Ontogenetic variation in phototactic responses of juvenile chum salmon (Oncorhynchus keta) under different light intensities

I pesci che vivono nei fiumi affrontano una sfida costante: come muoversi in sicurezza attraverso un mondo che è spesso bloccato da strutture create dall'uomo. Dighe e sbarramenti, costruiti per trattenere l'acqua per scopi energetici o di irrigazione, agiscono come muri che impediscono ai pesci di nuotare verso monte. Per aiutarli a passare, gli ingegneri costruiscono canali speciali chiamati scale di pesce. Ma sebbene questi canali aiutino i pesci a salire, il percorso verso il basso è spesso più pericoloso. Le enormi tubazioni che alimentano le turbine possono agire come giganteschi aspirapolvere, risucchiando i pesci giovani e uccidendoli. Per risolvere questo problema, gli scienziati stanno esplorando se la luce possa guidare questi pesci giovani lontano dal pericolo. Molti animali, compresi i pesci, hanno una reazione istintiva alla luce chiamata fototassi. Si tratta semplicemente della tendenza a nuotare verso una fonte di luce o ad allontanarsi da essa. Per decenni, i ricercatori si sono chiesti se potessero usare questo istinto per dirigere i giovani salmoni lontano dalle prese pericolose e verso uscite sicure, ma la risposta dipende fortemente da come i pesci reagiscono a diversi livelli di luminosità e da come il loro comportamento cambia crescendo da minuscoli avannotti a esemplari più grandi.

In uno studio recente, un ricercatore di nome Keishi Matsuda si è posto l'obiettivo di testare esattamente come i giovani salmoni chum, una specie vitale per la pesca in Giappone, rispondano alla luce. L'obiettivo era vedere se questi pesci, alla dimensione in cui si trovano quando vengono rilasciati in natura, nuoterebbero verso una luce bianca o la eviterebbero, e se questo comportamento cambiasse con la crescita. L'esperimento si è svolto in una vasca interna controllata presso una stazione di ricerca a Nikko. La vasca è stata progettata per imitare un fiume con un flusso dolce, e le pareti sono state coperte per bloccare qualsiasi luce esterna. All'interno, il ricercatore ha posizionato una serie di luci LED bianche a un'estremità. Ha poi introdotto cento giovani salmoni, ciascuno delle dimensioni di un piccolo dito, nella vasca. Questi pesci non erano ancora completamente cresciuti; si trovavano in una fase appena precedente al loro naturale viaggio verso valle, in direzione dell'oceano.

Il ricercatore non si è limitato ad accendere e spegnere le luci. Al contrario, ha creato una sequenza accurata di livelli di luminosità, partendo dal buio totale e aumentando gradualmente l'intensità fino a livelli molto più luminosi di una tipica stanza. Ai pesci è stato permesso di nuotare liberamente e le telecamere hanno registrato dove si spostavano. Il team ha contato quanti pesci si radunavano vicino alle luci per ogni livello di luminosità. Hanno confrontato questi risultati con i dati di uno studio precedente che utilizzava esattamente lo stesso metodo ma con salmoni leggermente più grandi e vecchi, noti come smolt. Ciò ha permesso un confronto diretto di come i pesci si comportassero in due diverse fasi della loro prima vita.

I risultati hanno rivelato che i pesci non nuotano semplicemente verso la luce o lontano da essa in linea retta. Al contrario, la loro reazione cambiava a seconda di quanto fosse intensa la luce. Quando la luce era fioca, i giovani salmoni tendevano a nuotare più vicino alla sorgente, mostrando una lieve attrazione. Man mano che la luce diventava più intensa, più pesci si radunavano vicino ad essa, raggiungendo un picco in cui si osservavano il maggior numero di pesci nell'area illuminata. Tuttavia, una volta che la luce è diventata molto intensa — specificamente quando la luminosità superava circa i 1.000 lux, ovvero l'intensità di una giornata nuvolosa luminosa o di un ufficio ben illuminato — il comportamento si è invertito. I pesci hanno iniziato a evitare la luce, nuotando lontano dalla sorgente e rimanendo nelle parti più buie della vasca. Questo schema si è mantenuto valido sia per i minuscoli avannotti che per gli smolt più grandi. Sebbene i pesci più vecchi mostrassero generalmente una tendenza leggermente più forte ad aggregarsi vicino alla luce rispetto ai più giovani, la forma complessiva della risposta era la stessa per entrambi i gruppi.

Questa scoperta suggerisce che l'istinto di evitare la luce intensa è presente molto presto nella vita del salmone chum, molto prima che siano pronti per migrare verso l'oceano. Lo studio indica che questi pesci giovani probabilmente evitano le aree fortemente illuminate per nascondersi dai predatori o per restare nelle parti più sicure e buie del fiume. La ricerca chiarisce anche un limite pratico per gli sforzi di conservazione. Poiché i pesci non mostrano una forte attrazione verso la luce bianca alle intensità inferiori che potrebbero essere usate per guidarli, l'uso di tali luci per attirare gli avannotti verso un'uscita sicura potrebbe non funzionare bene. Tuttavia, lo studio suggerisce che luci bianche molto intense potrebbero essere utili per uno scopo diverso: tenere i pesci lontani dalle pericolose tubazioni di aspirazione. Creando una zona di intensa luminosità, i gestori potrebbero essere in grado di dissuadere sia i giovani avannotti che gli smolt più grandi dall'entrare nelle macchine che potrebbero danneggiarli.

Lo studio è stato condotto in una vasca, quindi non ha tenuto conto delle correnti complesse, delle ombre o della presenza di predatori che si trovano in un vero fiume. Inoltre, ha testato solo la luce bianca, lasciando aperta la questione se colori diversi possano avere effetti differenti. Ciononostante, i risultati forniscono un quadro chiaro di come questi pesci percepiscano il loro mondo. Mostrano che il comportamento dei salmoni chum non è un semplice interruttore tra la ricerca e l'evitamento della luce, ma una risposta sfumata che raggiunge un picco in una via di mezzo e si trasforma in evitamento quando la luce diventa troppo intensa. Questa comprensione aiuta scienziati e ingegneri a progettare sistemi migliori per proteggere questi pesci mentre navigano nei fiumi della loro giovinezza.