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ARGOMENTO: BIOLOGIA MARINA
PERIODO: XXI SECOLO
AREA: DIDATTICA
parole chiave: sensorialità, animali marini
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A vederli gli animali marini sembrano animali molto semplici in realtà sono in possesso di sistemi sensoriali e di adattamento molto sofisticati, frutto della loro evoluzione.
L’eurialinità
Inizio con la capacità di sapersi adattare o meno alla salinità dell’acqua utilizzando una complessa capacità di osmoregolazione. Per comprendere meglio facciamo un passo indietro, partendo dal fenomeno dell’osmosi. Se due liquidi con salinità diverse sono separati da una membrana, tra le due pareti si genererà una differenza di potenziale. Se una membrana semipermeabile separa due soluzioni con diverse concentrazioni saline, l’acqua della soluzione meno concentrata (soluzione ipotonica) attraversa la membrana e va a diluire la soluzione più concentrata (soluzione ipertonica), fino a che le due soluzioni abbiano raggiunto la stessa concentrazione (soluzioni isotoniche).
il Latterino, Atherina boyeri, una specie eurialina campionata in una laguna salmastra nella provincia di Grosseto, Toscana, Italia centrale. Foto di Massimiliano Marcelli.
Essendo la pelle e i tessuti dei pesci una membrana semipermeabile, che cosa accade se mettiamo in acqua dolce un pesce di mare?
Per il fenomeno dell’osmosi, l’acqua in cui abbiamo immerso il pesce, avendo una concentrazione inferiore a quella dei suoi liquidi organici, attraverserà la membrana per diluire la soluzione più concentrata. Il risultato sarà che il pesce si gonfierà d’acqua e morirà. Al contrario, ponendo un pesce di acqua dolce in acqua salata, l’acqua presente nei suoi liquidi vitali tenderà a fuoriuscire, “richiamata” dalla soluzione più concentrata, ed il risultato sarà la disidratazione del pesce e la sua morte. Questo in teoria ma i pesci eurialini sono in grado di potersi adattare a cambi di salinità attraverso diversi meccanismi di trattenimento o di espulsione dell’acqua in eccesso, coinvolgendo la pelle, le branchie ed i reni.
Tra i pesci più noti ci sono il salmone e le anguille, che nascono in mare per completare o maturare il proprio ciclo vitale in acque sorgive dolci. Le sogliole ed ultimamente si è scoperto anche i pesci pagliaccio si adattano bene all’acqua salmastra di alcuni mangrovieti. Anche la spigola (branzino), al pari di alcuni muggini (cefali), frequenta acque più o meno salate.
Un caso interessante è il salmone; in acqua dolce il suo corpo ha una concentrazione di sale superiore all’acqua circostante per cui i suoi reni devono espellere l’acqua e trattenere il sale, producendo grandi quantità di urina fortemente diluita. Quando si trova nell’acqua di mare invece il corpo del salmone presenta una concentrazione di sale inferiore a quella dell’acqua circostante. L’acqua salata gli sottrae costantemente i fluidi corporei attraverso la pelle e le branchie e, paradossalmente, in mare il salmone rischia di disidratarsi. Per sopravvivere deve quindi ingerire grandi quantità di acqua salata e il rene in questo caso trattiene l’acqua dolce ed espelle il sale. L’urina che produce sarà minore ma fortemente concentrata.
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Il senso dell’equilibrio
In tutti gli organismi marini il senso dell’equilibrio è dato da particolari organi chiamati statorecettori. In particolare, l’animale reagisce alla forza di gravità mediante le cosiddette statocisti, cavità comunicanti con l’esterno in cui sono contenuti dei corpuscoli, statoliti, che, per effetto della forza di gravità, scendono verso il basso e stimolano delle cellule che tappezzano le pareti delle statocisti. Quando l’animale si muove, gli statoliti si spostano e, attraverso le cellule che toccano, forniscono l’informazione sulla posizione assunta dall’animale, che può essere corretta riportando gli statoliti alla posizione d’origine. Nei pesci, gli statorecettori si trovano nelle strutture del capo.
schema delle statocisti. Le statocisti sono degli organi di senso dell’equilibrio presenti in alcuni invertebrati acquatici, tra cui i molluschi, i bivalvi, i celenterati, gli ctenofori, gli echinodermi, i cefalopodi, e i crostacei.
Un sistema che regola l’equilibrio uguale a quello dei pesci lo troviamo in molti crostacei; nei gamberi, ad esempio, le statocisti si trovano nelle prime antenne (i gamberi sono dotati, nella parte anteriore del cefalotorace, di due paia di antenne, denominate prime e seconde antenne) e possono essere scoperte effettuando una sezione: troveremo, infatti, una cavità con un minuscolo corpo solido all’interno, lo statolito, adagiato sopra il suddetto tappeto di cellule ciliate. Il movimento dello statolito è subordinato al movimento del gambero, così come la sua posizione e, quindi, il gruppo di cellule ciliate che vengono toccate e sollecitate. Ne derivano informazioni sulla posizione assunta dal crostaceo, ma anche sulla sua velocità di progressione poiché a velocità diverse sarà diversa anche la compressione esercitata dallo statolito sulle cellule ciliate. Sono molti gli animali di diversi phyla che posseggono le statocisti e ciò fa pensare che esse siano state i primi organi di percezione degli esseri viventi e che nel tempo si siano perfezionate ed evolute. Ad esempio, gli organi dell’udito funzionano in maniera molto simile alle statocisti e ciò fa supporre che tra i due sistemi possa esistere un nesso evolutivo.
Olfatto e gusto
Tutti gli animali acquatici, pesci compresi, sono dotati di organi speciali, chiamati chemiorecettori, in grado di provocare le loro reazioni in presenza di cibo. Con lo stesso sistema, l’animale percepisce un predone in avvicinamento e se ne tiene alla larga. Molti pesci, quando vengono attaccati e morsi, liberano in acqua, dalla cute ferita, alcune sostanze, le famose “sostanze d’allarme”, che vengono percepite dagli altri componenti del branco come un segnale della presenza del predatore. Dobbiamo comunque distinguere tra chemiorecettori gustativi e chemiorecettori olfattivi: i primi sono sensibili a sostanze molto concentrate, come il cibo, mentre i chemiorecettori olfattivi, più sofisticati, riescono a percepire sostanze diffuse nell’acqua con concentrazioni molto basse. Un esempio limite è dato da alcune specie di squali che riescono a registrare la presenza di sangue in acqua nella proporzione di una parte di sangue disciolta in più di cento milioni di parti d’acqua.
notare i lunghi recettori della triglia che consentono di analizzare l’ambiente – photo credit andrea mucedola
Nei pesci, siano essi a scheletro osseo (osteitti), come il cefalo e la spigola, o a scheletro cartilagineo (condroitti), come gli squali e le razze, i chemiorecettori olfattivi sono situati nelle fosse nasali, mentre quelli gustativi si trovano nella bocca, sulle pinne, sulle labbra e in altre zone corporee. Per questo motivo, un pesce riesce a valutare la bontà di una preda non solo “assaggiandola”, ma addirittura sfiorandola. Queste cellule gustative sono costituite da meccanismi nei quali sono presenti addirittura dei peli sensitivi molto sensibili. Attraverso questi organi molti pesci sono in grado di percepire addirittura il grado di salinità e di acidità dell’acqua in cui vivono.
I pesci e l’aria
I pesci sviluppano gas nell’intestino e lo espellono dal retto come gran parte degli animali. Ma lo squalo toro, non avendo vescica natatoria, usa l’espulsione di gas come tecnica di bilanciamento nell’acqua. Quando nuota in superficie, respira aria e la trattiene nello stomaco: in seguito, ne espelle la quantità necessaria per mantenersi a una determinata profondità. Le aringhe emettono dall’ano delle bolle, producendo un suono ad alta frequenza che le altre aringhe percepiscono come un invito ad aggregarsi per formare un banco compatto per diminuire le probabilità di essere attaccate da un predatore. La maggior parte dei pesci sono dotati della vescica natatoria con la quale controllano la loro spinta idrostatica. E’ una specie di camera d’aria che può essere riempita con diverse quantità di aria, a seconda della necessità. La vescica gassosa è quindi un organo idrostatico; essa, aumentando o diminuendo di volume, permette al pesce di variare la propria spinta idrostatica per renderla maggiore, uguale o minore del proprio peso a seconda se il pesce vuole salire, galleggiare o scendere. Questo fatto fa sì che il pesce possa stazionare alla profondità desiderata. Questo importante organo ha anche altre funzioni: in alcuni pesci può servire da ricettore di vibrazioni o suoni, mentre in altri può produrli. In alcuni pesci tropicali può fungere da riserva di ossigeno qualora questo scarseggi nell’acqua. Altri pesci che nuotano in superficie e si nutrono di particelle che galleggiano sul pelo dell’acqua, emettono bolle che servono per eliminare l’aria ingurgitata con il cibo.
Megalops atlanticus – autore Daiju Azuma Megalops atlanticus by Daiju Azuma.jpg – Wikimedia Commons
Il Tarpon Atlantico (Megalops atlanticus) e Indo-Pacifico è l’unico pesce che può respirare l’aria atmosferica attraverso la vescica natatoria grazie ad un condotto nell’esofago che consente il flusso d’aria direttamente nella vescica natatoria. Questi pesci possono sopravvivere a una varietà di condizioni, tra cui livelli variabili di pH e acque con basso contenuto di ossigeno. L’esclusiva camera d’aria del tarpone gli consente di inghiottire l’aria in superficie e assorbire l’ossigeno per sopravvivere in acque a basso contenuto di ossigeno. Si ritiene che questa caratteristica sia unica, infatti se il pesce non riesce ad accedere alla superficie dell’acqua, per assorbire l’ossigeno, muore.
Naturalmente ho semplificato questi aspetti, che sono molto complessi, solo per darvi un’idea del fantastico mondo animale che spesso non consideriamo nel giusto modo.
Vincenzo Popio
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Laureato in Scienze Marine presso l’Università di Pisa con un Ph. D. in Maritime Science e Master in “Environmental science and sea pollution research” presso la Pacific Western University di Los Angeles, California, il dottor Popio ha trascorso oltre 32 anni di servizio attivo nella Marina Militare. Ha ricoperto incarichi di Comando a bordo delle unità navali, come Direttore agli Studi presso Istituti di Formazione militare e come rappresentante della Marina presso l’Ufficio del Sottocapo di Stato Maggiore della Difesa. Lasciato il servizio attivo, il dr. Popio, ha continuato, in campo civile, a fornire il proprio contributo per la salvaguardia dell’ambiente marino e di tutte le sue specie, collaborando in diversi progetti riguardanti l’ambiente, con le Università di Bari, Lecce, Napoli e con l’Istituto per l’Ambiente Marino Costiero-CNR di Taranto. Numerosi sono gli articoli pubblicati sulla stampa locale sull’inquinamento (aria, mare, suolo) a Taranto, dovuto alla presenza delle industrie pesanti. Uno studio particolare è stato effettuato sul Mar Piccolo e il Mar Grande di Taranto.