Come una scena del film Alien, i parassiti degli insetti iniettano le loro uova in ospiti ignari, la loro progenie cresce e mangia dal di dentro, alla fine scoppiando lasciando morto, vasi ospiti vuoti. Questi piccoli predatori, molte di loro vespe, possono avere importanti ripercussioni ecologiche ed economiche. Per esempio, vespe nel genere melittobia attaccare i bombi impollinatori. Le larve di vespe parassitoidi si nutrono delle pupe delle api nidificanti, e la loro rapida riproduzione può distruggere intere colonie con appena una traccia della precedente carneficina.

Comprendere come interagiscono parassitoidi e ospiti, e come le loro interazioni cambiano con l'influenza umana, è di fondamentale importanza per la comprensione degli ecosistemi. Una nuova ricerca di un team internazionale di ricercatori ha scoperto che i modelli matematici possono prevedere complessi cambiamenti comportamentali degli insetti utilizzando una semplice descrizione delle preferenze degli insetti. La ricerca, pubblicato sulla rivista Comunicazioni sulla natura il 6 ottobre è stato in grado di prevedere i tassi di parassitismo dopo la deforestazione senza la necessità di ampi dati sul campo.

"La raccolta dei dati sul campo è necessaria ma costosa, quindi è fantastico mostrare che possiamo usare modelli matematici per aiutare a concentrare gli sforzi e rendere più efficiente la raccolta dei dati, "Filippo Staniczenko, dottorato di ricerca, autore principale e ricercatore presso il Centro nazionale di sintesi socio-ambientale (SESYNC). "Di fronte a tutte le complicate relazioni tra le specie, e tra specie e ambiente, è incredibile che possiamo identificare modelli semplici che, anche se non perfetto, descrivere come gli esseri umani potrebbero influenzare il parassitismo allo stesso modo in luoghi diversi in tutto il mondo".

Staniczenko si proponeva di vedere se i cambiamenti registrati in un particolare tipo di interazione parassitaria, tra i parassitoidi e i loro ospiti, somiglianze condivise tra set di dati di diversi paesi, e, perciò, potrebbe essere prevedibile. Staniczenko e colleghi hanno analizzato i dati sulle api, vespe e loro parassitoidi raccolti utilizzando nidi di trappole. A unirsi a questo sforzo di ricerca c'era l'ex consigliere di Staniczenko, Felix Reed-Tsochas, dottorato di ricerca, presso il CABDyN Complexity Center presso la Saïd Business School dell'Università di Oxford, Owen Lewis, dottorato di ricerca, professore di ecologia all'Università di Oxford, Jason Tylianakis, dottorato di ricerca, professore di ecologia all'Università di Canterbury in Nuova Zelanda, Mattia Albrecht, dottorato di ricerca, ricercatore presso l'Istituto per le scienze della sostenibilità in Svizzera, Valerie Coudrain, dottorato di ricerca, ricercatore presso l'Istituto Mediterraneo di Biodiversità ed Ecologia Marina e Terrestre in Francia, e Alexandra-Maria Klein, professore di ecologia all'Università di Friburgo in Germania.

Hanno basato le loro scoperte sui dati di interazione ospite-parassitoide raccolti in Ecuador, Indonesia, e Svizzera, in siti di campo situati in una vasta gamma di ecosistemi, compresa la foresta tropicale e l'agroforesta, prati e pianure temperate, così come gli habitat modificati dall'uomo, come pascoli e risaie. Poiché i parassitoidi possono attaccare più ospiti, i dati di interazione possono essere combinati per costruire reti che descrivono, in un oggetto matematico, i tassi relativi di parassitismo tra più specie in un sito di campo. Dati questi dati, i ricercatori hanno prima progettato un modo per estrarre le preferenze dei parassitoidi per ciascun ospite dalle reti ecologiche.

"Molte informazioni sul comportamento e le risposte delle specie all'ambiente sono contenute nelle reti ecologiche, ma la domanda è come rendere queste informazioni utili per la previsione, " Disse Staniczenko. "Alla fine, ci siamo resi conto che la risposta era preferenze di interazione, che quantificano quanto più o meno parassitoidi attaccano i loro ospiti rispetto a un'aspettativa di base che attaccano ogni volta che un parassitoide incontra casualmente uno dei suoi possibili ospiti".

Il coautore Lewis ha aggiunto, "Sarebbe molto difficile e richiederebbe molto tempo studiare il comportamento alimentare di tutte queste specie sul campo, in particolare negli ecosistemi ad alta diversità come le foreste pluviali tropicali. Fortunatamente, si scopre che l'utilizzo delle preferenze di interazione potrebbe consentirci di saltare questo passaggio."

Staniczenko continuò, "Abbiamo scoperto che quando le preferenze di interazione cambiavano, lo hanno fatto allo stesso modo in ogni paese. Ciò significava che potevamo progettare modelli che catturassero cambiamenti sistematici nelle preferenze di interazione per fare previsioni in nuove posizioni, senza dover raccogliere molti nuovi dati di interazione."

"L'aggiunta di dati sulle preferenze alle reti di interazione è un grande passo avanti perché consente di perfezionare la mappa di interazione da un semplice elenco di chi-mangia-chi a misure che effettivamente forniscono informazioni sull'intensità relativa di tali interazioni. I dati sulle preferenze sono chiaramente un ottimo vantaggio per la previsione e un obiettivo importante per l'inclusione in studi futuri, " ha commentato Bill Fagan, Professore e Cattedra di Biologia presso l'Università del Maryland, chi non era coinvolto nel progetto.

Staniczenko e colleghi si sono concentrati sulla deforestazione, ma il loro nuovo approccio matematico sarà prezioso per comprendere le conseguenze di molti tipi di cambiamenti ambientali guidati dall'uomo. "Le interazioni tra le specie sono gli ingranaggi che fanno funzionare il motore degli ecosistemi per fornirci risorse per la nostra sopravvivenza. I cambiamenti nell'ambiente causati dalle attività umane hanno interrotto queste interazioni, ed è stato in precedenza difficile prevedere i cambiamenti prima che sia troppo tardi, ", ha detto il co-autore Tyliankis.

"Siamo molto lontani dal prevedere le conseguenze di ogni attività umana, "Staniczenko ha concluso, "ma almeno ora sappiamo che è possibile."