Gli scienziati in genere fanno ogni sforzo per mantenere tutti i fattori tranne uno costante quando eseguono un esperimento. Gli scienziati del cambiamento globale potrebbero spostare un corallo da una barriera corallina a un acquario la cui acqua è tenuta di 1°C più alta per testare gli effetti del riscaldamento dell'oceano previsto per la fine del secolo. Oppure potrebbero diminuire il pH dell'acqua di 0,4 unità per studiare gli effetti dell'acidificazione degli oceani.

Ma un nuovo articolo di revisione presenta prove che sostengono un approccio più sfumato alla progettazione di questi esperimenti, uno che riconosca e incorpori intenzionalmente la variabilità inerente alla natura.

L'articolo, nell'ultimo numero di Rapporti attuali sui cambiamenti climatici , si concentra su studi che esaminano come il riscaldamento e l'acidificazione degli oceani potrebbero influenzare i coralli e le alghe coralline. L'autore principale Emily Rivest del Virginia Institute of Marine Science di William &Mary afferma che i suoi risultati sono probabilmente applicabili anche ad altre specie fondamentali della barriera corallina come le ostriche.

"La gamma di pH e temperatura che alcuni organismi sperimentano quotidianamente supera i cambiamenti che ci aspettiamo di vedere nell'oceano globale entro la fine del secolo, " nota Rivest, un assistente professore al VIMS. "Ma non sappiamo davvero come questa variabilità influenzi la loro fisiologia e la loro capacità di rispondere ai cambiamenti futuri. I documenti che abbiamo esaminato suggeriscono che questa variabilità è importante, e dobbiamo incorporarlo nei nostri esperimenti".

Infatti, c'è un crescente consenso sul fatto che il grado di variabilità della temperatura e del pH che un organismo affronta nel suo ambiente attuale probabilmente influenzerà la sua risposta al riscaldamento e all'acidificazione futuri. Ad esempio, un corallo che cresce in una laguna sul retro della barriera corallina - le cui acque ristrette possono riscaldarsi drasticamente ogni pomeriggio sotto il sole cocente - può essere meno suscettibile al riscaldamento a lungo termine di un corallo che cresce in zone più aperte, acque temperate del fronte della barriera corallina. Lo stesso può valere per intere specie o popolazioni di coralli adattati al calore.

Nella loro carta, Rivest e i coautori Steeve Comeau e Christopher Cornwall della University of Western Australia hanno esaminato quasi 100 studi su come i cambiamenti previsti nel pH o nella temperatura dell'oceano potrebbero influenzare la crescita dei coralli. Ma la loro revisione ha rilevato che solo una "manciata" di studi aveva variato intenzionalmente questi fattori, o ha esaminato l'importanza della variabilità naturale per le prestazioni degli organismi di barriera.

Gli esperimenti che incorporavano la variabilità rientravano in due categorie. "Un tipo erano gli studi in cui si raccolgono coralli da un sito ad alta variabilità e da un sito a bassa variabilità e si vede come si comportano in condizioni di laboratorio controllate, " dice Rivest. "Se la variabilità è importante nel plasmare la loro risposta al cambiamento ambientale, quindi la loro risposta dipenderà dal sito da cui provengono."

Il secondo tipo "ha esaminato la variabilità all'interno dei trattamenti di laboratorio, portando i coralli in laboratorio e allevandoli in condizioni costanti o variabili, quindi fornire loro uno stress aggiuntivo e vedere se la variabilità che hanno sperimentato in laboratorio influenza la loro risposta a quello stress".

Rivest e i suoi colleghi hanno scoperto che incorporare la variabilità nella progettazione di un esperimento ha prodotto risultati ambigui e intriganti.

"I coralli provenienti da habitat con una maggiore variabilità della temperatura generalmente mostrano una maggiore termotolleranza, "dice Rivest, "ma gli effetti della variabilità del pH del passato sono meno chiari". D'altra parte, lei dice, "Negli studi di laboratorio, La variabilità del pH spesso limitava gli effetti dell'acidificazione degli oceani, ma gli effetti della variabilità della temperatura sulle risposte al riscaldamento erano equivoci".

Rivetto, Comeau, e Cornwall affermano che i loro risultati giustificano ulteriori ricerche. "Vogliamo che il nostro articolo segnali l'inizio di una nuova era negli studi su come i cambiamenti climatici influenzino le specie di base, " dice Rivest. "Dobbiamo davvero considerare l'ambiente attuale di un animale come punto di partenza per come risponderà in futuro:vogliamo che questo sia un punto di discussione nel nostro campo, per come dovremmo progettare esperimenti e pensare a queste domande andando avanti".

Il team afferma che le loro scoperte potrebbero anche portare ad applicazioni pratiche. "Se sappiamo meglio come la variabilità ambientale influisce sulla capacità degli animali di tollerare futuri cambiamenti ambientali, allora possiamo pensarla in un contesto di restauro e conservazione, " dice Rivest. "Ad esempio, se prendi di mira una barriera corallina per il restauro, potremmo iniziare un programma di addestramento per i coralli in cui li coltivi in ​​laboratorio in condizioni variabili in modo che siano pronti a funzionare bene nell'ambiente della barriera corallina." Questo approccio è già applicato presso l'Hawai'i Institute of Marine Biology, l'Istituto australiano di scienze marine, e altri laboratori di ricerca in tutto il mondo.

Rivest ha condotto uno degli studi sul campo inclusi nel recente articolo di revisione, in cui ha confrontato i coralli delle calde acque della Polinesia francese con le acque più fredde di Taiwan, e ora ha in programma di estendere tale ricerca a diversi animali e acque vicino alla sua nuova casa sulla costa orientale degli Stati Uniti. È entrata a far parte della facoltà del Virginia Institute of Marine Science a Gloucester Point nel 2016.

"Penso alle ostriche come ai coralli di Chesapeake Bay, " dice Rivest. "Offrono vantaggi simili in quanto creano un habitat tridimensionale che supporta altre specie. E la variabilità del pH e della temperatura nella baia è ancora più drammatica di quella che vediamo in molte barriere coralline. Quindi ho intenzione di fare lo stesso tipo di domande qui. C'è molto che possiamo imparare su come le ostriche risponderanno ai futuri cambiamenti ambientali semplicemente esaminando i gradienti ambientali naturali che affrontano nella baia in questo momento".

Ha anche intenzione di iniziare una serie di studi di laboratorio. "Non ho ancora avuto la capacità di manipolare facilmente la variabilità della temperatura e del pH in laboratorio, "dice Rivest, "ma il sistema dell'acquario che sto costruendo qui mi permetterà di farlo." Sta costruendo il sistema nel Seawater Research Lab del VIMS, una delle più grandi strutture del suo genere nella nazione.