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Breve storia dell’oceanografia applicata alla biologia – parte II di Andrea Mucedola

livello elementare
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ARGOMENTO: OCEANOGRAFIA
PERIODO: dal XIX secolo ad oggi
AREA: DIDATTICA
parole chiave: Storia dell’oceanografia

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un illustrazione dal rapporto scientifico della campagna oceanografica del HMS Challenger

La campagna oceanografica del HMS Challenger avvenuta nel 1870 durò 1.000 giorni e coprendo oltre 68.000 miglia nautiche. Molti la considerano la prima vera spedizione oceanografica perché produsse in maniera sistematica un’enorme quantità di informazioni sull’ambiente marino. Gli scienziati identificarono molti nuovi organismi e raccolsero dati in 362 stazioni oceanografiche sulla temperatura e chimica del mare, sulle correnti compresa la biofauna (plancton) da loro trasportata, spingendosi anche a raccogliere campioni  sul fondo dell’oceano. I risultati scientifici del viaggio furono pubblicati in un rapporto di 50 volumi e 29.500 pagine che impiegò 23 anni per essere compilato. La documentazione scritta dai membri della spedizione Challenger fornì una ricca descrizione della flora, della fauna e delle culture delle terre visitate, corredata da un nuovo strumento, la fotografia, che arricchì l’illustrazione scientifica.

Il primo scienziato che riferì di aver studiato il plancton marino fu un chirurgo e naturalista dilettante, J. Vaughan Thompson, che nel suo tempo libero si dilettava a rimorchiare una rete a maglie fini per raccogliere il plancton al largo dell’Irlanda nel 1828. I suoi studi portarono alla prima descrizione delle fasi planctoniche di vita dei granchi. Charles Darwin utilizzò una rete simile per raccogliere il plancton marino durante il suo viaggio come naturalista a bordo del Beagle, dal 1831 al 1836. Nel 1847 un altro scienziato, Joseph Hooker, riconobbe per primo che le diatomee, raccolte nelle reti per il plancton, non erano animali ma piante, e, soprattutto intuì che esse avevano un ruolo ecologico nel mare, come le piante verdi sulla terra ferma. Il termine plancton fu coniato nel 1887 da Victor Hensen, un professore dell’università di Kiel che guidò anche la prima spedizione oceanografica interamente dedicata alle raccolte quantitative di plancton a bordo del National. Il termine plancton fu definito in modo più critico nel 1890 da Ernst Haeckel, e oggi la parola comprende tutti gli organismi alla deriva incluse piante (fitoplancton), animali (zooplancton) e batteri (bacterioplancton).

Lo sviluppo dell’oceanografia

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John Murray

Molte altre spedizioni seguirono la spedizione del H.M.S. Challenger e alcune portarono importanti contributi all’oceanografia biologica. John Murray organizzò  la spedizione di Michael Sars del 1910 e nel 1912 fu coautore, con lo scienziato norvegese Johan Hjort, di un testo di oceanografia generale, The Depths of the Ocean, che divenne un caposaldo nella letteratura scientifica specifica. Le monografie su diversi gruppi di zooplancton divennero disponibili alla fine del diciannovesimo secolo e cominciavano ad apparire le prime guide tassonomiche sul fitoplancton. La fine del 1800 e l’inizio del 1900 segnarono anche l’istituzione di diversi laboratori marini e oceanografici, molti dei quali furono fondati da biologi. In Europa, lo zoologo tedesco Anton Dohrn fondò la Stazione Zoologica di Napoli nel 1872; la stazione era unica in quel momento in quanto le sue strutture erano disponibili anche per scienziati di altri paesi.

Louis Agassiz

In seguito la Marine Biological Association del Regno Unito aprì un laboratorio a Plymouth, in Inghilterra, nel 1888. Nel 1906, il principe Alberto I di Monaco istituì il celebre museo oceanografico ed un acquario per ospitare le collezioni realizzate dalle sue navi da ricerca. Negli Stati Uniti, Louis Agassiz, un biologo, zoologo, paleontologo e ittiologo svizzero, fondò il primo laboratorio biologico marino sulla costa orientale degli Stati Uniti nel 1873. Il laboratorio fu in seguito (nel 1888) trasferito a Woods Hole dove è ancora in attività. Durante questo periodo, sempre a Woods Hole, Spencer Baird iniziò la prima di una serie di ricerche dedicate allo studio dei problemi della pesca. Nel 1930 fu ufficialmente istituita l’istituzione oceanografica Woods Hole.

Nel 1905, sulla costa occidentale, William Ritter fondò un’organizzazione di ricerca che, nel 1924, divenne la Scripps Institution of Oceanography ancor oggi sita a La Jolla, in California.

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Oceanografia applicata alla pesca
Per quanto riguarda lo sviluppo della storia dell’oceanografia applicata alla biologia marina, quella delle scienze della pesca divenne un branca a parte, fondata negli Stati Uniti nel 1890 da Alexander Agassiz, figlio di Louis Agassiz, e in Scozia da C. Macintos, che consideravano l’oceanografia biologica come un mezzo per migliorare le tecniche commerciali. Nel 1902 fu istituito il Consiglio internazionale per l’esplorazione del mare (CIEM) sotto il patrocinio del re Oscar II di Svezia. Questa organizzazione tentò  inizialmente, anche se con poco successo, di integrare gli studi fisici degli oceani con indagini biologiche sui pesci.

Il CIEM non fu in grado di imporre una legislazione efficace in materia di controllo degli stock in via di estinzione o di pesca eccessiva e l’organizzazione non fu altrettanto innovativa nello sviluppo di nuove tecniche di pesca. Dopo la guerra, sponsorizzò spedizioni nel Mare del Nord e nell’Atlantico settentrionale, pagate dalle istituzioni nazionali di ciascun paese partecipante. Le strategie di gestione della pesca tendevano a concentrarsi su modelli economici basati sull’abbondanza e sulla cattura dei pesci, ignorando la biologia del mare. I testi classici sulla pesca si occupavano principalmente degli effetti del raccolto su dimensioni della popolazione ittica (ad esempio sulle dinamiche delle popolazioni ittiche sfruttate di Beverton e Holt, 1957).

L’aumento della popolazione umana e l’aumento della domanda di risorse alimentari spinsero la pesca commerciale ad espandere le flotte pescherecce, rendendo più efficiente le tecniche impiegate. D’altro lato l’impoverimento delle risorse, a causa dell’overfishing, ha spinto gli scienziati ad analizzare i rapporti tra pescato e riproduzione e mettere in relazione l’influsso dei cambiamenti climatici in particolare con l’aumento delle temperature globali.

ocenography instrumets

L’Oceanografia multidisciplinare
Con lo sviluppo tecnologico le campagne oceanografiche si moltiplicarono. Il progresso scientifico e le nuove tecniche ed apparati di ricerca cambiarono le dimensioni della ricerca oceanografica. Nella tabella sottostante, sono elencate alcune delle campagne oceanografiche più importanti dal H.M.S, Challenger alle immersioni profonde con l’Alvin.

campagne oceanografiche storiche

L’oceanografia biologica, iniziata come scienza descrittiva basata sulle osservazioni degli organismi marini e dei loro ambienti, continua comunque ad essere un aspetto importante dell’oceanografia generale. Gli apparati ad emissione acustica (sonar e side scan sonar), sviluppati in ambito militare durante la seconda guerra mondiale, sono oggi impiegati con successo per studiare la topografia del fondo marino, identificare i movimenti nel volume di grandi animali e branchi di pesci, e seguire le concentrazioni di zooplancton maggiori.

Inoltre, grazie alla possibilità di registrare con degli idrofoni (strumenti di ascolto ambientale) i suoni dell’ambiente subacqueo, è possibile studiare le comunicazioni tra i mammiferi marini ed i loro metodi caccia. Si è ad esempio scoperto che alcuni di essi impiegano le emissioni sonore non solo per localizzare i branchi di pesce ma anche per cacciarli. Questi mammiferi, giunti nelle loro prossimità, sono infatti in grado di modificare le frequenze e la potenza di emissione, utilizzando i suoni come armi acustiche che stordiscono i branchi rendendoli facili prede. Non ultimo va menzionato l’uso delle immagini satellitari per mappare in tempo quasi-reale i parametri fisici oceanici. I dati raccolti vengono quindi analizzati da sistemi di calcolo sempre più veloci che hanno notevolmente ridotto il tempo necessario per analizzarli. I sistemi disponibili sono sempre maggiori ed annoverano sistemi totalmente autonomi sia subacquei che di superficie ed aerei (i cosiddetti droni).

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Animated image shows evolution of Pacific sea surface temperature, illustrating variations in the equatorial “Cold Tongue” due to Tropical Instability Waves; courtesy of Climate Dynamics PhD student Bala Narapusetty.

Anche nel campo oceanografico biologico l’impiego di tali sistemi ha permesso la valutazione complessiva di vaste aree. Di particolare interesse sono gli effetti del cambiamento ambientale valutati tramite l’impiego di immagini satellitari per l’ottenimento di modelli globali di produzione vegetale sulla superficie del mare. La conoscenza degli aspetti ecologici dei mari diventa sempre più essenziale per affrontare con maggiore sicurezza e determinazione le emergenze future inerenti lo sfruttamento delle risorse marine e l’inquinamento.

 

Andrea Mucedola
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