Le tartarughe marine migratrici devono riorientarsi per capire dove stanno andando

Quando nel 1836 Charles Darwin approdò sull'isola di Ascension, spersa nell’Oceano Atlantico meridionale, rimase stupito per l'enorme numero di tartarughe marine verdi (Chelonia mydas) che nidificavano sulle sue spiagge. Ogni stagione degli amori, questi rettili marini lasciano le loro zone di alimentazione lungo la costa del Brasile e nuotano per più di 2000 chilometri per deporre le uova su una piccola isola remota di 88 Km2. Nella lettera intitolata “Perception in the Lower Animals”, che Darwin invio a Nature e che venne pubblicata il 18 marzo 1873, il padre della teoria dell’evoluzione si chiedeva: «Anche se attribuissimo agli animali il senso dell'orientamento, di cui non vi è alcuna prova, come potremmo spiegare, ad esempio, le tartarughe che un tempo si radunavano in gran numero, solo in un determinato periodo dell'anno, sulle coste dell'Isola di Ascension, riuscendo a raggiungere quel minuscolo lembo di terra in mezzo al grande Oceano Atlantico?».

Da allora, gli scienziati hanno scoperto che le tartarughe marine ed altri animali non solo hanno il senso dell’orientamento ma sono in grado di percepire le componenti del campo geomagnetico terrestre e i dati raccolti grazie a nuovi dispositivi di tracciamento avvalorano ulteriormente l'idea che questi antichissimi animali utilizzino mappe magnetiche per orientarsi durante i loro viaggi transoceanici.

Ma dal nuovo studio “Records of compass heading for long-distance ocean migrators show mid-ocean reorientation”, pubblicato su Science Advances da un team internazionale di ricercatori del quale fanno parte anche Giulia Cerritelli e Paolo Luschi del Dipartimento di biologia dell’università di Pisa, viene fuori che il sistema di orientamento è tutt'altro che perfetto: le tartarughe migratrici devono periodicamente riorientarsi dopo aver deviato dalla rotta.

Intervistato su Science, Kenneth Lohmann, un biologo marino dell'università del North Carolina . Chapel Hill, che non ha partecipato al nuovo studio, ha detto che «I risultati si adattano perfettamente a ciò che sappiamo sulla navigazione delle tartarughe». Il team di Lohmann aveva già condotto studi di laboratorio che dimostravano che «Le tartarughe marine verdi, Chelonia mydas, creano una mappa a partire dal campo magnetico terrestre. Le tartarughe, dimostrano, sono sensibili alle sottili differenze di intensità e angolazione del campo magnetico terrestre tra le diverse località». Questo fornirebbe alle tartarughe migratrici una mappa geomagnetica "bicoordinata" dell'ambiente circostante, ma non era ancora chiaro quanto fossero brave a utilizzare queste coordinate in mare aperto.

Anche il principale autore del nuovo studio, Graeme Hays del Deakin Marine Research and Innovation Centre della Deakin University, era andato ad Ascension negli anni '90. Lì, insieme a Luschi, ora biologo dell’università di Pisa, dotarono le tartarughe marine verdi di dispositivi di localizzazione satellitare. Hays ricorda che fin da subito si resero conto di un limite significativo: «Sebbene questi dispositivi possano tracciare con precisione il percorso di una tartaruga attraverso l'oceano, i dati raccolti non riflettono necessariamente la direzione in cui l'animale sta cercando di andare».

Lohmann spiega su Science: «Così come il vento può deviare un uccello dalla sua traiettoria di volo, le correnti oceaniche possono distogliere una tartaruga migratrice dal suo percorso previsto. La traiettoria finale dell'animale, quindi, è in parte determinata dalla direzione in cui nuota – la sua rotta – e in parte dalle bizzarrie delle acque circostanti. Distinguere tra questi due effetti si è rivelato tecnologicamente impegnativo».

Dopo diversi anni di ricerca e sviluppo, Hays, Luschi e i loro colleghi hanno finalmente a disposizione un dispositivo di tracciamento in grado di rilevare contemporaneamente entrambe le componenti e scrivono su Science Advances: «Il tag SCOUT-NAV (SCOUT-NAV-F-409A) è stato progettato per fornire la direzione della bussola alle tartarughe in libertà durante la migrazione. I requisiti di progettazione principali erano i seguenti: (i) misurare la direzione della bussola con una precisione di 10°, (ii) determinare la posizione con una precisione di 100 m, (iii) ottenere i dati senza recuperare fisicamente il tag e (iv) funzionare per almeno 6 mesi. Anche le dimensioni del tag e la tolleranza alla pressione hanno rappresentato un vincolo per la progettazione. Ulteriori considerazioni includevano la necessità di compensare l'inclinazione della direzione della bussola, poiché non si poteva presumere che il tag fosse orizzontale, e la capacità di trasmettere dati senza fare affidamento su infrastrutture terrestri su un animale con un tempo limitato e breve in superficie». Il sensore bussola del tag misura la direzione in cui è rivolta una tartaruga rispetto al nord geografico utilizzando uno strumento chiamato magnetometro, che funziona in modo simile a una bussola portatile. Allo stesso tempo, un trasmettitore satellitare invia informazioni sulla posizione dell'animale – e sul suo percorso effettivo – al sistema satellitare Argos, che è in grado di ricevere dati da tutto il mondo.

Hays evidenzia che «Il vero pregio del sistema è la straordinaria velocità con cui trasmette i dati, essenziale quando si tratta di monitorare un animale che trascorre la maggior parte del tempo sotto le onde, riemergendo solo brevemente per riprendere fiato prima di immergersi di nuovo. Hai a disposizione solo una frazione di secondo».
Il team di ricercatori ha applicato i trasmettitori a 6 femmine di tartarughe verdi nelle aree di nidificazione dell'arcipelago delle Chagos, isole e atolli spersi nell'Oceano Indiano. I trasmettitori sono stati fissati con una resina epossidica nel punto più alto del carapace della tartaruga e orientati direttamente in avanti, in linea con l'asse centrale del corpo dell'animale.

Le tartarughe verdi sono state monitorate durante la loro migrazione verso ovest, dirette alle zone di foraggiamento alle Seychelles o del banco sommerso di Saya de Malha, un viaggio di oltre 1000 chilometri che richiede in media 27,5 giorni per essere completato.

Phie Jacobs scrive su Science che «Durante questo lungo tragitto, le tartarughe tendevano a dirigersi in un'unica direzione per lunghi periodi, anche quando ciò le portava a deviare dalla rotta. Quindi si riorientavano gradualmente, impiegando a volte un'intera giornata per tornare sul percorso corretto, prima di proseguire».

Per Hays, «Questi adattamenti in mare aperto suggeriscono che le tartarughe marine abbiano solo un'idea approssimativa di dove si trovano e dove stanno andando. La loro capacità di percepire i campi magnetici del pianeta non può individuare con precisione le posizioni come fa il GPS di un'auto, portando le tartarughe a seguire percorsi tortuosi che alla fine le conducono dove vogliono essere».

Nathan Putman, biologo della LGL ecological research company, che non ha partecipato allo studio, fa notare su Science che «Sebbene le mappe create dalle tartarughe possano essere approssimative, una versione più precisa potrebbe non essere possibile. Questo perché le variazioni di intensità e inclinazione del campo magnetico diventano evidenti solo su larga scala. Di conseguenza, una tartaruga può percorrere una lunga distanza prima che il campo magnetico cambi a sufficienza da farle capire che si trova in un altro luogo».

Hays conclude: «I campi geomagnetici terrestri, inoltre, fluttuano leggermente di anno in anno. In futuro, sono curioso di vedere la nuova tecnologia di tracciamento impiegata in aree con correnti oceaniche più forti, o su squali e altri animali marini noti per percorrere lunghe distanze. Per quanto riguarda le tartarughe, un rudimentale senso dell'orientamento potrebbe avere un vantaggio evolutivo. Sebbene alcuni animali sfortunati possano perdersi e mancare l'occasione di riprodursi, altri potrebbero imbattersi in aree precedentemente sconosciute e stabilire nuovi siti di nidificazione. Non è un sistema di navigazione perfetto, ma è sufficiente».