Per aiutare a proteggere i piccoli di tartaruga marina appena nati, abbiamo progettato uno strumento per rilevare l'attività all'interno dei loro nidi

Giocando con i miei figli su una spiaggia Isola di Hatteras, un'isola barriera al largo della costa della Carolina del Nord, ho iniziato una conversazione con un uomo che portava a spasso il suo cane.Eravamo accanto a un nido di tartarughe, che il National Park Service aveva recintato con un cartello che indicava che il luogo era protetto a livello federale.

"Non sarebbe bello sapere esattamente quando usciranno i piccoli di tartaruga marina?" ho riflettuto.Ha sorriso e ha detto: "Bene, ci stiamo lavorando".

Da quella conversazione è nata una partnership per sviluppare TurtleSense, un modo nuovo ed economico per monitorare l’attività dei nidi di tartaruga da remoto.Nell'a studio appena pubblicato, descriviamo come funziona.

Tra i partecipanti c'era Eric Kaplan, l'uomo che ho incontrato sulla spiaggia e il fondatore di Centro oceanico dell'isola di Hatteras;David Hermeyer e Samuel Wantman, ingegneri in pensione dell'organizzazione no-profit di San Francisco Nerd senza frontiere;Maestro inventore dell'IBM Thomas Zimmerman;e studente di veterinaria Joshua Chamberlin.Come a neuroscienziato dello sviluppo, ho lavorato per capire come le tartarughe potrebbero utilizzare il movimento o le vibrazioni per coordinare l'attività del nido.

Gli esseri umani possono proteggere meglio i piccoli di tartaruga marina mentre si dirigono dalla spiaggia al mare se sanno esattamente quando appariranno i piccoli di tartaruga.Ma prevederne l’emergenza è stato difficile.Abbiamo scoperto che posizionando un semplice sensore camuffato da uovo di tartaruga nel nido, potevamo rilevare l'attività nel nido che indicava quando le tartarughine sarebbero emerse dalla sabbia e avrebbero sciamato verso l'acqua.

Un viaggio pericoloso

Le tartarughe marine trascorrono la vita nell'oceano, tranne quando le femmine arrivano a riva un paio di volte ogni estate per deporre le uova.Una volta che depongono le uova e le seppelliscono nella sabbia, ritornano in acqua.

Le uova incubano sotto la sabbia per diverse settimane.Quindi i piccoli emergono dalla sabbia, di solito come un enorme gruppo di fratelli, e si arrampicano verso le onde.Questo viaggio è un momento altamente vulnerabile nella vita di una tartaruga marina.

I piccoli devono evitare anche i detriti della spiaggia uccelli e granchi in attesa di depredarli.Potrebbero anche diventarlo disorientati a causa dell’inquinamento luminoso dalle case al mare e dagli alberghi e non riescono a raggiungere l'acqua, morendo di disidratazione sulla sabbia.

Tutte e sei le specie di tartarughe marine trovate negli Stati UnitiSono protetto dalla legge sulle specie minacciate di estinzione, quindi le comunità balneari sono tenute a garantire che i cuccioli di tartaruga ricevano un'adeguata protezione, anche durante il loro viaggio verso l'acqua.

Gli scienziati in genere indovinano le date di emergenza in base al tempo trascorso dalla deposizione del nido.Se il nido si trova in un'area popolata, i volontari possono monitorarlo dal tramonto fino a mezzanotte, durante la finestra in cui potrebbero emergere i piccoli.Ma questo può durare fino a due settimane, il che richiede molte ore di volontariato.

Cosa dice ai piccoli di emergere?

Abbiamo testato il monitor TurtleSense durante le stagioni di nidificazione dal 2013 al 2018 nelle acque della Carolina del Nord. Spiaggia nazionale di Capo Hatteras, che è vicino al punto più settentrionale dove le tartarughe marine caretta depongono le uova negli Stati Uniti.Costa orientale.Il nostro lavoro è stato coordinato con le agenzie statali e federali.

Le spiagge di Hatteras ricevono un intenso uso ricreativo, compresi i veicoli fuoristrada in alcuni punti, e anche i pescatori utilizzano le spiagge.La chiusura delle spiagge per proteggere i nidi delle tartarughe ha portato a questo conflitto sul bilanciamento degli interessi concorrenti.Il nostro obiettivo era trovare un modo per proteggere le tartarughe pur consentendo altri usi validi della spiaggia.

Per monitorare le uova, abbiamo utilizzato un accelerometro – un dispositivo che misura le vibrazioni in un sistema e la velocità con cui cambiano.L’accelerometro era collegato a un microprocessore su un circuito molto piccolo, che, a sua volta, era incorporato in una pallina di plastica delle dimensioni di un uovo di tartaruga, grande circa quanto una pallina da ping pong.

Abbiamo seppellito il monitor in 74 nidi di tartarughe la mattina dopo la deposizione dei nidi, sotto le prime 10 uova.Un cavo collegava il sensore a una piccola torre di comunicazione a una dozzina di piedi (quattro metri) dai nidi.La torre trasmetteva dati di movimento alle torri dei cellulari, consentendo ai ricercatori di monitorare a distanza l'attività nei nidi.

Poiché le tartarughe si schiudono sotto la sabbia, gli scienziati ritengono che possano utilizzare segnali di temperatura per farlo cronometrare la loro apparizione di notte, quando è più sicuro per loro correre verso il mare.Tuttavia, la nostra ricerca indica che le vibrazioni o il movimento possono svolgere un ruolo importante nella comunicazione tra fratelli e tartarughe marine e nei tempi della loro comparsa, anche se non comprendiamo completamente come ciò avvenga.

Le tartarughe marine possono sincronizzare l'attività del nido in un modo paragonabile allo scoppio del mais nell'olio bollente.Quando i chicchi di popcorn vengono riscaldati in modo uniforme, iniziano a scoppiare più o meno nello stesso momento, ma non completamente contemporaneamente.Allo stesso modo, in un nido di tartarughe marine, quando la temperatura è giusta e l’attività motoria cessa, crediamo che questo rilassamento finale possa segnalare alle piccole tartarughe che tutti i loro fratelli si sono schiusi ed è ora di lasciare il nido.

Gli scienziati hanno documentato che altre specie utilizzano segnali vibrazionali tra fratelli per coordinare l'attività di schiusa, incluso raganelle E tartarughe terrestri.Ma è più difficile rilevare questo tipo di potenziale comunicazione nelle uova di tartaruga marina sepolte.

Abbiamo utilizzato i dati TurtleSense per sviluppare un metodo per prevedere quando un nido di tartarughe tenterà il viaggio verso l'oceano.I dati del monitor ci hanno permesso di rilevare l'attività di schiusa nei nidi e di osservare che le tartarughe si schiudono a ondate, calmandosi e poi muovendosi insieme, apparentemente in sincronia.

Una volta iniziata la schiusa, stimiamo che i piccoli emergeranno dal nido in media 3,7 giorni dopo.Una volta terminata la schiusa, possiamo rivedere questa data di previsione, restringendo la finestra.Le tartarughe nei nidi profondi escono in genere due notti dopo il completamento della schiusa.I piccoli nei nidi meno profondi possono emergere una notte dopo la fine della schiusa.

Il sistema può anche rilevare nidi non fertili, che mostreranno un'assenza di attività di schiusa.Sapere che un nido è sterile consente agli osservatori di concentrarsi altrove.

Migliorare la protezione delle tartarughe

Vedere le tartarughe marine appena nate apparire e camminare verso le onde è stimolante.Rendendo possibile individuare le date di comparsa dei cuccioli di tartaruga, io e i miei colleghi speriamo che TurtleSense permetta a più persone di partecipare all'osservazione.I sensori potrebbero anche aiutare a facilitare le misure di protezione, come il monitoraggio dei nidi e lo spegnimento delle luci vicino all’acqua.

Questa ricerca ci ha permesso di intravedere eventi di sviluppo mai visti prima nei primi anni di vita delle tartarughe marine e ha sollevato domande interessanti su come gli animali possano elaborare le vibrazioni e potenzialmente usarle per comunicare.I piani per la costruzione dei sensori e delle torri di comunicazione sono tutti open source e disponibili online all'indirizzo Nerd senza frontiere sito web.