con il tempo, queste ultime diventano sempre più dominanti. Gli scienziati chiamano questo spostamento degli areali delle specie "termofilizzazione".
"In generale, abbiamo già una comprensione relativamente buona di come le comunità ecologiche reagiscono ai cambiamenti climatici sulla terraferma e in mare, e con quale rapidità", spiega Anita Narwani, responsabile del gruppo Biodiversità algale e funzioni ecosistemiche dell’istituto di ricerca sulle acque Eawag. "Ma non esisteva ancora un’analisi o un confronto sistematico della risposta al riscaldamento delle comunità limniche rispetto alle loro controparti terrestri". Tuttavia, sono proprio i biotopi dei laghi e dei fiumi ad essere di grande interesse. La loro biodiversità è sproporzionatamente alta rispetto agli ambienti terrestri e marini e, allo stesso tempo, la scarsità di specie è particolarmente marcata. Inoltre, gli ecosistemi limnici sono tra i biotopi più sensibili alle influenze umane. I limiti spaziali marcati che limitano il potenziale di diffusione delle specie sono probabilmente da attribuire a questo aspetto.
Nell’ambito dell’iniziativa di ricerca "Blue-Green Biodiversity BGB", un team internazionale di scienziati guidati da Anita Narwani e Christian Rixen del WSL Institute for Snow and Avalanche Research SLF ha condotto la prima analisi globale sistematica delle specie limniche e terrestri. Sono stati utilizzati tutti i dati disponibili a livello mondiale, per un totale di 13.324 set di dati, tra cui 6.201 comunità terrestri con piante, uccelli, insetti e mammiferi e 7.123 comunità acquatiche con pesci, insetti, fitoplancton e zooplancton. I dati coprono un totale di 17.431 specie per periodi che vanno da 5 a 38 anni tra il 1980 e il 2019. "Ma dato che abbiamo pochi dati dalle regioni tropicali e polari, le nostre conclusioni più importanti sono limitate alle latitudini moderate", spiega Anita Narwani.
"In termini di termofilizzazione, abbiamo riscontrato che non ci sono differenze significative tra gli ecosistemi limnici e terrestri. Stiamo quindi osservando lo stesso modello in acqua dolce e sulla terraferma: uno spostamento verso le specie amanti del calore, mentre quelle adattate al freddo stanno diventando più rare", spiega Imran Khaliq, autore principale dello studio, appena pubblicato sulla rivista Nature Communications. Ha condotto le analisi in qualità di borsista post-dottorato nel team di Anita Narwani. Tuttavia, la velocità di termofilizzazione in risposta al cambiamento di temperatura è diversa: "Sulla terraferma, la composizione delle specie è cambiata più rapidamente", spiega Imran Khaliq. "Questa differenza potrebbe essere dovuta al riscaldamento più lento delle acque dolci. Le comunità acquatiche sono meno costrette a reagire".
Le comunità di plancton sono un’eccezione: stanno reagendo in modo diverso dal previsto. Le analisi indicano che il cambiamento climatico ha favorito le specie amanti del freddo. "Questo risultato ci ha sorpreso", afferma Imran Khaliq. "Una spiegazione semplice è che le specie amanti del freddo vivevano in regioni in cui le temperature erano inferiori alla loro temperatura ideale o preferita. Questo fenomeno è già stato osservato nei sistemi marini. Il riscaldamento sarebbe inizialmente benefico per queste specie, prima che l’aumento della temperatura le metta sotto pressione, facendole migrare o estinguere. Il fatto che laghi e fiumi si siano riscaldati meno rapidamente dei biotopi terrestri sembra confermare questa ipotesi.
Un’altra spiegazione potrebbe essere che le specie amanti del freddo sono ben adattate ad altri cambiamenti ambientali, come la disponibilità di nutrienti. L’aumento osservato nel numero di specie di plancton psicrofilo potrebbe anche avere una spiegazione diversa dal riscaldamento globale. "Non possiamo verificare questa ipotesi con i dati che abbiamo", spiega Anita Narwani. Attualmente sta preparando un altro progetto di ricerca per caratterizzare la distribuzione spaziale delle specie in 240 laghi svizzeri e trovare una spiegazione a questa sorprendente osservazione.
"Un altro risultato interessante è che negli ecosistemi terrestri l’elevata biodiversità rende le comunità meno sensibili ai cambiamenti climatici", aggiunge Anita Narwani. "Ma questo non significa che prima o poi non saranno sotto pressione. Potrebbe solo volerci più tempo". L’estinzione può essere ritardata quando c’è un intervallo di tempo tra la causa, in questo caso il cambiamento climatico, e la scomparsa definitiva di una specie". I ricercatori hanno certamente osservato una tendenza simile in acqua dolce, ossia una maggiore resistenza delle comunità ricche di specie, ma questa tendenza è molto meno pronunciata e poco significativa.
I risultati dello studio e il confronto tra ecosistemi acquatici e terrestri aiutano a capire come reagiscono le comunità ecologiche e da dove derivano le differenze nelle loro risposte ai cambiamenti climatici. "È fondamentale conoscerne le ragioni per sviluppare migliori strategie di protezione e gestione degli ecosistemi e per identificare le specie particolarmente vulnerabili all’estinzione locale", riassume Anita Narwani.
Il progetto di ricerca "The architecture of species communities and food webs in blue-green ecosystems" è un contributo all’iniziativa di ricerca Blue-Green Biodiversity, una collaborazione tra Eawag e WSL volta a studiare la biodiversità all’interfaccia tra ecosistemi acquatici e terrestri.L’
iniziativa è finanziata dal Consiglio dei PF.
Istituto WSL per lo studio della neve e delle valanghe SLF:
Khaliq, I., Rixen, C., Zellweger, F., Graham, C. H., Gossner, M. M., McFadden, I. R., ... Narwani, A. (2024). Il riscaldamento è alla base del ricambio delle comunità in acque dolci e terrestri temperate. Nature Communications, 15, 1921 (9 pp.). https://doi.org/10.1038/s41467’024 -46282-z
McFadden, I. R., Sendek, A., Brosse, M., Bach, P. M., Baity-Jesi, M., Bolliger, J., ... Narwani, A. (2023). Collegare gli impatti umani ai processi di comunità negli ecosistemi terrestri e d’acqua dolce. Ecology Letters, 26(2), 203’218 . https://doi.org/10.1111/ele.14153
