Lo Sponge Loop: il deserto che non ti aspetti

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Pensate ad un mare ricco, prosperoso e pieno di vita: la vostra mente salterà subito ai reef, alle grandi barriere coralline tropicali, e non a torto. E se vi dicessero che quelle acque sono oligotrofiche, povere di nutrienti e che i coralli sopravvivono grazie alle.. spugne?

Spugna scuba
Figura 1 – Xestospongia testudinaria, una spugna massiva che può vivere sino a 2000 anni [Albert Kolk]

Il Paradosso di Darwin

Le barriere coralline non solo sopravvivono, ma prosperano in acque di per sé povere di nutrienti. Dal celebre viaggio di Darwin a bordo del Beagle, la presenza di uno degli ecosistemi più floridi del mare in acque che sono l’equivalente marino di un deserto, ha fatto discutere biologi ed ecologi: infatti le acque oceaniche, subito oltre le barriere coralline hanno livelli di nutrienti bassissimi. Tutta la produzione primaria del reef, sia algale che corallina, viene consumata in loco: così, l’elevata produzione lorda diventa una produzione netta quasi nulla.

Inoltre, è proprio grazie alle condizioni di oligotrofia che i coralli riescono a sopravvivere. Nei reef l’acqua è trasparente e cristallina, proprio per l’assenza di nutrienti e di sostanza organica; un incremento di tali componenti diminuirebbe la penetrazione della luce, facendo crollare il tasso fotosintetico delle alghe simbionti e incrementando la bioerosione del reef.

Grande Barriera corallina
Figura 2 – Spaccato verticale di un reef della Grande Barriera Corallina, da notare la quasi assenza di coralli nella parte in ombra [Wise Hok Wai Lum]

Lo Sponge Loop ed il riciclo dei nutrienti

Affinché un reef sia in buona salute, quei pochi nutrienti che sono presenti devono essere riciclati e sfruttati al massimo. La simbiosi tra i dinoflagellati del genere Symbiodinium ed i polipi dei coralli permette la massima efficienza ecologia nel passaggio tra i due livelli trofici: il corallo fornisce azoto e CO2 all’alga in cambio di prodotti della fotosintesi. I coralli però sono predati solamente da pochi organismi, tra i quali la stella corona di spine (Acanthaster planci) e i pesci farfalla (famiglia Chaetodontidae): come si passa ai livelli trofici successivi?

La risposta sta nel muco dei coralli: esso è rilasciato in acqua, dove entra nel pool della materia organica disciolta (DOM, Dissolved Organic Matter); successivamente è assimilato dalle spugne presenti nel reef. Impedendo che il muco sia disperso in mare aperto, si ha già un primo step per limitare la perdita di nutrienti. Le spugne effettuano un rapido turn-over dei tessuti cellulari, rilasciando a loro volta altro muco. Il muco spongino entra nel pool della materia organica particolata (POM) e sostiene una gran quantità di fauna detritivora del reef. Oltre a questo abbiamo tutta una serie di organismi che si nutrono proprio delle spugne, come la tartaruga embricata (Eretmochelys imbricata). Bisogna poi considerare il rilascio di azoto da parte delle spugne stesse, che sostiene la produzione primaria limitata proprio dagli scarsi livelli di azoto disciolto. Tutto questo riciclo di nutrienti è noto come “sponge loop“, ed è spesso equiparato al microbial loop del mare aperto.

Sponge loop schema
Figura 3 – Schema dello Sponge Loop [Rix L. et al, 2016]

Spugne e fauna criptica

Una classica immagine di una barriera corallina è dominata da coralli eretti dalle morfologie più disparate e solo talvolta è presente qualche spugna. Il processo dello sponge loop avviene poiché è presente un enorme quantitativo di fauna endolitica criptica; la struttura intricata e caotica del reef permette la presenza di un’enorme quantità di organismi invisibili dall’esterno, ma fondamentali come sink di DOM: le spugne ne sono un ottimo esempio. La presenza di spongofauna endolitica è alla base dell’enorme riciclo costituito dallo sponge loop, che secondo alcuni potrebbe rivestire un ruolo importante anche in reef di spugne profonde e nel Mediterraneo.

Non bisogna rimanere infatti confinati agli ambienti corallini “classici” per trovare lo sponge loop; nel 2015, Rix e colleghi sono andati ad investigare come il muco corallino possa spingere lo sponge loop nei reef tropicali e nei reef profondi. I reef di coralli profondi (Cold Water Corals) non si trovano in acque oligotrofiche, bensì nelle ricche acque al di sotto della zona fotica. Per questo motivo, il riciclo di azoto è secondario rispetto a quanto accade nei reef superficiali.

Spongofauna sciafila
Figura 4 – Molte spugne ed altri organismi proliferano in condizioni sciafile, come l’anchinoe azzurra Phorbas tenacior [Alfredo Marchiò]

Popolazioni microbiche come consumatori

Ben nota e documentata è la presenza di popolazioni microbiche all’interno dei tessuti delle spugne; queste popolazioni di batteri simbionti sono divise in HMA (High Microbial Abundance) e LMA (Low Microbial Abundance) in base al numero di microrganismi presenti. Considerati tra i maggiori consumatori di DOM e importanti sink di C, si pensa che abbiano un’importanza non secondaria nello sponge loop e nella sua efficienza, incrementando il turn-over della materia organica e del muco corallino; essi sono inoltre capaci di sfruttare i rifiuti azotati, tossici per l’ospite, rimuovendoli dai tessuti e migliorando lo stato di salute della spugna stessa.

Chondrosia spugna simbionti
Figura 5 – Vari poriferi tra cui Chondrosia reniformis il cui color ocra è dovuto alla presenza di cianobatteri simbionti [Alfredo Marchiò]

Fonti

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