Cenni di biologia marina

Cenni di biologia marina Invitando senz’altro il lettore ad approfondire l’argomento con il relativo corso federale, è tuttavia utile, come già accennato, che l’accompagnatore subacqueo sia in possesso delle elementari nozioni di biologia marina che gli consentano di individuare e descrivere le caratteristiche dell’ambiente in cui si trova ad operare. Una prima distinzione si può operare in base alla penetrazione della luce solare nell’acqua marina, con la perdita progressiva dei colori dello spettro, distinguendo l’ambiente subacqueo in tre zone: eufotica, oligofotica e afotica. La zona eufotica, quella in cui opera abitualmente il subacqueo sportivo, riguarda i primi 50 m di profondità, con variazioni (20÷120) dovute alla limpidezza dell’acqua e all’altezza del sole sull’orizzonte (maggiore o minore angolo di riflessione). Per l’occhio umano il colore rosso scompare a 18 m; il giallo attorno ai 100. Siamo ormai nella zona oligofotica ed il verde scomparirà sui 240 m. Al di sotto di questa quota regna una luce blu scura, finché, attorno ai 500 m comincia la sensazione di oscurità totale della zona afotica. Tra gli organismi pelagici, quelli cioè che vivono in acqua libera, si distinguono due gruppi principali:il necton che comprende quelle forme di vita che sono in grado di spostarsi ed opporsi ai movimenti delle acque (Pesci, Cetacei, Molluschi e qualche Crostaceo);il plancton, costituito invece da specie animali (zooplancton) e vegetali (fitoplancton) che vengono trasportati passivamente dalle correnti.Per quanto riguarda l’individuazione ed il riconoscimento degli organismi che incontreremo nelle nostre immersioni è utile una classificazione in dieci gruppi, che analizzeremo singolarmente individuandone le caratteristiche generali: Alghe, Poriferi, Briozoi, Tunicati, Celenterati, Policheti, Echinodermi, Molluschi, Crostacei, Pesci. Mauro LevriniCenni di biologia marina (ad uso corso Guida) - Mauro Levrini 2 Alghe I vegetali marini raggruppati sotto il nome di Alghe comprendono un insieme di organismi molto diversi tra loro per struttura e dimensioni. La caratteristica principale che distingue le Alghe dalle altre piante è il fatto di non possedere una struttura anatomica differenziata in radici, fusto, foglie, fiori, bensì una struttura unica detta tallo. Anche se alcune specie presentano delle strutture che ricordano queste parti, esse non possono essere paragonate né anatomicamente né funzionalmente alle corrispondenti strutture delle piante terrestri; ad esempio gli apparati simili a radici di Laminarie e Caulerpe hanno l'unico compito di ancorarle al substrato. La Caulerpa taxifolia, volgarmente nota anche come alga killer, è un'alga tropicale della famiglia delle Caulerpaceae, infestante del Mar Mediterraneo e in grado di danneggiare la vegetazione marina locale, ad esempio soppiantando la Posidonia. Nel mar Mediterraneo la Caulerpa taxifolia viene classificata come nociva ed infestante. È stata inserita nell'elenco delle 100 tra le specie esotiche invasive più dannose al mondo. Possiamo distinguere le alghe in verdi, caratterizzate dalla presenza visibile di clorofilla che svolge processi fotosintetici, anche se in maniera meno efficiente rispetto alle piante; brune, tutte di grandi dimensioni, in cui la clorofilla è mascherata da un pigmento bruno (fucoxantina); rosse, la cui colorazione è dovuta a due pigmenti (ficoeritrina e ficocianina). Le alghe brune sono utilizzate per l'estrazione di acido alginico, utilizzato per la produzione di sali di sodio e potassio da cui si ricavano poi appretti, impermeabilizzanti, eccipienti per cosmesi e farmacologia e gelatine alimentari. Da quelle rosse si ricavano l'agar-agar e il carraghenano che rivestono una particolare importanza per l’alimentazione umana ed animale, la farmacologia e l'industria chimica. Un errore comune è chiamare "alghe" le Posidonie (NON Poseidonie!), mentre esse sono vere e proprie piante acquatiche (fanerogame). Infatti hanno, a differenza delle alghe, radici che servono principalmente per ancorarsi al fondo perché questa pianta è capace di assorbire nutrienti da tutta la sua superficie comprese le foglie; un fusto modificato detto rizoma che cresce sotto terra; foglie a forma di nastro lunghe fino a 1 metro e di colore verde; fiori, verdi e raggruppati in una infiorescenza a forma di spiga e frutti: anche loro verdi e per la loro forma soprannominati “olive di mare”.Cenni di biologia marina (ad uso corso Guida) - Mauro Levrini 3 Poriferi (Spugne) I poriferi, o spugne (phylum Poriphera ), sono gli animali più semplici, poiché non possiedono né simmetria né veri e propri tessuti. Sono tra i più primitivi fra gli organismi pluricellulari (metazoi) ed erano anticamente ritenuti vegetali, mentre alla fine del ‘700 se ne riconobbe la natura animale. Sono filtratori e si nutrono di piccoli organismi e particelle organiche che fluttuano sospese nell'acqua. Il sistema di filtraggio è possibile grazie all'azione dei coanociti, cellule flagellate che, muovendosi ripetutamente, creano una corrente di risucchio che permette all'acqua di attraversare i pori, entrare nelle cavità della spugna e, in seguito, fuoriuscire dall'osculo. I coanociti sono muniti di un collaretto, estensione citoplasmatica composta da microvilli, che circonda il flagello ed imprigiona l'alimento. Le particelle catturate penetrano nel coanocita per essere trasferite agli amebociti del mesoilo, dove avviene una digestione intracellulare. Le forme sono enormemente differenziate: tubolari, a coppa, a cuscino, cilindriche, più o meno ramificate o incrostanti (cioè aderenti al substrato), fibrose calcaree o silicee. È stato dimostrato che non tutte le specie di porifera sono filtratori, ma che al contrario alcune di esse sono carnivore. Si nutrono di crostacei ed altri piccoli animali e per la maggior parte appartengono alla famiglia delle Cladorhizidae. La maggior parte delle specie carnivore ha perso il sistema acquifero, nonostante alcune specie usino un sistema acquifero modificato per gonfiare delle strutture in grado di fagocitare la preda. Una curiosa associazione mutualistica è quella che si instaura tra alcune specie di paguro e la spugna Suberites domuncula, che si accresce sulla conchiglia di gasteropode utilizzata come protezione dal paguro; in questo modo la spugna trae vantaggio ottenendo mobilità dal crostaceo ed evitando così di riempirsi di sedimento, mentre il paguro evita di essere predato grazie allo sgradevole gusto e odore del porifero. Il phylum Porifera è composto quasi esclusivamente da specie acquatiche filtratrici, bentoniche e sessili (vivono ancorate al substrato), in prevalenza marine, diffuse in tutti i fondali, dai tropici ai poli, fino a profondità abissali. Quelle il cui scheletro è composto interamente da fibre di spongina, generi Spongia e Hippospongia, sono state raccolte fin dall’antichità per uso commerciale. Tenute a macerare in acqua dolce per eliminare la parte organica e successivamente battute e schiarite chimicamente, possiedono caratteristiche che non sono ancora state eguagliate nelle spugne sintetiche. Cenni di biologia marina (ad uso corso Guida) - Mauro Levrini 4 Briozoi I Biriozoi sono in genere animali sessili e coloniali. Ogni singolo individuo della colonia, chiamato zoide, è di forma variabile, ovale, rettangolare, a scatola o poliedrica. Lo zoide vive entro una teca calcarea o chitinosa, provvista di un’apertura attraverso la quale può fuoriuscire la parte esterna dello zoide, il polipide, caratterizzato da un’ampia corona di tentacoli che servono a catturare particelle e organismi planctonici in sospensione. Non esistono occhi o altri organi di senso specifici e gli scambi gassosi avvengono per semplice diffusione attraverso le pareti del corpo. La struttura e la forma della colonia variano in relazione alla specie e all’ambiente. La colonia può essere stolonifera oppure compatta, eretta oppure strisciante o incrostante.Due delle famiglie più riconoscibili e facili da incontrare sono rappresentate dalla Sertella beaniana (Trina di mare) e dalla Myriapora truncata (falso corallo). La sertella è composta da colonie di briozoi delicate e friabili, simili a grossi ed estesi petali di rosa lavorati a trine sottile e regolare Le colonie sono formate da individui singoli detti zoidi formati da una parte interna molle (essenzialmente un apparato digerente ad U ed un apparato di “minitentacoli” per il filtraggio di ossigeno e cibo) e da un involucro più rigido di protezione esterna (zoecio) con apertura chiudibile formata da un opercolo calcificato che è in grado di proteggere lo zoide quando questo ritrae il lofoforo. Date le minutissime dimensione dei singoli individui, noteremo soltanto la struttura della colonia che si presenta sempre come una vera opera di perfezione miniaturizzata. La myriapora, meglio conosciuta come corallo matto, è un briozoo quasi onnipresente nelle nostre immersioni, poco notato forse perché ama vivere nascosto, nelle spaccature verticali ed orizzontali, preferibilmente “a testa in giù”. Per quanto la colonia possa assomigliare ai rametti di corallo, da questo si distingue per il colore degli zoidi (i polipi dei briozoi) di colore rosso analogo a quello dello scheletro, mentre nel corallo spicca il colore bianco niveo dei polipi che si stagliano nel rosso acceso dello scheletro. Qui gli zoidi hanno la forma poliedrica di una scatoletta. che ricorda appunto per struttura e colore il corallo rosso. Entrambe sono molto fragili e perdono gran parte della colorazione con l’essicamento; la loro raccolta, oltre che vietata, è quindi inutile. Cenni di biologia marina (ad uso corso Guida) - Mauro Levrini 5 I Tunicati I Tunicati sono tra gli invertebrati più evoluti essendo lontanissimi parenti dei pesci e degli altri vertebrati, compresi i mammiferi. Si tratta di animali filtratori il cui corpo è protetto da una tunica costituita da una sostanza affine alla cellulosa. Quasi tutti si nutrono ingerendo l’acqua da un sifone boccale, per azione ciliare, catturando le particelle di cibo mediante una rete branchiale ed espellendo l’acqua filtrata dal sifone cloacale. In particolare le Ascidie, solitarie o coloniali, presentano spesso colori brillantissimi e forme bizzarre. Vivono attaccate ai substrati più diversi ed anche su altri organismi. Hanno un ganglio cerebrale semplice che possono rigenerare se danneggiato e numerosi organi chemiocettori su tutto il corpo, con una maggiore concentrazione attorno alla bocca. Il Botrillo (Botryllus schlosseri) è un organismo incrostante che si può osservare spesso sulle foglie di Posidonia. è comune nel Mediterraneo; i botrilli vivono in colonie (cenobi) di forma regolare più o meno ovale, nelle quali gli individui sono immersi in una tunica comune e disposti in cerchio, con i sifoni boccali indipendenti e aperti verso la periferia e i sifoni cloacali confluenti in un sifone centrale comune. I grappoli di Clavelline (Clavelina lepadiformis) sono cloni di uno stesso individuo che si è riprodotto per gemmazione; tutti i "gemelli" sono uniti da uno stolone basale. Un sacco trasparente, la "tunica", racchiude il corpo dell'animale che aspira l'acqua attraverso un sifone branchiale, filtra il plancton ed estrae l'ossigeno per la respirazione, quindi espelle l'acqua depurata da un secondo sifone. Essendo animali filtratori, le clavelline vivono bene in zone esposte a correnti ed è per questo che se ne trovano in quantità lungo la pareti, aggrappate ai rami delle gorgonie rosse. Tra le forme pelagiche ricordiamo la Salpa (Sarpa salpa), dalla tunica molto spessa, trasparente e di consistenza gelatinosa. Le salpe hanno un complesso ciclo vitale, con un'alternanza obbligata di generazioni. Entrambe le porzioni del ciclo vitale esistono contemporaneamente in mare. La fase di vita solitaria, conosciuta come oozoide, è un animale singolo che si riproduce asessualmente creando una catena di centinaia di individui. La catena costituisce la fase aggregata del ciclo vitale, conosciuta come blastozoide. Gli individui della catena rimangono attaccati tra loro, e ciascuno cresce e si riproduce sessualmente (i blastozoidi sono ermafroditi sequenziali). Gli oozoidi risultanti sono poi rilasciati per ricominciare il ciclo. L'alternanza di generazioni permette un tempo inter-generazione breve. Quando il fitoplancton è abbondante, questo porta a dei rapidi incrementi del numero di salpe (bloom) che terminano quando non c'è più abbastanza nutrimento. Cenni di biologia marina (ad uso corso Guida) - Mauro Levrini 6 Celenterati Ben conosciuti dai subacquei, i Celenterati comprendono Meduse (Scifozoi), Attinie (Anemoni), Idroidi (Idrozoi), Coralli e Madrepore (Antozoi). I Celenterati, che sono fra gli animali di origine più antica, sono organismi pluricellulari a simmetria fondamentalmente raggiata, anche se negli Antozoi strutture eccentriche permettono di identificare una simmetria bilaterale doppia o semplice. Un'importante caratteristica distintiva dei Celenterati è la presenza di cellule urticanti (cnidoblasti) diffuse in tutto il corpo o addensate in particolari regioni. Lo cnidoblasto è una capsula (cnidocisti o nematocisti) ripiena di liquido urticante e nella quale è introflesso, avvolto a spirale, un filamento cavo. All'esterno della capsula sporge un ciglio sensitivo (cnidociglio) che, in caso di contatto con un corpo estraneo, provoca un rapido aumento della pressione interna della capsula e la conseguente espulsione violenta del filamento. Questo si rovescia a dito di guanto e se penetra nella carne di un altro animale vi inietta il liquido, che, a seconda della specie e della mole dell'animale, può avere effetti caustici, tossici, paralizzanti e perfino mortali. I Celenterati sono organizzati in due tipi fondamentali: il polipo e la medusa. La forma a polipo consiste in un corpo a colonna, con la base attaccata ad un substrato e la sommità circondata da una corona di tentacoli al cui centro si apre la bocca. Nella forma a medusa il corpo ha una struttura a ombrello con la convessità rivolta verso l’alto, la bocca verso il basso e i margini dell’ombrello muniti di tentacoli. Alcuni gruppi presentano solo la forma polipoide (Attinie, Antozoi), altri solo quella medusoide (alcuni Scifozoi) ed alcuni alternano le due forme a seconda del ciclo vitale (Idrozoi). Cenni di biologia marina (ad uso corso Guida) - Mauro Levrini 7 Policheti I Policheti sono la classe più antica del phylum degli Anellidi, la cui caratteristica principale è la suddivisione del corpo in numerosi segmenti uguali disposti lungo l’asse antero-posteriore. I Policheti (dal greco molte-setole), detti comunemente Vermi marini, hanno una distribuzione vastissima per profondità e ambienti interessati. Il corpo è generalmente molto allungato e cilindrico ed esistono forme erranti e sedentarie. Le forme erranti, generalmente predatrici (vermocane) posseggono occhi e altri organi di senso ed appendici. Le forme sedentarie e sessili spesso sono munite di un tubo protettivo mucoso da cui si irradiano pennacchi piumosi e colorati (spirografi), oppure scavano gallerie nella sabbia filtrando direttamente il sedimento per ricavarne il nutrimento. I Policheti sono tra gli organismi più resistenti e adattabili. Spesso sono gli unici organismi che sopravvivono anche in situazioni di inquinamento insostenibili per altre specie. Una distinzione più accurata, necessiterebbe di termini tecnici e descrizioni di particolari spesso non visibili ad occhio nudo, per cui si rimanda a specifici testi universitari di zoologia. Il piano organizzativo di cui dispongono i Policheti consente loro di muoversi agevolmente in superficie, sia serpeggiando, sia strisciando, e anche di nuotare e scavare, consente inoltre di nutrirsi da predatori, da detritivori, da erbivori, da filtratori. Alcune famiglie hanno però rinunziato alla locomozione e hanno preso a nutrirsi di microplancton catturato mediante vorticazione grazie al moltiplicarsi e specializzarsi delle appendici cefaliche. A causa di una così grande versatilità questi anellidi hanno potuto occupare ambienti diversi e di svolgervi ruoli ancor più diversi. I Policheti che si nutrono di alghe o di piccoli invertebrati muovendosi allo scoperto si difendono dai predatori in modo vario: gli Afroditidi (topolini di mare) hanno il dorso coperto da un feltro di rigide setole, mentre gli Anfinomidi sono provvisti di setole cave che contengono veleno. I Policheti vorticatori proteggono invece il corpo secernendo tubi pergamenacei o calcarei (Sabellidi, Serpulidi) che danno anche sostegno al corpo, o tenendolo conficcato nella sabbia Cenni di biologia marina (ad uso corso Guida) - Mauro Levrini 8 Echinodermi Gli Echinodermi sono rappresentati da: Asteroidi, Echinoidi, Oloturidi, Crinoidi ed Ofiuridi. Il nome deriva da greco e significa “pelle spinosa”. Si tratta di animali con simmetria tipicamente raggiata o talvolta bilaterale. Gli Asteroidi (Stelle di mare) hanno tipicamente una struttura a cinque braccia, che a volte possono essere anche molto ridotte o non riconoscibili, con una notevole capacità rigenerativa; quelle più colorate si trovano in ambienti rocciosi e nelle praterie di Posidonie, mentre le più grandi sono tipiche dei fondali sabbiosi. Gli Echinoidi (ricci) comprendono i tipici ricci muniti di aculei regolari e gli irregolari dalla simmetria deformata e bilaterale, con aculei corti e sottili che li rivestono come un manto peloso e che vivono per lo più infossati nel sedimento. Gli Oloturidi strisciano sul fondale su tre dei solchi ambulacrali. Tipica è la loro erezione al di sopra del substrato durante l’emissione dei prodotti sessuali e la capacità, se disturbate, di espellere gli intestini, che vengono prontamente rigenerati. I Crinoidi sono i più primitivi, hanno un aspetto molto elegante che ricorda un fiore (da cui il nome di Gigli di mare). Superato lo stato larvale, le forme litorali vivono completamente libere, anche se passano la maggior parte del tempo aggrappate a qualche supporto. Si nutrono di particelle di sostanze organiche che catturano con le loro braccia tentacolari, intrappolandole con il muco. Gli Ofiuridi sono caratterizzati dalla presenza di un disco centrale ben differenziato dalle braccia. Si muovono usando queste ultime come remi a differenza delle stelle marine che si muovono sui pedicelli ambulacrali. Negli Ofiuridi i pedicelli hanno esclusivamente funzione sensitiva. Come le stelle marine hanno grande possibilità di rigenerazione: nel genere Ophiactis lo spaccarsi in due è un metodo di riproduzione asessuata. Uno dei più spettacolari è il Gorgonocephalus (Testa di Medusa), le cui braccia si dividono ripetutamente, dandogli l’aspetto di un groviglio di serpenti.