Gli animali, le piante e i funghi possono adattarsi ai cambiamenti climatici?

di Anja Marie Westram

Gli animali da preda si proteggono dai predatori utilizzando colori mimetici. I pesci possono muoversi rapidamente nell'acqua grazie alla loro forma allungata. Le piante utilizzano gli odori per attirare gli insetti impollinatori: gli adattamenti degli esseri viventi al loro ambiente sono onnipresenti. Tali adattamenti sono determinati nei geni dell'organismo e si verificano attraverso processi evolutivi nel corso delle generazioni: a differenza di molti comportamenti, ad esempio, non vengono influenzati spontaneamente dall'ambiente nel corso della vita. Un ambiente in rapido cambiamento porta quindi al “disadattamento”. La fisiologia, il colore o la struttura corporea non sono quindi più adattati all'ambiente, per cui la riproduzione e la sopravvivenza sono più difficili, la dimensione della popolazione diminuisce e la popolazione può addirittura estinguersi.

L’aumento dei gas serra nell’atmosfera causato dall’uomo sta cambiando l’ambiente in molti modi. Ciò significa che molte popolazioni non sono più ben adattate e si estingueranno? Oppure anche gli esseri viventi possono adattarsi a questi cambiamenti? Quindi, nel corso di alcune generazioni, emergeranno animali, piante e funghi che saranno in grado di far fronte meglio, ad esempio, al caldo, alla siccità, all’acidificazione degli oceani o alla ridotta copertura di ghiaccio dei corpi idrici e che potranno quindi sopravvivere bene ai cambiamenti climatici?

Le specie seguono il clima al quale si sono già adattate e si estinguono localmente

In effetti, esperimenti di laboratorio hanno dimostrato che le popolazioni di alcune specie possono adattarsi a condizioni mutevoli: in un esperimento al Vetmeduni di Vienna, ad esempio, i moscerini della frutta hanno deposto molte più uova dopo poco più di 100 generazioni (non molto tempo, poiché i moscerini della frutta si riproducono rapidamente) a temperature calde e avevano cambiato il loro metabolismo (Barghi et al., 2019). In un altro esperimento, le cozze sono riuscite ad adattarsi all’acqua più acida (Bitter et al., 2019). E come appare in natura? Anche lì alcune popolazioni mostrano segni di adattamento alle mutevoli condizioni climatiche. Il rapporto del Gruppo di Lavoro II dell’IPCC (Gruppo Intergovernativo sui Cambiamenti Climatici) riassume questi risultati e sottolinea che questi modelli sono stati riscontrati soprattutto negli insetti, che, ad esempio, iniziano la loro “pausa invernale” più tardi come adattamento alle estati più lunghe (Pörtner et al., 2022).

Sfortunatamente, gli studi scientifici suggeriscono sempre più che un (sufficiente) adattamento evolutivo alla crisi climatica costituirà probabilmente l’eccezione piuttosto che la regola. Gli areali di numerose specie si stanno spostando verso quote più elevate o verso i poli, come sintetizzato anche nel rapporto dell’IPCC (Pörtner et al., 2022). Le specie quindi “seguono” il clima al quale sono già adattate. Le popolazioni locali ai margini più caldi dell’areale spesso non si adattano ma migrano o muoiono. Uno studio mostra ad esempio che il 47% delle 976 specie animali e vegetali analizzate hanno popolazioni (recentemente) estinte ai margini più caldi dell’areale (Wiens, 2016). Anche le specie per le quali non è possibile uno spostamento sufficiente dell'areale, ad esempio perché la loro distribuzione è limitata a singoli laghi o isole, possono estinguersi completamente. Una delle prime specie accertate estinte a causa della crisi climatica è il ratto dalla coda a mosaico di Bramble Cay: è stato trovato solo su una piccola isola nella Grande Barriera Corallina e non è riuscito a evitare ripetute inondazioni e cambiamenti della vegetazione legati al clima (Waller et al., 2017).

Per la maggior parte delle specie è improbabile un adattamento sufficiente

Quante specie saranno in grado di adattarsi sufficientemente al crescente riscaldamento globale e all’acidificazione degli oceani e quante si estingueranno (a livello locale) non possono essere previste con precisione. Da un lato, le previsioni climatiche stesse sono soggette a incertezza e spesso non possono essere formulate su scala sufficientemente piccola. D’altra parte, per fare una previsione per una popolazione o una specie, si dovrebbe misurare la sua diversità genetica rilevante per l’adattamento climatico – e questo è difficile anche con un costoso sequenziamento del DNA o esperimenti complessi. Tuttavia, sappiamo dalla biologia evoluzionistica che per molte popolazioni è improbabile un adattamento sufficiente:

• Un rapido adattamento richiede diversità genetica. Per quanto riguarda la crisi climatica, la diversità genetica significa che gli individui della popolazione originaria, ad esempio, affrontano in modo diverso le alte temperature a causa delle differenze genetiche. Solo se questa diversità è presente gli individui adattati al caldo possono aumentare nella popolazione durante il riscaldamento. La diversità genetica dipende da molti fattori, ad esempio dalla dimensione della popolazione. Le specie la cui gamma naturale comprende habitat climaticamente diversi hanno un vantaggio: le varianti genetiche di popolazioni già adattate al caldo possono essere “trasportate” in aree più calde e aiutare le popolazioni adattate al freddo a sopravvivere. D’altro canto, quando i cambiamenti climatici portano a condizioni alle quali nessuna popolazione della specie è ancora adattata, spesso non c’è abbastanza diversità genetica utile – questo è esattamente ciò che accade nella crisi climatica, soprattutto ai margini più caldi delle aree di distribuzione ( Pörtner et al., 2022).
• L’adattamento ambientale è complesso. Il cambiamento climatico stesso impone spesso molteplici requisiti (cambiamenti di temperatura, precipitazioni, frequenza delle tempeste, copertura di ghiaccio…). Ci sono anche effetti indiretti: il clima influisce anche su altre specie dell'ecosistema, ad esempio sulla disponibilità di piante foraggere o sul numero di predatori. Molte specie di alberi, ad esempio, non sono esposte solo a una maggiore siccità, ma anche a un maggior numero di scolitidi, poiché questi ultimi beneficiano del calore e producono più generazioni all’anno. Gli alberi già indeboliti vengono sottoposti a ulteriore stress. In Austria, ad esempio, ciò riguarda l’abete rosso (Netherer et al., 2019). Quanto più diverse sono le sfide che la crisi climatica presenta, tanto meno probabile sarà il successo dell’adattamento.
• Il clima sta cambiando troppo rapidamente a causa degli influssi umani. Molti adattamenti che osserviamo in natura si sono verificati nel corso di migliaia o milioni di generazioni; il clima, invece, sta attualmente cambiando drasticamente nel giro di pochi decenni. Nelle specie che hanno un tempo di generazione breve (cioè si riproducono rapidamente), l'evoluzione avviene in tempi relativamente brevi. Ciò potrebbe in parte spiegare perché negli insetti sono stati spesso riscontrati adattamenti ai cambiamenti climatici di origine antropica. Al contrario, le specie grandi e a crescita lenta, come gli alberi, spesso impiegano molti anni per riprodursi. Ciò rende molto difficile tenere il passo con il cambiamento climatico.
• Adattarsi non significa sopravvivere. È possibile che le popolazioni si siano adattate in una certa misura ai cambiamenti climatici – ad esempio, oggi possono sopravvivere alle ondate di caldo meglio che prima della rivoluzione industriale – senza che questi adattamenti siano sufficienti per sopravvivere a un riscaldamento di 1,5, 2 o 3°C a lungo termine. Inoltre, è importante che l’adattamento evolutivo significhi sempre che gli individui scarsamente adattati hanno pochi figli o muoiono senza figli. Se questo colpisce troppi individui, i sopravvissuti potrebbero adattarsi meglio, ma la popolazione potrebbe comunque ridursi così tanto da estinguersi prima o poi.
• Alcuni cambiamenti ambientali non consentono aggiustamenti rapidi. Quando un habitat cambia radicalmente, l’adattamento è semplicemente inconcepibile. Le popolazioni ittiche non possono adattarsi alla vita in un lago asciutto e gli animali terrestri non possono sopravvivere se il loro habitat viene allagato.
• La crisi climatica è solo una delle numerose minacce. L’adattamento diventa tanto più difficile quanto più piccole sono le popolazioni, quanto più frammentato è l’habitat e quanto più si verificano contemporaneamente cambiamenti ambientali (vedi sopra). Gli esseri umani stanno rendendo i processi di adattamento ancora più difficili attraverso la caccia, la distruzione degli habitat e l’inquinamento ambientale.

Cosa si può fare contro l’estinzione?

Cosa si può fare quando non c’è speranza che la maggior parte delle specie si adatti con successo? L’estinzione delle popolazioni locali difficilmente sarà prevenibile, ma almeno diverse misure possono contrastare la perdita di intere specie e la riduzione delle aree di distribuzione (Pörtner et al., 2022). Le aree protette sono importanti per preservare le specie laddove sono ben adattate e per preservare la diversità genetica esistente. È anche importante collegare le diverse popolazioni di una specie in modo che le varianti genetiche adattate al caldo possano diffondersi facilmente. A questo scopo si stanno creando “corridoi” naturali che collegano gli habitat idonei. Può trattarsi di una siepe che collega diversi boschi o aree protette in un'area agricola. Il metodo per trasportare attivamente gli individui dalle popolazioni minacciate ad aree (ad esempio ad altitudini o latitudini più elevate) dove sono più adattati è alquanto più controverso.

Tuttavia, le conseguenze di tutte queste misure non possono essere stimate con precisione. Sebbene possano contribuire al mantenimento di singole popolazioni e di intere specie, ciascuna specie risponde in modo diverso ai cambiamenti climatici. Gli areali si spostano in modi diversi e le specie si incontrano in nuove combinazioni. Interazioni come le catene alimentari possono cambiare in modo fondamentale e imprevedibile. Il modo migliore per preservare la biodiversità e i suoi inestimabili benefici per l’umanità di fronte alla crisi climatica è ancora quello di combattere efficacemente e rapidamente la crisi climatica stessa.

letteratura

Barghi, N., Tobler, R., Nolte, V., Jakšić, AM, Mallard, F., Otte, KA, Dolezal, M., Taus, T., Kofler, R., & Schlötterer, C. (2019 ). La ridondanza genetica alimenta l’adattamento poligenico Drosophila. PLoS Biology, 17(2), e3000128. https://doi.org/10.1371/journal.pbio.3000128

Bitter, MC, Kapsenberg, L., Gattuso, J.-P., & Pfister, CA (2019). La variazione genetica permanente alimenta un rapido adattamento all’acidificazione degli oceani. Nature Communications, 10(1), Article 1. https://doi.org/10.1038/s41467-019-13767-1

Netherer, S., Panassiti, B., Pennerstorfer, J., & Matthews, B. (2019). La siccità acuta è un importante fattore di infestazione da scolitidi nei boschi di abete rosso austriaco. Frontiere nelle foreste e cambiamento globale, 2. https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/ffgc.2019.00039

Pörtner, H.-O., Roberts, DC, Tignor, MMB, Poloczanska, ES, Mintenbeck, K., Alegría, A., Craig, M., Langsdorf, S., Löschke, S., Möller, V., Okem, A., e Rama, B. (a cura di). (2022). Cambiamenti climatici 2022: impatti, adattamento e vulnerabilità. Contributo del Gruppo di Lavoro II al Sesto Rapporto di Valutazione del Gruppo Intergovernativo sui Cambiamenti Climatici.

Waller, NL, Gynther, IC, Freeman, AB, Lavery, TH, Leung, LK-P., Waller, NL, Gynther, IC, Freeman, AB, Lavery, TH, & Leung, LK-P. (2017). Le melodie di Bramble Cay melomys rubicola (Rodentia: Muridae): una prima estinzione di mammiferi causata dal cambiamento climatico indotto dall'uomo? Ricerca sulla fauna selvatica, 44(1), 9–21. https://doi.org/10.1071/WR16157

Wiens, JJ (2016). Le estinzioni locali legate al clima sono già diffuse tra le specie animali e vegetali. PLoS Biology, 14(12), e2001104. https://doi.org/10.1371/journal.pbio.2001104