Wind speed and dissolved oxygen predict mullet jumping in a subtropical estuary

Nelle acque basse e soleggiate degli estuari subtropicali, i pesci affrontano una sfida costante e invisibile: la quantità di ossigeno disciolto nell'acqua può cambiare drasticamente. A differenza degli esseri umani che respirano l'aria liberamente, la maggior parte dei pesci si affida interamente alle branchie per estrarre l'ossigeno dall'acqua, un processo che diventa difficile quando l'acqua è calda, stagnante o affollata di alghe. Alcuni pesci hanno evoluto modi specializzati per far fronte a ciò, ma uno dei comportamenti più famosi e misteriosi appartiene alla muggine. Questi comuni pesci dalle scaglie argentee sono noti per i loro spettacolari salti, lanciandosi completamente fuori dall'acqua. Per decenni, gli scienziati hanno dibattuto sul perché lo facciano. Alcune teorie suggeriscono che i salti siano un modo per sfuggire ai predatori, liberarsi dei parassiti o semplicemente giocare. Tuttavia, un'idea di lunga data chiamata ipotesi della "campana subacquea interna" propone un motivo più urgente: che i pesci saltino per boccheggiare aria perché l'acqua sottostante manca di abbastanza ossigeno per mantenerli in vita. Questa teoria suggerisce che la muggine possieda una speciale tasca nella gola che può intrappolare l'aria, permettendo loro di respirare direttamente dall'atmosfera quando l'acqua le abbandona.

Per testare se questa teoria della respirazione regge nel mondo naturale, i ricercatori si sono dati il compito di osservare la muggine nella Big Sarasota Bay, un estuario poco profondo sulla costa del Golfo della Florida. La domanda non era solo se bassi livelli di ossigeno innescassero i salti, ma se il vento svolgesse un ruolo nascosto. Nelle baie poco profonde, il vento fa molto di più che increspare la superficie; esso mescola l'acqua, portando l'aria ricca di ossigeno nelle profondità e impedendo all'acqua di diventare stagnante. I ricercatori volevano sapere se le giornate calme, che permettono all'acqua di restare ferma e potenzialmente perdere ossigeno, porterebbero a più salti, anche se i livelli di ossigeno misurati in quel preciso momento sembravano accettabili. Si chiedevano anche se esistesse un punto specifico in cui il vento diventa abbastanza forte da interrompere completamente il salto, agendo come un interruttore naturale che mantiene l'acqua abbastanza ossigenata da permettere ai pesci di rimanere sommersi.

Per un periodo di quattro mesi nel 2025, un team di osservatori si è posizionato su un molo e ha osservato la baia in intervalli di un'ora, registrando ogni volta che una muggine saltava fuori dall'acqua. Insieme ai salti, hanno misurato l'ossigeno disciolto nell'acqua, la velocità del vento, la temperatura e altri fattori ambientali. Hanno raccolto dati su 126 separati periodi di osservazione, creando un quadro dettagliato del ritmo quotidiano della baia. L'obiettivo era vedere se il numero di salti potesse essere predetto dal vento e dai livelli di ossigeno, e se questi due fattori lavorassero insieme o separatamente per influenzare il comportamento dei pesci.

I risultati hanno delineato un quadro chiaro del comportamento dei pesci. I ricercatori hanno scoperto che la muggine saltava con maggiore frequenza quando l'acqua era calma e i livelli di ossigeno erano più bassi. Ciò ha confermato l'idea di base secondo cui i pesci stanno reagendo a una mancanza di ossigeno nell'acqua. Tuttavia, lo studio ha rivelato qualcosa di più sfumato: il vento contava quanto l'ossigeno stesso. Anche quando i livelli di ossigeno erano uguali, i pesci saltavano significativamente di più nelle giornate calme rispetto a quelle ventose. Ciò suggerisce che il vento non sia solo un fattore di sfondo, ma un elemento chiave che guida il comportamento. Quando il vento soffia, mescola l'acqua e la ripristina l'ossigeno, riducendo la necessità per i pesci di saltare per l'aria. Quando il vento cala, l'acqua diventa immobile, i livelli di ossigeno possono scendere in punti localizzati e la muggine inizia a saltare.

I dati hanno mostrato una soglia specifica in cui questo comportamento cambiava. I ricercatori hanno identificato una velocità del vento di circa 6,3 come punto di svolta. Al di sotto di questa velocità, man mano che il vento diventava più calmo, il numero di salti aumentava bruscamente. Al di sopra di questa velocità, il salto rimaneva basso e costante, indipendentemente da quanto il vento soffiasse forte. Ciò indica che le brezze molto leggere non sono sufficienti per mantenere l'acqua completamente miscelata, ma una volta che il vento raggiunge una forza moderata, è sufficiente a prevenire le condizioni di carenza di ossigeno che innescano i salti. Lo studio ha anche scoperto che la velocità del vento e l'ossigeno disciolto erano solo debolmente correlati tra loro, il che significa che una giornata calma non garantiva sempre bassi livelli di ossigeno, e una giornata ventosa non garantiva sempre alti livelli di ossigeno. Eppure, entrambi i fattori predicevano indipendentemente il salto, dimostrando che i pesci rispondono a una combinazione di aria ferma e alle conseguenti condizioni dell'acqua.

Sebbene i risultati supportino fortemente l'idea che la muggine salti per respirare l'aria quando l'acqua è povera, i ricercatori sono stati cauti nel sottolineare che questo non è l'unico motivo per cui i pesci saltano. I predatori, come squali e uccelli, sono comuni nella baia, e il salto è una nota tattica di fuga. Lo studio ha osservato i predatori durante alcuni dei periodi di osservazione, ma poiché i dati sono stati raccolti dalla riva, è stato difficile distinguere tra un salto causato da un predatore e uno causato dalla mancanza di ossigeno. I ricercatori suggeriscono che studi futuri utilizzando telecamere subacquee o droni potrebbero aiutare a separare queste cause. Inoltre, lo studio non ha trovato prove di estrema carenza di ossigeno, nota come ipossia, in cui i livelli di ossigeno scendono a livelli pericolosamente bassi. Inveve, il salto sembrava essere una risposta a riduzioni moderate di ossigeno, suggerendo che i pesci siano sensibili anche a piccole variazioni del loro ambiente.

Questa ricerca amplia la nostra comprensione di come i pesci interagiscono con il loro ambiente, andando oltre un semplice legame tra ossigeno e comportamento per includere le forze fisiche che modellano l'acqua. Suggerisce che il rimescolamento dell'acqua guidato dal vento è un fattore critico nel determinare quando la muggine ha bisogno di usare la sua capacità unica di respirare l'aria. Poiché le acque costiere continuano a riscaldarsi e a diventare più soggette a fluttuazioni di ossigeno a causa del cambiamento climatico e dell'inquinamento, comportamenti come questo potrebbero diventare più comuni. Lo studio non afferma che il salto della muggine sia un indicatore perfetto della qualità dell'acqua, né prova che ogni salto sia un respiro d'aria. Tuttavia, fornisce una forte evidenza che, nei momenti silenziosi e immobili di una baia subtropicale, questi pesci stanno probabilmente prendendo un respiro dal cielo per sopravvivere all'acqua sottostante.