Motori delle navi, esplosioni sottomarine, sonar e trivellazioni petrolifere stanno riempiendo di rumore gli oceani, danneggiando la vita marina, in particolare i cetacei. Ma alcuni ricercatori e organizzazioni, anche internazionali, stanno cercando soluzioni per limitare il crescente impatto acustico delle attività umane
di Nicola Jones/Nature
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Nel golfo di Tribugá, in Colombia, un canale profondo scorre dall’Oceano Pacifico verso la costa. È una zona adatta a fare un porto. Eppure, in questo momento, solo occasionalmente le navi solcano queste acque. La pesca nei paesini attorno al golfo è su piccola scala; molti abitanti locali usano le canoe. La maggior parte delle persone non si sofferma a pensare a quanto possa essere tranquilla questa costa: i suoi mari in gran parte non sono toccati dal rumore umano. Il suo mondo sottomarino è pieno di fischi e click delle megattere minacciate di estinzione, il rumore dei pesci e il verso dei gamberetti.

“È la cacofonia di suoni di animali perfetta per chi vuole addormentarsi”, afferma Kerri Seger, ricercatrice dell’azienda di tecnologia marina Applied Ocean Sciences di Santa Monica, in California, che sta studiando l’acustica marina della regione.

Presto tutto questo potrebbe cambiare. Sono in corso progetti per costruire un importante porto internazionale nel golfo per migliorare le rotte di trasporto verso l’Asia. La transizione da una costa tranquilla a una rotta marittima movimentata potrebbe disturbare le megattere (Megaptera novaeangliae) e altre popolazioni locali. Anche se Seger spera che le proteste locali impediscano lo sviluppo del porto, considera anche la costa Pacifica della Colombia come un sito sperimentale raro che potrebbe aiutare a rispondere a una domanda pressante per la scienza marina: quanto è dannosa per la vita oceanica la crescente impronta acustica dell’umanità?

La preoccupazione internazionale sta aumentando rapidamente, mentre crescono le prove sui problemi derivanti dal frastuono creato da sonar militari, indagini sismiche, trivellazione petrolifera, dragaggio e motori navali. Suoni forti e improvvisi possono causare danni fisici; il rumore di fondo persistente, come quello della navigazione, può alterare una serie di sistemi e comportamenti, dalla comunicazione all’alimentazione.

“C’è la volontà politica di regolamentare il rumore subacqueo”, dice Jakob Tougaard, biologo dell’Università di Aarhus, in Danimarca. Lo scorso novembre le Nazioni Unite hanno concordato risoluzioni per salvaguardare la salute degli oceani che hanno rilevato “un urgente bisogno” di ricerca e cooperazione per affrontare gli effetti del rumore subacqueo antropogenico. L’Unione Europea ha adottato una legislazione per arrivare a sistemi marini in salute entro il 2020, compresa una disposizione per garantire che il rumore subacqueo non “influenzi negativamente” la vita marina. Anche le organizzazioni marittime sono preoccupate: nel 2014 l’Organizzazione marittima internazionale ha emanato linee guida sulla riduzione del rumore delle navi.

Ma c’è ancora un vuoto nella scienza. Poiché il rumore è così pervasivo, è difficile studiare l’impatto via via che aumenta. Non è chiaro se i sistemi marini possano aggirarlo o adattarsi, o se esso causerà disastri in popolazioni già stressate. Così i ricercatori stanno diventando prospettori acustici, alla ricerca di zone tranquille e di habitat rumorosi nello sforzo di documentare che cosa accade esattamente quando cambiano i livelli sonori. Gli sforzi spaziano da esperimenti naturali sugli effetti di un piano per rivedere le rotte di navigazione nel Mar Baltico, all’indagare l’impatto di una sperimentazione per ridurre la velocità delle navi nelle acque costiere al largo di Vancouver, in Canada.

Nel grande mosaico di minacce all’ecosistema oceanico, il cambiamento climatico potrebbe essere un problema più grande, insieme all’acidificazione e all’inquinamento. Ma i ricercatori temono che il rumore di fondo sarà la goccia che fa traboccare il vaso per le specie in via di estinzione. “Due fattori di stress messi insieme sono più che A + B”, afferma Lindy Weilgart, biologa alla Dalhousie University canadese di Halifax. “L’effetto negativo è maggiore della somma delle parti.”

Un mondo tutt’altro che silenzioso
Decine di anni fa, non si sapeva molto sul rumore nell’oceano. Quando l’oceanografo francese Jacques Cousteau realizzò un documentario sull’oceano nel 1956, lo chiamò Il mondo silenzioso, un termine improprio, che i ricercatori di oggi ricordano con un pizzico di ironia. In realtà, l’oceano è un luogo rumoroso: onde, vita marina e pioggia creano il loro frastuono. Una megattera può essere rumorosa quanto un motore fuoribordo, dice Seger.

L’umanità ha notevolmente arricchito il paesaggio sonoro dell’oceano. Non c’è una mappa globale del rumore oceanico, ma i ricercatori concordano sul fatto che il traffico delle navi è quasi raddoppiato tra il 1950 e il 2000, aumentando i contributi sonori di circa tre decibel per decennio. Questo si traduce in un raddoppio dell’intensità del rumore ogni dieci anni (i decibel sono calcolati su una scala logaritmica). Il suono si propaga in modo diverso nell’aria rispetto all’acqua, rendendo difficile il confronto tra i due ambienti. Ma l’esplosione prodotta da un cannone ad aria sismico usato per mappare il fondo del mare alla ricerca di petrolio e gas può essere forte come il lancio di un razzo o un’esplosione di dinamite sott’acqua; i motori delle navi e le trivellazioni petrolifere possono raggiungere il boato di un concerto rock. Alcuni di questi suoni sono udibili per centinaia di chilometri.

Il segno più evidente di problemi è giunto quando numerosi gruppi di cetacei zifidi morti hanno fatto la loro comparsa sulle spiagge. Sembra che suoni forti possano scatenare immersioni in preda al panico che nei cetacei causano una sorta di malattia da decompressione, con emorragie cerebrali e cardiache. Nei cinque decenni precedenti al 1950, i ricercatori hanno registrato solo sette spiaggiamenti di massa; ma da allora al 2004, dopo l’introduzione del sonar ad alta potenza per le operazioni navali, ce ne sono stati più di 120. Gli studi dimostrano che l’esposizione a forti rumori può danneggiare le orecchie e causare la perdita dell’udito nei cetacei. L’effetto può anche interessare gli invertebrati, compromettendo lo sviluppo delle larve di capesante, per esempio. Nel 2017, i ricercatori hanno riferito che i rumori delle esplosioni per il rilevamento sismico potrebbero propagarsi attraverso l’acqua e uccidere lo zooplancton a più di un chilometro di distanza; l’onda acustica lo elimina “come l’erba quando si falcia un prato”, dice Rob Williams, co-fondatore del progetto di conservazione dei cetacei Oceans Initiative di Seattle, nello Stato di Washington.

Anche il rumore di fondo ha un effetto. I ricercatori hanno avuto una rara opportunità di studiarlo nel 2001, dopo gli attacchi terroristici alle torri gemelle di New York. In quell’occasione, il trasporto commerciale si è fermato, e questo ha attenuato notevolmente il rumore marino. Rosalind Rolland, direttrice della sezione per la salute degli oceani presso l’Anderson Cabot Center for Ocean Life di Boston, in Massachusetts, stava effettuando uno studio di lunga durata su campioni di feci provenienti da esemplari di balena franca nord-atlantica (Eubalaena glacialis) e ha notato un calo dei metaboliti legati allo stress. È stata la prima prova biologica del fatto che l’esposizione al rumore a bassa frequenza delle navi era associata a stress cronico nei cetacei.

Una serie di altri studi ha dimostrato che il rumore delle navi può aumentare i livelli di ormone dello stress negli organismi, inclusi pesci e granchi, facendo sì che trascorrano più tempo a monitorare i segnali di pericolo invece che a curare la prole, per esempio. In uno studio, il tasso di sopravvivenza della “damigella due occhi” (Pomacentrus amboinensis) su una barriera corallina è sceso a meno della metà del livello precedente quando gli animali sono stati esposti al rumore di una barca. I delfini cambiano tono: se il rumore ambientale è forte, fischiano a una frequenza più bassa, con meno variazioni. Alcune megattere semplicemente smettono di cantare. Tutto questo è in grado di alterare i rapporti tra le specie secondo modalità ancora sconosciute, dice Williams: i mari più rumorosi stanno sicuramente cambiando chi può effettivamente catturare il cibo, trovare un compagno o nascondersi dai predatori.

Una regola empirica suggerita nel 2016 dalla National Oceanic and Atmospheric Administration degli Stati Uniti afferma che gli impulsi sonori sopra i 160 decibel fanno cambiare comportamento ai mammiferi marini. Per il rumore cronico, continuo, questo valore di riferimento è inferiore a 120 decibel.

La domanda difficile è se questo rumore sia qualcosa a cui gli ecosistemi e le popolazioni possono adattarsi, o qualcosa di più serio.

Forse la migliore prova che il rumore di fondo può essere un problema critico viene dai dati sulle orche (Orcinus orca) al largo della costa del Pacifico del Canada. Alcuni ricercatori, tra i quali Williams, hanno riferito che quando erano circondate dal rumore di imbarcazioni le balene residenti trascorrevano tra il 18 e il 25 per cento in meno di tempo per nutrirsi rispetto a quando erano immerse nella quiete. Ci sono solo 75 orche residenti meridionali che rimangono in questa zona, e stanno già affrontando una disponibilità di cibo drasticamente ridotta, a causa del calo delle riserve di salmone, dice Williams. “Non stiamo parlando di un problema di qualità della vita; stiamo parlando di qualcosa con impatti reali”.

Esperimenti sugli oceani silenziosi

Di fronte a sfide del genere, una decina di anni fa l’ambientalista Jesse Ausubel della Rockefeller University di New York ha proposto l’idea grandiosa di un International Quiet Ocean Experiment (IQOE). Prima di allora Ausubel aveva co-fondato progetti ambiziosi tra cui il Census of Marine Life, un progetto su larga scala che mirava a catalogare tutti gli organismi oceanici. Nel 2011, con altri ha pubblicato l’idea di “silenziare” l’oceano per vedere che cosa permette l’assenza di rumore.

Poiché silenziare l’intero oceano è impossibile, anche per un giorno, l’idea è stata adattata a compiti più limitati e più gestibili. Nel 2015, l’IQOE ha pubblicato il suo piano scientifico e ora ha il ruolo di organismo ombrello dedicato al coordinamento, ma non al finanziamento, della ricerca sul rumore marino. Uno dei suoi obiettivi principali è semplicemente raccogliere più dati: l’anno scorso ha convinto il Global Ocean Observing System, un lodevole progetto delle Nazioni Unite che coordina satelliti, boe e navi da ricerca che controllano l’oceano, ad aggiungere il rumore alla sua lista di variabili essenziali, insieme ad altre fondamentali, come la temperatura.

Tra i progetti che IQOE sostiene vi sono il lavoro di Seger in Colombia e un esperimento naturale nel Baltico. Svezia e Norvegia hanno preso l’insolita decisione di dividere in due parti una rotta di navigazione principale attraverso lo stretto di Kattegat (tra Danimarca e Svezia), a partire dal prossimo anno, per rendere più sicura questa rotta trafficata. Tougaard e colleghi prevedono di distribuire 10-20 idrofoni in tutta la regione quest’estate per documentare l’effetto che ha lo spostamento dei percorsi di circa 80.000 navi all’anno. Quei dati saranno utili anche in altre regioni, dice Tougaard, compresa una rotta di navigazione che passa vicino ad alcuni banchi di sabbia usati per la riproduzione da una popolazione di focene del Mar Baltico (Phocoena phocoena) in pericolo di estinzione. “Se c’è un impatto, potrebbe avere senso spostare quella rotta marittima”, dice. “Sarà un percorso più lungo, che costa denaro e implica la produzione di più anidride carbonica. Quindi dobbiamo essere sicuri”.

“L’Artide è un’altra area di studio”, dice Seger. Quando il ghiaccio si scioglie e si aprono le rotte di navigazione, il rumore antropogenico potrebbe diventare un fattore di stress maggiore per le specie che affrontano più cambiamenti rapidi. Dal 2005 al 2017 il traffico navale nella regione è aumentato del 75 per cento e alcuni ricercatori hanno raccomandato di spostare le rotte di navigazione per evitare le specie sensibili.

Williams pensa di aver trovato un altro posto per studi controllati. Nel 2016, è venuto a conoscenza di una tradizione indù chiamata Nyepi, una giornata di silenzio che si svolge a Bali all’inizio di marzo. È osservata rigorosamente: tutti i negozi, gli aeroporti, la navigazione e la pesca vengono chiusi e i turisti sono portati via in modo gentile dalla spiaggia alle loro camere d’albergo. Williams l’ha vista come un’opportunità unica: “Nessuno al mondo chiude per un giorno”, dice. Nel 2017 è andato a Bali e ha messo sei idrofoni in acqua per misurare l’effetto del silenzio. “La diminuzione era nell’ordine di 6-9 decibel. Circa la stessa di New York e Boston dopo l’11 settembre”, dice. “È stato straordinario”. Il passo successivo, dice Williams, è indagare sulla risposta di coralli e pesci al silenzio, anche se non ha ancora progetti o finanziamenti specifici per tornare laggiù.

Osservare il silenzio

Come nel caso dei cambiamenti climatici, le prove del danno prodotto dal rumore marino sono abbastanza da andare avanti con l’azione, ma il dibattito si sofferma sulla portata e sull’urgenza del problema. Fortunatamente, il rumore è più facile e più veloce da ridurre rispetto all’acidificazione degli oceani o all’uso di combustibili fossili, afferma Seger. “Si tratta di riprogettare le eliche e reinstradare le rotte di navigazione”, afferma. “Possiamo innescare cambiamenti tangibili”.

Un esperimento ha testato alcuni di questi cambiamenti nello stretto di Haro, attorno all’estremità sud-orientale dell’isola canadese di Vancouver, dove ogni anno la famiglia di orche studiata da Williams trascorreva un periodo. Da agosto a ottobre del 2017, molte navi portacontainer e mercantili che attraversavano lo stretto hanno volontariamente rallentato la velocità da 18 nodi (miglia nautiche all’ora) a 11 nodi. Ciò ha aggiunto mezz’ora al loro viaggio, ma ha ridotto il rumore dei motori. Le navi hanno aderito a una richiesta del programma Enhancer Cetacean Habitat and Observation (ECHO) del porto, che ha effettuato un secondo esperimento lo scorso anno. Per alcune navi, la diminuzione di soli tre nodi ha ridotto l’intensità del rumore della metà.

Quando ECHO ha monitorato un sito importante per le orche, i livelli di rumore oscillavano tra 75 decibel e 140 decibel sia prima sia durante il rallentamento, a seconda del meteo, della fauna selvatica e delle navi di passaggio. Ma durante il rallentamento del 2017, il rumore è sceso di una media di 1,2 decibel: si tratta di una riduzione del 24 per cento dell’intensità del suono. L’esperimento non è stato progettato per studiare il comportamento delle balene, ma i modelli prevedono che questa riduzione del rumore possa ridurre di circa il dieci per cento il tempo per cui le acque sono investite da rumore fastidioso (per queste balene si stima siano superiore a 110 decibel), dando alle balene maggiori possibilità di riempirsi la pancia. I risultati completi del 2018 non sono ancora stati pubblicati.

Uno degli studi di Williams ha dimostrato che in una moderna flotta di oltre 1500 navi, metà del rumore proveniva da appena il 15 per cento delle imbarcazioni, quindi prendere di mira le peggiori potrebbe fare molto. “Ciò significa che non abbiamo bisogno di una draconiana regolamentazione della flotta per arrivare ai nostri obiettivi di conservazione”, afferma Williams. Ma aggiornare a posteriori una nave con un sistema di controllo del rumore può essere costoso e finora tutte le risposte agli appelli al silenzio delle navi sono state su base volontaria. Nel 2017, l’autorità portuale di Vancouver ha iniziato a offrire tariffe scontate per le navi più silenziose, facendo del Canada il primo paese al mondo a ospitare un incentivo finanziario per ridurre il rumore marino. “A mio avviso, il porto di Vancouver è anni avanti rispetto al resto del mondo”, afferma Williams. Ma finora la risposta è limitata: nel 2017 solo 34 delle circa 3000 navi in visita hanno approfittato degli sconti sul rumore.

Nel frattempo, i prospettori acustici stanno aiutando a identificare altre aree in cui il rumore potrebbe essere ridotto in modo vantaggioso. Williams ha mappato un hot-spot in cui il rumore ambientale arriva alle popolazioni di focene al largo della costa di Haida Gwaii, un arcipelago scarsamente popolato al largo delle coste della British Columbia, a volte chiamato “Galápagos del nord”. Un lavoro simile ha esaminato l’inquinamento acustico nel Mediterraneo. Questo lavoro può anche individuare aree che sono frequentate dalla natura selvaggia e allo stesso tempo ancora tranquille: si tratta di aree eccellenti per la conservazione, sostiene Williams. I meccanismi di conservazione esistenti, come le zone marine protette, potrebbero essere luoghi naturali per introdurre l’idea di limitare il rumore, afferma Williams. Sarebbe una svolta, dice, se qualcuno ospitasse la prima “area marina protetta silenziosa” ufficiale del mondo.

La buona notizia è che l’inquinamento acustico può essere affrontato in modo estremamente rapido; ci sono soluzioni note e modi efficaci per mitigare il rischio. Weilgart afferma che i cannoni ad aria compressa tipicamente usati nelle rilevazioni sismiche potrebbero essere sostituiti con un vibratore subacqueo che crea un impatto sonoro più piccolo e una pressione di picco più bassa, riducendo la possibilità di disturbo per la vita marina. Quando gli enti regolatori hanno posto limiti al rumore della battitura dei pali sottomarini per i parchi eolici offshore in Germania, racconta Weilgart, l’industria ha rapidamente adottato metodi più silenziosi, come avvolgere i pali in una cortina di bolle per assorbire il suono. Ora le aziende stanno escogitando metodi per affondare i pali senza martellarli, aggiunge.

Le navi possono essere rese più silenziose sollevando i motori dal fondo della nave o usando eliche progettate per ridurre la cavitazione, cioè la creazione di minuscole bolle, che scoppiano rumorosamente quando esplodono. I moderni metodi di comunicazione possono aiutare le navi ad avvicinarsi lentamente ai porti, aggiunge Tougaard, invece che andare veloci per poi rimanere ormeggiate al largo fino a quando non diventa disponibile un punto di attracco. Molte navi da crociera ora usano motori elettrici per azionare le loro eliche, principalmente per ridurre i livelli di rumore per i loro clienti, ma anche a beneficio della vita marina.

Fortunatamente, dice Weilgart, la maggior parte delle misure per diminuire il rumore delle navi va di pari passo con il miglioramento dell’efficienza dei consumi. “Sono molto concentrato sulle soluzioni”, dice. “Abbiamo solo bisogno di abbassare quel maledetto rumore.”

(L’originale di questo articolo è stato pubblicato su “Nature” il 10 aprile 2019. Traduzione ed editing a cura di Le Scienze. Riproduzione autorizzata, tutti i diritti riservati.)