La diffusione del corallo sole nelle aree costiere del Brasile

C'è una crescente preoccupazione riguardo alla diffusione delle specie non native nelle aree costiere. In Brasile, molti studi hanno esaminato come queste invasioni influenzano le piante e gli animali locali, oltre alle attività economiche ad esse collegate. Nello stato di Rio de Janeiro, diverse specie esotiche hanno attirato l'attenzione perché possono prendere il sopravvento su regioni vitali per la fauna selvatica locale e le attività economiche. Una di queste specie è il corallo solare, conosciuto come Tubastraea spp., che è stato al centro di un numero crescente di ricerche negli ultimi vent'anni.

Il corallo solare proviene dall'Oceano Pacifico e ha iniziato a diffondersi in diverse aree a partire dal 1943 nel Mar dei Caraibi, poi nel 1977 nel Golfo del Messico e in seguito nell'Atlantico sudoccidentale alla fine degli anni '80. Negli anni '90, aveva stabilito popolazioni in luoghi come il Bacino di Campos vicino a Rio de Janeiro. I coralli solari sono stati trovati lungo tutta la costa di Rio, in località come Arraial do Cabo, Baia di Ilha Grande, Porto di Açú e Isola Cagarras.

Una volta stabiliti in un nuovo luogo, le colonie adulte rilasciano Larve chiamate planule. Queste larve vengono trasportate dalle correnti oceaniche, incapaci di nuotare efficacemente da sole. Anche se ci sono molti coralli solari lungo la costa di Rio, l'arrivo di nuove larve dall'oceano aperto è limitato in quest'area.

Recentemente, è stato condotto uno studio dettagliato per vedere dove si possono trovare le larve di corallo solare nell'oceano vicino a Cabo Frio. Questo studio ha esaminato come la Corrente del Brasile influisce sulla distribuzione di queste larve interagendo con le dinamiche oceaniche. I risultati hanno suggerito che la Corrente del Brasile può agire come una barriera, separando le regioni al largo e costiere, il che potrebbe influenzare come i coralli solari si diffondono lungo la costa. È importante capire come funzionano insieme i meccanismi di dispersione di questi coralli.

#La Platforma Continentale nel Sudest del Brasile

La piattaforma continentale nel sudest del Brasile può essere divisa in tre sezioni: esterna, centrale e interna. Da Cabo de São Tomé a Cabo Frio, questa piattaforma è più stretta rispetto ad altre aree del sudest del Brasile. Di conseguenza, caratteristiche oceaniche come la Corrente del Brasile hanno un effetto più sostanziale sui cambiamenti di nutrienti e plancton nell'acqua. Nella parte meridionale di Rio de Janeiro, la piattaforma continentale è più ampia, il che significa che i processi che avvengono nell'oceano aperto non sono così dominanti. Tuttavia, i fronti freddi e i venti da sud-ovest sono più frequenti, influenzando le condizioni locali.

Per comprendere appieno l'area costiera, dobbiamo considerare la complessità della piattaforma continentale, che è influenzata dai modelli di vento, dalle dinamiche della Corrente del Brasile e da processi più piccoli in gioco. Ci sono stati casi di infestazioni da corallo solare lungo la costa, in particolare ad Arraial do Cabo. Anche se queste popolazioni sono esotiche, sembrano stabili. Scoprire da dove provengono potrebbe essere legato alle attività di esplorazione di petrolio e gas al largo della costa. Questo potrebbe essere dovuto ai vascelli di supporto che attraccano nei porti costieri o alle larve che provengono dalle zone di esplorazione.

Il corallo solare può diffondersi facilmente a causa delle operazioni di petrolio e gas al largo, soprattutto attraverso vascelli di supporto e strutture. Questi coralli hanno una forte capacità di sopravvivere su strutture stazionarie e in movimento lento, come le piattaforme petrolifere o le attrezzature utilizzate nell'industria offshore. Questo indica che i vascelli di supporto potrebbero contribuire significativamente all'introduzione e alla diffusione di Tubastraea spp. lungo la costa brasiliana. Inoltre, alcuni studi hanno dimostrato che rimuovere fisicamente le colonie di corallo solare può portare al rilascio di molte larve, specialmente durante i loro picchi riproduttivi. Ciò evidenzia la necessità di cautela nell'utilizzare la rimozione meccanica come metodo per controllare la crescita del corallo solare. Tali azioni potrebbero rischiare di far diffondere ulteriormente il corallo a causa della loro forte capacità di rigenerarsi dai frammenti.

#Fattori che Influenzano la Distribuzione del Corallo

L'espansione delle aree di esplorazione di petrolio e gas potrebbe aiutare a trasportare le larve di corallo solare attraverso l'oceano, poiché vengono create superfici più stabili in queste regioni. Alcune larve interagiscono con i vortici di Cabo Frio nella Corrente del Brasile, che possono limitare la loro diffusione pur mantenendole vicine ai campi di produzione. Tuttavia, c'è ancora incertezza riguardo al rapporto tra le popolazioni costiere e le strutture offshore.

Le condizioni oceaniche locali sulla piattaforma continentale sono influenzate dai venti, che determinano la direzione delle correnti costiere. Il fenomeno principale qui è l'upwelling, ma i venti da nord-est, a volte combinati con fronti freddi, possono creare schemi di upwelling o subsidenza e anche dettare la direzione delle correnti. I cambiamenti nei modelli di vento possono guidare la distribuzione delle larve, poiché l'area costiera ha le sue dinamiche. Le ricerche mostrano che le interazioni tra i vortici della Corrente del Brasile sono vitali per il movimento costiero.

Oltre ai modelli di vento, fenomeni oceanici più piccoli influenzano anche la circolazione. Queste correnti più piccole, chiamate correnti submesoscala, hanno lunghezze tipiche che vanno da centinaia di metri a decine di chilometri e possono cambiare come i materiali si muovono attraverso l'acqua. Possono essere innescate da come le correnti interagiscono con il fondale marino, specialmente in aree dove la topografia ha forti cambiamenti. Queste correnti più piccole aiutano nel movimento e nelle connessioni dei materiali nell'oceano.

I filamenti submesoscala legati al sistema di upwelling di Cabo Frio sono spesso mostrati nelle simulazioni. Osservare queste caratteristiche può essere difficile a causa delle loro piccole dimensioni e dei bias nei dati. Tuttavia, possono essere rilevati in condizioni meteorologiche chiare utilizzando dati satellitari. Questi filamenti freddi vicino a Cabo Frio e Cabo de São Tomé sono collegati ad alte concentrazioni di clorofilla, il che significa che possono essere critici per il movimento dell'acqua, del carbonio e delle larve attraverso la piattaforma. In particolare, questi filamenti sono essenziali per la diffusione delle larve di corallo solare, in quanto sono state trovate in luoghi come Arraial do Cabo e Porto di Açú.

#Obiettivi dello Studio

Questo studio mira a esaminare come i fenomeni submesoscala influenzano il movimento del corallo solare lungo la costa di Rio de Janeiro. Vogliamo vedere come la circolazione sulla piattaforma continentale influisce sulla connettività tra le regioni colonizzate e testare l'idea che le larve potrebbero muoversi dalla costa all'oceano. Ci concentriamo su due scenari reali con condizioni di vento diverse.

In questi casi, diversi modelli di vento cambiano come si verifica l'attività submesoscala e influenzano le correnti costiere. Abbiamo condotto esperimenti basati su modelli numerici esistenti per controllare come si muovono le larve di corallo solare nella regione costiera. L'area dello studio va da Cabo de São Tomé alla Baia di Ilha Grande. Il nostro obiettivo è analizzare da vicino come le larve si disperdono da luoghi come le coste rocciose, i porti e le piattaforme petrolifere offshore.

#Implementazione del Modello

Per la nostra ricerca, abbiamo usato il Regional Ocean Model System (ROMS), un modello tridimensionale che studia le correnti oceaniche. Abbiamo creato tre griglie nidificate per catturare dettagliate caratteristiche come vortici e filamenti. Il nostro modello è guidato da dati meteorologici e influenze delle maree, permettendoci di simulare efficacemente le dinamiche nell'area di Cabo Frio.

Abbiamo anche aggiunto caratteristiche per tracciare le larve di corallo solare, che non sono nuotatori forti. Queste larve si liberano nella superficie dell'acqua e vengono spostate dalle correnti. Il tempo che le larve possono sopravvivere prima di sistemarsi su una superficie varia. Le larve di corallo solare possono rimanere nella colonna d'acqua fino a 90 giorni prima di sistemarsi, il che aiuta una diffusione efficace. Il nostro studio si concentra su come le dinamiche submesoscala influenzano questa dispersione.

Abbiamo condotto due esperimenti in questo studio per esaminare le possibili aree di origine delle larve di corallo solare e le regioni adatte per nuove colonie. Abbiamo esaminato come diversi modelli di vento e correnti di marea influiscono sui movimenti delle larve. I venti cambiano frequentemente in quest'area a causa dei fronti freddi, che possono alterare il comportamento delle correnti. Pertanto, abbiamo impostato esperimenti per simulare due scenari: uno con venti da nord-est stabili e un altro con venti da fronte freddo.

#Risultati degli Esperimenti

#Regimi Submesoscale Sotto Diverse Condizioni di Vento

Nello scenario con vento da nord-est, le correnti costiere fluiscono generalmente a sud-ovest. Durante questo tempo, si formano filamenti che muovono acqua più fresca verso sud-ovest. Il filamento più forte appare vicino a Cabo Frio, ma altri possono essere visti lungo la costa. Questi filamenti si formano quando le correnti costiere interagiscono con il fondale marino.

Quando i venti da nord-est diminuiscono, iniziamo a vedere un ciclone mesoscale che cambia come vengono mossi le larve. Nello scenario con Vento da Fronte Freddo, la situazione è diversa, iniziando con venti da nord-est deboli. Dopo l'arrivo di un fronte freddo, i venti si spostano verso sud-ovest, cambiando le correnti e creando nuove caratteristiche di circolazione. Questo scenario tende a intrappolare le larve più vicino alla costa.

#Dispersione delle Larve lungo la Costa di Rio de Janeiro

I risultati degli esperimenti di dispersione mostrano che le correnti submesoscala guidano ampiamente il trasporto delle larve. Sotto le condizioni del vento da nord-est, le larve tendono a muoversi a sud-ovest e a concentrarsi in filamenti stretti. In questo scenario, le larve possono essere trasportate dalla costa verso le piattaforme petrolifere, raggiungendo altre località costiere.

Al contrario, durante lo scenario di Fronte Fredda, le larve sono intrappolate vicino alla costa e spesso si muovono verso nord-est. Questa ritenzione costiera è probabilmente dovuta ai cambiamenti nelle correnti superficiali che favoriscono il movimento verso terra. Tuttavia, alcune larve possono ancora sfuggire a questa intrappolamento e essere trasportate al largo, specialmente quando i venti da nord-est tornano.

Analizzando i modelli di dispersione in ciascun scenario, possiamo vedere come la presenza di filamenti e le condizioni del vento possano influenzare dove è probabile che le larve finiscano. Gli esperimenti illustrano una chiara differenza nel modo in cui le larve sono distribuite a seconda dello scenario del vento, con un movimento al largo più comune nello scenario nord-est.

#Matrici di Connettività

Le matrici di connettività forniscono maggiori dettagli su come le larve si muovono tra le località sotto i due scenari. Nello scenario con vento da nord-est, c'è una dispersione estesa, e alcune larve viaggiano verso piattaforme offshore. Al contrario, lo scenario del Fronte Freddo mostra larve che rimangono principalmente vicino alla costa, indicando una forte ritenzione all'interno del sistema locale.

I diversi modelli in questi scenari enfatizzano come le condizioni del vento plasmino i percorsi di dispersione delle larve. I risultati evidenziano il potenziale delle larve di Tubastraea spp. di raggiungere strutture offshore, il che può facilitare la diffusione ulteriore di questa specie invasiva in nuove aree.

#Conclusione

Questo studio mette in luce come i processi oceanici naturali e le attività umane lavorano insieme per influenzare la diffusione di specie invasive come Tubastraea spp. lungo la costa sudorientale del Brasile. I risultati mostrano quanto siano importanti i modelli di vento per il movimento delle larve di corallo attraverso gli ambienti costieri e offshore.

I venti da nord-est incoraggiano la dispersione delle larve verso il largo. Al contrario, i venti da fronte freddo tendono a mantenere le larve più vicine alla costa. La presenza di piattaforme petrolifere offshore crea ulteriori percorsi per la diffusione di questi coralli, suggerendo che le attività umane possono inavvertitamente contribuire al loro movimento.

In generale, comprendere queste dinamiche è cruciale per gestire le specie invasive e proteggere la biodiversità marina. Gli studi futuri dovrebbero continuare a indagare le connessioni tra diverse popolazioni e gli effetti dell'attività umana sui modelli di dispersione per migliorare gli sforzi di conservazione.