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livello elementare.
ARGOMENTO: BIOLOGIA MARINA
PERIODO: XXI SECOLO
AREA: DIDATTICA
parole chiave: pesci abissali
Oggi effettuiamo un viaggio nelle profondità del mare, nella zona oscura dove la luce solare non riesce a penetrare e le forme di vita si sono straordinariamente adattate. Attraverseremo la zona epipelagica, ancora illuminata, per entrare poi in quella mesopelagica e batipelagica.
Le zone pelagiche Pelagic zone.svg – Wikipedia
Un viaggio negli abissi
Oltre la zona illuminata del mare, si apre un mondo oscuro, al di sotto della zona epipelagica o fotica. Sebbene sia un ambiente ancora tutto da scoprire, gli scienziati ritengono che solo il 2% circa delle specie marine conosciute abiti l’ambiente pelagico e la maggior parte di loro vive nella colonna d’acqua. In particolare, gli organismi marini delle acque profonde abitano le zone bati-pelagiche (tra i 1.000 e i 4.000 metri di profondità) e abisso-pelagiche (tra i 4.000 e i 6.000 m di profondità) definite afotiche, ovvero le regioni in cui non c’è presenza di luce.
Cosa ci possiamo aspettare?
Se potessimo visitarle di persona ci ritroveremmo avvolti, in un mondo freddo ed ostile, da una lenta e continua caduta di detriti, prevalentemente organici, che precipitano per gravità dagli strati superiori della colonna d’acqua.
Il melanoceto o diavolo nero, è un pesce abissale appartenente alla famiglia Melanocetidae. Questa specie è diffusa in tutti gli oceani temperati o tropicali, fino ad una profondità di 4.500 metri. Le femmine hanno grandi denti ed un organo leggero su uno stelo tra gli occhi, l’illicio, provvisto sull’estremità di fotofori. Un organo che utilizza come esca luminosa per catturare le sue prede. I maschi sono molto più piccoli ed hanno narici enormi che usano per “annusare” i loro compagni al buio – Autore Ryan Somma – https://www.flickr.com/photos/ideonexus/2897239064/in/photostream Melanocetus johnsonii1 – Melanocetus johnsonii — Wikipedia (wikipedia.org)
Questa “neve” marina ha un’importanza notevole per la sopravvivenza delle forme di vita abissali, in quanto include il sedimento organico – composto da plancton, protisti (come le diatomee) – e materiale fecale ed inorganico trasportato dalle correnti. Il materiale precipitato si accumula nel tempo e può raggiungere diversi centimetri, e può impiegare settimane prima di raggiungere il fondo dell’oceano. Tuttavia, la maggior parte dei componenti organici viene consumata da microbi, zooplancton e altri animali filtratori entro i primi mille metri del loro viaggio, cioè all’interno della zona epipelagica. Essa rappresenta la base degli ecosistemi mesopelagici e bentonici di acque profonde: poiché la luce solare non può raggiungerli, gli organismi delle acque profonde fanno molto affidamento sul precipitato come fonte energetica di sopravvivenza.
Oltre la vista
I pesci di acque profonde si sono evoluti per sopravvivere in questa regione ostile. Non esistendo fonti di illuminazione, non possono fare affidamento esclusivamente sulla loro vista per localizzare prede e compagni e per evitare i predatori. Molti di questi organismi sono quindi ciechi e fanno affidamento ad altri sensi per cacciare le loro prede ma anche per evitare di essere catturati; ad esempio, alcuni pesci sono in grado di percepire variazioni della pressione locale legati al passaggio di altri animali ma anche odori per noi impercettibili. I sistemi sensoriali più importanti sono solitamente l’orecchio interno e la linea laterale, che risponde alle variazioni della pressione dell’acqua consentendo di triangolare le prede. Il sistema olfattivo consente ai maschi di ricercare le femmine.
I pesci topo della famiglia dei Macrouridae, sono pesci di acque profonde che a volte possono raggiungere più di un metro di lunghezza. Vivono fino a 2200 metri di profondità, normalmente vicino ai fondali marino, spingendosi anche in acque relativamente basse costiere. È molto sensibile alle vibrazioni dell’acqua che potrebbero essere prodotte da prede come gamberetti o piccoli calamari e pesci. Distribuzione: Atlantico settentrionale: ad oriente, dall’Islanda e dalla Groenlandia fino all’Africa settentrionale (20° Nord); ad occidente, dalla Groenlandia fino all’ Isola di Andros (Bahamas) – Disegno di Coryphaenoides rupestris di Carl Nielsen Coryphaenoides rupestris.jpg – Wikimedia Commons
Per quanto riguarda la vista, quelli che non sono ciechi, hanno occhi grandi e sensibili che possono essere fino a 100 volte più sensibili alla luce di quelli umani. Inoltre, gli organismi bioluminescenti sono in grado di produrre luce attraverso reazioni chimiche di alcune molecole (luciferine). In parole semplici, queste molecole subiscono un’ossidazione catalizzata da un enzima che produce un intermedio instabile che decade emettendo luce. Più del 50% dei pesci di acque profonde, così come alcune specie di gamberetti e calamari, sono in grado di produrre il fenomeno della bioluminescenza. Circa l’80% di questi organismi possiede i fotofori, cellule ghiandolari che contengono batteri luminosi.
Come fanno a sopravvivere a quelle alte pressioni?
Un altro aspetto interessante è la loro capacità di sopravvivere alle alte pressioni. Come sappiamo, la pressione assoluta aumenta di un’atmosfera ogni 10 metri di profondità (un’atmosfera è la pressione esercitata sulla superficie del mare dall’atmosfera sovrastante). Questo comporta che un pesce a 1.000 metri di profondità è sottoposto ad una pressione di 1.001 atmosfere. Considerando che a 100 metri di profondità (101 atmosfere) la pressione è di 10 Kg/cm2, a 1000 metri la pressione è di 100 Kg/cm2.
Le specie di acque profonde si sono evolute adattandosi a livello cellulare e fisiologico per poter sopravvivere in ambienti con queste alte pressioni assolute che inibiscono i processi interni provocando un aumento interno di liquidi come l’acqua, un componente chiave nei processi biologici, che è molto suscettibile alle variazioni di volume, a causa dei costituenti del fluido stesso a livello cellulare. Per adattarsi a questo cambiamento, la struttura proteica dei pesci di acque profonde si è evoluta producendo una percentuale maggiore di acidi grassi insaturi nelle membrane interne. Una delle scoperte più significative è stata che i pesci di acque profonde hanno sviluppato dei geni che consentono loro di produrre delle proteine antigelo che impediscono la formazione di cristalli di ghiaccio nei fluidi corporei, una mutazione essenziale per la sopravvivenza alle fredde temperature delle profondità marine. Ricercatori dell’Accademia delle Scienze cinese e del BGI-Qingdao, hanno scoperto che undici specie esaminate degli abissi oceanici possiedono una mutazione nel gene rtf1, fondamentale per rendere più efficiente la trascrizione genetica in ambienti ad alta pressione; un esempio di evoluzione convergente attraverso la quale specie diverse hanno sviluppato soluzioni simili per affrontare le stesse sfide ambientali. Questa mutazione sembra essere comune sia tra le specie antiche, presenti da milioni di anni nelle zone abissali, sia tra quelle apparse dopo l’estinzione dei dinosauri. Oltre i 3.000 metri sembrerebbero più abbondanti le specie degli invertebrati rispetto ai vertebrati, probabilmente perché richiedono meno risorse alimentari e sono meno sensibili agli effetti della pressione sul sistema nervoso.
Come si nutrono?
Le loro vesciche natatorie se non assenti, sono scarsamente funzionali; questo comporta che i pesci batipelagici normalmente non intraprendono migrazioni verticali significative. Quando avvengono, ad esempio se spostati dalle correnti o se catturati da reti profonde, possono andare a sicura morte per lo scoppio delle loro vesciche natatorie. Un altro motivo ostativo agli spostamenti verticali è il fatto che il riempimento delle vesciche a pressioni così elevate comporterebbe enormi costi energetici, difficilmente copribili con la scarsità dei nutrimenti. Insomma ci deve essere un serio motivo nutrizionale. A tal riguardo questi animali non sono molto selettivi nelle loro abitudini alimentari, ed afferrano tutto ciò che gli si avvicina abbastanza. Avere grandi bocche con denti affilati e rastrelli branchiali sovrapposti aiuta ad impedire alle piccole prede ingerite di scappare.
Nonostante il loro aspetto, gli abitanti degli abissi sono per lo più pesci di piccole dimensioni, troppo piccoli per rappresentare una minaccia per gli umani. Ciononostante il loro aspetto mostruoso li rende affascinanti, esseri di un mondo ancora tutto da scoprire.
Cui prodest?
La domanda che alcuni si pongono è quale utilità esiste nello studiare queste specie abissali. In realtà questi studi potrebbero avere implicazioni importanti anche per la salute umana. Comprendendo come questi pesci si sono adattati alle condizioni estreme delle profondità marine, favorirebbe lo sviluppo di nuovi farmaci e trattamenti per molte patologie umane nonchè per il trattamento dell’ipotermia e delle lesioni legate al freddo. Inoltre, come gli esseri umani, i pesci hanno due tipi di cellule fotorecettrici nei loro occhi: i bastoncelli ed i coni. I bastoncelli sono responsabili della visione in condizioni di scarsa illuminazione, mentre i coni sono invece coinvolti nella visione dei colori e nel rilevamento dei dettagli più fini in condizioni di luce più intensa. La comprensione dei meccanismi biologici che hanno portato alla mutazione di questi animali marini potrebbe consentire lo sviluppo di nuovi farmaci per trattare problemi di vista gravi come la degenerazione maculare.
in anteprima un esemplare di Pesce vipera (specie Chauliodus) che vive tra i 400 ed i 1000 metri di profondità. Si tratta di un feroce predatore, con zanne così grandi che la sua bocca non può chiudersi su di esse e scivolano sulla parte anteriore del pesce quando chiude la bocca. Il collo flessibile gli consente di piegare la testa all’indietro e sporgere la mascella inferiore per afferrare pesci, calamari e crostacei.
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