Tipping Points e Catastrofi Di valori soglia, comportamenti e determinazione del sesso

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Spesso abbiamo fiducia in quello che sembra stabile e resiliente ai cambiamenti ma la catastrofe* potrebbe essere dietro l’angolo! 

In inglese si parla di tipping points (che potremmo tradurre come punto di basculamento o capovolgimento) dagli anni 60-70, quando veniva applicato alle comunità urbane negli stati uniti: Nel momento in cui un quartiere aveva un percentuale di afroamericani, la comunità ‘bianca’ cominciava ad abbandonare in massa la zona.

Un articolo pubblicato il 19 settembre su Proceeding of Royal Society B [1], descrive diversi casi ecologici di improvviso cambiamento comportamentale quando le condizioni ambientali cambiano, anche lentamente, fino a superare un determinato valore. Questi parametri ambientali possono essere biotici (come la presenza di cibo, la densità di popolazione, la variabilità all’interno del gruppo, la pressione dei predatori) o abiotici (luce, temperatura, precipitazione livelli di ossigeno ecc.).

Pur sapendo che molti tipping points sono raggiunti quando diversi parametri, contemporaneamente superano un certo valore, esistono esempi che mostrano come singoli parametri possano cambiare, in alcuni casi in modo semi permanente, il comportamento all’interno di comunità specifiche. 

Un esempio aracnide

Uno degli esempi, descritto recentemente in Nature Ecology and Evolution [2], riguarda una specie di ragno, Anelosimus studiosus, che vive in colonie e mostra chiari comportamenti di collaborazione sociale. Questa è la situazione normale quando le colonie si trovano a temperature inferiori ai 27 gradi. Se la temperatura aumenta  oltre i 31 gradi, gli individui perdono i comportamenti sociali e diventano aggressivi tra loro. L’aspetto interessante è che, a quel punto, non è sufficiente abbassare la temperatura al sotto dei 31 gradi, ma è necessario che la  temperatura scenda stabilmente sotto i 27-28 gradi perché la colonia torni alla normalità.

Il fatto che la soglia causativa del cambio di comportamento cambi, secondo la direzione in cui questa è oltrepassata è uno degli aspetti più interessanti, che ci aiuta a capire perché, una volta che un sistema ambientale o sociale sia stato perturbato, per riportarlo alla normalità potrebbe essere necessario un cambiamento molto maggiore di quello che ha causato inizialmente il danno (“hyesteresis window”).

Anelosimus studiosus

Un esemplare di Anelosimus studiosus dal Loxahatchee National Wildlife Refuge, Florida. Foto di Judy Gallagher.

Le teoriche scimmiette

Un secondo esempio è invece teorico. In un ipotetico gruppo di primati il livello di attività dipende dal rischio di predazione, quando il rischio è basso i membri del gruppo possono distrarsi e intrattenere attività sociali, o anche litigare tra loro. Questo livello di distrazione può rimanere più o meno alto anche quando il rischio di predazione aumenta. Arrivati al tipping point, tuttavia anche l’elemento più distratto nel gruppo passa in stato di vigilanza e il ritorno alle attività sociali richiede che il rischio  torni a livelli molto bassi. In questo caso è lo stato di vigilanza stesso a rendere il gruppo ipersensibile a potenziali minacce.

Naturalmente il rapporto tra queste soglie e le strutture sociali soprattutto in caso di animali dalle interazioni molto più complesse, come noi primati, dipende da moltissimi fattori. Questi annoverano: la dimensione della società, la presenza di individui leader (che con le loro scelte possono velocizzare o rallentare l’avvio del cambiamento), la variabilità a priori del gruppo (gruppi i cui individui sono più diversificati saranno più resistenti ai cambiamenti potendo esserci sottogruppi che subiscono il cambiamento a soglie diverse) o anche solo la storia passata di un determinato gruppo. Ad esempio, la prima esposizione a un rumore antropico potrebbe agitare un gruppo di individui. Incontri successivi possono desensibilizzare il gruppo che necessiterà di un incontro molto più ravvicinato con un essere umano per mettersi in stato d’allerta

Non è sempre possibile tornare indietro

Esistono casi in cui, una volta che il cambiamento avviene, questo è completamente  irreversibile, come il cambio del sesso in alcune specie di pesci. Un aspetto interessante a questo proposito riguarda la determinazione del sesso in molte specie di rettili, quelle prive di cromosomi sessuali. Alcune di esse hanno un sistema relativamente semplice: Il sesso è determinato dalla temperatura a cui le uova si sviluppano.  Esiste una temperatura intermedia (generalmente  27-30 gradi) in cui dalle uova nascono metà maschi e metà femmine. Fuori da questi valori si avranno, a seconda delle specie, solo maschi o solo femmine. Per la tartaruga marina Caretta caretta, ad esempio, la temperatura ottimala è di circa 29 gradi. Sotto i 28 gradi nascono esclusivamente maschi, sopra i 32, solo femmine [3].

Capire e predire questi tipping points può essere di grande aiuto in numerose analisi, come la salvaguardia ambientale o il comportamento sociale umano. 

Essere consci della loro esistenza permette di rendersi conto che sistemi naturali o sociali che sembrano stabili in presenza di variazioni ambientali costanti, potrebbero non esserlo realmente. Potrebbero star avvicinandosi al ‘punto di rottura’ dopo il quale tutti i modelli predittivi, soprattutto quelli intuitivi cessano di avere valore.

(MDC)

[*nel senso greco di ‘capovolgimento’ ]

Bibliografia:

[1]Social tipping points in animal societies Jonathan N. Pruitt, et al. Proc. Royal Soc. B 2018

[2] Doering GN, et. al. 2018 Social tipping points in animal societies in response to heat stress: timing, recovery and hysteresis. Nat. Ecol. Evol. 2, 1298–1305

[3] Bull, J. J. (1980). Sex Determination in Reptiles. The Quarterly Review of Biology, 55(1), 3–21.

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