Gli esseri umani hanno una lunga storia di persecuzione di predatori all'apice come lupi, tigri e leopardi. La perdita di questi predatori – animali al vertice della catena alimentare – ha comportato danni ecologici, impatto economico e sociale in tutto il mondo. Raramente i predatori si riprendono completamente dall'oppressione umana, e, quando lo fanno, spesso ci mancano dati o strumenti per valutarne il recupero.

Le lontre marine a Glacier Bay, Alaska, sono un'eccezione. In un recente studio, il nostro team ha raccontato l'incredibile ritorno delle lontre marine in un'area in cui erano assenti da almeno 250 anni.

Il nostro approccio – che fonde matematica, statistiche ed ecologia:possono aiutarci a comprendere meglio il ruolo delle lontre marine negli ecosistemi marini e la capacità dei predatori apicali 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.

Ritorno a Glacier Bay

Sebbene non siano generalmente visti allo stesso modo dei 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 quello oceanico.

Durante il commercio marittimo di pellicce nel XVIII e XIX secolo, le lontre marine sono state quasi cacciate fino all'estinzione in tutto il loro areale nell'Oceano Pacifico settentrionale. Nel 1911, rimase solo una manciata di piccole popolazioni isolate.

Ma le popolazioni di lontre marine si sono riprese in molte aree, grazie ad alcune modifiche. Il Trattato internazionale sui sigilli di pelliccia nel 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 delle lontre marine.

Infine, le lontre di mare cominciarono ad aumentare in abbondanza e distribuzione, e si diressero a Glacier Bay, un fiordo glaciale di marea e un parco nazionale nell'Alaska sudorientale. Glacier Bay è funzionalmente una delle più grandi aree marine protette dell'emisfero settentrionale.

Glacier Bay è stata completamente ricoperta dal ghiaccio glaciale fino al 1750 circa, circa nello stesso periodo in cui le lontre marine sono scomparse dall'area circostante a causa dell'eccessivo raccolto. Ha poi subito il più rapido ed esteso ritiro dei ghiacciai di marea nella storia registrata. Dopo il ritiro del ghiacciaio, emerse un ambiente ricco. Questo nuovo ambiente ha sostenuto alte concentrazioni di fauna selvatica, comprese le specie di prede della lontra marina - come i 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 sono riapparse per la prima volta alla foce della Glacier Bay nel 1988. Qui hanno incontrato un vasto habitat, abbondanti popolazioni di prede e protezione da tutto il raccolto umano.

Il nostro approccio

È difficile stimare come le popolazioni crescono e si diffondono, per la loro natura dinamica. Ogni anno, gli animali si spostano in nuove aree, aumentando la quantità di spazio e lo sforzo necessari per trovarli. Gli aeroplani alla ricerca delle lontre marine devono coprire più terreno, di solito con la stessa quantità di tempo e denaro. Inoltre, gli individui possono spostarsi da un'area all'altra in qualsiasi periodo di tempo per una serie di motivi, compreso il comportamento sociale delle lontre marine e la loro reazione all'ambiente. Poiché queste sfide possono interferire con stime accurate della popolazione, è importante capirli e affrontarli.

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 la portata di questo aumento.

Primo, abbiamo sviluppato un modello matematico utilizzando 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. Perciò, sono state una scelta naturale per descrivere come una massa – nel nostro caso, la popolazione di lontre marine – si diffonde nello spazio e nel tempo.

Il nuovo approccio ci ha permesso di incorporare la nostra attuale comprensione dell'ecologia e del comportamento della lontra marina, comprese le preferenze dell'habitat, tassi di crescita massimi e dove le lontre marine sono state osservate per la prima volta a Glacier Bay.

Secondo, abbiamo incorporato le nostre equazioni all'interno di un modello statistico gerarchico. I modelli gerarchici vengono utilizzati per trarre conclusioni dai dati che derivano da processi complessi. Forniscono flessibilità per descrivere e distinguere tra varie fonti di incertezza, come l'incertezza nella raccolta dei dati e nei processi ecologici.

Le equazioni alle derivate parziali non sono nuove nel campo dell'ecologia, risalenti almeno al 1951. Tuttavia, fondendo queste equazioni con modelli statistici formali, possiamo dedurre in modo affidabile processi ecologici dinamici, quantificando adeguatamente l'incertezza associata ai nostri risultati. Fornisce un modo basato sui dati per analizzare le indagini sull'abbondanza di lontre marine negli ultimi 25 anni.

Questo ci ha fornito stime rigorose e oneste delle dinamiche di colonizzazione che hanno incorporato la nostra comprensione del sistema ecologico.

Una ripresa da record

Utilizzando 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.

A confronto, i tassi di crescita stimati delle lontre marine in altre popolazioni in Alaska, che si stavano anche riprendendo, sono stati limitati al 17-20%. Per di più, il tasso di riproduzione biologico massimo - il tasso più veloce che le lontre marine possono riprodurre - è compreso tra il 19 e il 23 percento all'anno. Ciò significa che il tasso di crescita della lontra di Glacier Bay era vicino o al massimo, e maggiore di qualsiasi popolazione di lontre marine registrata nella storia.

Sulla scia del ritiro dei ghiacciai, le lontre marine sono passate da inesistenti a colonizzare quasi tutta la Glacier Bay in un arco di 20 anni. Oggi, sono uno dei mammiferi marini più abbondanti a Glacier Bay. Recenti osservazioni hanno documentato grandi gruppi di oltre 500 lontre marine in alcune parti della Glacier Bay inferiore, suggerendo che le risorse di prede sono abbondanti.

La fusione di metodi statistici e matematici all'avanguardia rappresentati, per la prima volta, quanto fosse straordinaria la crescita e la diffusione di questa popolazione.

Le lontre marine hanno avuto un grande successo sulla scia del ritiro dei ghiacciai della marea a Glacier Bay. Mentre la perdita di ghiaccio marino indotta dal clima può influire negativamente su alcuni predatori apicali ad ampio raggio, come gli orsi polari o i trichechi, altre specie possono trarre vantaggio dall'emergere di nuove risorse di habitat e prede disponibili.

Gli esseri umani hanno causato il declino globale dei predatori all'apice, e questi cali sono spesso difficili da invertire. Però, i nostri risultati suggeriscono che, quando c'è una minima interferenza umana, predatori all'apice possono avere un grande successo nel ricolonizzare l'habitat adatto.

Questo articolo è stato originariamente pubblicato su The Conversation. Leggi l'articolo originale.