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RATE: Respiratory Acoustics To estimate Energy in wild cetaceans

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Misurazioni affidabili del respiro dei delfini selvatici

Cetacei come i delfini svolgono un ruolo importante nell’ecosistema marino a causa della loro posizione di grandi predatori in testa alla catena alimentare. L’impatto di questi ruoli deve essere quantificato misurando il loro consumo energetico allo stato selvatico, ma questo è difficile in animali così mobili.

Alimenti e Risorse naturali
Ricerca di base

Le attuali tecniche per stimare il consumo energetico dei delfini che nuotano liberamente ovrastimano i valori misurati di oltre il 200 %. Inoltre, integrano il dispendio energetico su scale temporali troppo lunghe, rendendo difficile individuare le risposte a eventi o condizioni specifici. Ciò ha implicazioni enormi su come gli scienziati stimano i fabbisogni energetici dei cetacei e comprendono in che modo rispondono a fattori di stress come i suoni artificiali. Il progetto RATE, finanziato dall’UE, ha prodotto le prime stime affidabili del dispendio energetico in cetacei controllati e che nuotano liberamente, applicando tecniche della medicina umana per ottenere informazioni dai suoni respiratori. Questa ricerca è stata intrapresa con il sostegno del Programma d’azione Marie Skłodowska-Curie. Funzionalità respiratoria testata durante il nuoto In ambienti di laboratorio, i ricercatori possono misurare diversi parametri del sistema respiratorio, ma sono state poche o nessuna le misurazioni del volume di respirazione in animali liberi di muoversi. «Volevamo sviluppare una tecnica per stimare la quantità di aria che i delfini selvatici scambiano quando nuotano liberamente», afferma la dottoressa Julie van der Hoop, ricercatrice borsista del programma Marie Curie. Il progetto era finalizzato a mettere in relazione il flusso e il volume respiratorio misurati e il suono registrato per stimare i volumi respiratori di delfini selvatici che nuotano nel loro ambiente naturale. «Questo metodo stima il volume entro il 18 % dei valori misurati rispetto agli umani, per i quali la validità è del 15 %», spiega la dott.ssa. van der Hoop. I ricercatori hanno combinato due tecnologie d’avanguardia. La prima è un flussometro noto come pneumotacometro, che viene normalmente utilizzato per valutare la funzione respiratoria umana. Una prima sfida era quella di adattarlo ai delfini, che possono espirare 14 volte più velocemente degli umani. La seconda tecnologia prevedeva etichette di bio-registrazione specifiche in grado di registrare il suono e il movimento e che si attaccano ai delfini proprio dietro lo sfiatatoio mediante ventose. Il progetto ha ottenuto misurazioni respiratorie simultanee e registrazioni acustiche di ogni respiro posizionando uno pneumotacometro su misura sullo sfiatatoio dei tursiopi troncati per registrare i flussi respiratori e i gas. Le etichette di registrazione acustica digitale (DTAG) hanno registrato il suono di espirazione e inalazione. Risultato inaspettato Gli scienziati hanno calibrato i tassi di flusso respiratorio dai suoni del respiro registrati nei delfini e li hanno applicati ai delfini selvatici che nuotano liberamente utilizzando i DTAG. Questo approccio ha fornito stime attendibili del flusso d’aria e del consumo energetico e i ricercatori hanno valutato i cambiamenti nelle condizioni respiratorie in risposta a eventi e comportamenti specifici. «Abbiamo superato i limiti esistenti per misurare la fisiologia respiratoria negli animali che nuotano liberamente e abbiamo migliorato la risoluzione delle stime del tasso metabolico sul campo da giorni a secondi. Questo rivoluziona davvero il modo in cui il ricambio energetico può essere misurato nei mammiferi marini selvatici», spiega la dott.ssa Van der Hoop. I risultati hanno rivelato come il volume respiratorio varia con l’attività e nel tempo e che, in media, il volume non è alto come ipotizzato in precedenza. «Questi risultati avranno importanti ripercussioni sulla stima del ricambio energetico dei cetacei selvatici, sulla valutazione dei costi dei disturbi antropici e sul conseguente rischio che le balene sviluppino malattia da decompressione», commenta il coordinatore del progetto, il prof. Madsen. RATE rivela anche che la scienza ha fatto molta strada dall’approccio dell’era della caccia alle balene alla ricerca. «Adesso siamo in grado di misurare parametri fisiologici fondamentali per questi animali selvatici in maniera non invasiva. Non dobbiamo uccidere le balene per studiarle», conclude il prof. Madsen.

Parole chiave

RATE, delfini, energia, cetacei, etichette di registrazione acustica digitale (DTAG). dispendio energetico, pneumotacometro, registrazione biologica

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