Gli esseri umani hanno familiarità con l'idea di eventi estremi. I meteorologi ci tengono aggiornati sugli uragani, inondazioni e temperature elevate. Gli economisti osservano il mercato azionario alla ricerca di segnali di crash o rally. Dedichiamo molto tempo a cercare di prevedere meglio questi eventi, eppure sono spesso sorpresi quando si verificano.

Ma, dice un nuovo studio sulla rivista Limnologia e oceanografia Lettere, quando si tratta degli estremi della biologia, non basta aspettarsi l'inaspettato. Dobbiamo essere pronti anche per l'inedito.

Più di tre decenni di dati sulla fisica, variabili chimiche e biologiche in 11 laghi del Midwest mostrano che mentre le temperature dei laghi e le concentrazioni di nutrienti aumentano entro intervalli relativamente attesi, gli organismi biologici raggiungono livelli di popolazione elevati. I risultati sfidano i preconcetti su come sia una distribuzione "normale" di medie ed estremi.

"Non è stata prestata molta attenzione alle fluttuazioni estreme nelle serie temporali biologiche, "dice l'autore principale del documento, Ryan Bat, che ha condotto lo studio come studente laureato presso il Centro di limnologia dell'UW-Madison. "Tendiamo a pensare a queste cose che causano un enorme disagio alle popolazioni umane, come disastri naturali o crolli finanziari. Volevo sapere come si è accumulata la biologia, ma non mi aspettavo che fosse così estremo".

bat, ora ricercatore post-dottorato presso la Rutgers University, ha sfruttato decenni di dati raccolti dal sito di ricerca ecologica a lungo termine (LTER) della National Science Foundation nel Wisconsin. Dal 1981, il progetto North Temperate Lakes LTER ha misurato regolarmente tutto, dalla temperatura dell'acqua alle concentrazioni di nutrienti e alle popolazioni di pesci in 11 laghi del Wisconsin. Ciò si è sommato ai dati su 595 diverse variabili in 30 anni, dice Batt.

I dati mostrano che le popolazioni delle piante, i pesci e il plancton che vivono nei laghi oggetto di studio raggiungono valori così estremi che in altri tipi di set di dati, i numeri sembrerebbero valori anomali. Ad esempio, considerare l'altezza umana.

"Se vedessi qualcuno che camminava alto 14 piedi, sarebbe folle, " dice Batt. "Anche un solo piede di altezza fa un'enorme differenza in termini di valore anomalo per ciò che considereremmo 'normale'".

Però, nel set di dati, tali estremi erano più frequenti di quanto i ricercatori si aspettassero.

"La mia intuizione era che la biologia avrebbe avuto meno estremi, "dice Steve Carpenter, direttore dell'UW-Madison Center for Limnology e coautore dello studio. "Ma c'erano sempre nuovi record che venivano stabiliti".

I pescatori a Madison, Lago Mendota del Wisconsin, parte di LTER, potrebbe aver sperimentato in prima persona questi estremi. Nei 30 anni in cui i ricercatori hanno registrato le popolazioni ittiche, un tasso di cattura medio per il famoso e gustoso panfish, glaucoma, era di circa cinque pesci per ora di pesca. Ma, nel 1983 e ancora nel 2004, quel tasso di cattura era di oltre 30 all'ora.

Il vicino lago Monona mostra un potenziale simile per gli estremi. Dal 1995 ai primi anni 2000, le popolazioni di bluegill oscillavano tra circa 200, 000 e 300, 000 pesci. Quindi, nel 2002, quel numero è salito a un nuovo estremo di 500, 000, quasi raddoppiando il punteggio massimo precedente. Solo tre anni dopo, ha raggiunto il massimo a circa 800, 000 pesci.

Batt ha scelto di concentrarsi su "boom non busts" perché era più interessante e un po' controintuitivo. "Guardiamo sempre alla biologia come a dover affrontare eventi estremi nell'ambiente, come se ci fosse stata un'ondata di caldo e un mucchio di pesci fosse morto o ci fosse stata una raffica di freddo e un mucchio di pesci fosse morto, " dice. " Tendiamo sempre a pensare all'ambiente come a degli estremi che sono letali. Quello che volevo sapere è, cosa è possibile al di là di quello che posso immaginare?"

Dire che la risposta ha sorpreso i ricercatori potrebbe essere un'espressione troppo mite.

Vedere tali estremi nei dati fisici e chimici dei laghi richiede un lungo periodo di attesa e la raccolta di volumi di dati prima che vengano stabiliti nuovi record, e quei dischi non erano in genere molto scioccanti. Con i dati biologici, Carpenter afferma che i ricercatori non hanno dovuto aspettare molto a lungo, e quello che hanno osservato li ha fatti pensare:"'Wow, è più trespolo giallo di quanto ne abbiamo mai visto prima.' Di molto, " Aggiunge.

Nella relazione, gli autori propongono un meccanismo che potrebbe guidare questo fenomeno. Forse, suggeriscono, gli organismi sono pronti a sfruttare le buone condizioni, amplificando cose come temperature ottimali o un aumento dei nutrienti disponibili. Anni con picchi meno estremi nelle condizioni ambientali possono corrispondere a boom senza precedenti nelle popolazioni di pesci o alghe, anche se i ricercatori devono ancora testarlo.

Se è così, dice Carpentiere, suggerisce che gli ecologi dovrebbero pensare di più alle cause ecologiche degli estremi, mentre i gestori delle risorse dovrebbero "aspettarsi gli estremi in biologia forse più di quanto la nostra intuizione ci porterebbe a pensare".

Infatti, poiché l'attività umana ha un impatto su tutti i tipi di variabili ambientali, dal cambiamento climatico, alla perdita dell'habitat, all'inquinamento da nutrienti, dovremmo prepararci per un'elevata variabilità in ciò che questi cambiamenti significano per le piante e gli animali che chiamano quegli ecosistemi a casa, dicono i ricercatori. Però, con il tipo di variabilità che lo studio ha scoperto, falegname dice, diventa difficile decidere quali potrebbero essere i livelli ei limiti della popolazione "normale".

"Dobbiamo essere preparati a vedere nuovi record, "dice Carpentiere.