Collasso ecosistemico

Immagine del Lago d'Aral nel 1989 (a sinistra) e nel 2014, esempio di ecosistema collassato
Immagine del Lago d'Aral nel 1989 (a sinistra) e nel 2014, esempio di ecosistema collassato

Il collasso ecosistemico (o collasso di un ecosistema o collasso ecologico) è il rapido e grave deterioramento di un ecosistema, tale da comprometterne le funzioni fondamentali e la capacità di sostenere le specie che lo abitano. Ciò non significa la completa scomparsa della vita dall'area interessata, ma comporta la perdita delle caratteristiche distintive originarie. Il collasso può essere difficile da invertire e il recupero può richiedere interventi attivi e tempi molto lunghi. Tuttavia, anche gli ecosistemi resilienti possono scomparire durante periodi di rapido cambiamento ambientale. Lo studio dei fossili ha permesso di identificare casi in cui determinati ecosistemi hanno attraversato il fenomeno.

Gli ecosistemi non sono mai statici e sono costantemente soggetti a processi di stabilizzazione e destabilizzazione. Tali processi, il rapporto tra soglie critiche, cambiamenti di regime e collasso dell'ecosistema sono tutt'oggi materia di studio.

Le attività umane possono aumentare il rischio di collasso degli ecosistemi attraverso la perdita e la frammentazione degli habitat, lo sfruttamento delle risorse, l'inquinamento e il cambiamento climatico.

La valutazione del rischio di collasso degli ecosistemi è un campo di ricerca relativamente recente rispetto alla valutazione del rischio di estinzione delle specie. Sono stati compiuti sforzi per determinare quando un ecosistema è a rischio di collasso, ma tali valutazioni sono relativamente recenti e necessitano ulteriori approfondimenti. Mentre la Lista Rossa IUCN delle specie minacciate esiste dal 1964, la Lista Rossa IUCN degli Ecosistemi è in fase di sviluppo dal 2008.

Definizione

Alberi abbattuti nel Kalimantan, la parte indonesiana del Borneo, nel 2013, per fare spazio a un nuovo progetto di estrazione del carbone
Alberi abbattuti nel Kalimantan, la parte indonesiana del Borneo, nel 2013, per fare spazio a un nuovo progetto di estrazione del carbone

Nella letteratura scientifica il collasso dell'ecosistema è generalmente associato alla perdita delle caratteristiche distintive e alla trasformazione in uno stato ecosistemico differente. Ciò può avvenire con una riduzione dell'area, degrado dell'ambiente, alla perdita e alterazione dei componenti iniziali. Il collasso di un ecosistema è stato inoltre descritto come un «analogo dell'estinzione di una specie» e, in molti casi, è irreversibile. Al suo posto compare infatti un nuovo ecosistema, che può conservare alcune caratteristiche di quello precedente, ma presenta una struttura e un funzionamento profondamente modificati. Esistono tuttavia alcune eccezioni in cui un ecosistema può essere recuperato anche dopo aver superato il punto di collasso. Per definizione, però, invertire un collasso è sempre molto più difficile rispetto a permettere a un ecosistema perturbato, ma ancora funzionante, di riprendersi. Anche quando il recupero è possibile, può richiedere interventi attivi e/o un periodo di tempo molto lungo.

Fattori determinanti

Sebbene gli eventi di collasso possano verificarsi naturalmente a seguito di perturbazioni di un ecosistema (come incendi, frane, alluvioni, eventi meteorologici estremi, malattie o invasioni di specie) dagli anni Sessanta si è registrato un notevole aumento delle perturbazioni causate dall'uomo. Le attività antropiche possono aumentare il rischio di transizioni improvvise o difficilmente reversibili in seguito a una perturbazione.

Tra i principali fattori antropici associati al degrado degli ecosistemi figurano il cambiamento dell'uso del suolo, lo sfruttamento delle risorse, l'introduzione di specie alloctone, l'inquinamento e il cambiamento climatico.

La previsione del collasso è complessa, poiché gli ecosistemi possono rispondere in modi differenti alle perturbazioni e le soglie critiche non sono facilmente identificabili. Il collasso può verificarsi quando la distribuzione di un ecosistema scende al di sotto di una soglia necessaria per la sua sopravvivenza, oppure quando caratteristiche fondamentali scompaiono a causa del degrado ambientale. Queste variabili sono utilizzate come criteri per stimare il rischio di collasso di un ecosistema. Sebbene questi ultimi siano spesso definiti quantitativamente, alcuni studi analizzano in modo estemporaneo le transizioni dallo stato originario o incontaminato fino al collasso.

Il collasso di ecosistemi del passato può essere studiato attraverso il record fossile e sedimentario.

Rischio contemporaneo

Relazione lineare log-log tra l’area spaziale e la durata temporale di 42 cambiamenti di regime osservati nel sistema Terra. Sia l’asse X sia l’asse Y sono trasformati usando il logaritmo.
Relazione lineare log-log tra l'area spaziale e la durata temporale di 42 cambiamenti di regime osservati nel sistema Terra. Sia l'asse X sia l'asse Y sono trasformati usando il logaritmo.

Esistono due strumenti comunemente utilizzati insieme per valutare i rischi per gli ecosistemi e la biodiversità: i protocolli generici di valutazione del rischio e i modelli di precisione probabilistica. I protocolli di valutazione del rischio forniscono un quadro standardizzato per classificare lo stato di conservazione degli ecosistemi; tra questi rientra la Lista Rossa degli Ecosistemi dell'IUCN. Viene frequentemente utilizzato insieme a modelli grafici che prendono in considerazione ulteriori aspetti del declino, come le dinamiche dell'ecosistema, le minacce future e le relazioni tra sistemi sociali ed ecologici.

La Lista Rossa degli Ecosistemi dell'IUCN è uno standard globale sviluppato per valutare le minacce a diversi ecosistemi su scala locale, regionale, nazionale e globale, nonché per promuovere interventi di conservazione di fronte all'eccezionale declino dei sistemi naturali verificatosi negli anni Novanta e Duemila.

Il concetto di collasso dell'ecosistema viene utilizzato all'interno di questo sistema per stabilire le categorie di rischio. La categoria «Collassato» rappresenta il punto finale della valutazione del rischio. Le altre categorie di minaccia (Vulnerabile, In pericolo e In pericolo critico) sono definite in base alla probabilità o al rischio di collasso. Uno studio di Bland e collaboratori propone quattro aspetti per definire il collasso degli ecosistemi nelle valutazioni del rischio:

Rilevamento precoce e monitoraggio

Primi segnali di riduzione della resilienza delle foreste in risposta al cambiamento climatico
Primi segnali di riduzione della resilienza delle foreste in risposta al cambiamento climatico

La ricerca ha individuato alcuni indicatori che possono segnalare una riduzione della resilienza e un possibile avvicinamento a una transizione critica. Uno dei modelli più utilizzati per prevedere il collasso delle reti alimentari è chiamato R50, considerato un modello affidabile per misurare la robustezza delle reti alimentari. Esistono tuttavia anche altri strumenti: per esempio, le valutazioni degli ecosistemi marini possono utilizzare il RAM Legacy Stock Assessment Database. In uno studio sono state analizzate 154 diverse specie di pesci marini per stabilire la relazione tra le pressioni esercitate sulle popolazioni ittiche, come la pesca eccessiva e i cambiamenti climatici, le caratteristiche delle specie, come il tasso di crescita, e il rischio di collasso dell'ecosistema.

La misurazione del fenomeno noto come «rallentamento critico» (Critical Slowing Down, CSD) rappresenta uno degli approcci utilizzati per sviluppare segnali di allarme precoce relativi a un possibile o probabile collasso imminente. Il fenomeno consiste in un recupero progressivamente più lento dalle perturbazioni.

Collasso delle foreste pluviali

Deforestazione della foresta pluviale amazzonica in Bolivia nel 2016
Deforestazione della foresta pluviale amazzonica in Bolivia nel 2016

Il collasso delle foreste pluviali può comportare una frammentazione degli habitat così estesa da lasciare soltanto piccole porzioni residue della foresta, nelle quali le specie della foresta pluviale sopravvivono in rifugi isolati. La frammentazione degli habitat può essere provocata dalla costruzione di strade. Quando gli esseri umani abbattono gli alberi per il disboscamento, vengono spesso create strade secondarie che, una volta terminata la loro funzione principale, vengono abbandonate. In queste aree le piante della foresta pluviale possono avere difficoltà a ricrescere. La frammentazione delle foreste facilita inoltre la caccia illegale. Le specie hanno difficoltà a trovare nuovi luoghi in cui stabilirsi all'interno di questi frammenti, favorendo così il collasso ecologico e portando all'estinzione di numerosi animali della foresta pluviale.

Barriere coralline

Un'importante preoccupazione per i biologi marini è il collasso degli ecosistemi delle barriere coralline. Uno degli effetti dei cambiamenti climatici globali è l'innalzamento del livello del mare, che può portare alla sommersione delle barriere o allo sbiancamento dei coralli. Anche le attività umane, come pesca, estrazione mineraria e deforestazione, rappresentano una minaccia per le barriere coralline perché alterano le condizioni ambientali necessarie alla loro sopravvivenza. È stata inoltre dimostrata una correlazione tra una riduzione della diversità delle barriere coralline compresa tra il 30% e il 60% e attività umane come gli scarichi fognari e l'inquinamento industriale.

Casi notevoli

Ecosistema Dove Periodo del collasso Descrizione
Foreste pluviali tropicali del Carbonifero Euramerica, comprendente parte dell'attuale Europa e America Carbonifero, circa 359–299 milioni di anni fa Le grandi foreste tropicali umide, caratterizzate anche da giganteschi licopodi, subirono frammentazione e collasso. Tra le cause vi furono cambiamenti climatici e vulcanismo. Il clima divenne più freddo e secco, causando la perdita di habitat e l'estinzione di numerose grandi piante vascolari, artropodi giganti e diversi anfibi. Piante con semi e amnioti divennero successivamente dominanti.
Megafauna del tardo Pleistocene Americhe, Eurasia, Australia ~50.000–10.000 anni fa Estinzione di molte specie di grandi mammiferi: trasformazione radicale di numerosi ecosistemi terrestri. Le cause furono i cambiamenti climatici e la pressione della caccia umana
Ecosistemi lacustri Laghi Baikal e Hôvsgôl nuur, Asia Ultimo massimo glaciale (LGM), circa 26.000–19.000 anni fa Le variazioni climatiche e ambientali portarono al collasso degli ecosistemi lacustri. Nel lago Hôvsgôl nuur si formò successivamente un nuovo ecosistema, inizialmente caratterizzato da una biodiversità e da un endemismo limitati. La successiva evoluzione determinò un aumento della diversità e dell'endemismo.
Foreste subtropicali di latifoglie Rapa Nui (Isola di Pasqua), Polinesia Periodo preistorico e storico, prima dell'epoca moderna Le foreste, un tempo dominate da una palma endemica, collassarono a causa dell'azione combinata di sfruttamento eccessivo, cambiamenti climatici e introduzione di ratti esotici.
Foreste dell'isola di Mangareva Polinesia Dal Medioevo fino a poco prima della nascita dell'industrializzazione Deforestazione e trasformazioni antropiche: forte erosione e riorganizzazione dell'ecosistema insulare
Dust Bowl Grandi Pianure (USA) Anni 1930 Agricoltura intensiva e siccità: erosione del suolo, perdita della vegetazione e migrazioni di massa
Paesaggi pastorali Europa meridionale Periodo contemporaneo Il sovrapascolo ha provocato degrado del suolo e aumentato il rischio di desertificazione.
Ecosistema del lago d'Aral Tra Kazakistan e Uzbekistan, Asia centrale Dagli anni 1960; forte riduzione entro il 1997 La deviazione dei fiumi immissari per l'irrigazione agricola provocò una drastica riduzione del lago. Nel 1997 la superficie era circa il 10% di quella originaria. Il lago si frammentò in bacini ipersalini e le aree prosciugate si trasformarono in steppe desertiche.
Ecosistema di risalita delle acque del Benguela settentrionale Al largo dell'Africa sud-occidentale, oceano Atlantico Anni 1970–1980; collasso associato agli eventi del 1974 e 1984 La pesca eccessiva e due eventi climatici sfavorevoli, il Benguela Niño del 1974 e quello del 1984, provocarono un cambiamento di regime dell'ecosistema. Le sardine, precedentemente i principali consumatori vertebrati, diminuirono fortemente e l'ecosistema passò a uno stato impoverito, dominato da meduse e ghiozzi pelagici.
Popolazione di merluzzo Grandi Banchi, al largo della costa orientale del Canada Inizio anni 1990 La pesca eccessiva provocò il collasso della popolazione di merluzzo, riducendola fino a circa l'1% dei livelli storici. Il caso è considerato un esempio significativo di collasso di una popolazione marina dovuto alla pressione antropica.
Ecosistema del Mar Nero Mar Nero Anni 1970–90 Eutrofizzazione, specie invasive e pesca: drastica alterazione delle reti trofiche e perdita di habitat; successivamente parzialmente recuperato
Lago Owens California (USA) XX sec. Deviazione delle acque verso Los Angeles: lago quasi completamente prosciugato, con enormi problemi di polveri
Foreste della Mesopotamia/paludi dell'Iraq Iraq Antichità e XX sec. Bonifiche, agricoltura, salinizzazione e soprattutto drenaggio moderno: drastica perdita delle grandi paludi mesopotamiche
Lago Ciad Africa centrale XX–XXI sec. Forte contrazione e variabilità dell'area del lago per cambiamenti climatici e pressione idrica; il quadro è però più complesso di un semplice "collasso"
Chesapeake Bay USA Eutrofizzazione, perdita di habitat e sovrasfruttamento: forte deterioramento dell'ecosistema estuarino, seguito da importanti tentativi di recupero
Pesca del salmone del Pacifico Nord America Dighe, distruzione degli habitat, pesca e alterazioni climatiche: collassi locali/regionali di molte popolazioni
Zone umide e praterie della Prairie Pothole Region e della Central Valley californiana Drenaggio e conversione agricola: trasformazione estesa del complesso originario di praterie e zone umide; drastica perdita e frammentazione degli habitat e forte declino della biodiversità

Note

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