Gli scienziati escogitano un piano audace per salvare le cozze degli Appalachi in via di estinzione

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L'intervento d'urgenza è avvenuto nel retro di un camioncino modificato nel parcheggio di un McDonald's a Pikeville, Ky. Questo piano sconnesso per salvare una specie di cozza sull'orlo dell'estinzione aveva perfettamente senso: incontrati da qualche parte tra Indian Creek in Virginia, dove gli ultimi riffleshell dorati selvaggi conosciuti vivevano e il Centro per la conservazione dei molluschi del Kentucky a Francoforte, dove sarebbero stati salvati.

La strategia era la versione di un malacologo di un biglietto dell'Ave Maria. Uno scienziato apriva cautamente tre riffleshell dorati e rimuoveva le loro larve per nutrirli nel suo laboratorio. L'altro riportava le tre cozze a Indian Creek e aspettava il giorno in cui avrebbe potuto introdurre la loro prole cresciuta nello stesso habitat. Se il piano non avesse prodotto abbastanza prole per sostenere una nuova popolazione, le cozze probabilmente sarebbero svanite.

Cinque anni fa, Indian Creek era l'unico habitat rimasto conosciuto per il riffleshell dorato (Epioblasma florentina aureola). E come molte altre cozze, il futuro di questo bivalve sembrava cupo. I biologi hanno stimato che solo circa 100 sono rimasti allo stato selvatico. "Erano le prossime specie nella lista a essere scomparse dalla faccia della Terra", dice il biologo Tim Lane, che guida gli sforzi di recupero delle cozze presso l'Aquatic Wildlife Conservation Center del Virginia Department of Wildlife Resources, vicino a Marion. "Stavamo letteralmente guardando gli ultimi."

Vedere una specie svanire in tempo reale è difficile, dice, ed è in qualche modo peggiorato dalla quasi invisibilità delle cozze sotto la superficie. "Non sono carismatici come, diciamo, il rinoceronte bianco settentrionale", dice. Quando le cozze si estinguono, quasi nessuno lo sa o le piange.

La sopravvivenza della cozza 6420 e di migliaia dei suoi fratelli è iniziata con un piano di salvataggio interstatale ideato dal biologo Tim Lane.Gary Peeples / USFWS

Un appassionato fotografo dilettante che scatta foto di molluschi, lumache, pesci e varie altre piccole creature allo stato brado, Lane trascorre gran parte del suo tempo galleggiando a faccia in giù nei corsi d'acqua degli Appalachi, sospeso su alvei rocciosi come un galleggiante nella parata del giorno del ringraziamento di Macy. Ha escogitato il piano e ha portato a termine la prima fase: sollevare delicatamente i bivalvi dal letto del fiume Indian Creek e metterli in un frigorifero pieno di ciottoli, terra e acqua di fiume per il viaggio di 90 minuti in Kentucky.

Un riffleshell dorato maturo ha le dimensioni di un piccolo biscotto, con una custodia giallastra a forma di ventaglio. Come altre cozze, si fissa nella ghiaia con un piede carnoso e raramente si muove per più di pochi metri durante la sua vita, che potrebbe durare 15 anni o più. Le creature sedentarie sono state elencate come specie a rischio di estinzione a livello federale dal 1977.

I malacologi, come Lane e altri che studiano i molluschi, sono abituati a difendere i perdenti. Più di due terzi di tutte le specie di cozze d'acqua dolce nordamericane identificate sono estinte o in via di estinzione. Il Nord America ha la più grande diversità di cozze d'acqua dolce, con una forte concentrazione nel sud-est. Il fiume Clinch nel Tennessee ospita circa il doppio delle specie di tutta l'Europa.

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In ogni locale, i problemi delle cozze derivano da un mix di fattori. Fino a circa un secolo fa, enormi popolazioni di mitili prosperavano nel Midwest e nel sud-est, e le cozze venivano spesso raccolte per produrre bottoni di conchiglia. Ma la costruzione di dighe nei principali fiumi ha diviso queste popolazioni e ha separato le creature dai pesci che trasportano le loro larve. "Le dighe hanno soffocato gli enormi letti di mitili negli habitat più produttivi", afferma Paul Johnson, che gestisce l'Aquatic Biodiversity Center dell'Alabama, nella contea di Perry.

Aggiungendo la beffa al danno, l'inquinamento dilagante da discariche industriali e fuoriuscite di sostanze chimiche ha portato a massicce morti prima che il Clean Water Act del 1972 portasse a corsi d'acqua più puliti. Gli animali hanno dovuto affrontare anche altre minacce, inclusi patogeni microbici e predatori.

Proprio lo scorso dicembre, a più di 150 chilometri a valle della confluenza tra Indian Creek e il Clinch, i biologi del US Fish and Wildlife Service hanno riportato una massiccia moria di fagiani (Actinonaias pectorosa) dove il fiume attraversa la città di Kyles Ford, Tenn. I ricercatori sospettano che la colpa sia di funghi, batteri o parassiti patogeni. Una miriade di specie in Europa e nel Pacifico nord-occidentale, tra cui la cozza perla d'acqua dolce (Margaritifera margaritifera) e la cozza di fiume depressa (Pseudanodonta complanata), hanno subito morie simili.

In questo contesto di pericoli noti e sconosciuti, i ricercatori di tutto il mondo stanno combinando la propagazione in vitro, mesi di noiose osservazioni e prove ed errori di laboratorio esaustivi per salvare questi animali. Ma nessuno di questi metodi in evoluzione offre una soluzione rapida.

"Ci sono voluti 100 anni per entrare in questo casino", dice Johnson. "Non ci vorranno 10 per uscirne."

Un piccolo gruppo di biologi sta diventando creativo per salvare le cozze d'acqua dolce, animali che fanno un lavoro da yeoman di pulire i fiumi.Gary Peeples / USFWS

Detergenti per fiumi

Coloro che studiano e cercano di salvare le cozze sentono una chiamata irresistibile, dice Jessi DeMartini, un biologo dell'Illinois che lavora sulla conservazione delle cozze nel Forest Preserve District della contea di DuPage. "È una dipendenza … che diventa una passione." Vedono i molluschi come gli eroi non celebrati dei fiumi del mondo.

I gusci di molluschi stabilizzano i letti dei fiumi e creano habitat per altre creature. I bivalvi forniscono cibo a procioni, topi muschiati e altre creature. Soprattutto, i molluschi sono filtri per l'acqua della natura, in grado di pulire grandi pasticci.

Una singola cozza può filtrare più di 50 litri di acqua al giorno, rimuovendo alghe e inquinamento, comprese le sostanze tossiche scaricate nei fiumi come rifiuti industriali. Alcuni ricercatori sospettano che la capacità di assorbire i metalli tossici stia contribuendo al declino degli animali. Come i canarini nelle miniere di carbone, se una popolazione di mitili precipita improvvisamente, è un segno che qualcosa è andato a male nell'acqua. (I malacologi descrivono l'odore di una cozza viva come ricco e dolce, come il fiume da cui proviene. Ma trova una cozza morta e il fetore è così cattivo che vorresti essere nato senza l'olfatto.)

Osservando la salute dei giovani mitili e analizzando campioni di tessuto, i ricercatori possono monitorare efficacemente la qualità dell'acqua e le morie acute, Monte McGregor, direttore del Centro per la conservazione dei molluschi del Kentucky, e altri hanno riferito a dicembre 2019 su Freshwater Science.

Lo sforzo per salvare i mitili ha implicazioni ben oltre le rurali e aspre vie fluviali dell'Appalachia. Più di due terzi delle case degli Stati Uniti ottengono l'acqua potabile dai fiumi, osserva Johnson. Le cozze forniscono un modo economico per salvaguardare quella risorsa e svolgere parte del lavoro degli impianti di trattamento delle acque. "Le cozze ci consentono di fornire acqua più pulita a un costo inferiore", afferma.

Per tutti questi motivi, i biologi della conservazione continuano a tornare ai fiumi e sperano dove possano trovarlo. Il riffleshell dorato è stato particolarmente irritante. Anche per iniziare il processo di propagazione delle cozze, che ha un alto tasso di fallimento, i biologi in genere devono iniziare con le larve, note anche come glochidia. I numeri in diminuzione del riffleshell dorato indicano che trovare una femmina gravida – una piena di glochidia – è un'occasione rara. Ma una mattina di aprile del 2016, la speranza è arrivata con una scoperta di Sarah Colletti, una biologa amante delle cozze anche all'Aquatic Wildlife Conservation Center della Virginia. Colletti si era unito a una piccola squadra di biologi che indossavano alti trampolieri di gomma e trascorrevano ore curvi su visori, che sembrano telescopi giocattolo, puntati nell'acqua per distinguere facilmente le rocce dalle cozze. Colletti stava scrutando il fondo di Indian Creek come parte di quello che è diventato un rito annuale, la ricerca degli ultimi riffleshell dorati rimasti.

La biologa Sarah Colletti ha trovato tre femmine gravide di carne di fucile dorata nell'Indian Creek della Virginia nel 2016, innescando una catena di eventi che potrebbero dare alle specie in via di estinzione una possibilità di sopravvivenza. Peeples / USFWS

È una ricerca monotona, dice, e "stai indovinando ogni roccia". Quando compare una cozza, "è un po 'scioccante".

Attraverso il suo mirino, Colletti ha individuato tre riffleshell dorati annidati tra le rocce e il limo. Erano tutte femmine che mostravano il loro richiamo, una sezione di tessuto che assomiglia a un pasto gustoso. Quelle esche esposte significavano che le cozze erano gravide, pronte a rilasciare milioni di glochidia. Trovare tre femmine gravide era insolito. I biologi hanno visto un'opportunità – forse una delle ultime – per aiutare.

Spettacolo affascinante

Anche solo arrivare allo stadio larvale è un risultato per questi bivalvi. Le uova vengono fecondate solo quando le femmine filtrano lo sperma rilasciato nell'acqua dai maschi a monte.

Glochidia, ciascuna delle dimensioni di un granello di sale, non può sopravvivere da sola. Devono aggrapparsi alle branchie di un pesce ospite e diventare passeggeri parassiti, incorporandosi nel tessuto branchiali e prosperando su una miscela di sostanze nutritive nell'acqua e nel sangue di pesce fino a subire una sorta di metamorfosi.

Quando le cozze crescono i primi gusci e diventano giovani, si gonfiano fino alle dimensioni di una zecca di cervo ben nutrita, quindi cadono dal pesce. Per ogni specie di cozza, spesso c'è solo una o al massimo poche specie di pesci che possono traghettare le larve alla fase successiva della vita.

Le cozze hanno sviluppato una serie impressionante di metodi per infestare i pesci; quasi tutti implicano l'inganno. Alcune cozze mascherano i loro glochidi in seducenti pacchetti che sembrano pesciolini; altri si aprono appendici simili a vermi punteggiate da pacchetti contenenti milioni di larve. La cozza arcobaleno (Villosa iris) ha un'esca che sembra un gambero che striscia sul fondo del fiume. Quando un pesce cerca di mangiare il pesciolino, il verme o l'aragosta, il pesce riceve un boccone di glochidia, rilasciato come semi di tarassaco. Con il successivo sorso d'acqua del pesce, i glochidia lavano le branchie e si attaccano.

Quello che sembra un gustoso minnow maculato è in realtà parte di una cozza Lampsilis. Quando un pesce va a mordere questa esca, inala un boccone di larve di cozze che si attaccano alle branchie del pesce e crescono in novellame. Christopher Barnhart

I membri del genere Epioblasma, compreso il riffleshell dorato, hanno perfezionato una tattica che è valsa loro il soprannome di "dentice". Il rituale inizia quando una cozza madre invia un breve filo, la cui fine sembra un insetto. Quando un pesce affamato nuota per un boccone, il guscio si chiude con uno scatto intorno alla testa del pesce e si tiene stretto con denti corti e affilati appena all'interno del bordo del guscio. Quando il pesce si strozza, inala i glochidi, che si installano nelle branchie. Dopo pochi minuti, la cozza si rilassa e libera il suo prigioniero. I pesci che sopravvivono sono storditi; i pesci più piccoli (che comunque non sono buoni ospiti) possono morire, le loro teste schiacciate dallo schiocco del mollusco.

Il passaggio di consegne

Tutti i pezzi di questa sequenza coreografata – dalla fecondazione alla formazione di glochidi all'infestazione di un ospite – devono avvenire nel modo giusto, dice McGregor, che con il collega biologo del Kentucky Leroy Koch stava aspettando al McDonald's l'arrivo di Lane. "Ci sono molti scioperi contro queste cozze", dice. "I glochidia devono colpire il pesce giusto al momento giusto."

Idealmente, le cozze si riproducono da sole e le persone non dovrebbero intervenire. I malacologi intervengono quando una specie sembra sull'orlo dell'estinzione.

Una cozza da tabacchiera si chiude con uno scatto sulla testa di un darter arcobaleno, dando alle larve della tabacchiera, o glochidia, abbastanza tempo per attaccarsi alle branchie del pesce. Christopher Barnhart Una foto in primo piano mostra la glochidia quasi chiara di una cozza ostrica attaccata alle branchie rosa di un logperch. Christopher Barnhart

Quella mattina di aprile, Colletti ha segnato la posizione delle cozze nel torrente con tre grandi pietre e una bandiera arancione brillante. Telefonò a Lane, che aveva trascorso gran parte della scuola di specializzazione studiando la diversità della vita nei fiumi degli Appalachi. Il riffleshell dorato sembrava sempre affondare. Negli anni precedenti, quando avevano trovato femmine gravide a Indian Creek, Lane e colleghi avevano tentato infestazioni lungo il fiume: catturando pesci ospiti e trasferendo manualmente i glochidi dalla cozza alle branchie dei pesci. Ma l'approccio non ha funzionato.

Lane chiamò McGregor, che era ben noto nella comunità malacologica per aver sperimentato approcci in vitro per riportare i bivalvi. I biologi gli hanno inviato glochidia in provette tramite UPS e FedEx; è anche noto che guida per ore per proteggere le larve. Al Kentucky’s Center for Mollusk Conservation, monitora da vicino la temperatura e la qualità dell'acqua che scorre attraverso il laboratorio e prepara il cibo per le cozze, spesso personalizzando una ricetta per soddisfare le esigenze di una specie. Dopo che Lane chiamò e propose il piano, McGregor accettò di incontrarsi a Pikeville ed eseguire la procedura di rimozione del glochidia in quello che lui chiama il suo "laboratorio mobile" (il letto con tetto della sua Ford F-250 super duty crew cab).

La chirurgia non ha richiesto più di 30 minuti per cozza. McGregor aprì il guscio di circa cinque millimetri con le dita e usò un cuneo di silicone per tenerlo aperto. Quindi, ha riempito una siringa con acqua sterile e ha sciacquato i glochidi dalle cozze in un piatto da laboratorio. Per tutto il tempo, doveva prestare attenzione al paziente e mantenerlo calmo.

"Devi gestire correttamente le cozze", dice McGregor. Se l'animale si riscalda troppo, ciò potrebbe mettere in pericolo sia le larve che la madre.

Una volta terminata la procedura, Lane ha sostituito le cozze nel frigorifero e si è diretta verso est per riportarle a Indian Creek. McGregor ha guidato verso ovest, scortando migliaia di larve di rifflleshell dorate su 260 chilometri di tortuose strade di montagna, fino all'operazione di recupero delle cozze con la più lunga esperienza di propagazione delle cozze in laboratorio senza pesce ospite. Questa sarebbe la migliore possibilità di sopravvivenza del riffleshell d'oro.

Portami al fiume

Per quasi 20 anni, i ricercatori della struttura del Kentucky hanno lavorato per riportare le cozze dall'orlo dell'estinzione. La piccola collezione di edifici si trova vicino a Elkhorn Creek, ma McGregor afferma che l'acqua è spesso troppo inquinata per essere utilizzata per le vasche che contengono le cozze durante la parte più sensibile del loro sviluppo. Gli inquinanti includono i liquami grezzi. "Non possiamo coltivare le cozze nelle acque reflue grezze", dice.

Se esiste una cosa come "alghe artigianali", è sicuramente la roba coltivata in questo laboratorio. I ricercatori coltivano colture di alghe in incubatori giganti. McGregor ha coltivato molte varietà di alghe e ha trascorso anni ad abbinare la giusta melma di alghe alla giusta cozza.

I biologi hanno sviluppato metodi per propagare specie di cozze in via di estinzione in laboratorio, anche senza il pesce ospite. Per rimuovere la glochidia, gli scienziati prima fanno leva per aprire il guscio. Lane Poi uno scienziato tiene aperto il guscio delle cozze con un cuneo di silicone per stanare le larve con acqua sterile. corsia

McGregor ha appreso le basi della propagazione in vitro nel 2004 da Robert Hudson, un malacologo al Presbyterian College di Clinton, Carolina del Sud.Nel 2016, McGregor ha trascorso più di un decennio a migliorare la sua ricetta, trovando il giusto mix di alghe, sostanze nutritive e siero di coniglio da nutrire glochidia. Sebbene preferisca utilizzare il pesce ospite per coltivare le cozze – e il laboratorio contiene dozzine di vasche che contengono pesci come ospiti per alcune altre specie – gli scienziati finora non sono stati in grado di identificare il pesce che può trasportare larve di riffleshell dorate (motivo per cui l'infestazione del fiume non funziona).

Quindi McGregor ha dovuto far crescere le larve senza un ospite. Dopo 18 giorni in un'incubatrice con il cocktail personalizzato per la coltivazione di cozze di McGregor, circa 1.600 larve sono sopravvissute per diventare giovani. Sono stati trasferiti su piste rivestite di limo con acqua corrente fresca per simulare un fiume. Nel giro di pochi mesi, i glochidia erano cresciuti fino a raggiungere le dimensioni di monetine, abbastanza grandi da sopravvivere in natura.

McGregor ha diviso il bottino. "Era troppo rischioso per me tenerli tutti", dice. Ha mandato gruppi di cozze sulle montagne a due strutture in Virginia. Uno è l'Aquatic Wildlife Conservation Center, dove Colletti e colleghi hanno studiato e coltivato i bivalvi. In un anno tipico, i ricercatori rilasciano in natura fino a 10.000 cozze coltivate in laboratorio, che rappresentano fino a 10 specie.

Colletti dice che vede segni di speranza per il riffleshell dorato. Oggi, la progenie di quelle tre cozze che ha trovato nel 2016 sta producendo la propria glochidia in laboratorio. "Sono stati in grado di diventare gravidi in cattività", dice. Lane ha recentemente inviato le foto di quei nipoti larvali a McGregor. Colletti e Lane sperano che vadano bene anche i giovani mitili liberati nel fiume.

Ci sono altre storie di successo sparse che emergono da recenti progetti di cozze. Johnson, in Alabama, ha passato anni a studiare il pallido lilliput (Toxolasma cylindrellus).

Dopo più di due anni di lavoro, Johnson ha definito lo stallone settentrionale (Fundulus catenatus), che sembra una versione più grande e più carina di un pesciolino, come ospite del pallido lilliput. Una volta stabilito questo collegamento, Johnson iniziò a infestare un pesce ospite per coltivare nuove popolazioni di specie in via di estinzione.

Ci sono anche grandi rischi. L'anno scorso, Johnson ha propagato circa 5.000 giovani della rara cozza di pera della Louisiana (Margaritifera hembeli). Ma appena prima di rilasciare i giovani in un fiume della Louisiana, è avvenuto il disastro. In una mattina di primavera insolitamente calda, la temperatura dell'acqua che scorreva nelle piste della sua struttura è aumentata vertiginosamente, uccidendo migliaia di cozze prima che un ricercatore potesse chiudere la valvola. "Una brutta giornata può letteralmente distruggere diversi anni di lavoro", dice Johnson.

Gli rimasero solo circa 100 animali per tornare alla natura. Ma quegli animali hanno prosperato in laboratorio. Johnson ha sviluppato nuovi lotti e prevede di ripristinarli nel loro habitat naturale l'anno prossimo. È troppo presto per dichiarare la vittoria, dice, ma è fiducioso.

Questo gravido riffleshell dorato è iniziato come una larva a Indian Creek, è cresciuto in un laboratorio del Kentucky e ora si trova in un laboratorio della Virginia. Il suo guscio diviso rivela sacche contenenti minuscole larve pronte a infestare un inconsapevole pesce ospite. corsia

L'obiettivo finale nella conservazione delle cozze, dice Johnson, è propagare animali in grado di completare un intero ciclo di vita. Ciò significa che i glochidia raggiungono il pesce ospite, sopravvivono ai tumultuosi anni giovanili e maturano abbastanza da riprodursi. In natura, l'intero processo richiede da poche settimane a pochi mesi. In laboratorio, la scala temporale è maggiore. "È uno sforzo lungo decenni", dice.

Centinaia della prossima generazione di riffleshell dorati sono ora tornati a casa, con due popolazioni nel fiume Clinch e una a Indian Creek dal 2017. Queste cozze ora misurano circa un quarto, anche se alcune sono più grandi. Dei 700 che Lane, Colletti e altri hanno installato allo stato brado, molti sono morti e alcuni sono scomparsi, ma i ricercatori stimano che circa 300 siano ancora vivi.

Gli scienziati hanno posizionato transponder su circa 100 cozze e ogni anno Lane e Colletti tornano per un censimento, sventolando un dispositivo che sembra un metal detector sulla superficie dell'acqua e aspettando il soddisfacente cinguettio che indica che viene trovato un riffleshell coltivato in laboratorio. .

Per ora, il salvataggio del riffleshell d'oro rimane una buona notizia, ma Lane dice che i malacologi devono rimanere vigili. "Questo ci dà un po 'di tempo, ma non è che possiamo darci una pacca sulla spalla e fermarci." Per garantire la sopravvivenza della specie, i biologi dovranno continuare a raccogliere glochidia, allevando le cozze fino allo stadio giovanile e riportandole allo stato selvatico, anno dopo anno. L'obiettivo finale è costruire una popolazione in grado di sostenersi e riprodursi senza intervento umano, siero di coniglio o chirurgia d'urgenza al di fuori di un McDonald's rurale.