"Il restauro è famoso per dare risultati diversi a fronte di approcci molto simili", afferma Chris Catano, ricercatore associato presso il dipartimento di biologia vegetale della Michigan State University e primo autore del nuovo rapporto pubblicato sulla rivista Ecology. "C'è molta variabilità".
Catano lavora con Lars Brudvig, professore del College of Natural Science. Uno dei progetti del laboratorio di Brudvig è quello di illuminare i fattori fondamentali che contribuiscono a questa variabilità. Il nuovo studio si concentra su uno di questi fattori - quando un terreno viene ripristinato - attraverso la lente della biodiversità.
"Quello che stiamo vedendo è che il passato è importante. La storia è importante", afferma Catano.
Lavorando in un sito che un tempo era una pista d'atterraggio attiva, il team ha riportato 18 appezzamenti a prateria. I ricercatori hanno mantenuto tutte le condizioni di ripristino il più possibile identiche, tranne che per la data di inizio del restauro.
Hanno poi monitorato il modo in cui le diverse comunità di organismi si sono riunite in quegli appezzamenti, ad esempio quali specie di piante sono cresciute e quali altri organismi hanno attirato. Oltre a caratterizzare la biodiversità, il team ha anche analizzato come essa influisca sulle funzioni ecologiche a valle di un appezzamento.
"Si tratta di una questione molto sentita in ecologia da quasi 30 anni: capire quali sono le conseguenze della biodiversità sul funzionamento di un ecosistema", spiega Brudvig, che è anche membro di base del Programma di Ecologia, Evoluzione e Comportamento (EEB) della Michigan State.
Un po' a sorpresa, nell'esperimento del team la maggiore biodiversità non si è sempre tradotta in un ecosistema più funzionale.
Esistono numerose prove a sostegno di una relazione positiva tra biodiversità e funzione dell'ecosistema, ma molti di questi studi sono stati condotti in ambienti altamente controllati, afferma il team. Con il suo sito unico, progettato specificamente per esaminare gli effetti della storia, il team ha osservato che la relazione è più complessa in un ambiente più naturale.
"Abbiamo riscontrato relazioni che andavano dal positivo al neutro al negativo", afferma Brudvig. "In natura, i risultati sono molto eterogenei".
Brudvig sottolinea che questo lavoro non annulla i risultati precedenti e non nega la conclusione che, in generale, una maggiore biodiversità è un bene. Nei singoli casi, tuttavia, il team di Brudvig sta dimostrando che l'impatto della biodiversità è sfumato e complicato: non può essere riassunto in un singolo valore o in una quantità misurata.
"Non esiste un numero per la biodiversità che racconti l'intera storia", afferma Catano. "In questo caso, l'identità delle specie chiave e i loro tratti, nascosti dietro i numeri, sono davvero importanti per il funzionamento degli ecosistemi".
Non è che gli ecologisti non sapessero che la storia potesse influenzare l'esito del lavoro di restauro. Hanno avuto il sospetto che piantare i semi dopo una stagione particolarmente umida o secca, per esempio, potesse influenzare la traiettoria della prateria che sarebbe germogliata, dice Catano.
Quello che manca sono dati provenienti da contesti reali che siano ancora sufficientemente controllati per trarre conclusioni significative, dice Catano. Un altro tassello mancante è una componente teorica in grado di spiegare come e quanto conta la storia.
"È impegnativo perché alcune teorie non sono sempre fondate sulla realtà", dice Catano. "E poi le applicazioni non sempre hanno le teorie fondamentali di cui hanno bisogno per essere utili".
Catano ha intravisto l'opportunità di contribuire a risolvere questa disconnessione con una serie di tracciati che Brudvig e un'ex dottoranda, Anna (Groves) Funk, hanno stabilito quasi un decennio fa presso la Lux Arbor Reserve. Funk, che ha conseguito il dottorato nel 2018, è anche autrice dell'articolo.
La riserva fa parte della W.K. Kellogg Biological Station, o KBS, che è il più grande complesso educativo fuori dal campus del Michigan State e una delle principali stazioni campali interne del Nord America. Un neurochirurgo di nome Richard Light ha donato la riserva alla KBS nel 1991.
Light era anche un pilota dilettante e il terreno donato comprendeva una pista d'atterraggio lunga un chilometro. Da allora è stata recuperata dalla natura, soprattutto da erbacce e specie invasive, ma ha comunque rappresentato un'opportunità unica per Brudvig e il suo team.
"È incredibilmente pianeggiante e con una vegetazione incredibilmente uniforme. È un luogo ideale per uno studio ecologico", spiega Brudvig. "Anna e io abbiamo iniziato a sognarlo nel 2013 e da allora lo stiamo curando. È stata necessaria la collaborazione di tutto il campus per mantenerlo in funzione".
Mark Manuszak, responsabile del sito di Lux Arbor, è stato particolarmente determinante nell'implementazione e nel mantenimento dell'esperimento, lanciato ufficialmente nel 2014.
Dal 2014 al 2016, Funk ha iniziato a riportare a prateria sei appezzamenti ogni anno, con la sola differenza dell'anno di semina.
"Le persone sul campo sono piene di aneddoti come: 'Poiché quest'anno c'è stata la siccità, il nostro restauro è risultato diverso'. Ma ci sono molte altre spiegazioni potenziali", dice Brudvig. "Anna ha messo a punto un esperimento molto bello che controllava tutte queste variabili confondenti".
"Questo sito è preziosissimo, perché ha queste molteplici piantagioni in un unico luogo", dice Funk, che ora è uno scrittore e redattore scientifico freelance. "Ci ha permesso di fare molte domande su ciò che accade anno dopo anno".
La progettazione del sito ha permesso al team di caratterizzare non solo l'impatto della biodiversità in base all'anno di impianto, ma anche le conseguenze di tali differenze.
"Sono rimasto piacevolmente sorpreso quando le analisi di Chris hanno rivelato effetti così importanti", afferma Funk. "Sapevamo già che le condizioni nell'anno di impianto avevano un grande impatto sulle specie, ma è ancora più bello vedere come questi cambiamenti di specie, a loro volta, abbiano influenzato le funzioni dell'ecosistema".
C'è quasi un'ironia intrinseca negli esperimenti condotti nel sito della Lux Arbor Reserve.
Come ha detto la Funk, non stava cercando di creare la prateria perfetta. Stava cercando di capire i diversi modi in cui gli sforzi di ripristino potevano fallire e come la storia influiva su tale fallimento.
Quindi, anche se la prateria ripristinata che si trova oggi nel sito non è perfetta, e nemmeno buona secondo gli standard di Funk, è ancora incredibilmente utile. I nuovi dati sulla biodiversità del team ne sono un ottimo esempio.
Il team ha misurato diversi parametri dell'ecosistema nelle diverse parcelle, tra cui l'attività di decomposizione e il numero di fiori che attiravano gli impollinatori. Ma forse la migliore illustrazione della complessa relazione tra storia, biodiversità e funzione dell'ecosistema si è avuta nel luogo in cui un appezzamento ha collocato la sua biomassa.
Soprattutto nelle parcelle piantate nel 2014 e nel 2015, le piante autoctone e le erbe della prateria sono diventate dominanti, in particolare l'erba della prateria big bluestem. Gran parte della biomassa di un appezzamento potrebbe essere legata a quest'erba, che può crescere fino a tre metri di altezza e diventare un pilastro di un ecosistema efficiente.
Nelle parcelle del 2016, invece, le erbacce e le specie invasive hanno preso il sopravvento. Questi appezzamenti presentavano quindi tecnicamente una maggiore biodiversità rispetto alle loro controparti del 2014 e del 2015, ma queste piante più diversificate non fornivano altrettanti servizi ecosistemici utili.
"C'erano molte specie infestanti, piccole e spelacchiate, che non erano in grado di fare molto", spiega Catano. "Nel nostro esperimento, le parcelle che presentavano la maggiore biodiversità erano le meno produttive".
(Questo aiuta a trasmettere una lezione anche ai non scienziati. "Dico regolarmente ai miei amici che non sono ecologisti la mia lezione preferita da giardiniere: "Se piantate un giardino di fiori selvatici, non lasciate che le erbacce prendano piede nei primi anni!"". Dice Funk).
Ancora una volta, la conclusione non è che la biodiversità sia un male. Piuttosto, i risultati del team aggiungono un nuovo livello di realismo al modo in cui gli ecologisti del restauro devono pensare alla storia e alla biodiversità nel contesto di una conservazione di successo.
Questo realismo non si accompagna ancora a soluzioni praticabili per garantire il successo dei restauri, ma i dati offrono spunti e suggerimenti che i ricercatori possono approfondire. Il sito della Lux Arbor Reserve offre anche una serie di altre domande interessanti che possono essere esplorate.
"Potremmo chiedere molto di più", dice Funk. "Che aspetto ha il suolo nelle diverse parcelle invecchiate? Cosa fanno i microrganismi? Gli insetti?".
"Abbiamo appena toccato la punta dell'iceberg", afferma Brudvig.
"Quando si cerca di capire cosa sta succedendo in un ecosistema, ci sono così tanti strati", dice Catano. "Ma sono questi gli aspetti con cui dobbiamo confrontarci per informare la conservazione e la politica. È questo che mi dà la motivazione per immergermi".