«Mai come in questi mesi si è parlato di scienza e dei suoi traguardi straordinari», scrive nell’introduzione al programma del Festival delle scienze di Roma (presso l’Auditorium) il suo direttore, Vittorio Bo. E mai come oggi le scienziate e gli scienziati hanno l’opportunità di aprirci le porte dei loro laboratori su terra, aria e anche mare. Perché in queste settimane all’Auditorium di Roma si susseguono sessioni che ci permettono di vedere da vicino il lavoro di persone che dedicano la loro vita a rispondere a quelle domande la cui rilevanza intendiamo come società solo quando ci cade addosso una pandemia o l’emergenza climatica ci travolge con le sue conseguenze devastanti.
Ed è proprio il profondo degli abissi il protagonista della conferenza che si terrà oggi alle 12.30 online: a condurci alla scoperta dei paesaggi sonori sottomarini saranno Francesco Caruso, ricercatore alla Stazione zoologica Anton Dohrn e Francesco Simeone, del dipartimento ambiente dell’Istituto nazionale di geofisica e vulcanologia (Ingv), moderati dal giornalista de Le Scienze Giovanni Spataro.
Il lavoro dei due ricercatori intreccia in maniera complementare l’esplorazione dei Suoni dal profondo, come si intitola la sessione di oggi. Da un lato, Caruso si occupa di sviluppo di tecniche di identificazione automatica dei segnali acustici, con l’obiettivo di riuscire ad analizzare in modo rapido grandi quantità di dati provenienti dalle sorgenti sonore sottomarine e in questo modo riuscire a monitorare l’attività degli organismi marini che producono suoni. Ma è anche interessato a studiare il rumore generato dagli esseri umani come fattore di stress per la fauna marina. D’altra parte, Simeone si occupa di propagazione dei suoni sottomarini ed è parte della rete internazionale Emso (European Multidisciplinary Seafloor and water column Observatory), un osservatorio che monitora ed esplora gli oceani e i mari per capirne il ruolo nel sistema ecologico terrestre attraverso speciali infrastrutture negli abissi, a migliaia di metri sul fondale. Al largo delle coste della Sicilia esiste già una piccola rete di stazioni sottomarine collegate alle altre nel Mediterraneo; un nodo che verrà presto potenziato.
Di cosa parliamo quando parliamo di «soundscape ecology», che potremmo tradurre con «ecologia dei paesaggi sonori»?
La soundscape ecology è la scienza che studia le proprietà acustiche di un determinato paesaggio, in relazioni ai fenomeni che ne influenzano la struttura e l’evoluzione nello spazio e nel tempo. È il risultato dell’analisi di tre componenti principali: biofonie (suoni prodotti dagli organismi viventi); geofonie (generati dai fenomeni naturali come vento, pioggia etc.) e antropofonie (provenienti da attività umane). Come campo di ricerca scientifica nasce alla fine degli anni Settanta. In ecologia marina, la soundscape ecology è utilizzata come strumento di indagine scientifica da circa due decenni.
Come funziona?
È una tecnica non invasiva che si basa sul solo ascolto passivo delle sorgenti sonore presenti in mare. Offre informazioni di carattere ecologico come la distribuzione di specie, la loro abbondanza o densità, l’impatto delle attività umane, la degradazione degli habitat naturali, eccetera. Sfruttando le enormi capacità di propagazione del suono in mare, e grazie allo sviluppo di nuove tecnologie, permette di monitorare gli ecosistemi marini a grande distanza e per lungo tempo. L’oceano è quasi inaccessibile alle onde elettromagnetiche (luce, radio, radar), che svaniscono rapidamente con limiti nel loro raggio di propagazione e utilità. Al contrario, le onde acustiche si propagano molto facilmente e per una lunga distanza nell’acqua di mare, con capacità di trasmissione migliori rispetto all’aria. Pertanto, l’acustica passiva, o Passive Acoustic Monitoring (Pam), può studiare l’evoluzione della vita in mare, ma ha influenzato anche le capacità umane di esplorare l’ambiente marino: basti pensare ai comuni ecoscandagli.
Il monitoraggio acustico passivo a lungo termine e su larga scala permette di acquisire informazioni cruciali su fenomeni naturali (come vento, pioggia, o ghiaccio), così come su organismi che producono suoni (crostacei, pesci, o mammiferi marini) e su fonti di rumore antropico (come navi, o sonar). Un esempio classico di suoni biologici in mare sono i canti delle megattere. Durante il periodo del corteggiamento, i maschi si esibiscono in canti estremamente complessi, che si susseguono anche per un’intera giornata, hanno una durata che può variare mediamente dai 15 ai 30 minuti e sono articolati in unità, frasi, temi e strofe. I loro canti si propagano in mare per decine di chilometri e recenti studi hanno scoperto che li «intonano» anche durante le fasi di alimentazione. Le megattere vivono alle alte latitudini durante la primavera, l’estate e l’autunno per nutrirsi, per poi migrare in inverno verso regioni a medie-basse latitudini per scopi riproduttivi.
Un altro esempio è rappresentato dai gamberi pistola. Sono crostacei appartenenti alla famiglia Alpheidae che utilizzano una chela specializzata per produrre uno schiocco molto intenso. La rapida chiusura di questa chela crea una bolla che, esplodendo, produce il suono e un lampo di luce. Per pochi millisecondi, può raggiungere quasi la temperatura della superficie del sole, più di 4000 gradi. Questi schiocchi rappresentano il suono più comune che sentiamo facendo snorkeling vicino la costa (spesso confuso con il rumore dei sassolini sul fondo). Ci sono diverse teorie sull’utilizzo di questo suono da parte delle più di seicento specie presenti in natura di gamberi pistoleri. Tra queste, difendere il territorio, stordire le prede e attirare il partner. Il suono in mare è stato recentemente aggiunto dal Biology and Ecosystem Panel del Global Ocean Observing System (Goos BioEco) come variabile oceanica essenziale (essential ocean variable).
L’obiettivo principale del prossimo futuro sarà quello di ottenere maggiori informazioni e mitigare drasticamente il rumore marino per un oceano sano. Il monitoraggio acustico passivo è oggi il fondamento delle valutazioni di impatto dell’inquinamento sonoro.
Uno degli elementi che incide sul paesaggio sonoro sottomarino è indubbiamente di origine antropica. Come può influire sul benessere degli animali e degli ecosistemi?
Il rumore di origine antropico è in continuo aumento nei mari e negli oceani di tutto il mondo. In particolare, quello continuo generato dal traffico marittimo, che include sia piccole imbarcazioni che grandi navi. Le grandi navi commerciali stanno aumentando in numero e dimensioni. Negli ultimi 60 anni, il rumore sta raddoppiando ogni decennio. Recenti ricerche confermano che le balene franche hanno modificato le loro vocalizzazioni, adattandosi a un ambiente più rumoroso e che, in prossimità di una nave portacontainer, una madre riesce a comunicare con il cucciolo solo quando si trova a 25 km dalla nave in movimento ed entro circa 300 m dal piccolo.
La diminuzione del raggio di comunicazione è già stata documentata per diverse popolazioni e specie di balene in tutto il mondo. Altro esempio eclatante di rumore antropico sono gli air gun, o cannoni ad aria compressa. Si tratta di strumenti che generano onde compressionali emettendo bolle di aria compressa e che vengono usati durante le prospezioni sismiche per individuare depositi di petrolio e gas o per studiare la storia della Terra. Producono suoni molto intensi che possono propagarsi fino a centinaia di chilometri dalla sorgente. Nei mammiferi marini, nei pesci e in alcune specie di invertebrati possono causare perdita dell’udito, cambiamenti comportamentali e mascheramento della comunicazione.
L’analisi di come i paesaggi sonori si stiano impoverendo è sicuramente uno strumento di forte impatto per la sensibilizzazione del grande pubblico. Assistiamo oggi a un cambiamento rapido dei paesaggi sonori sottomarini, in relazione all’aumento delle sorgenti sonore antropiche, alla diminuzione dell’abbondanza di animali che producono suoni e agli stravolgimenti legati agli effetti del cambiamento climatico. Associazioni non- profit come eConscience si occupano proprio di studiare e registrare i paesaggi sonori per tutelare l’ambiente.
Qual è il futuro di questa tecnica di osservazione acustica?
Le applicazioni dell’acustica passiva stanno aprendo nuove prospettive scientifiche nell’esplorazione degli oceani. Diversi tipi di osservatori acustici sono distribuiti in tutto il mondo e sono disponibili per la comunità scientifica internazionale. I registratori di suoni sono ora realizzati con tecnologie low-cost e installati in configurazioni fisse (per esempio ormeggi o stazioni cablate), in dispositivi alla deriva (come boe o galleggianti) e veicoli subacquei autonomi. Oggi, i robot sottomarini sono dotati di ricevitori acustici e software di classificazione di segnali in grado di seguire un gruppo di balene e trasmettere in tempo reale le posizioni degli animali tramite collegamento satellitare.