ARGOMENTO: ECOLOGIA
PERIODO: XXI SECOLO
AREA: DIDATTICA
parole chiave: variazione climatica, predatori, comportamenti animali
Come variano gli ecosistemi in un processo caratterizzato da variazioni climatiche sempre più estreme?
Uno studio dell’Istituto Pluridisciplinare Hubert Curien dell’Université de Strasbourg ha dimostrato come anomalie climatiche su larga scala nell’emisfero australe possano influenzare il comportamento alimentare e la dinamica della popolazione dei pinguini reali. Cambiamenti a lungo termine nella dinamica della popolazione in concomitanza con la variabilità climatica sono stati riportati in un numero crescente di specie selvatiche in tutto il mondo. Tuttavia, le cause primarie e i meccanismi comportamentali che generano tali cambiamenti di popolazione sono raramente identificati in modo inequivocabile. Negli ecosistemi marini, anomalie climatiche come l’Oscillazione Meridionale del Niño (ENSO) possono alterare drasticamente le reti alimentari. Comprendere come gli organismi rispondono a tale variabilità climatica è essenziale per valutare il potenziale impatto del riscaldamento globale sul futuro degli ecosistemi marini. Gli insiemi di dati a lungo termine sulla dinamica delle reti alimentari sono quindi di importanza fondamentale.
SST anomalies a causa del Niño – Sea surface temperature anomalies in the Pacific through the end of January – Credit: NOAA
La variabilità del clima alle latitudini subtropicali e sub-antartiche nell’Oceano Indiano e nell’Atlantico Meridionale è principalmente controllata da eventi climatologici dovuti ad un dipolo barico subtropicale, parte collegati sia all’ENSO (El Niño Southern Oscillation) che al Southern Annular Mode (SAM) ovvero un indice descrittivo che varia in modo non stagionale e senza particolari periodicità, calcolando la differenza di pressione tra l’Antartide e le medio-basse latitudini meridionali (40S and 65S).
valori stagionali dell’indice SAM basato sull’osservazione. La curva nera mostra le variazioni su base decennale – Fonte: The Climate Data Guide: Indice Marshall Southern Annular Mode (SAM) (basato sulla stazione) –
Climate Kelpie
Questi eventi sono caratterizzati da un pattern barico anomalo e rappresentano la modalità principale di variabilità della SST nell’Oceano Indiano e Atlantico subtropicale meridionale. Come queste anomalie climatiche sub-tropicali influenzino su larga scala gli ecosistemi del Oceano Meridionale non è ancora noto. In particolare, l’Oceano Australe detiene una notevole quantità di biomassa di organismi marini tra cui il myctophid, uno dei più importanti stock ittici mesopelagici del mondo, che è ancora poco conosciuto. Diversi predatori si affidano a questi pesci mesopelagici, specialmente nel fronte polare antartico (PF), un confine principale corrispondente al limite settentrionale delle acque antartiche.
Lungo il fronte polare le intense interazioni fisico-biologiche inducono la crescita del fitoplancton con successivi aumenti della biomassa di zooplancton e concentrazioni di risorse come il pesce lanterna (myctophid). Nello studio citato viene dimostrato come le anomalie climatiche che si verificano su larga scala nell’emisfero australe vanno ad influenzare anche il comportamento alimentare della popolazione di un importante predatore dell’Oceano meridionale, il pinguino reale della Patagonia (Aptenodytes patagonicus).
A seguito del verificarsi di forti eventi, dovuti alla differenza barica nell’Oceano Atlantico subtropicale e nell’Oceano Indiano, le anomalie di temperatura si spingono più a sud nell’Oceano Indiano meridionale fino alla zona frontale polare, un’ importante area di alimentazione dei pinguini. Sono stati studiati i cambiamenti negli anni (1992-2010) della distribuzione dei pinguini e la loro attività di alimentazione in relazione al fronte polare ed è stato scoperto un interessante fenomeno ecologico.
pinguini reali della Patagonia (Aptenodytes patagonicus), South Georgia – autore Sastognuti
Collegando i cambiamenti nelle attività in mare dei pinguini insieme con i relativi set di dati demografici, i ricercatori hanno determinato che questa variabilità climatica su vasta scala incide sull’attività di alimentazione e, in definitiva, sulla demografia dei pinguini. I movimenti in mare dei pinguini reali durante l’estate (da metà dicembre a metà marzo), che si riproducono nell’arcipelago di Crozet nell’Oceano Indiano meridionale, sono stati monitorati annualmente dal 1992 al 2010. L’arcipelago di Crozet ospita la più numerosa popolazione di pinguini reali nell’Oceano Antartico (37%). I pinguini si spostano per nutrirsi in due fasi distinte: un viaggio di pendolarismo di lunga distanza (300-500 km) per raggiungere il confine settentrionale del PF e quindi la permanenza per cacciare.
Figura 1 da studio citato: Distribuzione del foraggiamento dei pinguini e della loro relazione con anomalie climatiche su larga scala. (a) Mappa del settore Crozet, Oceano Indiano meridionale. Le linee bianche mostrano le principali strutture frontali. (b) Satellite-track di pinguini reali sottomarini delle isole Crozet monitorati su un periodo di 16 anni (1992-2010). Le tracce sono mostrate con le corrispondenti posizioni del PF antartico (linee verdi, linea superiore: 5 ° C superficie isotermica, fondo: 4 ° C isoterma superficie del mare). I punti arancioni mostrano la posizione della colonia di studio (Baie du Marin, Possession Island, Crozet). Il riquadro rosso mostra la situazione eccezionale durante l’estate del 1997 con l’estensione delle gamme di foraggiamento dei pinguini in relazione allo spostamento verso sud del PF.Large-scale climatic anomalies affect marine predator foraging behaviour and demography | Nature Communications
Conseguenze della variabilità del fronte polare
Tra il 1992 e il 2010, le anomalie della temperatura superficiale del mare hanno influenzato la posizione latitudinale del fronte polare. Durante lo stesso periodo, i range di foraggiamento dei pinguini e la posizione PF hanno mostrato una variabilità ampia e simultanea. Calde anomalie aumentavano considerevolmente la distanza percorsa dai pinguini per raggiungere il PF. In base al legame tra le anomalie SST e la posizione PF, un aumento di solo un grado Celsius ha spostato il limite verso sud di 130 km estendendo il raggio di trasferimento del pinguino reale. Negli anni più caldi, i pinguini non solo sono andati oltre, ma si sono immersi più in profondità in relazione alla profondità della termoclina (ovvero, il massimo del gradiente di temperatura verticale collegato alla stratificazione della colonna d’acqua). La profondità e la topografia del termoclino sono noti per giocare un ruolo importante nell’aggregazione dei pesci.
Durante il periodo dello studio, la posizione del fronte polare antartico era legata alle fluttuazioni SST su larga scala nell’Oceano Indiano Atlantico subtropicale e nell’Oceano Atlantico. I massimi di questa modalità indicano la presenza di eventi sub-tropicali di tipo “dipolo” (SAIOD) in Atlantico e Oceano Indiano con anomalie SST positive nel sud-ovest dei due bacini. La posizione del fronte polare era significativamente associato al verificarsi di questi eventi positivi SAIOD durante l’estate. Un evento SAIOD estremamente positivo si è verificato nel 1997 con un riscaldamento anormale su larga scala dell’Oceano Indiano sudoccidentale, centrato nel bacino del Crozet e, come diretta conseguenza, uno spostamento verso sud senza precedenti del PF. In quel periodo le distanze medie dei pinguini per nutrirsi raddoppiarono rispetto al solito.
Poiché il range massimo corrisponde ad un’alta attività di alimentazione dei pinguini, si è dedotto che nel periodo le aree favorevoli si spostarono considerevolmente verso sud. Con queste condizioni ambientali molto sfavorevoli, la popolazione riproduttrice di pinguini registrò un calo del 34% riprendendosi solo nel 2002.
Conclusioni
I risultati dello studio mostrano che distinte anomalie climatiche su larga scala nell’Oceano Indiano e Atlantico subtropicale hanno avuto un effetto immediato e maggiore sull’habitat del alimentazione, sul comportamento delle immersioni dei pinguini, sul loro successo riproduttivo e sulla dinamica della popolazione, probabilmente a causa delle diminuzioni nella disponibilità di prede a livelli trofici inferiori.
L’impatto della fase SAM (Southern Annular Model) sull’Australia dipende fortemente dalla stagione. Un SAM positivo è quando i venti occidentali si spostano più a sud del normale per il periodo dell’anno. Un SAM negativo è quando i venti occidentali si spostano più a nord del normale per il periodo dell’anno – Fornito: Bureau of Meteorology
Il verificarsi di forti eventi di dipolo nell’Oceano Atlantico subtropicale e nell’Oceano Indiano spinge, su una scala molto ampia, le anomalie di temperatura più a sud nella zona frontale polare. Queste anomalie a loro volta influenzano il comportamento dei pinguini reali, il successo riproduttivo e di conseguenza la dinamica della popolazione.
Di fatto gli eventi dipolo subtropicali sono il fattore più importante di variabilità della SST nell’Oceano Indiano Atlantico subtropicale meridionale, rappresentando il 27% della variabilità della temperatura del mare superficiale (SST) in queste aree. Tali variabilità SST sono controllati dalle pulsazioni e dagli spostamenti degli anticicloni subtropicali e svolgono anche un ruolo attivo su scala globale poiché forniscono un controllo remoto sulla variabilità ENSO nel Pacifico equatoriale. Le anomalie climatiche nell’Oceano Antartico hanno quindi un impatto sulle popolazioni dei predatori.
Anche nell’emisfero settentrionale, diversi studi correlati hanno riportato l’impatto di anomalie climatiche su larga scala sulla demografia dei predatori marini in diversi ecosistemi produttivi. Ad esempio nella Norvegia settentrionale, i movimenti di diverse masse d’acqua artiche influenzano la temperatura dell’acqua che controlla l’abbondanza di plancton che a sua volta guida la crescita delle aringhe. I futuri scenari climatici indicano un riscaldamento delle acque superficiali che dovrebbe portare a un progressivo spostamento verso sud del fronte polare e un inabissamento del termoclino, influenzando così la distribuzione di micofidi. Questo fattore potenzialmente rappresenta una seria minaccia per i pinguini e per gli altri predatori degli oceani meridionali.
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