Sfide della complessità ecologica per il 2050. Con l'aumento delle temperature globali, la crescita della popolazione e la conseguente pressione sulle risorse e sugli habitat, la biodiversità dovrà affrontare gravi minacce. Un ruolo cruciale della scienza è quello di sviluppare previsioni affidabili delle tendenze future. Qui vengono scelti quattro esempi (a sinistra) insieme alle previsioni attuali (colonna centrale, stima di 2050 stati indicati con un cerchio rosso) ed esempi di approcci sistemici complessi utilizzati (a destra). (a) I centri urbani (immagine di Central Park, New York, di Ajay Suresh, Creative Commons) si stanno espandendo rapidamente a causa delle massicce migrazioni verso le città. La crescita della popolazione umana (al centro) sta lentamente decelerando, ma ai numeri attuali si aggiungeranno altri due miliardi di esseri umani, raggiungendo 9,7 miliardi entro il 2050. L'attuale tendenza è una conseguenza delle non linearità associate alla dinamica iperbolica, che prevede una singolarità in un dato tempo finito tc (destra). (b) Le foreste pluviali (immagine a sinistra di Gleilson Miranda, Creative Commons) stanno subendo una rapida perdita e frammentazione dei loro habitat, con punti critici previsti (trama centrale, barra grigia, vedi [2]) da raggiungere in pochi decenni. Questi punti critici corrispondono a soglie di percolazione (pannello di destra). (c) Drylands (immagine per gentile concessione di David Huber) si stanno espandendo e cresceranno dall'attuale 40% a oltre il 50% in soli tre decenni. I modelli di zone aride che coinvolgono la copertura vegetale come variabile chiave predicono brusche transizioni tra stati alternativi, collegati attraverso tre diversi spostamenti [3]. Qui ne sono indicati due. (d) Gli ecosistemi marini, e in particolare le barriere coralline (immagine a sinistra di Toby Hudson, Creative Commmons), sono interessati dal riscaldamento delle temperature oceaniche, dall'eutrofizzazione, dai patogeni e dalla pesca eccessiva. La copertura della barriera corallina si sta rapidamente riducendo e potrebbe subire massicci decadimenti nei prossimi decenni. Qui viene mostrata la serie temporale precedente e prevista della copertura della barriera corallina alle Hawaii (al centro, dati da https://19january2017snapshot.epa.gov/cira/climate-action-benefits-coral-reefs_.html). Sono stati identificati più stati alternativi (a destra) con diverse fonti di stress che causano salti da uno stato all'altro. Credito:Transazioni filosofiche della Royal Society B:Scienze biologiche (2022). DOI:10.1098/rstb.2021.0376
Nel 1972, il rapporto Limits to Growth ha mostrato che il business as usual su un pianeta con risorse limitate e una popolazione umana in rapida espansione può solo sfociare in una crescita insostenibile e nel collasso. Il rapporto è stato ispirato dalla scienza dei sistemi, un precursore della scienza della complessità odierna.
Ora è il momento di aggiornare quel lavoro utilizzando gli strumenti sviluppati nell'ultimo mezzo secolo, come scrivono il Professore Esterno SFI Ricard Solé (Universitat Pompeu Fabra) e il membro del Consiglio Scientifico Simon Levin (Princeton University) nell'introduzione a un numero speciale di Transazioni filosofiche della Royal Society B . La questione tematica esplora il ruolo che la scienza dei sistemi complessi svolgerà nella nostra comprensione dei cambiamenti cruciali che la biosfera terrestre dovrà affrontare nei prossimi tre decenni.
Ora possiamo sviluppare modelli molto più granulari, che incorporano variazioni geografiche, con scale che vanno dalle reti suolo-microbioma alle interazioni pianta-acqua fino ai sistemi accoppiati uomo-ambiente. E lo sviluppo della scienza dei sistemi complessi ci consente di modellare meglio i punti di svolta, una caratteristica chiave del cambiamento climatico e del collasso ambientale, nonché potenziali scenari di intervento. + Esplora ulteriormente
