Le foreste tropicali del mondo sono in "uno stato critico" in cui l'estinzione di specie arboree rare potrebbe essere un punto di svolta, affermano gli scienziati che hanno sviluppato un metodo analitico per mappare la loro biodiversità.

"Siamo nel bel mezzo di una crisi di estinzione, " ha detto Jayanth R. Banavar, rettore e vicepresidente senior presso l'Università dell'Oregon e in precedenza presso l'Università del Maryland a College Park. "Stiamo perdendo specie forse più rapidamente che mai. È la biodiversità delle specie che mantiene il nostro pianeta così com'è. Queste specie si sono evolute in molti, molti millenni. Una specie una volta perduta è andata per sempre".

In un articolo pubblicato il 18 ottobre sulla rivista Progressi scientifici , Banava, un fisico, e i coautori di altre tre università hanno svelato i loro risultati, che si basano su un quadro matematico basato su un modello meccanicistico nascita-morte-immigrazione di un ecosistema.

La distribuzione dell'abbondanza delle specie studiata dagli scienziati, conosciuti nel mondo della matematica come binomi negativi, è una generalizzazione della serie di log proposta nel 1943 da R.A. Fisher dell'Università di Cambridge per comprendere l'abbondanza complessiva di specie di falene britanniche in base ai numeri trovati in un piccolo campione.

Approcci attualmente utilizzati, Banava ha detto, hanno limitazioni che spesso producono estrapolazioni imprecise quando si passa da una data dimensione del campione alla scala dell'intera foresta.

Circa due quinti degli alberi del mondo si trovano nelle foreste tropicali o subtropicali. Eppure si conosce molto meno dell'1 per cento delle specie arboree. Il nuovo metodo identifica le dimensioni minime di campionamento necessarie per proiettare con precisione il numero di alberi abbondanti e rari nelle regioni forestali. Le specie con pochi alberi sono a rischio di estinzione.

"Troviamo che la foresta tropicale di Panama ha già un monitoraggio sufficiente, mentre altre foreste, come quello dell'Amazzonia, richiedono ancora un ampio campionamento aggiuntivo, ", ha affermato il coautore dello studio Amos Maritan dell'Università di Padova in Italia.

I ricercatori suggeriscono che le numerose specie estremamente rare possono essere di vitale importanza per mantenere la biodiversità e la sopravvivenza, poiché le foreste subiscono il cambiamento climatico e le attività umane in tutto il mondo.

"Promuovere la biodiversità non è solo della massima importanza per la sopravvivenza del nostro pianeta, è anche un problema matematico di grande interesse che era già stato affrontato da molti ecologisti, "Banavar ha detto. "Abbiamo sviluppato un metodo che fornisce stime accurate del numero di specie e abbondanze presenti nell'intero ecosistema".

Il nuovo metodo, Egli ha detto, si basa su informazioni su scala locale e sulla teoria ecologica neutrale di Stephen Hubbell dell'Università della California, Los Angeles, e Smithsonian Tropical Research Institute di Panama. È emerso in un articolo su Nature del 2007 che ha esaminato i comportamenti distinti delle barriere coralline e delle foreste tropicali. Banavar e Maritan erano coautori, insieme a Igor Volkov dell'Università del Maryland a College Park, anche co-autore della nuova ricerca.

Per la nuova ricerca, la metodologia è stata ulteriormente adattata e testata su popolazioni di specie forestali sia in simulazioni al computer che su dati disponibili provenienti da 15 diverse foreste tropicali.

"Il nostro approccio dimostra che, su scala globale, relativamente poche specie rappresentano più del 50 per cento dei singoli alberi, mentre un'alta percentuale di specie ha meno di 1, 000 alberi, " disse Maritan. "Nella nostra interpretazione, ciò indica che gli ecosistemi analizzati si comportano come se fossero in bilico in prossimità di un punto critico, un fenomeno ben studiato nelle transizioni di fase nei sistemi fisici. Tali sistemi tendono ad essere squisitamente sensibili a minuscole perturbazioni".

Il metodo tradizionale inizia con l'ipotesi che una distribuzione di abbondanza di specie sia una serie di logaritmi di Fisher, ma questa ipotesi distorce i numeri reali delle specie negli sforzi di ridimensionamento, ha detto Banava.

Riduzioni drammatiche delle stime per le specie arboree "iper-rare" utilizzando la nuova metodologia sono state osservate in quattro delle foreste incluse nello studio:Caxiuna e Manaus, sia in Amazzonia, Nouabale nella Repubblica del Congo, e Volcan Barva in Costa Rica.

"Mentre campioniamo sempre di più, tendiamo a vedere la stessa specie ancora e ancora, quindi la forma della curva si sposta nel punto in cui non abbiamo più il maggior numero di specie con un numero molto piccolo di individui, ma piuttosto abbiamo un numero maggiore di specie con un numero intermedio di individui. Se vai in una vera foresta, questo è quello che troverai."

Il nuovo approccio, Banava ha detto, ha permesso al team di rispondere a una semplice domanda:quante specie di alberi sono, infatti, presente in Amazzonia o in altre foreste? E quanti di loro sono rari e a rischio di estinzione?

Piccole fluttuazioni, Egli ha detto, potrebbe portare a cambiamenti radicali nella diversità e nella salute delle foreste. Specie rare, Egli ha detto, fornire un serbatoio per il recupero e la resilienza forestale.

"Questo metodo ci consente di capire sia quanto sia fragile la biodiversità e su quante specie dovremmo concentrarci con gli sforzi di conservazione, "Banavar ha detto. "Come custodi di questo pianeta, vogliamo nutrire la specie che abbiamo, e vogliamo preservare la vita per la prossima generazione".

Il nuovo metodo, Maritano ha aggiunto, è semplice e potrebbe essere applicato in altre aree come la comprensione della biodiversità del microbioma.

"Vi presentiamo una prova che qualsiasi forma di distribuzione dell'abbondanza di specie, anche con strani picchi, può essere espresso esattamente come una combinazione lineare di questi binomi negativi. E la procedura di upscaling può essere derivata esattamente sotto alcune ipotesi semplificatrici, " Egli ha detto.