I CONFINI DEGLI ECOSISTEMI, COME QUELLI DELL’UMANITÀ STESSA, SONO SOGGETTI A LIMITI INTRINSECI CHE DEVONO ESSERE RISPETTATI PER GARANTIRE LA LORO SOPRAVVIVENZA E INTEGRITÀ. TUTTAVIA, CON L’AUMENTO DELLE PRESSIONI ANTROPICHE SULL’AMBIENTE, QUELLE CIOÈ CAUSATE PER MANO DELL’UOMO, QUESTI LIMITI SONO SEMPRE PIÙ MINACCIATI. UNO STUDIO CONDOTTO DALL’UNIVERSITÀ DI PADOVA PROPONE UN NUOVO MODELLO STATISTICO PER VALUTARE LA RESILIENZA DEGLI ECOSISTEMI DI FRONTE AI CAMBIAMENTI IRREVERSIBILI
Si chiama CUSPRA, il progetto per un nuovo approccio alla resilienza degli ecosistemi
Il nuovo studio di Camilla Sguotti, prima autrice, intitolato “Resilience assessment in complex natural systems”, pubblicato sulla rivista Proceedings of the Royal Society B, , ha introdotto un innovativo approccio chiamato CUSPRA.
Questo metodo statistico, sviluppato dal Dipartimento di Biologia dell’Università di Padova, in collaborazione con il Joint Research Center dell’Unione Europea, l’Università di Patrasso (Grecia) e l’International Livestock Research Institute (Kenya), mira a stimare la resilienza degli ecosistemi per anticipare i potenziali cambiamenti di regime.
Oltre la teoria delle catastrofi
CUSPRA si basa su una estensione dello “stochastic cusp model”, un modello matematico-statistico originariamente derivato dalla teoria delle catastrofi del matematico René Thom.
Introdotto negli anni ’60 e ’70, questo approccio si basa sull’idea che anche piccole variazioni nei parametri di un sistema possono portare a cambiamenti significativi e improvvisi nel suo comportamento.
Thom identificò sette forme fondamentali di catastrofi, o “catastrofi elementari”, che rappresentano le transizioni di stato che possono verificarsi in un sistema.
Sette forme di catastrofi
- Punto di sella: è una delle forme più semplici di catastrofi ed è caratterizzata da un punto in cui il sistema può passare da uno stato stabile a uno instabile o viceversa. Quanto al nome, deriva dal fatto che la curva che rappresenta il sistema ricorda appunto la forma di una sella;
- Nodo: è un punto critico in cui il sistema passa da uno stato stabile a uno instabile. È caratterizzato da un punto di flessione nella curva che rappresenta il sistema;
- Ancora: in questa forma di catastrofe, il sistema ha più stati, ciascuno dei quali può essere stabile o instabile a seconda dei valori dei parametri;
- Colpo di frusta: si verifica quando un piccolo cambiamento nei parametri del sistema provoca una grande variazione nel suo comportamento;
- Cuspide: è caratterizzata da una discontinuità nella curva del sistema, che può causare una transizione brusca tra stati diversi;
- Imbuto: Questo è un tipo di catastrofe in cui il sistema si trova in uno stato instabile, con molteplici possibili risultati.
- Ripiegamento: in questa forma, la curva del sistema si piega su sé stessa, causando una transizione discontinua tra stati.
Nuove applicazioni
La teoria delle catastrofi di Thom ha trovato applicazioni in una vasta gamma di discipline scientifiche, inclusa la biologia, la fisica, l’economia e la psicologia.
È stata utilizzata per studiare fenomeni come la dinamica delle popolazioni animali, le transizioni di fase nei materiali, i cambiamenti repentini nei mercati finanziari e i comportamenti umani imprevedibili.
Questo concetto di cambiamenti qualitativi nei sistemi dinamici trova inoltre particolare rilevanza nell’attuale contesto ambientale. Il Global Tipping Point Report , al cui studio ha contribuito Camilla Sguotti e pubblicato nell’ambito della COP 28, ha mostrato ad esempio, che venticinque sistemi della biosfera sono già andati incontro a queste dinamiche.
Cosa che evidenzia la necessità di sviluppare metodi statistici più avanzati per stimare la resilienza degli ecosistemi e anticipare possibili cambiamenti di regime.
Come afferma Sguotti, «I cambiamenti di regime sono sempre più frequenti e stanno avvenendo in molti sistemi naturali: desertificazione, transizione di ecosistemi marini complessi come le barriere coralline, scioglimento dei ghiacci sono solo alcuni esempi». Ma veniamo all’innovazione proposta da CUSPRA.
Come valutare la resilienza degli ecosistemi
Il nuovo metodo del progetto CUSPRA presenta un’innovazione significativa su diversi fronti. In primo luogo, è in grado di stimare la resilienza degli ecosistemi considerando l’effetto sinergico di due o più pressioni esterne.
In secondo luogo, può identificare se un cambiamento avviato da pressioni esterne è reversibile o se porta a un cambiamento permanente nel sistema.
Infine, CUSPRA fornisce un indicatore semplice per la gestione dei cambiamenti.
Questo studio può essere utilizzato dai responsabili delle politiche ambientali e dai gestori delle risorse per valutare la resilienza degli ecosistemi e prendere decisioni informate sulla conservazione e la gestione sostenibile delle risorse naturali.
Nella ricerca, l’applicazione del metodo è stata dimostrata su diversi sistemi marini, come la popolazione del merluzzo nel Mare di Barents e la comunità di pesci del Mare del Nord e del Mar Mediterraneo.
Ulteriori dettagli
La metodologia CUSPRA (Comprehensive Understanding of Systemic Perturbations and Resilience Assessment) rappresenta un significativo passo avanti nella stima della resilienza dei sistemi naturali a livello statistico, un elemento fondamentale per supportare la gestione sostenibile delle risorse ambientali.
Il report è stato compilato da oltre duecento ricercatori provenienti da novanta organizzazioni in ventisei nazioni. L’obiettivo è identificare e stimare i rischi e le opportunità legati a tutti i tipping point, ossia punti di non ritorno riferiti a soglie critiche in sistemi complessi, oltrepassate le quali si verificano cambiamenti significativi e spesso irreversibili sul nostro pianeta.
Questi cambiamenti riguardano vari ambiti: il clima, la biosfera, gli oceani, la Terra e includono anche cambiamenti di regime sociali. Il report è suddiviso in diverse sezioni: una sui cambiamenti di regime del sistema Terra, una sugli impatti, una sulla gestione e una sui cambiamenti positivi sociali, economici e tecnologici.
Autori: Camilla Sguotti, Paraskevas Vasilakopoulos, Evangelos Tzanatos e Romain Frelat
Fonte
Resilience assessment in complex natural systems – Proceedings of the royal society b 2024