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Oct 15, 2023

Il corallo molle pulsante Xenia umbellata mostra un'elevata resistenza al riscaldamento quando le concentrazioni di nitrati sono basse

Scientific Reports volume 12,

Rapporti scientifici volume 12, numero articolo: 16788 (2022) Citare questo articolo

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La resistenza dei coralli duri al riscaldamento può essere influenzata negativamente dall’eutrofizzazione dei nitrati, ma le conoscenze relative ai coralli molli sono scarse. Abbiamo quindi studiato la risposta ecofisiologica del corallo molle pulsante Xenia umbellata a diversi livelli di eutrofizzazione dei nitrati (controllo = 0,6, medio = 6, alto = 37 μM di nitrati) in un esperimento di laboratorio, con riscaldamento aggiuntivo (da 27,7 a 32,8 °C) da giorni dal 17 al 37. L'elevata eutrofizzazione dei nitrati ha aumentato il contenuto di clorofilla cellulare di Symbiodiniaceae del 168%, mentre ha ridotto la fotosintesi generale del 56%. Dopo un ulteriore riscaldamento, la velocità di pulsazione dei polipi è stata ridotta del 100% in entrambi i trattamenti di eutrofizzazione dei nitrati e nel trattamento di eutrofizzazione ad alta eutrofizzazione dei nitrati è stata osservata un'ulteriore perdita di polipi del 7% d−1 e una mortalità totale dei frammenti del 26%. Il solo riscaldamento non ha influenzato nessuno dei parametri di risposta indagati. Questi risultati suggeriscono che X. umbellata mostra resistenza al riscaldamento, che può facilitare il dominio ecologico su alcuni coralli duri quando le temperature dell’oceano si riscaldano, sebbene si verifichi una chiara risposta fisiologica negativa se combinata con l’eutrofizzazione dei nitrati. Questo studio conferma quindi l’importanza di studiare le combinazioni di fattori globali e locali per comprendere e gestire i cambiamenti delle barriere coralline.

L’accumulo di anidride carbonica (CO2) causato dall’uomo provoca un eccesso di calore nell’atmosfera, che viene assorbito dall’oceano e, in definitiva, provoca il riscaldamento dell’oceano1. Per questo motivo, nel prossimo secolo si prevede un aumento della frequenza degli eventi di sbiancamento dei coralli, lasciando meno tempo per il recupero2. La perdita e il danno agli ecosistemi della barriera corallina hanno gravi conseguenze economiche sui mezzi di sussistenza di coloro che dipendono dalla pesca e dal turismo2.

Lo sbiancamento dei coralli è una risposta allo stress comunemente descritta come una perdita della pigmentazione delle alghe simbionti, una perdita del numero di cellule delle alghe simbionti o una combinazione di entrambi, che a sua volta cambia il colore dei coralli e costituisce la rottura della simbiosi3,4. Questa risposta allo stress può essere innescata dal riscaldamento dell’acqua di mare5, che è stato collegato all’aumento della produzione di specie reattive dell’ossigeno (ROS) da parte delle alghe simbionti3 e ai cambiamenti nel ciclo dei nutrienti tra l’ospite del corallo e il simbionte algale6. La forma fisica dei coralli di acque poco profonde dipende da uno scambio nutrizionale stabile con le loro alghe simbionti6 della famiglia delle Symbiodiniaceae7. Quando questa simbiosi viene interrotta, una riduzione del bilancio energetico dell’organismo può influire sulla salute dell’ospite dei coralli e successivamente causare un aumento della mortalità8.

Il numero di cellule delle popolazioni di alghe endosimbiotiche all'interno dei tessuti corallini è controllato attraverso la limitazione dell'azoto (N) da parte del corallo ospite8 e lo scarico concentrato di acque reflue costiere può comportare un eccesso di nutrienti inorganici disciolti come il nitrato9, una delle principali forme di N inorganico in siti interessati dalle acque reflue10. È ormai chiaro che tale eutrofizzazione antropica causa una disponibilità sproporzionata di nutrienti che può influenzare la stabilità della simbiosi corallo-alghe (come esaminato da Morris et al.11). Un eccesso di N può aumentare la proliferazione delle cellule algali simbionti12, ma può anche aumentare la domanda cellulare di altri nutrienti che possono potenzialmente portare a una relativa carenza di fosforo (P)13. L'assimilazione dei nitrati, in particolare, è associata a costi energetici più elevati rispetto all'ammonio nelle piante14 e ha causato una ridotta fotosintesi in un corallo duro, mentre l'ammonio ha migliorato la fotosintesi15.

Gli scenari previsti di riscaldamento degli oceani e di aumento dell’eutrofizzazione inorganica influenzeranno contemporaneamente la maggior parte delle barriere coralline vicine alla costa in tutto il mondo16. Inoltre, il declino documentato della copertura corallina varia da regione a regione, indicando che fattori locali come la qualità dell’acqua possono svolgere un ruolo nel determinare le risposte al riscaldamento dell’oceano per alcuni taxa di coralli17,18. A causa di queste crescenti pressioni sinergiche a cui sono sottoposte le barriere coralline, gli studi che indagano l’interazione tra eutrofizzazione e riscaldamento degli oceani stanno diventando una priorità9,19. Studi precedenti mostrano che la risposta allo sbiancamento indotto termicamente può essere esacerbata se combinata con l’eutrofizzazione locale20,21. Gli effetti sinergici del riscaldamento e dell’eutrofizzazione sui coralli possono derivare, ad esempio, dalla carenza di P9,15, da un aumento dell’attività parassitaria delle alghe simbionti22 o da un aumento dello stress ossidativo23. Una recente revisione di Morris et al.11 riassume gli effetti dello stress da nutrienti sui coralli e le sue implicazioni sulla tolleranza termica. La maggior parte degli studi che studiano gli effetti della temperatura e dell’eutrofizzazione sui coralli si sono concentrati sui coralli sclerattiniani20, con un minor numero di studi che indagano questi effetti combinati sui coralli molli24. Il passaggio della comunità dalla dominanza dei coralli duri a quella dei coralli molli è stato osservato in una varietà di regimi di disturbo25,26. Pertanto, i coralli molli potrebbero diventare più abbondanti in futuro su alcune barriere coralline, il che ha implicazioni per interi ecosistemi, poiché i coralli molli non hanno le caratteristiche ecosistemiche dei coralli duri nel supportare gli assemblaggi di pesci della barriera corallina attraverso la complessità strutturale27,28. Tuttavia, Epstein e Kingsford29 hanno riscontrato un aumento della diversità dei pesci con l’aumento dei coralli molli, ma non della copertura dei coralli duri, per una barriera corallina nella Grande Barriera Corallina (GBR) e hanno evidenziato che i coralli molli potrebbero avere un’importanza ecologica maggiore di quanto precedentemente ipotizzato. La conoscenza dei processi che avvantaggiano i coralli molli in determinate condizioni ambientali è necessaria per comprendere e prevedere meglio le future composizioni delle comunità della barriera corallina.