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Apr 09, 2023

La predazione dei nudibranchi aumenta il ciclo del silicio della spugna

Scientific Reports volume 13,

Rapporti scientifici volume 13, numero articolo: 1178 (2023) Citare questo articolo

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Le diatomee svolgono un ruolo chiave nel ciclo della silice marina, ma studi recenti hanno dimostrato che anche le spugne possono avere un effetto importante su questa dinamica. Accumulano grandi scorte di silice biogenica all'interno dei loro corpi per lunghi periodi, che si ritiene varino poco su scala intraannuale. L'osservazione di un brusco calo della biomassa delle spugne in parallelo con grandi aumenti nell'abbondanza di un nudibranco sponvoro (Doris verrucosa) ci ha portato a condurre uno studio della durata di un anno sugli effetti della predazione dei nudibranchi sul bilancio di silicio di una spugna (Hymeniacidon perlevis). popolazione. Dopo 5 mesi di predazione, l’abbondanza di individui di spugne non è cambiata ma la loro biomassa è diminuita del 95%, di cui il 48% è dovuto alla predazione dei nudibranchi. Circa il 97% delle spicole di spugna ingerite dai nudibranchi durante l'alimentazione venivano escrete, la maggior parte ininterrotte, il che implica un alto tasso di deposizione di silice spugnosa nei sedimenti circostanti. Dopo la predazione, le spugne hanno parzialmente recuperato le loro scorte di biomassa entro 7 mesi. Ciò ha comportato un rapido tasso di crescita e una grande assimilazione del silicio disciolto. Sorprendentemente, i tassi più elevati di assorbimento del silicio si sono verificati quando la concentrazione di silicio disciolto nell’acqua di mare era minima (< 1,5 µM). Questi risultati suggeriscono che il ciclo annuale di predazione-recupero delle spugne innesca cambiamenti intra-annuali senza precedenti nelle scorte di silicio delle spugne e aumenta il ciclo di questo nutriente. Evidenziano inoltre la necessità di una raccolta di dati intraannuale per comprendere le dinamiche e la resilienza del funzionamento dell’ecosistema delle spugne.

Il silicio è un nutriente chiave nell’oceano, necessario affinché una varietà di organismi marini costruiscano i loro scheletri silicei e crescano. Questi organismi, noti come silicificanti, includono organismi di diversi livelli trofici e rilevanza ecologica, come diatomee, silicoflagellati, la maggior parte delle specie di rizari e spugne e alcune specie di coanoflagellati1. Tra questi, le diatomee e le spugne sono rispettivamente i silicificanti pelagici e bentonici più abbondanti. Questi organismi svolgono importanti ruoli ecologici negli ecosistemi marini. Le diatomee rappresentano circa il 40% della produttività primaria dell’oceano e dell’esportazione di carbonio particolato dalla superficie alle profondità oceaniche2,3. Le spugne contribuiscono al riciclo dei nutrienti a livelli trofici più elevati attraverso l'accoppiamento bentonico-pelagico e all'aumento della biodiversità marina di microrganismi e macrorganismi4,5. Pertanto, il silicio è una risorsa fondamentale per i silicificanti, che può essere importante nel sostenere la biodiversità marina e le reti alimentari con influenze fondamentali sulle popolazioni umane6,7.

Tra i silicificanti, le spugne sono l'unico gruppo di metazoi (cioè animali). Sono organismi multicellulari ed eterotrofi con una lunga durata di vita, che può durare da anni a forse millenni8,9. Le spugne sono componenti comuni della fauna bentonica marina negli oceani globali, essendo numericamente abbondanti e dominanti nella biomassa in molti ecosistemi marini dalle latitudini polari a quelle equatoriali10. Come in altri silicificanti, le spugne consumano il silicio disciolto dall'acqua di mare per costruire i loro scheletri fatti di silice biogenica (cioè opale). Questi scheletri sono più resistenti alla dissoluzione rispetto a quelli di altri silicificanti, per ragioni ancora da determinare11. Le loro caratteristiche biologiche e scheletriche rendono le spugne silicee i principali serbatoi di silicio negli ecosistemi marini, accumulando scorte di silice biogenica nei loro tessuti e nei sedimenti sottostanti11,12 e riciclando il loro silicio a ritmi significativamente più lenti (200-1000 volte più lenti) di quelli delle spugne silicee. altri silicificanti unicellulari di breve durata come le diatomee13. Tuttavia, nelle aree in cui formano grandi aggregazioni (ad esempio, i terreni delle spugne), il ciclo del silicio delle spugne può arricchire gli strati demersali del silicio disciolto su scala oceanografica14.

Le dinamiche delle popolazioni di spugne dipendono dal reclutamento, dalla longevità, dalla competizione spaziale e dalla predazione15. In particolare, la predazione può influenzare la struttura della comunità delle spugne e i processi dell'ecosistema16,17. La predazione delle spugne è stata segnalata sulle barriere coralline di spugne tropicali e subtropicali18,19,20, sulle barriere coralline di spugne mesofotiche21,22 e alle latitudini polari dagli ambienti intercotidali a quelli di acque profonde17,23. L'attività spongivora, cioè l'alimentazione di spugne, è stata descritta in alcune specie di molluschi, echinodermi, pesci e tartarughe18,19,20,21. Tra i molluschi, i nudibranchi doridi (ordine Nudibranchia, famiglia Dorididae) sono uno dei gruppi più diversificati di predatori di spugne. La maggior parte di loro sono sponvori rigidi con radula adattata alla specifica organizzazione scheletrica della spugna di cui si nutrono24. Molti hanno anche una colorazione criptica con le loro prede25. Questa elevata specificità predatore-preda implica che la maggior parte delle specie di nudibranchi doridi si nutrono di una o poche specie di spugne, che a volte pascolano eccessivamente23,26,27.