I sistemi predatore-preda e gli oscillatori accoppiati

Un concetto caro a fisici e matematici diventa ora utile strumento per spiegare il delicato rapporto ecologico tra consumatori e risorse in natura.

John Vandermeer, ecologo teorico alla University of Michigan, propone dalle pagine di BioScience il modello matematico degli oscillatori accoppiati per spiegare il complesso andamento ondulatorio o pulsato delle dimensioni delle popolazioni di predatori e prede. Il concetto di popolazioni oscillanti non e' certamente nuovo negli studi ecologici, ma nel suo lavoro decennale Vandermeer ha voluto studiare differenti sistemi predatore-preda interconnessi tra loro: se, ad esempio, in un ecosistema si considerano due sistemi oscillanti e indipendenti come leone-zebra e ghepardo-impala, l'invasione da parte di un terzo predatore, come il leopardo, determinera' l'interconnessione dei sistemi considerati: si avra' quindi un sistema di oscillatori accoppiati, che cominceranno a oscillare in fase, cioe' i massimi e minimi delle popolazioni dei predatori si raggiungeranno contemporaneamente. Nel punto di minimo si creera' un vantaggio per la popolazione del terzo predatore, mentre quando si raggiungera' il massimo il terzo predatore verra' probabilmente estromesso dal territorio. Anche l'immissione nell'ecosistema di una nuova preda (ad esempio l'antilope, che puo' competere per il cibo con zebre ed impala) causa un effetto accoppiante, detto di caos sincronizzato (gia' conosciuto in fenomeni fisici quali l'emissione laser), tra due sistemi predatore-preda precedentemente indipendenti: quando la nuova preda oscilla in antifase con le altre due prede, essa e' in grado di sopravvivere nello stesso territorio, nonostante la competizione con esse.
Vandermeer ritiene quindi di avere ora a disposizione degli strumenti matematici (corredati delle relative simulazioni al computer) adeguati a modellizzare sistemi ecologici particolarmente complessi, la cui razionalizzazione ha disturbato per anni il sonno degli ecologi, secondo l'autore troppo legati ad un approccio tradizionale, newtoniano, al problema. Secondo Vandermeer tutti i sistemi ecologici del tipo consumatore-risorsa necessitano di essere rivisitati alla luce degli oscillatori accoppiati.

Paola Nardi