Biodiversità: una ricchezza inestimabile

Biodiversità è una parola diventata sicuramente di tendenza negli ultimi anni, soprattutto a causa della crisi che sta attraversando: i cambiamenti climatici, l’inquinamento e la crescente urbanizzazione sono solo alcune tra le maggiori minacce per l’ambiente e le forme di vita che lo popolano, esseri umani compresi. La tendenza a collocare la nostra specie in una posizione rilevata rispetto alle altre forme di vita ci fa infatti spesso dimenticare che il benessere delle società umane deriva in gran parte proprio dall’ecosistema.

Ma cos’è davvero la biodiversità? Come può essere studiata e tutelata? Quali sono i benefici che essa apporta alla nostra società? Scopriamolo in questo articolo.

La diversità della vita

Un concetto articolato

Il termine “biodiversità” (biodiversity) è stato utilizzato per la prima volta dall’entomologo statunitense Edward O. Wilson in una pubblicazione del 1989 (Biodiversity, appunto), come abbreviazione di “diversità biologica” o, più semplicemente, di “diversità della vita”. La definizione risulta tuttavia molto più articolata e complessa, al punto che in letteratura se ne ritrovano di fatto numerose versioni: da quella proposta da Reid & Miller nel 1989, a quella di McAllister del 1991 fino a quella di Sandlund del 1993, solo per citarne alcune.

Tutte concordano comunque sul definire la biodiversità come la variabilità della vita sulla Terra, in tutte le sue forme e interazioni. In maniera più rigorosa, si può definire la biodiversità come la variabilità degli organismi viventi presenti in ogni ecosistema (terrestre o acquatico) e come l’insieme delle interazioni ecologiche di cui essi sono parte; in altre parole, la biodiversità riguarda sia la diversità all’interno delle specie che la diversità tra specie, ma anche la diversità di ecosistemi.

Biological diversity means the variability among living organisms from all sources including, inter alia, terrestrial, marine and other aquatic ecosystems and the ecological complexes of which they are part; this includes diversity within specie, between species and of ecosystems.

(CBDArticle 2: Use of terms; 1993)

Geni, specie ed ecosistemi

Per capire al meglio come la biodiversità sia organizzata su più livelli ricorriamo ad una sorta di esperimento mentale, in cui ci limiteremo per semplicità a considerare la sola diversità delle forme vegetali (escludendo dunque animali, funghi o batteri).

Immaginiamo di essere seduti in primavera su un prato spontaneo non coltivato e di iniziare ad osservare gli organismi intorno a noi. Noteremmo innanzitutto dei fiori, molti dei quali chiaramente identificabili come specie differenti; alcuni sono gialli e con pochi petali ben visibili, altri bianchi e raggruppati in fitti gruppi su di uno stesso stelo, altri ancora rossi: questa è la diversità tra specie, ossia il numero di specie differenti presenti in una data area.

Se ci concentrassimo invece sui soli fiori gialli appartenenti ad una stessa specie noteremmo che alcuni sono più grandi di altri, alcuni hanno lo stelo allungato, altri lo stelo corto, mentre alcuni sono in grado di attrarre con più efficienza gli insetti rispetto ai vicini: questa è la diversità all’interno di una specie, o diversità genetica, ossia la variabilità dei geni tra gli individui di una stessa specie.

Se infine sollevassimo lo sguardo verso l’orizzonte vedremmo altri tipi di ambiente attorno al nostro prato, come boschi di latifoglie e macchie arbustive: questa è la diversità di ecosistemi, ossia l’insieme delle comunità biologiche e delle loro interazioni con l’ambiente chimico e fisico.

La biodiversità nel tempo

La biodiversità sul nostro pianeta non è sempre stata così come la vediamo oggi; i dinosauri sono ad esempio il caso più noto di esseri viventi apparsi sulla Terra nel passato ma oggi estinti.

Il numero di specie viventi totali ha di fatto subito nel corso del tempo numerose fluttuazioni (vedi Fig. 1): da un lato nuovi gruppi di organismi appaiono e si diversificano in varie specie, persistendo nel loro habitat per lungo tempo; dall’altro, alcuni di tali gruppi si estinguono, dando talvolta luogo a vere e proprie crisi della biodiversità. Il record fossile mostra non a caso che il tasso di diversificazione di nuovi gruppi è piuttosto eterogeneo nel corso del tempo, ma che di fatto sembra aumentare considerevolmente durante il Mesozoico (l’era dei dinosauri) ed il Cenozoico, fino ai giorni nostri.

Allo stesso tempo, i fossili ci suggeriscono che la vita pluricellulare ha rischiato in più occasioni di estinguersi completamente, a causa di cataclismi e cambiamenti climatici su scala globale: è il caso delle cinque grandi estinzioni di massa, le Big five, che hanno cancellato talvolta fino al 95% della vita animale, come l’estinzione di fine Permiano; di queste, la più famosa è sicuramente quella dei dinosauri (estinzione Cretaceo-Paleocene), sebbene di portata piuttosto ridotta rispetto alle altre (“solo” il 75% dei gruppi animali si è estinto).

Numero di famiglie di organismi viventi nel corso del tempo
Fig. 1 – Numero di famiglie di organismi viventi nel corso del tempo. Le due curve rappresentano rispettivamente i valori di massimo e di minimo delle stime. Le due frecce arancioni sono state aggiunte per indicare le estinzioni di fine Permiano e di fine Cretaceo. Legenda: C, Cambriano; Cen, Cenozoico; Crb, Carbonifero; Cret, Cretaceo; D, Devoniano; Jur, Giurassico; O, Ordoviciano; P, Permiano; Pc, Precambriano; S, Siluriano; Tert, Terziario; Tr, Triassico; V, Vendiano. (da Benton, 2015)

La biodiversità oggi

Attualmente il numero di specie conosciute e descritte dalla scienza si aggira attorno agli 1,7 milioni, di cui circa 1 milione sono rappresentate solamente da insetti. Almeno il doppio del totale delle specie sono però ancora sconosciute, con stime che arrivano fino ai 10 milioni e talvolta fino ai 100!

Tale lacuna nei dati deriva per la maggior parte dalle specie di piccole dimensioni che non ricevono sufficiente attenzione scientifica e che risultano allo stesso tempo di difficile identificazione: basti pensare alle innumerevoli specie di nematodi e funghi che vivono nel sottosuolo, alla miriade di insetti che abita la volta delle foreste tropicali o agli infiniti procarioti (batteri ed archaea) che tappezzano i fondali marini.

Le regioni tropicali ed equatoriali sono in particolare quelle meno conosciute dal punto di vista della biodiversità sia a causa della particolare abbondanza di specie sia per la scarsità di risorse economiche ivi dedicate alla ricerca; com’è evidente, le regioni temperate sono al contrario molto più studiate e conosciute.

Fig. 2 – Numero di specie descritte e stime del numero di specie totali per i principali gruppi di organismi. Per gli archaea e i batteri (procarioti) non vi sono stime realmente verosimili.

Gli ambienti con la maggior abbondanza di specie sono le foreste pluviali e quelle decidue, le barriere coralline, le profondità marine, i grandi laghi e i sistemi fluviali tropicali, nonché le regioni a clima Mediterraneo.

La biodiversità in Italia. La biodiversità italiana è ad oggi ben conosciuta e studiata e conta oltre 90 000 specie di eucarioti (protisti, animali, piante e funghi), di cui circa 57 000 specie di animali, 9 000 specie di vegetali e 22 000 specie di funghi e licheni. L’Italia è il primo Paese europeo in termini di abbondanza di specie (hotspot di biodiversità), nonostante sia solo il decimo per estensione del territorio (poco più di 300 000 km²). Il motivo di tale diversità è da ricercarsi nell’estensione latitudinale del Paese e nella sua diversità climatica, nonché nella collocazione al centro del Mediterraneo che favorisce flussi migratori e di colonizzazione da ogni direzione. Circa il 10% delle specie italiane risulta poi endemica, ossia esclusiva del nostro territorio.

Misurare la biodiversità

La ricchezza di specie

Il metodo sicuramente più semplice ed intuitivo per misurare la diversità di specie di una data area è banalmente quello di contare il numero di specie presenti. Questa informazione, da sola, è però talvolta poco informativa, soprattutto quando si va a confrontare la biodiversità di aree differenti.

Immaginiamo ad esempio di voler confrontare la biodiversità delle farfalle di due boschi distinti (bosco A e bosco B), ognuno dei quali ospita 5 specie. Potremmo ad esempio trovare che il bosco A e il bosco B ospitano le 5 medesime specie di farfalle (diversità tra i boschi nulla) oppure che il bosco A ospita 5 specie di farfalle completamente diverse dalle 5 presenti nel bosco B (diversità tra i boschi massima). È evidente come la due situazioni differiscano enormemente tra di loro, sebbene ognuno dei due boschi possa idealmente avere una buona biodiversità in termini di numero di specie di farfalle.

Per poter descrivere al meglio la diversità di specie è necessario allora ricorrere a tre indici quantitativi, ciascuno riferito ad una diversa scala geografica:

  • la diversità alfa (α-diversità), o ricchezza di specie, misura il numero di specie presenti all’interno di una data comunità (ad esempio il numero di farfalle del bosco A o del bosco B dell’esempio precedente);
  • la diversità beta (β-diversità) rappresenta la differenza nella composizione di specie tra due o più comunità distinte (maggiore è il suo valore, maggiore è il numero di specie differenti tra due zone);
  • la diversità gamma (γ-diversità) indica infine il numero di specie presenti in una regione con diversi ecosistemi (ad esempio il totale delle specie del bosco A e del bosco B).

Evenness di specie

Misurare la ricchezza di specie su varie scale geografiche ci permette già di avere un’idea su come cambi la biodiversità tra zone distinte. Le definizioni quantitative di biodiversità (α-, β- e γ-diversità) rappresentano tuttavia solo uno dei modi con cui è possibile studiare la biodiversità e possono talvolta addirittura produrre risultati fuorvianti.

Ritorniamo ancora una volta ai nostri due boschi A e B, ognuno con 5 specie di farfalle e con una β-diversità misurata nulla (le specie presenti in A sono le stesse di quelle in B). Immaginiamo ora di contare gli individui per ogni specie di farfalla e di trovare che il bosco A ospita 4 individui per ciascuna specie (20 individui totali). Nel caso in cui anche il bosco B ospitasse 4 individui per specie avremmo che, almeno sul piano della biodiversità di specie di farfalle, i due boschi saranno equivalenti.

Se al contrario il bosco B avesse 16 individui appartenenti ad una sola specie e altri 4 appartenenti alle 4 specie restanti (20 individui totali), i due boschi sarebbero tutt’altro che equivalenti; in questo caso la specie con 16 individui è  predominante sulle altre e il bosco B ha una biodiversità notevolmente ridotta rispetto al bosco A: nel gergo scientifico si direbbe che il bosco A ha una evennes (uniformità) di specie massima, ossia che gli individui sono equiripartiti tra le specie presenti (ogni specie ha lo stesso numero di individui); la evennes di specie del bosco B sarebbe invece più bassa, ad indicare la presenza (nel nostro caso) di una specie dominante sulle altre.

Fig. 2 – Rappresentazione del bosco A ad evennes massima e del bosco B ad evennes ridotta. A colore diverso corrisponde specie diversa.

La evennes di specie può essere calcolata tramite vari indici matematici, il più conosciuto dei quali è l’indice di Shannon, mutuato dalla teoria dell’informazione di Claude Shannon dei primi anni Cinquanta. Altri indicatori di evennes sono l’indice di Pielou e quello di Simpson.

Perché tutti questi indici?

Questa moltitudine di metodi per studiare e misurare la biodiversità risulta particolarmente utile in biologia della conservazione, una disciplina piuttosto giovane con due scopi principali: (1) studiare la biodiversità e l’impatto delle attività umane sull’ambiente; (2) sviluppare metodi e tecniche di prevenzione nei confronti della perdita di specie e di diversità genetica.
Alla luce dei concetti di abbondanza e di evennes di specie (senza pertanto conoscere alcuna formula matematica), è già possibile fare alcune considerazioni in ambito conservazionistico.

Ad esempio, è piuttosto intuitivo che un campo coltivato, sia esso a coltivazione intensiva o a coltivazione bio, avrà sempre una ridotta biodiversità, in quanto la sua evennes di specie sarà bassa (una specie prevale sulle altre). Allo stesso modo, si può comprendere come l’istituzione di un’area protetta può avere effetti differenti a seconda delle zone prescelte: se si vuole ad esempio conservare la più alta diversità di specie possibile, sarà più appropriato scegliere un’area con abbondanza e evennes di specie elevati (ad esempio l’ormai famoso bosco A); se al contrario l’interesse principale è quello di conservare una ben precisa popolazione si andrà a scegliere l’area in cui quella popolazione è più abbondante (ad esempio la specie dominante nel bosco B).

La crisi della biodiversità: un problema reale

Le minacce alla biodiversità

La perdita di biodiversità è uno dei problemi che attualmente preoccupa di più la comunità scientifica, soprattutto per le ripercussioni che essa avrà sulla nostra società (si veda sezione successiva, Il valore della biodiversità). Le cause di questo fenomeno sono per la maggior parte imputabili all’uomo e all’impatto che ha sull’ambiente e, sebbene esse siano molteplici, possono essere raggruppate in quattro categorie principali:

  1. il sovrasfruttamento delle risorse naturali (specie di interesse economico, legname, inerti…), dovuto soprattutto all’aumento della popolazione umana e della richiesta di beni, all’espansione dei mercati e all’introduzione di nuovi metodi di accesso alle risorse (leggi anche: Cosa significa sovrasfruttare il pianeta?);
  2. la perdita di habitat, dovuta ad esempio all’inquinamento e alla frammentazione degli habitat naturali (leggi anche Deforestazione: cause e conseguenze);
  3. l’introduzione di specie aliene, che minacciano le specie autoctone nelle zone in cui vengono introdotte (leggi anche Stop all’invasione: il fenomeno delle specie aliene);
  4. il cambiamento climatico, che sta alterando gli ecosistemi di tutto il pianeta, a causa ad esempio dell’incremento delle temperature medie e dell’acidificazione dei mari (leggi anche Il rapporto ISPRA sul clima 2015 e il punto di non ritorno nei cambiamenti climatici).

Di questi, la perdita di habitat può essere considerata la causa prima della perdita di biodiversità. Il cambiamento climatico, al contrario, sembra non aver ancora mietuto direttamente alcuna vittima (l’unico caso probabile riportato è quello del roditore Australiano Melomys rubicola), ma è comunque inserito nella lista in quanto sarà potenzialmente la principale minaccia alla biodiversità nel futuro prossimo.

I numeri delle perdite

Negli ultimi 30 000 anni, ossia da quando nel Paleolitico Superiore Homo sapiens ha iniziato la sua scalata come specie dominante, la biodiversità globale è andata incontro a un progressivo declino. Il primo effetto degno di nota dell’impatto umano sull’ambiente è probabilmente l’estinzione dei grandi mammiferi in Australia e nelle Americhe, dovuta alle attività di caccia e al taglio delle foreste: le stime di questa perdita si aggirano attorno all’80% della mega-fauna totale di queste aree (mammiferi di peso maggiore ai 44kg).

Attualmente le specie a rischio di estinzione sono numerose. Secondo i dati del 2011 della IUCN (International Union for Conservation of Nature), il 21% degli uccelli, il 27% dei mammiferi  e il 15% delle piante a fiore sono considerati a rischio di estinzione; gli anfibi minacciati arrivano invece drammaticamente fino al 36%; rettili e pesci se la cavano con un 11% e un 7%, sebbene si ritiene che tali percentuali riflettano la scarsità di informazioni per alcune specie.

Dal XVI secolo al 2000, le specie considerate completamente estinte in natura sono 87 per i mammiferi, 131 per gli uccelli, 22 per i rettili, 5 per gli anfibi, 92 per i pesci e 86 per le piante a fiore (dati IUCN, 2000). Di questi gruppi, tuttavia, solamente quelli di mammiferi ed uccelli sono stati studiati in modo esaustivo, con un numero di specie valutate quasi del 100%. Le informazioni disponibili per gli altri sono al contrario piuttosto scarse e il numero di specie estinte indicato è quindi notevolmente sottostimato; per gli invertebrati, ad esempio, le specie valutate rappresentano meno del 5% delle specie effettive.

Il valore della biodiversità

I concetti di “biodiversità” e di “ambiente” possono talvolta sembrare indipendenti dalla nostra vita quotidiana; la tutela della natura può non a caso essere considerata come una sorta di hobby per il tempo libero che mira esclusivamente alla gratificazione personale. Basta però una semplice e breve riflessione per capire quanto il benessere delle società umane dipenda in realtà direttamente dal benessere della natura. La disciplina che in particolare tenta di unire lo sviluppo socio-economico con la biologia della conservazione e l’ecologia è la cosiddetta economia ecologica; tale disciplina utilizza non a caso un linguaggio formale accessibile anche (e soprattutto) alla classe politica, agli industriali e alle banche, per sensibilizzare efficacemente sulle tematiche di protezione dell’ambiente e della biodiversità.

Alla base dell’economia ecologica vi è il concetto di servizio ecosistemico, ossia di un servizio offerto “gratuitamente” dagli ecosistemi alle comunità umane che porta benessere a queste ultime. Tra i servizi ecosistemici più importanti vi sono sicuramente i servizi di approvvigionamento (cibo, acqua, fibre tessili e combustibili), i servizi culturali (servizi spirituali, ricreativi ed educativi), i servizi di regolazione (controllo naturale del clima, controllo naturale delle piene dei fiumi…) e i servizi di supporto (formazione del suolo, vegetazione…).

Quando una società riesce ad accedere a gran parte di questi servizi, il benessere dei singoli individui risulta sicuramente elevato: è il caso dei Paesi del Nord del mondo, ossia i più sviluppati economicamente, in cui in genere le società sono stabili e la vita confortevole. Al contrario, se i servizi ecosistemici sono difficilmente accessibili, le società saranno più facilmente soggette a tensioni interne e lo sviluppo socio-economico frenato: basti pensare ai Paesi dell’Africa sub-sahariana in cui la maggior parte della popolazione non riesce ad accedere a servizi fondamentali per la vita, come acqua, cibo e protezione dai disastri ambientali.

In quest’ottica risulta molto intuitivo come la protezione della biodiversità e della natura debba essere di interesse globale, in quanto direttamente collegato all’economia e al benessere delle società umane. È evidente come dare un valore prettamente economico alla tutela degli ecosistemi possa sembrare eticamente scorretto, se non addirittura avvilente. In effetti la vista di intere popolazioni di farfalle che migrano dal Nord America al Messico o di una megattera che si lancia fuori dall’oceano sono realmente meraviglie inestimabili; d’altro canto, i modelli economici possono fornire degli strumenti molto potenti per spronare le classi dirigenti ad attuare politiche in cui sia centrale la tutela della natura.

Uno sforzo umanitario. Fortunatamente la biodiversità è un bene comune e a libero accesso, condiviso da tutta l’umanità. A causa di questa sua caratteristica intrinseca, allora, gli sforzi nel proteggerla devono anch’essi provenire da tutta l’umanità, secondo una rete coordinata e integrata di politiche sovranazionali. Immaginiamo ad esempio che una specie di uccello migratore sia protetta in un determinato Paese X, in cui viene investito del denaro nella gestione di parchi dedicati e nello studio della biologia della specie; se tale uccello non gode però di egual protezione negli altri Paesi in cui periodicamente migra, tutti gli sforzi del Paese X sarebbero inutili. Per ovviare a tali problemi, ad oggi esistono numerose convenzioni internazionali e accordi tra Stati che mirano a tutelare la natura e a proteggerla secondo una rete appunto condivisa; tra le più importanti vi è ad esempio la Convenzione sulla Diversità Biologica (CBD), in vigore dal 1993, che mira proprio a proteggere la diversità della vita sul nostro pianeta.

Conclusioni

La biodiversità è una delle ricchezze più grandi che abbiamo su questo pianeta, sia per il suo semplice valore d’esistenza, sia per i numerosi servizi che offre alle nostre comunità. Sebbene la biodiversità sia molto complessa e organizzata su vari livelli strettamente interconnessi tra loro, uno dei modi sicuramente più semplici e diretti per conoscerla è quello di studiare le specie e la loro distribuzione nelle diverse aree. Conoscere la biodiversità ci permette infatti di attuare politiche di tutela nei sui confronti, salvando le specie a rischio di estinzione e proteggendo gli ecosistemi. L’unico modo che però abbiamo effettivamente per preservare quante più forme di vita possibile è lavorare e cooperare tutti insieme, attuando politiche internazionali che integrino anche le competenze di altre discipline.

Bibliografia

  • Benton, M. J. (1995), Diversification and extinction in the history of life, Science, 268(5207): 52-58.
  • Groombridge, B., & Jenkins, M. D. (2010). World Atlas of Biodiversity; Earth’s living resources in the 21st century. University of California Press, Berkeley.
  • Hylton-Taylor, C., & Brackett, D. (2000). 2000 IUCN red list of threatened species. IUCN, Gland.
  • Primack, Richard B., & Boitani, Luigi (a cura di) (2013). Biologia della conservazione. Zanichelli, Bologna.

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