Gli esseri umani hanno una lunga storia di perseguitazione dei predatori dell'apice come lupi, tigri e leopardi. La perdita di questi predatori - animali al vertice della catena alimentare - ha provocato impatti ecologici, economici e sociali in tutto il mondo. Raramente i predatori si riprendono completamente dall'oppressione umana e, quando lo fanno, spesso ci mancano dati o strumenti per valutare il loro recupero.
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Le lontre di mare a Glacier Bay, in Alaska, fanno eccezione. In uno studio recente, il nostro team ha raccontato l'incredibile ritorno delle lontre marine in un'area in cui sono assenti da almeno 250 anni.
Il nostro approccio, che fonde matematica, statistica ed ecologia, può aiutarci a comprendere meglio il ruolo delle lontre marine negli ecosistemi marini e la capacità dei predatori dell'apice di tornare in un ecosistema dopo che sono stati assenti. Potrebbe anche aiutarci a capire cosa significa un clima che cambia per molte altre specie.
Sebbene non siano in genere visti nella stessa vena di lupi, tigri e leopardi, le lontre marine sono un predatore all'apice dell'ecosistema marino vicino alla costa, la stretta fascia tra l'habitat terrestre e oceanico.
Durante il commercio commerciale di pellicce marittime nel XVIII e XIX secolo, le lontre marine furono quasi cacciate fino all'estinzione attraverso la loro gamma nell'Oceano Pacifico del Nord. Nel 1911 rimasero solo una manciata di piccole popolazioni isolate.
Gamma storica (sfumature di grigio) e popolazioni residue del 1911 (icone rosse) di lontre marine. Le popolazioni delle isole Queen Charlotte e San Benito si estinsero nel 1920. (CC BY) Ma le popolazioni di lontre marine si sono riprese in molte aree, grazie ad alcuni cambiamenti. Il trattato internazionale sulle foche di pelliccia del 1911 proteggeva le lontre marine dalla maggior parte del raccolto umano. Le agenzie per la fauna selvatica hanno anche fatto uno sforzo per aiutare la ricolonizzazione della lontra marina.
Alla fine, le lontre marine iniziarono ad aumentare in abbondanza e distribuzione e si diressero verso Glacier Bay, un fiordo del ghiacciaio di marea e un parco nazionale nel sud-est dell'Alaska. Glacier Bay è funzionalmente una delle più grandi aree marine protette nell'emisfero settentrionale.
Glacier Bay è stata completamente coperta dal ghiaccio del ghiacciaio fino al 1750 circa - all'incirca nello stesso periodo in cui le lontre marine sono scomparse nell'area circostante a causa di un eccesso di raccolto. Ha quindi resistito alla più rapida ed estesa ritirata dei ghiacciai di marea nella storia registrata. Dopo il ritiro del ghiacciaio, emerse un ambiente ricco. Questo nuovo ambiente supportava alte concentrazioni di fauna selvatica, comprese le specie di prede di lontre marine - come granchi, molluschi e ricci di mare - che erano in grado di aumentare di dimensioni e abbondanza in assenza di lontre di mare.
Le lontre marine riapparvero per la prima volta alla foce della Glacier Bay nel 1988. Qui incontrarono un vasto habitat, abbondanti popolazioni di prede e protezione da tutto il raccolto umano.
Glacier Bay National Park, Alaska sud-orientale. (Mappa utilizzata con il permesso del National Park Service) Il nostro approccio
È difficile stimare come le popolazioni crescono e si diffondono, a causa della loro natura dinamica. Ogni anno, gli animali si spostano in nuove aree, aumentando la quantità di area e gli sforzi necessari per trovarli. Gli aeroplani alla ricerca di lontre marine devono coprire più terra, di solito con lo stesso tempo e denaro. Inoltre, gli individui possono spostarsi da un'area all'altra in qualsiasi periodo di tempo per una serie di motivi, tra cui il comportamento sociale della lontra marina e la loro reazione all'ambiente. Poiché queste sfide possono interferire con stime accurate della popolazione, è importante comprenderle e affrontarle.
Poco dopo l'arrivo delle lontre marine a Glacier Bay, gli scienziati del Geological Survey degli Stati Uniti hanno iniziato a raccogliere dati per documentare il loro ritorno. Sebbene i dati indicassero chiaramente che le lontre marine stavano aumentando, avevamo bisogno di nuovi metodi statistici per svelare l'entità di questo aumento.
Innanzitutto, abbiamo sviluppato un modello matematico usando equazioni differenziali parziali per descrivere la crescita e la diffusione delle lontre marine. Le equazioni differenziali parziali sono comunemente usate per descrivere fenomeni come la fluidodinamica e la meccanica quantistica. Pertanto, sono stati una scelta naturale per descrivere come una massa - nel nostro caso, la popolazione della lontra di mare - si diffonda attraverso lo spazio e il tempo.
Il nuovo approccio ci ha permesso di integrare la nostra attuale comprensione dell'ecologia e del comportamento della lontra marina, comprese le preferenze dell'habitat, i tassi di crescita massimi e il luogo in cui le lontre marine sono state osservate per la prima volta a Glacier Bay.
In secondo luogo, abbiamo incorporato le nostre equazioni all'interno di un modello statistico gerarchico. I modelli gerarchici vengono utilizzati per trarre conclusioni dai dati derivanti da processi complessi. Offrono flessibilità per descrivere e distinguere tra varie fonti di incertezza, come l'incertezza nella raccolta dei dati e nei processi ecologici.
Le equazioni differenziali parziali non sono nuove nel campo dell'ecologia, risalenti almeno al 1951. Tuttavia, fondendo queste equazioni con modelli statistici formali, possiamo inferire in modo affidabile processi ecologici dinamici, quantificando adeguatamente l'incertezza associata ai nostri risultati. Fornisce un modo basato sui dati per analizzare i sondaggi sull'abbondanza della lontra marina negli ultimi 25 anni.
Ciò ci ha fornito stime rigorose e oneste delle dinamiche di colonizzazione che hanno incorporato la nostra comprensione del sistema ecologico.
Gruppo di lontre di mare nel Glacier Bay National Park, 2016. (Photo by Jamie Womble) Usando il nostro nuovo approccio, abbiamo scoperto che la popolazione di lontre marine di Glacier Bay è cresciuta di oltre il 21% all'anno tra il 1993 e il 2012.
In confronto, i tassi di crescita stimati delle lontre marine in altre popolazioni dell'Alaska, anch'esse in fase di recupero, sono stati limitati dal 17 al 20 percento. Inoltre, il tasso riproduttivo biologico massimo — il tasso più veloce in grado di riprodurre le lontre marine — è compreso tra il 19 e il 23 percento all'anno. Ciò significa che il tasso di crescita della lontra marina di Glacier Bay era vicino o al massimo e maggiore di qualsiasi altra popolazione di lontre marine registrata nella storia.
Sulla scia del ritiro dei ghiacciai, le lontre marine sono passate da inesistenti a colonizzare quasi tutta Glacier Bay in un arco di 20 anni. Oggi sono uno dei mammiferi marini più abbondanti nella Glacier Bay. Recenti osservazioni hanno documentato grandi gruppi di oltre 500 lontre marine in alcune parti della Glacier Bay inferiore, suggerendo che le risorse delle prede sono abbondanti.
(tramite GIPHY) La fusione di metodi statistici e matematici all'avanguardia ha rappresentato, per la prima volta, la straordinaria crescita e diffusione di questa popolazione.
Le lontre marine hanno avuto un grande successo sulla scia del ritiro dei ghiacciai di marea a Glacier Bay. Mentre la perdita di ghiaccio marino indotta dal clima può influire negativamente su alcuni predatori dell'apice ad ampio raggio, come orsi polari o trichechi, altre specie possono trarre beneficio dall'emergere di habitat e risorse di prede di recente disponibilità.
Gli umani hanno causato il declino globale dei predatori dell'apice e questi declini sono spesso difficili da invertire. Tuttavia, i nostri risultati suggeriscono che, quando c'è un'interferenza umana minima, i predatori dell'apice possono avere un grande successo nel ricolonizzare l'habitat adatto.
Questo articolo è stato originariamente pubblicato su The Conversation.
Perry Williams, Postdoctoral Fellow in Statistica e biologia dei pesci, della fauna selvatica e della conservazione, Colorado State University
Mevin Hooten, Assistente capo unità, US Geological Survey, Colorado Cooperative Fish and Wildlife Research Unit; Professore associato, Biologia e statistica dei pesci, della fauna selvatica e della conservazione, Colorado State University
