I continenti geologicamente vivaci generano una maggiore diversità delle specie

Le foreste pluviali tropicali sono gli habitat più ricchi di specie sulla terra. Ospitano un numero enorme di piante, animali, funghi e altri organismi diversi. La maggior parte di queste foreste si trova in tre continenti, tra cui il bacino amazzonico in Sud America, il bacino del Congo in Africa centrale e il vasto arcipelago di isole del Sud-Est asiatico.

Si potrebbe pensare che tutte le foreste pluviali tropicali siano ugualmente ricche di specie, grazie al clima stabile caldo e umido e alla loro posizione geografica intorno all'equatore, ma non è così. Rispetto al Sud America e al Sud-Est asiatico, il numero di specie nelle foreste tropicali umide dell'Africa è significativamente inferiore per molti gruppi di organismi.

La diversità delle palme in Africa è molto più piccola

Questa distribuzione disomogenea - che i ricercatori chiamano "disparità di diversità pantropicale" (PDD) - è ben illustrata dalle palme: Delle 2500 specie presenti in tutto il mondo, 1200 si trovano nel sud-est asiatico e 800 nelle foreste tropicali del Sud America, ma solo 66 nelle foreste pluviali africane.

Il motivo di questa situazione è controverso tra i ricercatori sulla biodiversità. Alcune prove suggeriscono che il clima attuale è la causa della riduzione della diversità delle specie nelle foreste tropicali africane. Il clima della fascia tropicale africana è più secco e fresco di quello del Sud-Est asiatico e del Sud America.

Altre prove suggeriscono piuttosto che il diverso sviluppo dell'ambiente e della tettonica a placche delle tre zone di foresta tropicale nel corso di decine di milioni di anni ha avuto un impatto sull'emergere di diversi livelli di biodiversità. Tali cambiamenti includono, ad esempio, la formazione di montagne, isole o aree aride e desertiche.

Tuttavia, i due fattori - clima attuale e storia ambientale - sono difficili da distinguere.

La formazione delle montagne ha promosso la diversità delle specie

I ricercatori dell'ETH di Zurigo, guidati da Lo?c Pellissier, professore di ecologia del paesaggio, hanno ora analizzato la questione con l'aiuto di un nuovo modello informatico. Questo modello permette di simulare l'evoluzione e la diversificazione delle specie per molti milioni di anni. I ricercatori concludono che il clima attuale non è la ragione principale per cui la diversità delle specie nelle foreste pluviali africane è più bassa. Dalle simulazioni emerge che la diversità delle specie è stata causata dalle dinamiche di formazione delle montagne e dai cambiamenti climatici. I risultati delle simulazioni sono ampiamente coerenti con i modelli di distribuzione della biodiversità osservati oggi.

"Il nostro modello conferma che le differenze nelle dinamiche dell'ambiente primordiale hanno causato la diversità delle specie e non i fattori climatici attuali", afferma Pellissier. "I processi geologici e i flussi di temperatura globale determinano dove e quando le specie emergono o si estinguono".

Le dinamiche dei processi geologici, in particolare, sono determinanti per un alto livello di biodiversità in un continente. La tettonica attiva delle placche favorisce la formazione di montagne, come le Ande in Sud America, o la formazione di arcipelaghi insulari, come nel Sud-Est asiatico. Entrambi i processi portano alla formazione di molte nuove nicchie ecologiche, che a loro volta danno origine a numerose nuove specie. La fascia di foresta pluviale africana, invece, è stata meno attiva dal punto di vista tettonico negli ultimi 110 milioni di anni. Questa foresta tropicale era anche relativamente piccola, in quanto limitata da aree secche a nord e a sud e non poteva espandersi ulteriormente. "Le specie delle foreste pluviali difficilmente si adattano alle condizioni delle zone aride circostanti", sottolinea Pellissier.

Nuovo modello

Il modello "gen3sis" sviluppato dai ricercatori dell'ETH è stato recentemente presentato sulla rivista scientifica PLoS Biology. Si tratta di un modello meccanicistico in cui le condizioni di base, come la geologia e il clima, e i meccanismi biologici sono integrati e da cui emergono i modelli di biodiversità. Per simulare lo sviluppo della biodiversità, nel modello devono essere integrati i seguenti importanti processi: Ecologia (ogni specie ha una nicchia ecologica limitata), evoluzione, speciazione e dispersione.

"Con queste quattro regole di base, possiamo simulare le dinamiche di popolazione degli organismi sullo sfondo di condizioni ambientali mutevoli. Questo ci permette anche di spiegare molto bene come si sono evoluti gli organismi", afferma Pellissier.

Basando il loro modello su questi meccanismi evolutivi fondamentali, i ricercatori possono simulare la diversità delle specie senza doverlo alimentare con dati (di distribuzione) per ogni singola specie. Tuttavia, il modello richiede dati sulla dinamica dei continenti in esame nella storia della Terra, nonché sull'umidità e sulle temperature ricavate dalle ricostruzioni climatiche.

Pellissier e i suoi collaboratori stanno ora perfezionando il modello. Con ulteriori simulazioni, vogliono capire come si è evoluta la biodiversità in altre regioni ricche di specie, come le montagne della Cina occidentale. Il codice del modello e le ricostruzioni dell'ambiente primordiale sono open source. Tutti i ricercatori interessati all'evoluzione e alla biodiversità possono utilizzarlo per studiare la formazione della biodiversità in diverse regioni del mondo.