Le carpe asiatiche sono in grado di sopravvivere e crescere in porzioni molto più grandi del Lago Michigan di quanto gli scienziati credessero in precedenza e presentano un alto rischio di stabilirsi, secondo un nuovo studio di modellazione condotto da ricercatori dell'Università del Michigan e dai loro colleghi.

Alcuni studi precedenti hanno suggerito che bassi livelli di cibo nel lago Michigan potrebbero essere una barriera all'insediamento di carpe dalla testa grossa e d'argento, che in genere si nutrono di alghe e altri tipi di plancton. Bighead e silver carp sono le due specie di carpe asiatiche di maggiore preoccupazione per i Grandi Laghi.

Ma gli studi precedenti non hanno considerato il fatto che bighead e silver carp sono alimentatori opportunistici in grado di sopravvivere con un'ampia varietà di diete, compresa la materia organica morta chiamata detriti. Nel lago Michigan, detriti include frammenti di pellet fecali risospesi da innumerevoli cozze quagga e zebra sul fondo del lago.

Inoltre, studi precedenti non hanno valutato il potenziale habitat delle carpe a più di un metro sotto la superficie del lago.

Quando sono stati presi in considerazione la flessibilità della dieta e l'habitat sotterraneo, la quantità di habitat adatto per le carpe asiatiche nel lago Michigan è aumentata drasticamente, secondo l'autore principale dello studio Peter Alsip, che ha condotto la ricerca per la sua tesi di master presso la School for Environment and Sustainability di U-M.

In certi periodi dell'anno, il modello ha mostrato che l'intera estensione del lago Michigan, che ha una superficie di oltre 22, 000 miglia quadrate e una profondità media di 280 piedi, contiene un habitat adatto per carpe dalla testa grossa da qualche parte nella colonna d'acqua, secondo Alsip, che ora lavora presso il Cooperative Institute for Great Lakes Research con sede in UM.

L'habitat della carpa argentata era confinato alla costa, zone ricche di nutrienti. I risultati dello studio sono previsti per la pubblicazione il 12 agosto sulla rivista Biologia d'acqua dolce .

"L'habitat del sottosuolo e la flessibilità della dieta dei pesci non sono stati valutati in studi precedenti, e i nostri risultati indicano che queste considerazioni hanno avuto un effetto notevole sulla nostra valutazione di idoneità, "Ha detto Alsip. "La scarsa disponibilità di plancton del lago Michigan potrebbe non essere una barriera così forte come si pensava in precedenza".

Lo studio ha inoltre rilevato che:

Permettere ai pesci di nutrirsi con la dieta più ampia possibile (fitoplancton, zooplancton e detriti) in tutta la colonna d'acqua ha portato a volumi di habitat idonei che erano 4,6 volte maggiori rispetto alla dieta più ristretta (solo fitoplancton) per la carpa a testa grossa e 2,3 volte maggiore per la carpa argentata.

Mentre l'estensione dell'habitat di carpe asiatiche di alta qualità nel lago Michigan è relativamente piccola, il rischio di eventi di insediamento localizzato è elevato vicino alle foci dei fiumi e nelle parti ricche di sostanze nutritive di Green Bay. Il modello del team ha trovato un habitat adatto per tutto l'anno (che altri modelli suggeriscono sia in grado di supportare la deposizione delle uova e lo sviluppo delle uova) vicino alle foci di diversi fiumi, compreso il Milwaukee e St. Joseph.

Le mappe generate dal modello del team hanno identificato i punti caldi dell'insediamento di carpe asiatiche e il potenziale per i corridoi migratori attraverso i laghi "che possono facilitare e accelerare i movimenti in tutto il lago, " hanno scritto gli autori. Quelle mappe potrebbero aiutare gli sforzi di sorveglianza identificando le aree in cui potrebbero diffondersi le carpe bighead e argentate entrando nel lago.

Lo "strato di clorofilla profondo" relativamente ricco di plancton che si forma ogni estate nelle acque al largo del lago Michigan è in grado di supportare la crescita delle carpe dalla testa grossa. Precedenti studi sulla carpa non hanno valutato il potenziale di crescita in questo strato, che si forma ad una profondità media di circa 100 piedi.

I livelli di nutrienti che supportano il plancton nel lago Michigan sono in calo da decenni, in gran parte a causa della riduzione dei livelli di fosforo che entra nel lago e della diffusione di cozze quagga e zebra invasive, che ora ricoprono il fondo del lago, aspirando plancton e sequestrando i nutrienti in pellet fecali chiamati biodepositi.

La progressiva perdita di nutrienti nella colonna d'acqua dei laghi Michigan, un processo chiamato oligotrofizzazione, ha generato scetticismo tra alcuni scienziati circa la probabilità che le carpe asiatiche si stabiliscano lì. Ma gli esperimenti di laboratorio hanno dimostrato che le carpe asiatiche sono in grado di sopravvivere - e persino di aumentare di peso - nutrendosi solo di biodepositi di cozze quagga.

Nel loro studio, Alsip e i suoi colleghi hanno usato valori simulati di abbondanza di cibo e temperatura dell'acqua da un modello biofisico tridimensionale del lago Michigan per studiare il potenziale del tasso di crescita della carpa bighead e della carpa argentata.

Hanno osservato quanto bene i singoli adulti delle due specie di carpe potessero crescere nel lago Michigan quando si nutrivano di varie combinazioni dei tre tipi di cibo:fitoplancton, zooplancton e detriti, a varie profondità. Le aree in cui bighead e carpe argentate potevano mantenere o aumentare il loro peso corporeo sono state classificate come habitat adatto.

"Abbiamo scoperto che l'habitat adatto per le carpe bighead è molto diffuso nel lago Michigan, e questo è un risultato di fondamentale importanza ecologica per molte ragioni, ", ha affermato il coautore dello studio Hongyan Zhang di Eureka Aquatic Research ad Ann Arbor. Zhang, già della Scuola dell'U-M per l'Ambiente e la Sostenibilità e l'Istituto Cooperativo per la Ricerca sui Grandi Laghi, era relatore di tesi di Alsip.

Il fitoplancton è unicellulare, alghe fotosintetiche e cianobatteri. Gli zooplancton sono minuscoli animali alla base della catena alimentare che si nutrono di fitoplancton. Una grande preoccupazione per le carpe asiatiche è che potrebbero competere con i pesci che mangiano plancton residenti, compresi gli stadi larvali della maggior parte delle specie ittiche.

Il nuovo studio ha dimostrato che la diffusa disponibilità di pellet fecali di cozze quagga nel lago Michigan aiuterebbe probabilmente a mantenere in vita le carpe asiatiche, consentendo loro di migrare attraverso acque aperte impoverite di plancton e alla fine di diffondersi in tutto il lago. Bighead e silver carp sono noti collettivamente agli scienziati come carpe bigheaded, o BHC.

"La capacità del BHC di nutrirsi in modo flessibile di fitoplancton, zooplancton e detriti mitigano il rischio di morire di fame, anche in acque al largo, e, perciò, aumenta la loro probabilità di insediamento, " secondo gli autori. "Pertanto, sembra probabile che BHC possa sopravvivere, stabilire, e si è diffuso nell'habitat favorevole nel lago Michigan e nei suoi affluenti nonostante debbano viaggiare attraverso vaste aree con una minima biomassa di plancton".

Negli anni '70 sono state importate negli Stati Uniti meridionali per controllare la crescita delle alghe nei bacini idrici e nelle lagune di trattamento delle acque reflue. Fuggirono e si diffusero rapidamente in tutto il bacino del fiume Mississippi, stabilendo popolazioni dense in luoghi come il fiume Illinois, dove ora costituiscono il 63% del peso totale di tutti i pesci nel fiume.

Attualmente, bighead e silver carp sono stabiliti in bacini idrografici vicino ai Grandi Laghi ma non nei laghi stessi.

L'impatto della carpa asiatica su ecosistemi già invasi, così come la vicinanza del fronte di invasione al lago Michigan, hanno elevate preoccupazioni per la potenziale invasione dei Grandi Laghi attraverso il Chicago Area Waterway System, il collegamento artificiale tra il fiume Illinois e il lago Michigan.

A maggio, il capo del Corpo degli Ingegneri dell'Esercito degli Stati Uniti ha inviato al Congresso un piano da 778 milioni di dollari per installare le difese per le carpe al Brandon Road Lock and Dam vicino a Joliet, Illinois, a circa 40 miglia dal lago Michigan. Nel mese di luglio, gli otto governatori degli Stati Uniti della regione e due premier canadesi hanno approvato il piano.

Il Biologia d'acqua dolce lo studio è intitolato "Idoneità del lago Michigan per la carpa dalla testa grossa:l'importanza della flessibilità della dieta e dell'habitat del sottosuolo". DOI:10.1111/fwb.13382.

Oltre ad Alsip e Zhang, altri autori sono Mark Rowe, Doran Mason e Edward Rutherford del Laboratorio di ricerca ambientale dei Grandi Laghi della National Oceanic and Atmospheric Administration ad Ann Arbor; Catherine Riseng della U-M School for Environment and Sustainability e Michigan Sea Grant; e Zhenming Su del Dipartimento delle Risorse Naturali del Michigan.

Il progetto è stato finanziato dalla Michigan Sea Grant Graduate Research Fellowship, con fondi corrispondenti forniti dall'Istituto per la ricerca sulla pesca presso il Dipartimento delle risorse naturali del Michigan. Un ulteriore supporto è stato fornito da Michigan Sea Grant, l'Istituto per la ricerca sulla pesca, CIGLR, GLERL e il sistema informativo sulle specie acquatiche non indigene dei Grandi Laghi.

Utilizzando lo stesso approccio descritto sopra, Alsip e colleghi stanno attualmente studiando come l'idoneità all'habitat delle carpe asiatiche sia influenzata dalla meteorologia, carichi di fosforo in tutto il lago, e cozze quagga e zebra. Le loro scoperte potrebbero fornire un quadro più chiaro di come il riscaldamento climatico influenzerà la vulnerabilità del Lago Michigan alle carpe asiatiche e di come l'idoneità dell'habitat sia cambiata nel tempo in risposta alla riduzione del carico di nutrienti e all'invasione dei mitili.