Come si studiano gli animali?
Metodi e trucchi per studiare l’ecologia e il comportamento degli animali in Artico
All’interno del nostro percorso abbiamo incontrato descrizioni di specie animali, del loro habitat e del loro comportamento. Sappiamo tutto di loro: dove vivono, come si spostano, cosa mangiano, come si accoppiano ma… come si fa a saperlo? Cosa fa il naturalista per ricavare queste informazioni? Che tecniche usa? È facile, no? Basta andare in natura…
E invece no, studiare gli animali sul campo è una attività complessa che richiede conoscenze e tecniche particolari, anche perché è il ricercatore che deve adattarsi alle condizioni imposte dalla specie di interesse, ma è anche un’attività molto appagante.
Lo studio degli animali è stato sin dai tempi antichi un argomento affascinante e coinvolgente e la necessità di effettuare studi in natura per la comprensione del comportamento e dell’ecologia delle specie ha portato a ideare e perfezionare tecniche di indagine che oggi ci permettono di ottenere informazioni sia nell’ambito della ricerca scientifica, sia in un ambito molto più pratico come quello della gestione e conservazione delle specie.
Contare gli animali: i censimenti
Molte ricerche scientifiche, specialmente se di carattere ecologico o gestionale, non possono prescindere dalla conoscenza del numero di individui appartenenti a una specie in una determinata area. Soprattutto nei tempi moderni in cui gli interventi umani possono comportare gravi modificazioni ambientali che hanno la capacità di influire fortemente sulla abbondanza di una specie e sulla sua salvaguardia.
Censire una specie in modo esaustivo è complesso, ma ci si può affidare a stime numeriche d’abbondanza condotte con diverse tecniche di conteggio.
Queste devono tener conto di importanti fattori, come le caratteristiche ecologiche, le abitudini comportamentali, la densità e la contattabilità della specie oggetto di studio, ma anche la conformazione stessa dell’area in cui si vuole effettuare il censimento.
Alcune tecniche di stima fanno affidamento su modelli matematici che si rivelano affidabili se vengono rispettati certi criteri.
Quando non è possibile ottenere una stima esaustiva dell’abbondanza di popolazione, per esempio nel caso di specie elusive o di zone difficilmente percorribili, ci si può affidare a degli indici di abbondanza relativa, ossia un valore che non riflette la vera abbondanza ma è ad essa correlato, utile per monitorare l’andamento della popolazione nel tempo.
Le metodologie per censire gli animali seguono in genere protocolli simili, adattati però alle necessità e alle abitudini della specie di interesse.
Gli ungulati che vivono in ambienti aperti, come le renne delle Svalbard, possono essere conteggiate integrando due tecniche piuttosto comuni: il conteggio su transetti e i conteggi assoluti per zone campione.
Il conteggio su transetti prevede che gli operatori percorrano un percorso lineare di lunghezza predefinita rilevando tutti gli individui che riescono ad avvistare, indicando per ciascun individuo la presunta distanza perpendicolare dal transetto. Questo metodo è molto usato soprattutto con animali dalle grandi dimensioni, la cui contattabilità è resa più facile per l’appunto dalle dimensioni, e perché è possibile coprire vaste aree ottenendo una stima affidabile degli individui.
La seconda tecnica, i conteggi assoluti, non prevedono una stima numerica, ma bensì un conteggio esaustivo e ufficiale di tutti gli individui all’interno di determinate aree in un preciso momento. Dapprima vengono definite le zone in cui effettuare i conteggi e al loro interno vengono selezionati diversi punti di osservazione, da cui a 360° verranno contattati tutti gli individui visibili.
Alla fine, i dati ottenuti dai due metodi permetteranno di estrarre una stima piuttosto precisa degli individui presenti nella regione di interesse.
Altre tecniche sono ovviamente possibili. Ad esempio le renne dell’altopiano dell'Hardangervidda (Norvegia) vengono censite anche da elicottero, in modo da contattare nella stessa giornata il maggior numero di gruppi (e contare la consistenza di ciascuno) nell’intera area di interesse.
La frazione di individui dotati di collare con radiotrasmittente (che si sa essere vivi e presenti nell’area censita) contattati durante il censimento, fornirà la probabilità di contattare un gruppo di renne (contattabilità), e permetterà quindi di stimare l’intera popolazione.
Riconoscere gli animali e monitorarne gli spostamenti: le marcature
Stercorario maggiore inanellato con anello colorato in materiale plastico
Identificare univocamente gli individui di una specie animale è utile sia nelle tecniche di stima dell’abbondanza di popolazione che negli studi eco-etologici. Cercare di riconoscere un individuo basandosi solo sulle sue naturali caratteristiche fisiche, però, è estremamente complesso, se non impossibile.
Per questo motivo i ricercatori hanno elaborato tecniche di marcatura artificiale che permettono l’identificazione degli individui senza però ledere il benessere dell’animale o modificarne il comportamento. Queste metodologie sono state fondamentali per compiere studi sul comportamento, la socialità, per non parlare di dispersione e migrazione, permettendo di ottenere informazioni con importanti ripercussioni sia per la ricerca che per la gestione ambientale.
Oca selvatica dotata di collare colorato e con codice
L'inanellamento è un metodo semplice con cui si possono marcare individualmente gli uccelli. Consiste nell'applicare un anello in metallo, o in materiale plastico, di dimensioni idonee alla specie, sul tarso dell'uccello.
Ciascun anello è dotato di un codice alfanumerico che permette di identificare l’individuo in maniera univoca.
Cattura di un’oca
L’animale viene catturato, con metodi diversi in funzione delle specie di interesse, quindi viene apposto l’anello e vengono prese diverse misure biometriche, e subito dopo viene rilasciato.
Gli anelli in metallo necessitano la ricattura dell’individuo per ottenere la rilettura del codice, ma hanno il vantaggio di essere virtualmente indistruttibili.
Inanellatore abilitato mentre appone gli anelli colorati al tarso di un’oca facciabianca
Al contrario gli anelli in plastica colorata permettono di identificare l’individuo a distanza, senza necessità di ricattura, rilevando il codice e il colore associato, tramite osservazione con un cannocchiale o una macchina fotografica.
La marcatura individuale degli uccelli consente studi sulla migrazione, sul comportamento e struttura sociale, longevità e tassi di sopravvivenza, successo riproduttivo e crescita demografica.
Una volpe artica con marche auricolari
Per i mammiferi un braccialetto alla zampa non è consigliabile in quanto potrebbe essere facilmente rimosso dall’animale stesso, per cui si ricorre a metodi di marcatura diversi e in altre regioni corporee.
Nei mammiferi di dimensioni medio/grandi è comune l’utilizzo di targhette, applicate alle cartilagini delle orecchie, o di collari in materiale plastico di vari colori e forme, con uno o più caratteri sovrascritti o combinazioni di colori.
Rilevatore intento a leggere gli anelli colorati a distanza (osservato da una volpe artica)
Anche in questo caso, non è necessaria la ricattura dell’individuo per poter leggere le marcature e identificare gli individui: è possibile farlo a distanza usando un binocolo o un cannocchiale.
Per i micromammiferi, come i lemming, si utilizzano invece targhette auricolari metalliche (che però richiedono la ricattura dell’individuo), oppure piccoli microchip (passive integrated transponder) da applicare sottopelle, simili a quelli utilizzati per i cani domestici, che possono essere identificati con un lettore apposito da breve distanza.
Un esempio: la sterna artica
La sterna artica (Sterna paradisaea) è un uccello marino nato per volare per lunghissime distanze, grazie ai loro corpi piccoli e leggeri e alle ali affusolate. Sono infatti note per i loro straordinari viaggi migratori dai quartieri riproduttivi, che si trovano nelle regioni circumpolari artiche e sub-artiche, fino alle loro aree di svernamento che invece si ritrovano al circolo polare antartico e sub antartico.
Sterna artica in caccia
Silvia Giamberini | Diritti riservatiLa magnifica capacità di volo delle sterne artiche si può notare anche quando cacciano, volando in modo leggiadro sopra il pelo dell’acqua e prelevando in maniera molto precisa i piccoli pesci più vicini alla superficie. La sterna artica è carnivora: si nutre di piccoli pesci e crostacei, ma talvolta anche di insetti, che insegue in volo un po’ come fanno le rondini.
L’inanellamento di questa specie ha rivelato la vera entità della lunghezza percorsa da questi splendidi animali durante la migrazione, che può addirittura arrivare a più di 70.000 km e le ha fatto quindi guadagnare il record per il percorso migratorio più lungo fra le specie aviarie.
Le sterne artiche vengono catturate con particolari trappole a caduta controllate a distanza.
Quando l’individuo entra nella trappola questa viene fatta cadere rimuovendo il supporto che la tiene aperta.
Subito dopo la sterna viene recuperata da un operatore.
Dopodiché vengono apposti gli anelli, uno in plastica colorata su una zampa e uno in metallo sull’altra, e controllato che non diano problemi all’animale.
Successivamente si prendono le misure biometriche che forniscono importanti informazioni sulla salute degli individui e sulle diverse caratteristiche delle popolazioni.
Per prima cosa, grazie ad un semplice calibro, viene misurato il tarso dell’animale, ovvero la porzione della zampa senza piume che va dall’articolazione con il piede all’articolazione superiore.
Poi si misura la lunghezza becco-testa, quindi dalla punta del becco alla nuca, la lunghezza del becco e infine lo spessore del becco all’altezza della sua attaccatura.
Quindi con particolari righelli si prende la misura della corda massima, ovvero la lunghezza completa dell’ala, dalla punta dell’articolazione con l’ala piegata a 90° alla punta più prominente della penna primaria più lunga.
Ed ecco che finite le operazioni di misura la sterna è di nuovo libera!
Inanellamento di una sterna artica nella stazione artica di Ny Alesund
Questo video è stato girato all’interno del deposito di gasolio della stazione artica di Ny Alesund alle Isole Svalbard. Le sterne nidificano volentieri all’interno del recinto del deposito perchè, essendo recintato, i nidi sono al sicuro dalle volpi! Quale occasione migliore per i ricercatori per studiare da vicino i nidi e i nuovi nati! In questo video vediamo il prof. Loonen dell’università di Groningen, nei Paesi Bassi, che inanella e compie misure biometriche sui pulli di sterna. Dato che le zampe dei pulli non si modificano durante la crescita, questi possono essere inanellati direttamente al nido. Il pullo di sterna artica viene temporaneamente allontanato dal nido e attraverso una pinza apposita viene apposto l’anello di metallo con il suo codice identificativo. La pinza è progettata in funzione della dimensione del tarso della specie di interesse per poter stringere in maniera corretta l’anello. Quindi il pullo viene inserito in un morbido sacchetto di tessuto appeso ad un dinamometro così da registrarne il peso, che fornisce un’importante informazione sullo stato di salute del piccolo.
Una marcatura speciale: dispositivi di tracciamento elettronico
Recentemente è divenuto comune l’utilizzo di dispositivi elettronici di tracciamento come trasmittenti satellitari e geolocator. Questa strumentazione permette di ottenere informazioni dettagliate e continuative sui movimenti degli individui, fornendo ad esempio dati spazio-temporali di interi viaggi migratori o informazioni comportamentali a scala fine.
Geolocalizzatore GPS
La modalità di funzionamento e le dimensioni dei dispositivi sono molto diverse: le trasmittenti satellitari, appoggiandosi a satelliti come il sistema ARGOS, sono in grado di ottenere dati molto più dettagliati e in tempo reale, ma in genere sono più grandi e pesanti dei geolocator.
I geolocator registrano continuamente l’intensità luminosa, che consente l’estrapolazione della posizione a partire dai cicli giorno/notte registrati, e richiede il recupero del dispositivo per poter scaricare i dati registrati.
Il tipo di trasmittente utilizzabile è limitato dalle dimensioni della specie di interesse. Per questo motivo in genere i localizzatori GPS vengono utilizzati su specie di grandezza maggiore, mentre i geolocator possono essere applicati anche a specie di piccole dimensioni.
Anche il supporto per la trasmittente viene specificatamente disegnato per la specie di interesse e sistemato così che non infici in alcun modo il comportamento e la salute dell’individuo.
Oca facciabianca con collare gps
Recupero di un geolocator perso da una sterna artica
Gli individui possono perdere i geolocator e ciò può essere notato osservando a distanza l’individuo. Poiché lo strumento non trasmette dati a distanza, non è possibile sapere dove questo è stato smarrito, ma se si ha fortuna, come in questo caso, è possibile ritrovarlo in un luogo estremamente frequentato dall’individuo, sebbene possa non essere un’impresa così facile.
Ciao, chi sei, e come stai? La raccolta di campioni biologici per analisi sanitarie, genetiche e sulle abitudini alimentari
Campioni di sangue da diversi individui per analisi sanitarie
Determinati studi possono richiedere il prelievo di campioni biologici sia in modo diretto (sangue, piume) che indiretto (feci, rigurgiti).
Attraverso i campioni biologici si possono, infatti, diagnosticare malattie potenzialmente pericolose in una popolazione, esaminare le caratteristiche genetiche degli individui ad essa appartenenti, verificare come questi caratteri si trasmettono alla progenie, e infine analizzare la dieta di una specie.
Prelievo di sangue dall’ala con siringa su un’oca facciabianca
Abbastanza comuni sono i prelievi ematici, che, sebbene necessitino di esperienza e attenzione oltreché l’attrezzatura idonea, possono fornire numerose informazioni per analisi sanitarie, genetiche, ma anche sul sistema immunitario, potendo così verificare il grado di risposta degli individui a potenziali patogeni.
Raccolta di campione fecale con un tampone da una fatta di orso polare
Un tipo di campione biologico il cui prelievo è assolutamente non invasivo sono le feci. Da queste possono essere estratte numerose e importanti informazioni. L'analisi visiva e microscopica, difatti, permette di effettuare indagini sia sullo stato di salute degli individui, rilevando ad esempio la presenza di uova di parassiti, sia sulle abitudini alimentari della specie attraverso il riconoscimento degli elementi duri inclusi.
Il prelievo deve essere eseguito seguendo attentamente un protocollo specifico per la specie di interesse, che assicuri sia la sicurezza e il benessere dell’animale sia la sicurezza stessa dell’operatore coinvolto. Il protocollo specifica fra l’altro il vaso sanguigno raccomandato per l’effettuazione del prelievo e la modalità con cui questo deve essere svolto.
Inoltre, sebbene sia complesso per via dell’elevato deterioramento, sulle feci è possibile anche effettuare analisi del DNA così da ottenere informazioni ancora più dettagliate riguardo alla dieta.
Analisi più complesse inoltre possono essere impiegate per studi etologici legati alla risposta allo stress, infatti nelle feci si possono ritrovare i metaboliti espulsi derivanti dagli ormoni dello stress, come il cortisolo.
Anche le penne possono fornire moltissime informazioni, e il prelievo è meno invasivo rispetto a quello del sangue. Possono fornire informazioni genetiche grazie alle cellule che contengono, o sulle aree di provenienza grazie alle analisi dell’abbondanza degli isotopi di determinati elementi, tenendo in considerazione il periodo dell’anno in cui la penna raccolta è stata prodotta.
I rapporti isotopici di alcuni elementi cambiano infatti a seconda delle zone, e lo stesso rapporto verrà fissato nella penna. Infine una penna può indicarci condizioni di stress dell’animale, o l’esposizione a sostanze nocive come metalli pesanti. A seconda del tipo di studio, si possono prelevare poche piume dal petto o in prossimità della cloaca, oppure una penna dell’ala o della coda e si conservano in modi diversi in funzione dell’analisi che deve essere effettuata.
La cattura e la manipolazione degli individui comportano quasi sempre un discreto stress per il soggetto catturato. Per questo le operazioni sono attentamente valutate e vengono svolte da operatori esperti e professionisti abilitati alla manipolazione degli animali.
L’etica ci impone di scegliere la tecnica meno invasiva possibile in relazione allo studio da effettuare, ma anche di cercare di ottenere il massimo delle informazioni possibili dai campioni ottenuti, in modo che siano utili alla conservazione e gestione della specie stessa.
Studiare gli animali: norme etiche per la cattura e la manipolazione
Francesca Avogadro di Valdengo (Consiglio Nazionale delle Ricerche) racconta che per poter conoscere determinati aspetti ad esempio dell’ecologia o del comportamento animale, può essere necessario catturare e manipolare alcuni individui della specie di interesse.
Pone l’attenzione sul fatto che qualsiasi ricerca scientifica, a maggior ragione se implica il coinvolgimento di animali, deve sottostare a norme etiche che regolano i rapporti tra il ricercatore e gli altri esseri viventi.
Rivela che catturare e manipolare un individuo comporta quasi sempre uno stress per il soggetto catturato, per cui queste operazioni possono essere intraprese solo per motivate necessità scientifiche e vengono definite e pianificate per rispettare il benessere, la dignità e l’incolumità degli individui catturati.
Riferisce che queste operazioni vengono svolte unicamente da operatori esperti e si deve scegliere sempre la metodologia meno invasiva. Non appena le azioni di cattura e manipolazione si sono concluse, i soggetti catturati devono essere immediatamente liberati, se possibile in un punto in prossimità di quello di cattura.