Una delle principali minacce per la sopravvivenza di molte specie è l'alterazione, la perdita e la frammentazione dei loro habitat causata dai profondi cambiamenti del territorio condotti ad opera dell'uomo in conseguenza dell'esplosione demografica, dello sviluppo industriale, dell'estensione della rete dei trasporti e dell'industrializzazione dell'agricoltura.
Nell'ultimo secolo i maggiori cambiamenti dell'uso del suolo hanno riguardato l'aumento delle superfici per l'agricoltura e per l'allevamento, lo sviluppo delle aree urbane e commerciali, il massiccio disboscamento, l'ampliamento delle reti stradali e delle relative infrastrutture, la costruzione di impianti idroelettrici, lo sviluppo della rete idrica e delle opere idrauliche, la cementificazione dell'alveo dei fiumi, lo sfruttamento dei giacimenti del sottosuolo, la costruzione di infrastrutture per le attività ricreative e sportive.
In seguito a queste trasformazioni, gli ambienti naturali vengono distrutti, alterati e parcellizzati, causando la perdita e la frammentazione degli habitat. Se il concetto di perdita di habitat risulta intuitivo, il fenomeno della frammentazione va invece approfondito. Con questo termine si indica il processo di parcellizzazione di un territorio in sottoaree tra loro parzialmente connesse o totalmente isolate, così che gli habitat adatti ad una specie risultano distribuiti sul territorio a ``macchia di leopardo''. La frammentazione è dovuta sia alla perdita di habitat originari che alla costruzione di barriere (quali strade, linee elettriche, canali artificiali e impianti sciistici) che impediscono il libero movimento degli animali all'interno del territorio.
Nello studio del fenomeno della frammentazione è utile introdurre il concetto di patch (termine inglese che vuol dire ``chiazza''), con il quale si intende un'area che presenta condizioni ambientali omogenee. La frammentazione, quindi, ha l'effetto di ridurre le dimensione dei patches e aumentare la distanza, e quindi l'isolamento, tra patches simili. Questo processo può anche modificare la qualità degli habitat rimasti e aumentare il disturbo causato da attività antropiche. Patches di ambienti naturali di per sé non alterati ma circondati da paesaggi modificati dall'uomo possono risultare non più adatti per certe specie.
Percentuale delle specie, sottospecie o popolazioni che sono minacciate da diversi tipi di degradazione e distruzione dell'habitat negli Stati Uniti.
Le categorie in cui sono suddivise le cause di minaccia non sono mutuamente esclusive e quindi la somma delle diverse percentuali può essere maggiore di 100.
La conseguenza principale della frammentazione degli habitat naturali è la suddivisione della popolazione originariamente distribuita su tutto il territorio in sottopopolazioni in scarso contatto fra loro, ciascuna occupante un solo patch o pochi patches vicini. Queste sottopopolazioni sono ovviamente meno consistenti di quella originale e risultano, quindi, più vulnerabili alle fluttuazioni climatiche naturali, ai fattori di disturbo antropico, a possibili epidemie e al deterioramento genetico dovuto a inincrocio. Inoltre, in ambiente frammentato, l'habitat di una specie risulta maggiormente a contatto con habitat di altre specie e questo provoca l'aumento dei tassi di predazione, di competizione, di parassitismo.
In sostanza ciascuna di queste sottopopolazioni è sottoposta ad un maggior rischio di estinzione e l'assenza di contatto tra i vari patches impedisce o rallenta la ricolonizzazione di un area in cui la popolazione si sia estinta. La specie corre perciò il rischio di sparire da un numero sempre maggiore di patches finché le probabilità di ricolonizzazione diventano praticamente nulle e la specie si può considerare estinta su tutto il territorio.
Un territorio frammentato risulta per certi aspetti simile a un arcipelago: i patches adatti ad una certa specie sono simili a isole e l'ambiente circostante, meno ospitale, è simile all'Oceano. Come ha acutamente notato Levins (1970), le cime delle montagne, i tronchi caduti, le chiazze di vegetazione o, meno intuitivamente, le regioni di temperatura o umidità ottimale per una specie, sono tutte isole per gli organismi appropriati. In tali frammenti valgono allora le considerazioni che si sono fatte in precedenza per le isole: dato l'esiguo numero di individui che compongono le popolazioni locali, è facile che si inneschino dei meccanismi di tipo effetto Allee, che vi sia inbreeding e che sia elevata la probabilità di estinzione della popolazione locale a causa di eventi sfavorevoli del tutto casuali (stocasticità demografica).
Nello studio della frammentazione, come confermato da vari studi sul campo, può quindi essere utile ricorrere alla teoria della biogeografia delle isole. In particolare, patches con aree minori sono in grado di ospitare un minor numero di specie (effetto area). Questo comporta che la diminuzione delle dimensioni di un patch per perdita, alterazione o frammentazione di habitat ha come inevitabile conseguenza l'estinzione delle specie che necessitano di spazi vitali maggiori alla dimensione del patch e, quindi, la diminuzione del numero di specie in esso presenti. Anche l'effetto distanza riveste una notevole importanza in ambiente frammentato. Il tasso di colonizzazione di un patch risulta, infatti, dipendere dalla sua distanza dagli altri patches e, quindi, un patch più isolato ha più difficoltà ad essere raggiunto e ricolonizzato.
Nell'applicare la teoria della biogeografia delle isole allo studio di ambienti frammentati bisogna però tenere conto di un'importante differenza tra le due situazioni. Infatti, mentre la teoria di MacArthur e Wilson prevede l'esistenza di un serbatoio di specie esterno al sistema (la terraferma) da cui vi è una costante migrazione di specie verso le isole, nel caso di habitat frammentato non esiste alcuna sorgente di specie esterna al sistema e i fenomeni di dispersione (immigrazione e emigrazione) riguardano solo le specie presenti nei diversi patches.
Nella teoria della biogeografia delle isole la terraferma è un serbatoio di specie esterno al sistema (a) mentre nel caso di ambiente frammentato le specie presenti sono tutte interne al sistema e si muovono tra i patches (b).
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Un ulteriore problema che ha rilevanza nella frammentazione di un'area in sottoaree è l'aumento della lunghezza totale dei confini e l'aumento, al diminuire dell'area totale di un patch, della percentuale dell'area compresa nella fascia `penetrabile' da altre specie. Da quanto detto, risulta evidente che le specie soggette ad un maggior rischio di estinzione in un paesaggio frammentato (o molto più frammentato di quello originario a cui si erano adattate) sono quelle che necessitano di patches più ampi, che hanno difficoltà a emigrare e che risentono maggiormente della presenza di confini.
Lo studio del fenomeno della frammentazione risulta molto complesso soprattutto per la difficoltà di capire come e quanto la frammentazione alteri il funzionamento dell'ecosistema. L'iniziale distruzione degli habitat porta infatti all'immediata perdita di qualche specie, ma la maggior parte delle estinzioni si verificano molto tempo dopo. Gli effetti della frammentazione si riflettono quindi sullo stato di salute di una popolazione anche molti decenni dopo l'iniziale trasformazione dell'ambiente.
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Influenza dei confini al diminuire dell'area del patch.
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