La coreografia che collega le foreste di alghe alla spiaggia

Analizzata la relazione tra le foreste di alghe giganti sulle scogliere rocciose vicine alla costa e gli ecosistemi delle spiagge sabbiose che ricevono sussidi per le risorse sotto forma di alghe marine

Molti ecosistemi dipendono da input di risorse, chiamati sussidi, da altri ecosistemi, che ne influenzano la struttura e la funzione. Utilizzando un sistema modello, dimostriamo come i sussidi alle risorse possono sincronizzare le dinamiche degli ecosistemi destinatari nello spazio: la fornitura sincrona di alghe offshore, mediata dall'azione delle onde e dalla larghezza della spiaggia, ha prodotto la deposizione sincrona di alghe marine (detriti) sulle spiagge sabbiose della costa aperta, che poi si riversarono a cascata attraverso i livelli trofici del sistema ricevente terrestre, sincronizzando l’abbondanza locale di uccelli limicoli che si spostano tra le spiagge per nutrirsi di invertebrati consumatori di relitti. La sincronizzazione tra ecosistemi tramite sussidi probabilmente svolge un ruolo importante, ma precedentemente non riconosciuto, nelle dinamiche spaziotemporali e nella stabilità degli ecosistemi destinatari.

I sussidi interecosistema sono fondamentali per la struttura e il funzionamento dell’ecosistema, soprattutto negli ecosistemi riceventi dove rappresentano la fonte primaria di materia organica per la catena alimentare. I sussidi sono indicativi dei processi che collegano gli ecosistemi e possono accoppiare le dinamiche ecologiche oltre i confini del sistema. Tuttavia, il grado in cui tali flussi possono indurre cascate di sincronia spaziale tra ecosistemi e la tendenza delle fluttuazioni del sistema a essere correlate tra le posizioni, non è ben compreso. La sincronia ha effetti destabilizzanti sugli ecosistemi, il che si aggiunge all’importanza di comprendere i modelli spaziotemporali di trasmissione della sincronia.

Le foreste di alghe del Canale di Santa Barbara e le sue spiagge sabbiose sono intimamente collegate. Le alghe giganti, la specie fondatrice delle barriere coralline rocciose, costituiscono una parte importante della rete alimentare della spiaggia poiché le fronde delle alghe giganti si staccano dalla foresta e vengono trasportate sulla spiaggia. Ma il rapporto va più in profondità.

In un articolo pubblicato negli Atti della National Academy of Sciences (1), un team di scienziati ha dimostrato che le foreste di alghe possono fare molto di più che fornire cibo ai minuscoli crostacei affamati che vivono nella sabbia. Possono anche influenzare le dinamiche della rete alimentare delle spiagge sabbiose.

«La quantità di alghe sulla barriera corallina cambia nel tempo in un modo in cui i picchi e i punti bassi in abbondanza in diverse foreste di alghe sono abbinati insieme», ha detto il dottor Jonathan Walter (2), autore principale e ricercatore senior presso l'University of California - Davis e il suo centro per le scienze dei bacini idrografici. «Questo è ciò che chiamiamo sincronia. È legato alla capacità dei sistemi di persistere di fronte ai cambiamenti delle condizioni ambientali. Un po’ di asincronia permette ai sistemi di essere resistenti alle fluttuazioni e quindi più stabili».

Lo studio svela il ruolo della sincronia nella rete alimentare delle spiagge, con implicazioni più ampie man mano che il clima cambia in modi che potrebbero cambiare la dinamica in cui gli ecosistemi collegati svolgono le loro funzioni.

Rivelare il ruolo della sincronia in questi ecosistemi colma una lacuna fondamentale nella nostra comprensione della connessione tra barriera corallina e spiaggia.

«La foresta di alghe e la spiaggia sono entrambi ecosistemi altamente dinamici», ha affermato la coautrice Jenny Dugan (3), ecologista marina costiera dell'UC Santa Barbara. «Il modo in cui le dinamiche di questi due ecosistemi interagiscono e si comportano è la questione chiave qui, specialmente con il sistema delle spiagge così dipendente dalla foresta di alghe».

In sincronia

Sebbene sia un fenomeno naturale e onnipresente, la sincronia e le sue implicazioni non sono ancora del tutto comprese.

Il gruppo di ricerca ha cercato di capire se e in che modo i detriti delle alghe potrebbero influenzare le dinamiche dell'ecosistema della spiaggia. Ad esempio, come potrebbero rispondere le specie ai cambiamenti ambientali e quanto è resiliente l’ecosistema della spiaggia ai disturbi?

Per rispondere a queste domande, lo studio ha utilizzato dati a lungo termine provenienti dal sito di ricerca ecologica a lungo termine sulla costa di Santa Barbara dell’UCSB, che è supportato dalla National Science Foundation. Il modello del team è stato costruito su una serie temporale di dati su vento, onde, relitti e larghezza della spiaggia in cinque spiagge sabbiose nell'arco di 11 anni.

Ha rivelato modelli di sincronia: l’abbondanza di alghe sulle spiagge potrebbe essere spiegata dall’abbondanza di alghe nella foresta, dall’azione delle onde e dalla fluttuazione congiunta della larghezza della spiaggia. Nei tempi più lunghi, la biomassa della foresta di alghe e l’ampiezza della spiaggia sono stati i principali fattori di proliferazione delle alghe sulle spiagge.

Melodie da spiaggia

«Abbiamo riscontrato ritardi temporali in questa sincronia che erano importanti», continua il dottor Dugan. «Non è stato così semplice come se tutto cambiasse allo stesso tempo: era come se canzoni o melodie separate si unissero in modi diversi. Ciò ha reso i modelli più complessi, motivo per cui ha richiesto il tipo di analisi che abbiamo utilizzato».

È importante sottolineare che i ricercatori hanno scoperto che questa sincronia attraversa dall’oceano alla riva. L’abbondanza di uccelli limicoli predatori, come i piovanelli e i pivieri, è rimasta indietro rispetto alla deposizione di relitti sulle spiagge.

«Una volta sulla spiaggia, le alghe nutrono una comunità altamente produttiva di piccoli invertebrati - crostacei e insetti - che sono a loro volta il cibo preferito degli uccelli costieri», ha spiegato Dugan. «La sincronia tra i sistemi è particolarmente notevole perché l’ecosistema delle spiagge dipende fortemente dai sussidi alle alghe», ha aggiunto.

Natura dinamica

«La natura dinamica delle foreste di alghe, in termini di elevata produttività e turnover, è unica per gli ecosistemi strutturati attorno alle specie fondative», ha affermato il coautore ed ecologo costiero Kyle Emery (4), ricercatore presso l’UCSB Marine Science Institute. «Ci consente di osservare il cambiamento molte volte rispetto ad altre specie di base e ci dà la capacità di osservare molti stati, processi e funzioni del sistema diversi. Ciò ci ha permesso di analizzare più rapidamente queste questioni di sincronia tra ecosistemi».

Lo studio è stato finanziato dalla Santa Barbara Coastal Long Term Ecological Research, dalla National Science Foundation, dalla McDonnell Foundation e dalla Humboldt Foundation.

Riferimenti:

(1) Spatial synchrony cascades across ecosystem boundaries and up food webs via resource subsidies

(2) Jonathan Walter

(3) Jenny Dugan

(4) Kyle Emery

Descrizione foto: Gli uccelli limicoli si nutrono di alghe marine su una spiaggia in California. - Credit: Jenny Dugan, UC Santa Barbara.

Autore traduzione riassuntiva e adattamento linguistico: Edoardo Capuano / Articolo originale: The Choreography Connecting Kelp Forests to the Beach