Un nuovo studio ha usato il colore del guano e le immagini satellitari per ricostruire quasi 30 anni di cambiamenti nella dieta dei pinguini di Adelia. Dietro una macchia sulla neve c’è la storia di un ecosistema che sta cambiando
Per capire come sta cambiando l’Antartide, gli scienziati hanno guardato la cacca dei pinguini.
Sembra una battuta. In realtà è una tecnica scientifica che permette di leggere qualcosa di molto più importante delle deiezioni di una colonia: la dieta degli animali e, attraverso questa, i cambiamenti della rete alimentare antartica.
Un nuovo studio pubblicato su Current Biology ha ricostruito quasi tre decenni di variazioni nella dieta dei pinguini di Adelia, una delle specie simbolo dell’Antartide. Il metodo è sorprendente: i ricercatori hanno combinato osservazioni sul campo, analisi della composizione del guano e immagini satellitari Landsat, trasformando le grandi macchie lasciate dalle colonie sulla superficie del continente in una sorta di archivio naturale.
Il risultato porta a una conclusione interessante: quando cambiano le condizioni del ghiaccio marino, cambia anche quello che i pinguini riescono a mangiare. E questa modifica della dieta è associata anche all’andamento delle popolazioni.
La cacca come “impronta” di ciò che hanno mangiato
Il principio alla base della ricerca è relativamente semplice.
I pinguini di Adelia si alimentano principalmente di krill e pesci. Queste due componenti della dieta lasciano una firma diversa nel guano, che può essere studiata attraverso il colore e la composizione chimica.
Il guano più ricco dei resti associati a una dieta a base di krill presenta caratteristiche cromatiche differenti rispetto a quello prodotto da animali che consumano una quantità maggiore di pesce.
Gli scienziati possono quindi utilizzare il guano come una sorta di proxy della dieta: non osservano direttamente ogni pinguino mentre si alimenta, ma ricostruiscono ciò che la colonia sta mangiando attraverso il segnale lasciato dalle sue deiezioni.
È proprio questo il passaggio che trasforma una curiosità zoologica in uno strumento di ricerca climatica.
Se infatti una colonia cambia progressivamente la propria dieta, quella variazione può essere il segnale di un cambiamento nella disponibilità delle prede o nelle condizioni ambientali che ne regolano la presenza.
E poi entra in gioco lo spazio
La parte più sorprendente dello studio arriva quando gli scienziati portano questa tecnica fuori dal laboratorio.
Il problema è infatti la scala.
Studiare la dieta di una singola colonia è possibile attraverso osservazioni sul campo, campioni e analisi biologiche. Ma l’Antartide è enorme e è enorme e le colonie di pinguini sono numerose e spesso difficili da raggiungere.
Le immagini satellitari permettono invece di osservare vaste aree contemporaneamente.
I ricercatori hanno utilizzato immagini Landsat per individuare le caratteristiche spettrali delle aree occupate dalle colonie e del loro guano. Prima hanno collegato le informazioni ottenute sul terreno alla dieta effettiva dei pinguini; successivamente hanno utilizzato questa relazione per ricostruire le variazioni della dieta su scala molto più ampia.
In questo modo una macchia lasciata sulla neve diventa un’informazione ecologica.
E una serie di immagini raccolte negli anni può trasformarsi in una serie storica della dieta di una specie.
Pesce o krill: il menu dipende dal ghiaccio
Il dato più interessante non riguarda però il colore del guano.
Riguarda ciò che quel colore racconta.
La ricerca ha evidenziato una relazione tra la composizione della dieta dei pinguini di Adelia e la presenza di ghiaccio marino.
Nelle aree e nei periodi caratterizzati da una maggiore presenza di ghiaccio marino, i pinguini tendono ad avere una dieta relativamente più ricca di pesce. Quando invece il ghiaccio diminuisce, aumenta il ricorso al krill.
Questo passaggio è fondamentale per capire la storia.
Il ghiaccio marino non è semplicemente una superficie congelata che compare e scompare a seconda della stagione. È una componente dell’ecosistema antartico e influenza la disponibilità e la distribuzione delle risorse alimentari.
Cambiare il ghiaccio significa quindi cambiare anche le condizioni nelle quali vivono e si alimentano le specie che stanno più in basso nella rete trofica.
E il segnale arriva fino ai pinguini.
Il cambiamento climatico arriva nel piatto dei pinguini
La conseguenza può essere riassunta con una catena molto semplice:
cambiamento delle condizioni ambientali → variazione del ghiaccio marino → cambiamento nella disponibilità delle prede → modifica della dieta dei pinguini.
È questo il vero significato dello studio.
Il cambiamento climatico non deve necessariamente essere osservato direttamente attraverso una temperatura record o una superficie di ghiaccio che si ritira davanti agli occhi.
Può lasciare tracce biologiche.
Una di queste tracce è proprio il modo in cui una specie modifica ciò che mangia.
I pinguini diventano quindi una sorta di sentinella dell’ecosistema. Il loro menu registra le variazioni che avvengono molto prima che queste siano necessariamente evidenti guardando soltanto il paesaggio.
Quando il menu cambia, possono cambiare anche le colonie
Lo studio ha trovato anche un’associazione tra la dieta e l’andamento delle popolazioni.
Le colonie caratterizzate da una maggiore componente di pesce nella dieta mostrano generalmente dinamiche demografiche più favorevoli, mentre quelle maggiormente dipendenti dal krill risultano più frequentemente associate a una diminuzione della popolazione.
Questo non significa che sia possibile stabilire una relazione semplice del tipo “più krill uguale meno pinguini”.
La dinamica delle colonie dipende da molti fattori: disponibilità di cibo, condizioni del ghiaccio, successo riproduttivo, mortalità, competizione e variabilità ambientale.
Il valore della ricerca sta proprio nell’aver individuato una relazione su una scala temporale e geografica molto ampia.
La dieta diventa così un indicatore che può aiutare gli scienziati a capire perché alcune colonie prosperano e altre sono in difficoltà.
Perché il colore del guano è così utile agli scienziati
La tecnica potrebbe sembrare quasi troppo semplice: osservare una macchia colorata sulla neve.
In realtà dietro c’è un passaggio scientifico molto più complesso.
Il colore che appare nelle immagini satellitari è il risultato della riflessione della luce sulla superficie. Il guano modifica questa firma spettrale e, in determinate condizioni, permette di distinguere le aree occupate dalle colonie.
Il satellite non “vede” quindi la dieta di un pinguino.
Vede il segnale lasciato dalla colonia.
Sono poi i modelli e i dati raccolti sul campo a permettere di trasformare quel segnale in un’informazione sulla dieta.
È un esempio particolarmente efficace di come la moderna ecologia stia combinando strumenti molto diversi: osservazioni sul campo, biologia, chimica, telerilevamento e analisi dei dati.
Quasi 30 anni di storia osservati senza seguire ogni pinguino
Uno degli aspetti più importanti della ricerca è la dimensione temporale.
Le immagini Landsat permettono infatti di ricostruire una storia che copre quasi tre decenni, dal 1984 al 2013, offrendo una prospettiva molto diversa rispetto alla fotografia di una singola colonia in un singolo anno.
Questo è fondamentale nello studio dei cambiamenti ambientali.
Una popolazione animale può aumentare o diminuire anche per ragioni naturali nel corso di pochi anni. Per capire se dietro queste oscillazioni esiste una tendenza più ampia servono serie temporali sufficientemente lunghe.
Il satellite offre proprio questa possibilità.
Le immagini raccolte nel corso degli anni diventano una specie di memoria dell’ecosistema.
E, in questa memoria, il guano dei pinguini lascia una traccia leggibile.
I pinguini come sentinelle dell’Antartide
Il pinguino di Adelia è particolarmente interessante perché è strettamente legato all’ambiente marino antartico e al ciclo stagionale del ghiaccio.
La sua alimentazione dipende dalle risorse disponibili nell’oceano e la sua riproduzione è legata alle condizioni dell’ambiente circostante.
Per questo una variazione nel suo comportamento alimentare può rappresentare un segnale di ciò che sta accadendo a livelli più bassi della rete alimentare.
È il concetto di bioindicatore: una specie può fornire informazioni sullo stato di un ecosistema perché la sua biologia risponde alle variazioni ambientali.
In questo caso il segnale è particolarmente curioso perché passa attraverso qualcosa che normalmente non considereremmo una fonte di informazioni: le feci.
Ma in ecologia anche gli scarti possono diventare dati.
Non è la “cacca a cambiare per il clima”
C’è però una precisazione importante.
Dire che “il cambiamento climatico cambia la cacca dei pinguini” è una semplificazione.
Il meccanismo è molto più articolato.
Il clima e le condizioni oceaniche influenzano il ghiaccio marino e l’ecosistema. Questi cambiamenti possono modificare la disponibilità relativa delle prede. I pinguini possono quindi modificare la propria alimentazione. E la variazione della dieta lascia una firma nel guano che gli scienziati possono rilevare.
La cacca è dunque l’ultimo anello visibile di una catena molto più lunga.
Ed è proprio questo a rendere la scoperta interessante.
Una nuova finestra per osservare ecosistemi difficili da raggiungere
L’aspetto forse più promettente del metodo è la sua applicazione.
L’Antartide è uno degli ambienti più difficili del pianeta da studiare direttamente. Le condizioni meteorologiche, le distanze e la presenza di ghiaccio rendono complesse le campagne sul campo.
La possibilità di utilizzare i satelliti per ricostruire informazioni biologiche su larga scala apre quindi una prospettiva nuova.
Non significa sostituire la ricerca sul campo.
Al contrario: le osservazioni dirette servono per calibrare e verificare ciò che il satellite rileva.
Ma una volta stabilita la relazione tra il segnale osservato dallo spazio e il fenomeno biologico, è possibile estendere l’analisi a territori molto più vasti.
E questo potrebbe diventare particolarmente importante mentre gli ecosistemi polari affrontano trasformazioni sempre più rapide.
La cosa più importante non è la cacca
Alla fine, la parte più curiosa della ricerca è proprio quella che rischia di farci perdere di vista il suo significato.
Sì, gli scienziati possono usare la cacca dei pinguini per capire cosa mangiano.
Sì, possono utilizzare immagini satellitari per osservare quel segnale su aree enormi.
Ma il vero messaggio è un altro: un cambiamento climatico può essere letto attraverso le tracce che lascia nella vita quotidiana degli animali.
Il pinguino mangia. Il suo menu cambia. Il suo organismo lascia una traccia. Quella traccia rimane sulla neve. Un satellite la fotografa. E gli scienziati, mettendo insieme migliaia di immagini e dati raccolti sul campo, possono ricostruire la trasformazione di un ecosistema.
In altre parole, anche una macchia di guano può diventare un termometro ambientale.
E forse è proprio questa la parte più sorprendente della storia: per capire cosa sta succedendo al ghiaccio dell’Antartide, a volte non serve guardare il ghiaccio.
Basta guardare cosa mangiano i pinguini. E, qualche volta, anche quello che lasciano dietro di sé.