Scoiattoli rossi e scoiattoli grigi: modelli matematici per proteggere le specie a rischio

Da alcuni anni anche a Torino si possono incontrare gli scoiattoli grigi. Questa specie ha origine americana (Sciurus carolinensis) e venne introdotta intenzionalmente nel Regno Unito alla fine del XIX secolo. Nel secondo dopoguerra, a Genova, una coppia  di questi animali scappò dalla gabbia in cui era rinchiusa, introducendo la specie anche in Italia.

Inserito tra le cento specie invasive peggiori dall’IUCN, lo scoiattolo grigio rappresenta un problema per questi paesi in quanto specie aliena, cioè proveniente da un altro luogo. Sia in Italia che in regno Unito l'invasore ha cominciato a rimpiazzare la specie nativa europea, lo scoiattolo rosso (Sciurus vulgaris). Già nel 1996 si temeva un’espansione verso l’Europa continentale in pochi decenni.

Le studiose e gli studiosi si sono chiesti in che modo la specie aliena vinca la competizione con gli scoiattoli nativi. Qui entra in gioco il mio settore di ricerca: la matematica. Una prima ipotesi, studiata tramite un sistema di equazioni che simula le interazioni tra le specie, riguarda la capacità di sfruttare le risorse ambientali. Per esempio, gli scoiattoli rossi scartano i semi contenenti tannino poiché non riescono ad assimilare questa sostanza mentre gli scoiattoli grigi li consumano senza problemi. Inoltre, gli scoiattoli grigi presentano una corporatura più massiccia, che li avvantaggia nella competizione per le risorse. Tuttavia, i modelli matematici suggeriscono che questo non sia l’unico fattore determinante.

Un secondo elemento è l’introduzione di nuovi patogeni. A partire dal 1930, in Gran Bretagna la presenza di scoiattoli grigi è associata alla diffusione del Poxvirus degli scoiattoli (SQPV), assente prima della loro introduzione. Il virus risulta letale per gli scoiattoli rossi, mentre quelli grigi ne sono meno affetti, se non addirittura portatori sani. In presenza della malattia la sostituzione tra le specie risulta circa venti volte più rapida rispetto a quanto non avvenga in assenza del virus. In Italia il Poxvirus non è presente, ma gli scoiattoli grigi hanno portato con sé parassiti originari del Nord America, come il nematode Strongyloides robustus, che ora colpisce gli scoiattoli rossi originari del nostro territorio.

Arrestare questa invasione è estremamente complesso. I modelli matematici sono strumenti cruciali per simulare le dinamiche delle popolazioni e individuare alcune modalità di intervento. 

La versatilità di un modello matematico consente di identificare i parametri su cui operare per poter scegliere quelli più facilmente applicabili e, possibilmente, a costo ridotto. I modelli matematici indicano che per preservare gli scoiattoli rossi, la popolazione di grigi dovrebbe essere eradicata o mantenuta a livelli molto bassi, riducendone la riproduttività e la trasmissibilità degli agenti patogeni.

Gli studi indicano che una strategia efficace per controllare la popolazione di scoiattoli grigi potrebbe essere la riduzione della loro capacità riproduttiva. Questo risultato si può ottenere tramite sterilizzazione chirurgica o attraverso vaccini immuno-contraccettivi, ossia che inibiscono la fertilità. Alcune municipalità ricorrono a mezzi artificiali per contenere la popolazione di specie come i piccioni, ad esempio somministrando mangimi contenenti composti chimici che rendono sterili gli uccelli che li ingeriscono.

Tuttavia, è essenziale considerare i costi associati a queste strategie. Secondo il modello teorico, per eradicare la popolazione di scoiattoli grigi in un decennio, sarebbe necessario trattare almeno il 90% delle femmine. La rimozione di una specie invasiva, quando la sua diffusione è ormai avanzata, richiederebbe uno sforzo di cattura e gestione spesso economicamente insostenibile. Per questo, la direttiva europea 1143/2014 richiede di agire tempestivamente nelle fasi iniziali del processo invasivo, prima dell’esplosione della popolazione aliena. Intervenire precocemente riduce drasticamente i costi, evitando interventi onerosi in seguito.

I modelli indicano che le condizioni per eradicare la specie aliena richiedono una bassa riproduttività, come già detto, o una maggiore competitività della specie autoctona. 

Tuttavia, agire tramite un intervento umano sui fattori ambientali relativi a competitività, qualità ambientale e disponibilità di cibo è un'impresa. Questo rende particolarmente difficile contrastare un’invasione già avviata. Studi sul campo confermano che la scomparsa degli scoiattoli rossi è purtroppo molto probabile, tranne che in ambienti specifici come le foreste di conifere dove la competizione è più equilibrata.

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Un’altra possibilità è la rimozione diretta degli scoiattoli grigi attraverso catture o abbattimenti controllati, che potrebbe influenzare positivamente altri parametri del modello. 

Ad esempio, una diminuzione del numero di individui di questa specie porterebbe a una minore trasmissione del virus SQPV, favorendo ulteriormente gli scoiattoli rossi. Attualmente, la rimozione diretta degli invasori è la principale strategia adottata sia in Gran Bretagna sia in Italia. Le ricerche con modelli matematici nel Regno Unito hanno mostrato che il controllo della popolazione degli scoiattoli grigi può garantire la sopravvivenza degli scoiattoli rossi in enclavi protette. Tuttavia, rimane il rischio di epidemie ricorrenti, legate ai grigi che occupano territori limitrofi. Per arrestare l'invasione in presenza del virus, sarebbe necessario rimuovere circa il 60% della popolazione di grigi. Al di sotto di questa soglia, l’invasione progredisce inesorabilmente.

Gli amministratori e le amministratrici dei parchi posso quindi usare vari strumenti per combattere l'invasione, con obiettivi e strategie diverse. Tra questi, il ruolo dei predatori merita particolare attenzione. In Europa, l’unico predatore che sembra avere un effetto significativo sulla popolazione di scoiattoli grigi è la martora (Martes martes). In Inghilterra, all'inizio del secolo scorso le martore erano quasi estinte a causa della caccia, dell’avvelenamento e della perdita di habitat. Nel secondo dopoguerra le popolazioni hanno cominciato a crescere e ora la specie è presente anche in aree condivise con gli scoiattoli grigi.

Ricerche recenti suggeriscono che, in specifiche condizioni, le martore influenzano in modo diverso le due specie di scoiattoli, favorendo gli autoctoni e rovesciando potenzialmente la competitività a favore dei nativi.

Questo risultato è confermato anche dall'analisi del nostro modello. Ma l’eradicazione degli scoiattoli grigi richiede un ristretto range di valori di alcuni parametri del modello e un’alta densità di martore, come evidenziato in Irlanda, dove la soglia critica individuata è di 3 martore per km². La sola presenza del predatore non è quindi sufficiente: le simulazioni indicano che questo approccio può funzionare solo in combinazione con le altre strategie.