Appunti di Ecologia

Zoobenthos

Il Mediterraneo, fatta eccezione della zona più a sud a ridosso della costa africana che è da considerarsi mare sub-tropicale, è un mare temperato. Le escursioni di marea sono ridotte a qualche centimetro, ha una salinità e una temperatura superiori a quelle dell’Atlantico, una limitata estensione geografica ma un’elevatissima biodiversità. Con benthos indichiamo l’ambiente di fondo mentre con ambiente pelagico indichiamo le acque blu più profonde.

Il Mediterraneo è un mare oligotrofico, presenta pochi nutrienti inorganici ed è per questo che le sue acque sono trasparenti, perché la componente fitoplanctonica (vegetale) è ridotta. Nel mare gli ambienti dei fondali cambiano in funzione di tre parametri fisici che diminuiscono con l’aumentare della profondità:

• Moto ondoso, più elevato in superficie ma le onde si propagano anche in profondità;
• Temperatura dell’acqua;
• Intensità luminosa.

La differenza negli ambienti non si sviluppa orizzontalmente ma verticalmente. Dall’1 al 4 ci troviamo nel sistema fitale dove avviene la fotosintesi. Dal 5 al 7 ci troviamo nel sistema afitale dove non avviene più la fotosintesi.

1. Sopralitorale

Viene occasionalmente raggiunto dalle onde e viene immerso durante forti temporali. La fauna di questa zona è limitata a pochi animali che hanno selezionato delle buone strategie di sopravvivenza (gasteropodi, cirripedi e qualche isopode detritivoro).

2. Mediolitorale

La presenza di acqua in questo sistema dipende dal momento del giorno, se c’è l’alta o la bassa marea. Si possono trovare diversi crostacei e alcuni molluschi. I crostacei riescono a viverci grazie al fatto che sono muniti di una cuticola o corazza che evita l’evaporazione dell’acqua e che li sostiene. I molluschi tipo i bivalvi (esempio le cozze) riescono invece a viverci perché hanno sviluppato adattamenti che gli permette di chiudere le valve quando l’acqua si è ritirata. Vi sono anche alcuni gasteropodi (esempio le patelle) che quando va via l’acqua ritirano la coppa sul substrato trattenendo un po’ d’acqua. Tra due alte maree passano circa 12 ore quindi questi animali stanno circa 12 ore senza acqua.

3. Infralitorale

Inizia dove finisce il livello della bassa marea, sono zone che restano sempre immerse. Va da lì fino a quelle profondità in cui rimane una quantità di luce sufficiente e necessaria per far sì che la vegetazione possa compiere la fotosintesi. In questa zona, sopra ad un substrato roccioso, ci vivono organismi di diverso tipo: dalle spugne (sessili, filtratori, in competizione con le alghe per il substrato), animali semimobili (policheti o altri) e animali mobili (malacostraci, cefalopodi, echinodermi e pesci).

4. Circalitorale

La luce a queste profondità è ancora presente ma le alghe con clorofilla non riescono a sfruttarla per fotosintetizzare. Ci sono solo alghe rosse che non usano le clorofille. Quindi il circalitorale si estende da dove smettono di esserci alghe verde, sostituite dalle alghe rosse, fino a dove non riescono neanche più ad esserci le alghe rosse (predominanti nel circalitorale roccioso). Queste alghe sono degli organismi biocostruttori, in grado di costruire habitat tridimensionali che vengono sfruttati dai coralli per costruirci la loro comunità. Con “habitat” intendiamo un intervallo di parametri abiotici che consentono la vita di una data specie. Se consideriamo anche i fattori biotici (ovvero le interazioni con gli altri organismi) parleremo invece di “nicchia ecologica”. L’habitat del circalitorale è di tipo coralligeno. Queste strutture tridimensionali determinano la presenza di una ricca biodiversità favorita dal fatto che vi sono tanti microhabitat. Sempre nel circalitorale possiamo trovare le grotte sottomarine: inoltrandoci in una grotta troveremo habitat sempre diversi dovuti alla diminuzione della luce e delle correnti. L’ambiente diventa sempre meno eterogeneo, cala la biodiversità e la biomassa.

5. Sistema batiale

A partire da questa zona abbiamo un buio perenne, non viene fatta la fotosintesi da nessuna pianta quindi esistono solo animali eterotrofi. Va dai 200m del circalitorale ai 2000 metri del sistema abissale. Vi sono animali sospensivori che ottengono cibo proveniente dalla superficie, ovvero la zona della produzione. Animali “d’acqua fredda” che vi si possono trovare sono, per esempio, cnidari e coralli delle profondità.

6. Sistema abissale

La vita che vi si trova è meramente animale o di particolari sistemi simbiotici.

Substrati mobili dell'infralitorale

I substrati hanno una granulometria dei sedimenti che dipende dall’energia del moto ondoso a cui è sottoposto:

• Se l’energia è bassa, le onde quindi sono deboli e le particelle sono più fini;
• Se l’energia è alta, le onde quindi sono forti e le particelle sono più grandi.

Nell’infralitorale esposto verso il mare aperto abbiamo una granulometria dei sedimenti superiore rispetto a quella, per esempio del limo. Qui ci vivono i bivalvi e policheti. Due esempi di alghe verdi presenti in gran numero nel Mediterraneo sono: Cymodocea nodosa e Posidonia oceanica (crea delle vere e proprie foreste, ambienti tridimensionali, ed è per questo che è un generatore di biodiversità; è ad impollinazione idrofila). Sempre nell’infralitorale esposto abbiamo anche delle comunità di fango che vivono in zone poco ondose, abitate da bivalvi e crostacei. Ci sono poi anche le zone di infralitorale non esposte. Ci stiamo riferendo alle zone lagunari con bassa energia, poiché sono costituiti da limo e argilla, particelle finissime. Qui c’è una biodiversità associata diversa da quella di prima, troviamo per esempio policheti fossori, bivalvi e crostacei.

Substrati del circalitorale

Non c’è più o meno moto ondoso, abbiamo delle comunità detritiche che vivono in un sedimento misto (sabbioso + argilloso). Qui ci vivono, per esempio, gli octocoralli, le ofiure e dei policheti. Possiamo anche trovare comunità a fondi fangosi, come i policheti.

Substrati delle profondità abissali

A queste profondità si conosce poco, abbiamo spugne, cnidari octocoralli, crostacei (decapodi) e pesci. Sono state scoperte comunità delle emissioni fredde vulcaniche di policheti e bivalvi che si basano su un processo di produzione primaria che non sia la fotosintesi. Sono catene alimentari che partono dal processo di chemosintesi. Questi organismi hanno evoluto una simbiosi con batteri chemiosintetici che, per costruire il glucosio usano non più la luce ma una redox che, a partire dallo zolfo che deriva dall’attività vulcanica, rilascia l’energia che viene usata nel formare il legame chimico alla base della produzione di glucosio. Questa reazione di ossido-riduzione è esoergonica. I batteri in questione sono endosimbionti: stanno dentro i tessuti animali e fanno la chemosintesi che in maggior parte viene sfruttata nei processi delle cellule animali. Un esempio è la zooxantella, un’alga fagocitata e riconosciuta che resta nella cellula animale come organello e fa la fotosintesi: questa simbiosi avviene in molti coralli.

Strategie ecologiche

Si distribuiscono su una retta che va dall’estremo R all’estremo K:

• Strategia R: specie opportunistiche caratterizzate dal punto di vista riproduttivo da un’elevata produzione di prole, elevata fecondità e produzione di ovociti. Molti di questi vanno a buon fine e vengono fecondati ma la prole non è accompagnata da cure parentali. La strategia è quella associata ai grandi numeri, il tasso di mortalità è elevatissimo quindi soltanto pochi neonati parteciperanno all’evento riproduttivo. Sono organismi poco longevi e con una riproduzione sessuale precoce determinata dalla raggiunta rapida della maturità sessuale. Sono i primi ad arrivare in un dato luogo, sono pionieri. Un esempio è il bivalve: emette gameti in acqua e sono “abbandonati”, solo alcuni si feconderanno e andranno incontro a metamorfosi.
• Strategia K: sono specie selezionate che hanno tutto il contrario rispetto a prima. È una strategia che si basa sui piccoli numeri. L’energia dei genitori viene usata nelle cure parentali sui pochi neonati. Sono specie “specialistiche”, colonizzano ambienti calmi e non disturbati, già colonizzati da altre specie. Per loro è quindi molto importante la competizione dal momento che vanno a colonizzare habitat densi di specie. Sono animali longevi che raggiungono la maturità sessuale “tardi”. Un esempio è il mammifero: ha pochi figli e vengono curati e accuditi.

In ambiente marino abbiamo una distribuzione delle strategie R e K lungo un gradiente di profondità. Lungo questo gradiente cambiano i parametri fondamentali (luce, temperatura, onde). Dove vi sono forti correnti, l’ambiente è, per esempio, disturbato da fattori fisici quindi gli animali che vi abitano devono sviluppare strategie per sopravviverci e riprodursi. La riproduzione sessuata dove vi sono forti onde è ovviamente più difficile di una riproduzione agamica per gemmazione. In ambienti superficiali sono preferite le strategie R mentre in profondità (come nel circalitorale), dove abbiamo una riduzione/scomparsa della vegetazione, per via dell’assenza di luce sfruttabile e per il calo del moto ondoso, e un aumento della componente animale, viene preferita la strategia K perché diventa più importante la specializzazione per esempio alla nutrizione eterotrofa. Se si raggiungono profondità abissali, dove vi è un buio perenne e non vi è moto ondoso, la strategia dominante è quella K. Vi è quindi questo gradiente di strategie che variano seguendo la profondità dal momento che l’ambiente cambia con l’aumentare della profondità.

Nel Mediterraneo abbiamo delle variazioni temporali stagionali dell’ambiente dovute ai cicli stagionali: cambia il fotoperiodo e cambia la temperatura dell’acqua soprattutto nelle profondità superficiali per via dell’escursione termica (ne consegue anche una maggiore o minore quantità di cibo). Queste variazioni determinano anche variazioni negli organismi colonizzanti dell’ambiente marino. Consideriamo per esempio il legame temperatura-cibo: febbraio-marzo è il periodo in cui l’acqua è più fredda perché arriviamo dall’inverno. Se prendiamo in considerazione una colonna d’acqua, la possiamo considerare omeotermica, quindi tutta circa con la stessa temperatura di 13-14 °C. Con l’avanzare delle stazioni, aumenterà gradualmente la luce e il fotoperiodo e avremo quindi un aumento della temperatura dei primi 30-35m di profondità. Il momento in cui l’acqua è più calda di questa fascia di profondità sarà settembre. Sotto i 30-35m di profondità la temperatura rimane la stessa di circa 14 °C. Quindi, con l’aumento della temperatura, si creano due strati di acqua: una calda e una fredda. L’acqua calda ha densità minore, quindi sta sopra. Nei periodi estivi non vi è una comunicazione tra lo strato freddo profondo e quello caldo superficiale, a causa della densità. Questo primo strato d’acqua calda è pure calmo, con poco moto ondoso. Quando arriva l’inverno, gli strati superficiali disperdono il calore e aumentano la loro temperatura: gli strati caldi scendono e quelli freddi salgono. Abbiamo quindi un rimescolamento delle acque oceaniche. Le acque invernali sono quindi più ricche di nutrienti per via della risalita delle acque profonde grazie alla variazione della densità dello strato superficiale.

Questo ciclo dei movimenti dell’acqua ha delle conseguenze anche sugli organismi marini, alcuni esempi:

• Nei primi 30-35 m di profondità gli organismi dominanti sono le alghe verdi: questi popolamenti cambiano in funzione delle stagioni per via della variazione di temperatura e luce (dominante in estate, quindi elevata biomassa, calo d’inverno, quindi calano anche le popolazioni algali).
• I ricci marini sono dei consumatori di alghe, quindi hanno la funzione, nell’ecosistema, di mantenerne controllata la popolazione algale. Avranno quindi più disponibilità di cibo d’estate.
• Con fauna vagile ci riferiamo ad organismi poco mobili e quindi hanno anche meno possibilità di trasportare cibo. Sono organismi sospensivori, alcuni filtratori (spugne, bivalvi) altri predatori dello zooplancton. Il concetto fondamentale è che l’acqua deve essere in movimento. In estate per questi organismi è più difficile mangiare, sarà più facile d’inverno con il rimescolamento delle acque oceaniche. Inoltre, i mari settentrionali sono più ricchi dal punto di vista trofico di quelli meridionali che sono oligotrofici, con meno nutrienti (zoo e fito plancton), anche per via della temperatura (maggiore in meridione). Tutti questi animali della fauna vagile sono eterotrofi e tendono di abbandonare le acque calde estive per andare verso quelle profonde fredde, più ricche di nutrienti. D’inverno, quando anche le acque superficiali sono ricche di nutrienti per il rimescolamento, tornano in superficie.

Soprattutto nelle acque più superficiali, è in estate e nel tardo autunno, quando l’acqua è più calda. Si instaurano così fenomeni di dormienza in tutti gli invertebrati marini. Questa variazione della disponibilità di cibo si riflette nella quantità di lipidi nei tessuti animali:

• Avremo un picco lipidico al termine della stagione fredda, in primavera (marzo-maggio), l’animale è ingrassato e ha accumulato molta energia in inverno. Questa energia verrà sfruttata nella riproduzione, che avverrà appunto in primavera.
• La quantità di lipidi cala in estate.
• Da ottobre fino a marzo la quantità di lipidi aumenta perché gli organismi ricominceranno ad immagazzinare energia.

Quindi, nel Mediterraneo, la dormienza (il corrispondente del letargo) l’abbiamo in estate. Il fatto che l’organismo diminuisca le sue attività è dovuto al calo della disponibilità di cibo, è quindi un periodo sfavorevole per l’animale. L’allungamento del periodo estivo, dovuto ai cambiamenti climatici, determina un allungamento della fase di stress degli organismi marini, si crea quindi un deficit di nutrimenti (anche in dormienza usi energia, anche se poca) e si possono verificare delle morti di massa.

Apocalittico! Tendenze previste per mari temperati (es. Mediterraneo)

La tendenza si fa analizzando il fenomeno corrente e unendo una serie di dati (analisi di correlazione). Si calcolano gli errori di probabilità: non ho mai dei coefficienti di determinazioni pari ad 1, saranno sempre minori per via della presenza di un errore. Posso quindi fare previsioni sul futuro con un margine di errore.

Gili J. P. ci ricorda gentilmente che il Mediterraneo è un importante hotspot di biodiversità, ha una conformazione semichiusa e ha un collegamento artificiale col Mar Rosso (e quindi con l’oceano Indiano) mediante il canale di Suez. Essendo un mare semichiuso è influenzato maggiormente dagli impatti locali come l’inquinamento, l’acidificazione e il riscaldamento (è più facile con un mare piccolo piuttosto che con un oceano enorme). A causa del canale di Suez, il Mediterraneo subisce anche la colonizzazione di specie tropicali, definite specie aliene. Gli impatti dell’uomo li possiamo suddividere tra:

• Diretti: attraverso un’attività meccanica o inquinamento, l’uomo crea direttamente un danno. Gili ci mette, per esempio, la pesca. Nel Mediterraneo si basa sia su metodi non invasivi, sia invasivi, come avviene per la pesca industriale (reti trainate da navi). Questa pesca invasiva mediante reti si divide a sua volta in:
  • Pesca con rete pelagica: le navi cercano di pescare pesce azzurro, senza toccare il fondo;
  • Pesca a strascico: le reti vengono appesantite per raggiungere fino il fondo. Si possono sia:
    • Usare degli aratri (pesca a strascico bentonica), è molto più invasiva perché non è selettiva, raccoglie tutto quello che trova, e ha un effetto sull’habitat (lo distrugge, lo rende omogeneo).
    • Usare galleggianti che la mantengono a circa 30 m dal fondo (pesca a strascico demersale), è meno invasiva.

Anche le reti abbandonate causano un danno notevole a livello locale: alcuni pesci restano intrappolati e muoiono, altri rimangono feriti. Gli ancoraggi causano dei danni al substrato marino e anche alle specie che vivono sul fondo.

Col termine nutrienti si intende elementi ricchi di fosforo e azoto di cui le alghe si nutrono. L’eutrofizzazione delle acque è l’aumento di nutrienti a causa dell’inquinamento (impatto diretto dell’uomo) che provoca stress alle alghe che creano mucillagini. La mucillagine è prodotta in superficie dalle alghe che emettono in acqua queste sostanze gelatinose costituiti da polimeri del glucosio. È un fenomeno che ha degli effetti sia in ambiente pelagico che bentonico. Questa massa organica di polisaccaridi gelatinosa può anche coagulare e alcuni organismi possono rimanere coagulati all’interno. La prima fase è superficiale, viene prodotta dalle alghe che fanno mucillagini, col tempo poi si appesantisce e cade sul fondo. Ha effetti devastanti sulla biomassa bentonica perché va a coprire gli organismi che stanno sul fondo, impedendone la sopravvivenza.