Il progetto

Scopo e realizzazione Il monitoraggio acustico risulta oggi il sistema a più alto rendimento per individuare la presenza di Cetacei in natura. Diverse ricerche internazionali evidenziano questo fatto. L'ascolto affatica meno dell'osservazione visiva, l'attenzione può essere distribuita a 360° e non soltanto nella direzione dello sguardo, le registrazioni audio possono infine essere riascoltate e rianalizzate più volte, come dati oggettivi, e con l'addestramento è possibile imparare a riconoscere le caratteristiche dei suoni e ad attribuirli a specie animali diverse. Dalla fine degli anni cinquanta viene sviluppata la ricerca acustica subacquea per scopi biologici studiando i suoni presenti in un ambiente che si immaginava silenzioso per definizione ("muto come un pesce"). A parte il fatto che molti pesci non sono affatto muti, comunque i Cetacei sono mammiferi, e come quasi la totalità dei mammiferi sono impegnati a comunicare molto con i suoni. Oggi si presenta la possibilità di ascoltare continuativamente i suoni presenti nello Stretto di Messina, allo scopo di rilevare il passaggio di Cetacei, identificandone, quando possibile, la specie. Perché e come I cetacei emettono una grande varietà di suoni che possono essere ricevuti in acqua, utilizzando degli idrofoni, anche a grande distanza. Gli idrofoni sono microfoni piezoelettrici adattati per l'uso subacqueo. Il suono cioè genera un segnale elettrico attraverso la variazione di pressione che il suono medesimo attua su di un corpo dotato di proprietà piezoelettriche (cioè che risponde a variazioni di pressione generando una differenza di potenziale). Il progetto di ascolto nello Stretto di Messina, una volta garantita la collaborazione con le Amministrazioni interessate e i fondi disponibili, prevede la disposizione di almeno due idrofoni in diverse regioni dello Stretto, allo scopo di intercettare i movimenti degli animali lungo il canale e risalire alla direzione del passaggio (da Nord a Sud o all'inverso). Il numero di questi idrofoni potrà essere aumentato, lungo le rotte che gli animali seguono all'uscita dallo Stretto, cercando di individuare i percorsi di avvicinamento e di allontanamento dall'area. Dai dati raccolti fino a oggi, che derivano dall'avvistamento di animali in superficie, si presume che il movimento dei Cetacei nell'area sia stagionale, ma non si conosce con precisione ne' le specie ne' il numero di animali coinvolti. Conoscere la situazione del passaggio di animali in questa zona, che è un collo di bottiglia obbligato per una vasta area di interesse, significa aumentare di molto le conoscenze zoologiche sullo stato di salute di questo Ordine nei nostri mari e sulle condizioni generali di un largo bacino. Il metodo acustico che ci si propone di utilizzare è del tutto "non invasivo", analizza infatti i suoni prodotti durante le normali attività degli animali. Campioni In linea di principio, per conoscere con esattezza quanti suoni "interessanti" sono presenti durante un periodo di studio, la strada migliore è quella di registrare tutti i suoni con grande fedeltà , con strumenti opportunamente scelti, e poi analizzare tutto il materiale, riascoltandolo con attenzione, in base a criteri scelti con l'esperienza. L'esperimento che stiamo esponendo ha una sua ragione nella lunghezza del periodo di esame, pensato in 12 mesi. I movimenti di molti animali sono strettamente legati al succedersi delle stagioni, secondo l'evolversi delle condizioni nelle quali regioni diverse si trovano nel corso dell'anno. Anche per i Cetacei sono stati osservati movimenti stagionali nel bacino del Mediterraneo: alcune specie di grandi Cetacei, ad esempio, aumentano enormemente come numero di presenze, durante l'estate, nell'area ligure-corso-provenzale. Nello Stretto di Messina è stata osservata una "maggior frequenza" di avvistamenti in alcuni periodi rispetto ad altri. Osservare la zona di studio per un anno intero significa quantificare questa "maggior frequenza" con valori più attendibili, indipendenti, ad esempio, dalle condizioni medie del mare e della visibilità. Un monitoraggio continuo produce però una quantità enorme di dati, nastri registrati che poi vanno ascoltati e analizzati. Sarà quindi necessario, dopo un primo periodo, stabilire un protocollo di "campionamento", cioè registrare e ascoltare solo una parte del materiale, in modo da ottenere una immagine sì corrispondente alla realtà, ma attraverso un set di dati che sia di gran lunga inferiore come mole. Mancano però oggi le informazioni su come effettuare l'estrazione di un set di dati piccolo ma rappresentativo. L'estrazione di un modello per il campionamento è uno degli scopi della ricerca e potrà servire quando il progetto verrà esteso ad altre aree. Oggi non si trovano, in letteratura, resoconti riferiti a studi a lungo termine in aree di transito comparabili alla nostra. Si ritiene di ridurre a un terzo, o forse a un sesto, le ore di registrazione rispetto alle ore reali (8 ore di registrazioni per giornata o meno), oppure di realizzare un sistema a "trigger", che cioè registri quando un segnale "interessante" viene rilevato. Questa seconda possibilità sarà percorribile "pesando" il rumore medio di fondo presente nello Stretto, e attivando la registrazione quando un evento spicca sopra la media. Il rumore nella zona è sicuramente forte, soprattutto a basse frequenze. La presenza di un forte rumore a bassa frequenza, legato in primis allo spostamento di enormi masse d'acqua, che durante il giorno salgono e scendono lo Stretto, rende necessaria una specifica taratura degli strumenti. La pesatura e il monitoraggio del rumore potrà essere utile nella valutazione ecologica della zona. Strumenti Per il progetto sono realizzabili diverse ipotesi: 1. Realizzazione di almeno due piccole boe con idrofono o coppia di idrofoni, che trasmettono a terra, a breve distanza, il segnale ricevuto in acqua. La trasmissione a terra avviene per mezzo di un segnale radio in modulazione di frequenza, a bassa potenza e larga banda. La boa dispone di un sistema di alimentazione ricaricabile con batterie e pannelli solari 2. Posa di due idrofoni collegati a terra per mezzo di un cavo. La trasmissione a terra del segnale avviene lungo il cavo. Non è presente alcun oggetto in superficie. A terra una stazione ricevente unica per l'intero sistema, molto simile nelle due ipotesi, provvede alla ricezione e registrazione dei segnali ricevuti dalle boe. La registrazione digitale è certamente il sistema da scegliere per l'archiviazione delle registrazioni e permettere la migliore conservazione delle caratteristiche dei suoni. La quantità di dati prodotti, in termini di byte è spaventosa : un anno continuato di registrazione per due boe a singolo idrofono, con un segnale audio a banda simile a quello di un HI-FI (20Hz - 20.000Hz) è di 88.200 byte al secondo per ciascuno dei due canali, risparmiando al lettore il calcolo si arriva a un totale di 133.510.809.600.000 byte (133 TB), un po' troppo anche per i più capienti hard-disk. La compressione sui segnali audio che devono essere poi analizzati non è possibile se si vuole mantenere l'integrità dei dati; sarà probabilmente accettabile una certa perdita di informazione, nella dinamica del suono cioè nel numero di bit del campionamento, per ridurre questa esorbitante massa. La compressione audio utilizzata invece nei minidisk e telefoni GSM, ma anche in molti dei formati di file per computer, è sempre una compressione con perdita di informazione anche nella frequenza, che spesso sfrutta effetti di mascheramento dei suoni, quindi adatta alla musica o alla voce, ma del tutto inadeguata se si vuole una successiva analisi dei suoni. Alla stazione ricevente sarà possibile ascoltare in tempo reale il segnale acustico ricevuto dagli idrofoni. Sarà anche possibile programmare periodi di avvistamento, con il vantaggio di avere un osservatore allertato dall'ascolto di suoni di interesse. La stazione ricevente comprende almeno un computer per la digitalizzazione e la gestione dell'unità di archiviazione dati. Per l'archiviazione dei suoni, al presente, l'ipotesi più flessibile e interessante pare quella di conservare le registrazioni digitalizzate su nastro dati (unità streamer per backup). Il computer potrà essere riprogrammato mano a mano che il protocollo di campionamento verrà raffinato, una persona dovrà provvedere a parte dei controlli e alla sostituzione fisica dei nastri. Campioni dei suoni saranno prelevabili a distanza, via modem, per il controllo dello stato qualitativo del sistema (prevenzione del degrado delle registrazioni legato a malfunzionamenti delle parti a mare).