Le foche che vanno a caccia di cibo consentono agli scienziati di misurare l'abbondanza di pesci nel vasto Oceano Pacifico
Negli ultimi 60 anni, i biologi marini dell'University of California - Santa Cruz (UC) hanno monitorato il comportamento delle foche elefanti settentrionali che si recano nella vicina riserva naturale di Año Nuevo. Con le foche che si radunano sulla spiaggia a migliaia per riprodursi e fare la muta, generazioni di ricercatori hanno accumulato più di 350.000 osservazioni su oltre 50.000 foche. Grazie all'ausilio di potenti tecnologie e all'intrepidezza di avvicinarsi abbastanza da poter etichettare, pesare e osservare attentamente questi rumorosi e goffi mammiferi marini, il progetto di ricerca a lungo termine ha a disposizione numerosi dati storici e in tempo reale sulla loro idoneità, sul successo nella ricerca del cibo, sul comportamento in mare e sulle dinamiche della popolazione.
La dottoressa Roxanne Beltran (1) è la prossima in linea per guidare il progetto e il suo nuovo studio (2), pubblicato come articolo di copertina per Science, riporta che le foche possono essenzialmente agire come “sensori intelligenti” per monitorare le popolazioni di pesci nella stranamente fioca “zona crepuscolare” dell'oceano. Questo è lo strato d'acqua tra 200 e 1.000 metri sotto il livello del mare, dove la penetrazione della luce solare si ferma quasi del tutto, e gli attuali strumenti di monitoraggio dell'oceano non riescono a raggiungerlo con facilità. Le navi e le boe galleggianti consentono solo misurazioni di una piccola frazione dell'oceano, mentre i satelliti non possono misurare sotto la superficie dove si trovano i pesci.
È importante sottolineare che questa zona contiene la maggior parte della biomassa ittica del pianeta. Poiché è anche il luogo in cui si nutrono le foche, le foche il cui successo nella ricerca del cibo viene monitorato possono fornire un modo in precedenza impossibile per misurare la disponibilità di popolazioni ittiche in un vasto oceano. Questo, ha affermato Beltran, rappresenta una scoperta significativa perché gli esseri umani stanno prendendo in considerazione la cattura di queste popolazioni ittiche per soddisfare il bisogno sempre crescente dell'umanità di alimenti ricchi di proteine.
«Data l'importanza dell'oceano per il sequestro del carbonio, la regolazione del clima, la produzione di ossigeno e il cibo per miliardi di persone, c'è un bisogno urgente di misurare i cambiamenti negli ecosistemi marini», ha affermato Beltran, professore associato di ecologia e biologia evolutiva. «La nostra ricerca mostra che la vasta estensione di foraggiamento e i milioni di tentativi di alimentazione da parte degli elefanti marini li rendono una fantastica sentinella dell'ecosistema, sia per le popolazioni ittiche che per i predatori di vertice in mare aperto».
Per contestualizzare, ogni foca compie in media circa 75.000 tentativi di foraggiamento durante un viaggio di sette mesi, circa 6.000 miglia attraverso l'Oceano Pacifico. Ciò significa che tracciare solo 14 foche all'anno potrebbe fornire stime della disponibilità di pesce in 4,4 milioni di chilometri cubi di volume oceanico.
Oltre a ciò, pesare le foche consente anche ai ricercatori di misurare le fluttuazioni a lungo termine nell'abbondanza delle prede. E poiché le flotte commerciali aumentano la profondità e l'ampiezza della loro pesca per soddisfare la domanda, la gestione sostenibile della pesca richiede di valutare le dimensioni delle popolazioni ittiche e il modo in cui rispondono ai cambiamenti ambientali.
Dare potere agli studenti attraverso le pubblicazioni
Oltre alla promessa di fornire visibilità nella misteriosa zona mesopelagica dell'oceano, questo studio si distingue anche per un altro motivo: il documento è stato scritto in collaborazione da 14 studenti universitari che hanno seguito un corso immersivo sul campo basato sulla ricerca, tenuto da Beltran e dal direttore della riserva Año Patrick Robinson, in cui gli studenti hanno intrapreso progetti di analisi dei sei decenni di dati del programma di ricerca sulle foche. Nel corso, che continua a essere offerto presso l'University of California - Santa Cruz, gli studenti partecipano al lavoro sul campo, imparano a generare domande scientifiche, eseguire analisi esplorative dei dati e presentare i loro risultati attraverso la pratica guidata.
«Vogliamo che gli studenti si sentano parte di una comunità di scienziati», ha affermato Allison Payne (3), una studentessa laureata del Beltran Lab che ha svolto il ruolo di assistente didattico del corso. «È un'incredibile opportunità per studenti e insegnanti di collaborare alla scienza del mondo reale e rafforza la sicurezza degli studenti nel navigare nel processo scientifico».
La dottoressa Payne ha recentemente diretto la pubblicazione di un altro articolo di ricerca (4) con coautori studenti di un diverso corso pratico, in questo caso esaminando come il successo riproduttivo degli elefanti marini diminuisca una volta che le foche raggiungono l'età ottimale.
All'inizio del corso nel 2022, gli studenti hanno fatto brainstorming sugli argomenti di ricerca e hanno scelto di studiare come si sono comportate le coorti di foche in anni diversi. Ogni coppia di studenti ha affrontato un sottoinsieme del progetto. Una studentessa universitaria, Madi Reed, ha scaricato dati oceanografici per testare ipotesi sui collegamenti tra le condizioni oceanografiche e la probabilità che i cuccioli di foca vivessero abbastanza a lungo da produrre cuccioli propri.
Reed (Rachel Carson '22, biologia marina) ha scoperto fluttuazioni drammatiche nella sopravvivenza e nel successo riproduttivo degli elefanti marini negli ultimi quattro decenni, fortemente legate alle condizioni dell'oceano in cui si nutrono. «È stato davvero emozionante sperimentare direttamente come i concetti che abbiamo imparato nei nostri corsi potessero essere applicati alla ricerca reale», ha affermato. «Questa scoperta ha enormemente ispirato la mia attuale spinta a intraprendere una carriera nella ricerca oceanografica biologica, dove spero di continuare a creare utili connessioni di dati».
I membri del Beltran Lab hanno inoltre recentemente curato un articolo correlato su Ecology Letters (5) sul potenziale degli studi a lungo termine per offrire queste opportunità inclusive alla formazione degli ecologi.
Mantenere la zona crepuscolare
I pesci della zona crepuscolare sono prede ecologicamente importanti per specie economicamente importanti, afferma Beltran, aggiungendo che il regno in cui vivono potrebbe presto diventare una zona di pesca. Ma si sa poco sui pesci della zona crepuscolare: le migliori stime degli scienziati sulla loro abbondanza coprono un intervallo di incertezza di 10 volte. Le riduzioni di queste popolazioni di pesci potrebbero avere enormi impatti su molte altre specie nell'ecosistema, comprese quelle da cui gli esseri umani dipendono per il sostentamento e l'alimentazione del bestiame.
Questo studio ha integrato e applicato i dati di ricerca ottenuti negli ultimi sei decenni, compresi quelli dei coautori Burney J Leboeuf (6) e Dan Costa (7), i due responsabili del programma che hanno preceduto Beltran. «Questo sforzo ha documentato l'accoppiamento tra il comportamento degli elefanti marini a migliaia di miglia in mare e il loro successo riproduttivo sulla spiaggia», ha affermato Costa, illustre docente di ecologia e biologia evolutiva. «Ciò poteva essere realizzato solo con una serie di dati a lungo termine abbinati a un team multidisciplinare, che comprendesse oceanografi, demografi, modellatori e biologi delle foche».
Le precedenti scoperte nate da questa ricerca in corso includevano le migrazioni di foraggiamento a lunga distanza degli elefanti marini, l'elevata frequenza dei tentativi di foraggiamento di piccoli pesci da parte degli elefanti marini e la probabile possibilità che la qualità dei cuccioli di foca sia collegata alla salute dell'oceano attraverso il successo della ricerca di foraggiamento da parte delle madri.
Il nuovo studio ha dimostrato che il successo della ricerca di cibo degli elefanti marini era strettamente legato a un indice oceanografico su larga scala che può essere misurato dai satelliti in orbita. «Questo collegamento ci ha permesso di misurare il polso dell'oceano e stimare le fluttuazioni nella disponibilità di pesce cinque decenni fa e alcuni anni nel futuro», ha affermato la dottoressa Beltran.
Quindi, le intuizioni e gli strumenti di questo studio forniscono una base ecologica critica per la pesca sostenibile e valutano gli impatti dei cambiamenti ambientali antropogenici sulle popolazioni ittiche su scala di interi bacini oceanici.
Oltre a Beltran, Payne, Reed, LeBoeuf e Costa, tra i coautori figurano Marm Kilpatrick, Conner Hale, Joffrey Jouma'a, Patrick Robinson, Emma Houle, Wade Matern, Alea Sabah, Kathryn Lewis, Samantha Sebandal, Allison Coughlin, Natalia Valdes Heredia, Francesca Penny, Sophie Rose Dalrymple, Heather Penny, Meghan Sherrier, Ben Peterson e Joanne Reiter dell'UC Santa Cruz, ed Elliott Hazen e Steven Bograd della NOAA. Questa ricerca è stata sostenuta da numerosi finanziatori, tra cui la National Science Foundation, l'Office of Naval Research, la Arnold and Mabel Beckman Foundation e la David and Lucile Packard Foundation.
Riferimenti:
(2) Elephant seals as ecosystem sentinels for the northeast Pacific Ocean twilight zone
(3) Allison Payne
(4) Reproductive success and offspring survival decline for female elephant seals past prime age
(5) Long-term studies should provide structure for inclusive education and professional development
(6) Burney J Leboeuf
(7) Dan Costa LAB
Descrizione foto: Año Nuevo ospita una delle più grandi colonie di allevamento della terraferma al mondo per le foche elefanti settentrionali (Mirounga angustirostris). - Credit: Dan Costa; Foto scattata sotto il permesso di ricerca NMFS 23188.
Autore traduzione riassuntiva e adattamento linguistico: Edoardo Capuano / Articolo originale: Foraging seals enable scientists to measure fish abundance across the vast Pacific Ocean