La relazione specie-area (SAC) è un modello a lungo termine in ecologia ed è discusso nella maggior parte dei libri accademici di ecologia. Le sue implicazioni sono rilevanti per molti aspetti ecologici, evolutivo, conservazione e finalità biogeografiche. Al contrario, la relazione volume-specie associata è stata per lo più ignorata. Secondo un nuovo studio pubblicato sulla rivista Ecologia vegetale , questa relazione può svolgere un ruolo ecologico fondamentale, ed è rilevante per molte applicazioni ecologiche come la stima delle popolazioni vitali minime, aree di specie e aree protette. In questo studio su scala globale, Roberto Cazzolla Gatti, dottorato di ricerca, Professore Associato presso l'Istituto Biologico dell'Università Statale di Tomsk (Russia) e i suoi colleghi italiani del Centro Euro-Mediterraneo sui Cambiamenti Climatici (CMCC) di Viterbo, ha studiato questa nuova prospettiva guardando all'altezza della chioma come proxy del volume dell'ecosistema ("biospazio"), che influenza la ricchezza vegetale negli ecosistemi forestali.

Alcuni decenni fa, l'ecologo forestale italiano Lucio Susmel ha sviluppato l'idea del biospazio, scrivendo che "le caratteristiche delle foreste plurisecolari sono una funzione del biospazio fuori terra, modificato da piante e animali che vivono in un ambiente fisico." L'ecologo italiano ha suggerito che "[il biospazio può essere definito come uno] spazio protetto all'interno del quale è possibile svolgere tutte le attività fisiologiche, processi biologici ed evolutivi di una comunità [...] il parametro più appropriato per valutare il biospazio è il volume del sistema che può essere misurato dall'altezza media degli alberi dominanti."

La difficoltà di rilevare l'altezza di un albero dal suolo e la mancanza di un censimento globale della flora ha impedito la definizione di un modello generale del volume dell'ecosistema forestale e della diversità delle specie. I recenti sviluppi tecnologici come il rilevamento e l'allineamento della luce (LiDAR) consentono di mappare la struttura verticale della foresta a livello globale. Insieme alla disponibilità di dati botanici accurati, come la mappa globale dell'altezza del baldacchino della NASA, che combina la tecnologia satellitare con le analisi sul campo, questo apre incredibili opportunità in ecologia. Il Prof. Roberto Cazzolla Gatti afferma, "Abbiamo studiato una possibile relazione globale tra la ricchezza delle specie e l'altezza della chioma confrontando la mappa globale ad alta risoluzione dell'altezza del baldacchino fornita dalla NASA con la mappa della diversità delle piante prodotta da Barthlott e colleghi nel 2007".

I risultati di questo studio hanno mostrato che i baldacchini più alti rappresentano più specie di piante:i baldacchini rappresentano una terza dimensione pienamente sfruttabile da queste specie. Questo perché volumi più grandi possono contenere un numero maggiore di specie, ma non è solo una questione di spazio disponibile.

Gatti dice, "Mi sono imbattuto in questa idea lavorando per molti anni in tropicale, foreste temperate e boreali. Mi sono chiesto perché i baldacchini più alti sono quasi sempre associati positivamente a livelli più elevati di biodiversità. Se il motivo fosse solo il clima, che è in grado di aumentare sia l'altezza degli alberi che la biodiversità, avremmo trovato all'interno della stessa fascia climatica in tutto il mondo livelli di diversità simili in foreste con diverse altezze della chioma. Questo non era il caso. Sebbene le condizioni climatiche siano le stesse, la biodiversità aumenta quando si alzano i baldacchini".

Lo studio suggerisce che questa correlazione positiva tra biodiversità e altezza della chioma è dovuta all'aumento del biospazio. Maggiore è il volume di un ecosistema forestale, più strati e condizioni ecologiche che diversificano l'ambiente, compresa la luce, umidità, risorse alimentari, disponibilità di acqua, opportunità di arrampicata per liane, presenza di epifite, felci e altri. Ciò offre anche una prova empirica alle recenti ipotesi sviluppate dal Prof. Cazzolla Gatti circa l'emergere di nuove nicchie legate alla biodiversità, cioè l'idea che la biodiversità generi biodiversità.

La relazione tra biodiversità e altezza della chioma è particolarmente evidente nelle regioni tropicali. Infatti, secondo la teoria del gradiente latitudinale, le foreste pluviali tropicali sono, in media, più alto di quelli temperati, e quindi offrono più spazio per fisiologici, processi biologici ed evolutivi della comunità. Questa caratteristica permette a specie con tratti distintivi di coesistere e determina l'emergere di nuove nicchie che accrescono la ricchezza di un ecosistema più stratificato.

Però, perché sia ​​i gradienti climatici che quelli latitudinali sono correlati con l'altezza e la diversità della foresta, Cazzolla Gatti e colleghi hanno districato la loro ipotesi di una pura relazione altezza-diversità della chioma analizzandola all'interno di diverse zone macroclimatiche secondo la classificazione climatica Koppen-Geiger. Questa classificazione riflette una zonazione latitudinale e rimuove l'influenza climatica dalla relazione altezza-diversità della chioma. Però, la relazione è stata osservata in ciascuna delle tre principali zone climatiche e ciò ha confermato che l'altezza della chioma influenza la diversità delle specie indipendentemente da altri fattori come le precipitazioni e la temperatura (cioè il clima).

Roberto Cazzolla Gatti dice, "Finora la relazione tra altezza della chioma e biodiversità è stata scarsamente considerata, anche se svolge un ruolo significativo nell'ecologia. Infatti, la dimensione verticale degli ecosistemi, come proxy del biospazio, va considerata insieme alla ben nota relazione specie-area. Inoltre, la relazione che abbiamo scoperto è fondamentale per impostare estensioni di aree protette, quando l'ambiente disponibile bidimensionale non dovrebbe essere considerato da solo, ma associata al volume ecologico tridimensionale. In questa era di cambiamenti climatici e pressioni antropiche, un numero elevato di specie è esposto al rischio di estinzione. Sotto l'urgente necessità di conservazione delle specie e mitigazione del clima, 3-D non è solo un divertimento o un approccio tecnologico innovativo, ma un nuovo modo di guardare alle dinamiche naturali per pianificare al meglio lo studio e la tutela degli ecosistemi».