Un modello matematico che prevede come gli animali fronteggiano i cambiamenti ambientali

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E' quello sviluppato dagli scienziati della Ucla (University of California, Los Angeles), pubblicato su Science [Coulson et al. 2011], ed è il risultato di anni di monitoraggio del comportamento dei lupi del Parco Nazionale di Yellowstone, utilizzando i diversi punti di vista frutto delle diverse discipline della biologia della popolazione: genetica quantitativa, ecologia delle popolazioni e genetica delle popolazioni. 

In questo modo i ricercatori hanno assunto una considerevole mole di dati riguardo le dinamiche delle popolazioni degli animali studiati, e grazie alla modellizzazione di questo database sono in grado di prevedere quali potrebbero essere i possibili sviluppi di un ecosistema in seguito alla modifica di un parametro ambientale come, per esempio, temperatura, disponibilità del cibo e così via.

Il modello, denominato IPM (integral projection model, modello di proiezione integrale), si pone come metodo universale di predizione dell'impatto sulle popolazioni animali, ma anche vegetali, di cambiamenti ambientali come, appunto, l'onnipresente temperatura, risvolto drammatico dei cambiamenti climatici indotti dall'aumento della CO2.

I lupi sono stati introdotti a Yellowstone nel 1995 per controllare la sovrappopolazione di alci e bisonti che rischiavano di compromettere seriamente l'esistenza delle foreste. Questi animali sono stati monitorati con radio collari e seguiti costantemente negli anni a seguire, anni che hanno visto diminuire le popolazioni di alci e bisonti e che hanno permesso a specie come castori e grizzly di tornare a prosperare. In questo modo sono stati assunti un'enorme quantità di dati, che ora possono essere utilizzati per creare un modello in grado di prevedere i possibili sviluppi di una popolazione animale quando si modifica una variabile.

Durante la ricerca abbiamo studiato solo pochi parametri ecologici alla volta, afferma Robert Wayne, professore di ecologia e biologia evolutiva alla Ucla, mentre ora abbiamo la possibilità di averli a disposizione  tutti quanti insieme. Una conseguenza dell'utilizzo di questo modello è la scoperta che sono i cambiamenti che si mantengono nel tempo -seppure lievi- a indurre i più grandi cambiamenti nelle popolazioni, e non quelli fluttuanti.

La modifica di un parametro come la temperatura, per esempio, induce effetti che riguardano fertilità, vitalità, durata generazionale, dimensione corporea  e dimensione della popolazione delle specie interessate.

Affermano i ricercatori che una caratteristica dei lupi di Yellowstone come il mantello grigio, si conserva nonostante il gene per il mantello nero sia dominante, grazie alla scoperta, resa possibile dalla raccolta dei dati genetici analizzati con il modello IPM, che i lupi con entrambe le versioni dei geni (quello del mantello nero e quello del mantello grigio), vivevano più a lungo e avevano più figli di quei lupi che avevano solo una  versione del gene.

L'utilità del modello è proprio in questo esempio: unire tutte le informazioni, anche quelle apparentemente non correlate, così da avere un quadro completo delle interazioni che si verificano in un ambiente complesso come un ecosistema. La sua forza è quindi la capacità di sintesi: sommare tutti i dati disponibili frutto di studi indipendenti e studiarne le correlazioni.

Tim Coulson, 

Daniel R. MacNulty, 

Daniel R. Stahler, 

Bridgett vonHoldt, 

Robert K. Wayne,

and Douglas W. Smith, 

Modeling Effects of Environmental Change on Wolf Population Dynamics, Trait Evolution, and Life History, Science 2 December 2011: 334 (6060), 1275-1278. [DOI:10.1126/science.1209441]
University of California - Los Angeles (2011, December 4). Powerful mathematical model greatly improves predictions for species facing climate change. ScienceDaily. Retrieved December 6, 2011, from http://www.sciencedaily.com­/releases/2011/12/111204144700.htm