Bassi livelli di ossigeno alterano la vista degli invertebrati marini

Bassi livelli di ossigeno alterano la vista degli invertebrati marini

Gli scienziati di Scripps Institution of Oceanography, presso l'Università della California di San Diego, hanno scoperto che bassi livelli di ossigeno nell'acqua di mare potrebbero accecare alcuni invertebrati marini.

Questi risultati, pubblicati di recente sul Journal of Experimental Biology, (1) sono la prima dimostrazione che l'apparto visivo negli invertebrati marini è altamente sensibile alla quantità di ossigeno disponibile nell'acqua.

A causa delle attività umane i livelli di ossigeno nell'oceano si stanno alterando globalmente compromettendo i normali processi naturali. Molti invertebrati marini dipendono dalla propria vista per trovare cibo, riparo ed evitare i predatori, in particolare nelle loro fasi iniziali della vita quando molti sono planctonici. Ciò interessa particolarmente i crostacei e i cefalopodi che sono appetibili prede comuni per altri animali e le cui larve migrano nell'habitat marino.

La ricerca sugli animali terrestri ha dimostrato che bassi livelli di ossigeno possono influenzare la vista. Infatti, gli umani possono perdere la funzione visiva in condizioni di ossigeno ridotto. I piloti che volano ad alta quota, ad esempio, hanno dimostrato di avere problemi di vista se i velivoli non riescono a integrare gli abitacoli con ossigeno aggiuntivo. Inoltre, l'ipertensione e gli ictus, entrambi associati alla perdita di ossigeno, possono danneggiare la vista.

“Con tutte queste conoscenze sull'ossigeno, che influenza la vista negli animali terrestri, mi sono chiesta se gli esseri viventi marini avrebbero reagito in modo simile”, ha asserito la dottoressa Lillian McCormick, (2) autrice principale dello studio finanziato dalla National Science Foundation e studente di dottorato presso lo Scripps Oceanography.

Dai risultati delle sue ricerche è emerso che: studiando quattro invertebrati marini locali della California – il comune calamaro di mercato, il polpo a due punti, il granchio di tonno e il granchio brachyurano - ha scoperto che in condizioni di scarsità di ossigeno la vista ha subito una flessione del 60-100%.

Utilizzando larve raccolte nelle acque di Scripps, la dottoressa Lillian McCormick ha testato la risposta acuta - la reazione a breve termine all'esposizione a ossigeno ridotto - nella vista delle larve. Con lo scopo di sviluppare un allestimento specifico per esemplari così piccoli, ella ha lavorato con Nicholas Oesch, (3) ricercatore presso il Dipartimento di Psicologia dell'Università di San Diego.

Nel momento in cui la disponibilità di ossigeno iniziò a diminuire da livelli ben ossigenati, come quelli che si trovano sulla superficie dell'oceano, Lillian McCormick constatò una risposta immediata dalle larve. Ciò era particolarmente marcato nel granchio e nel calamaro brachyuran che perdevano quasi tutta la loro vista nelle condizioni di ossigeno più basse testate (circa il 20 percento dei livelli di ossigeno superficiale). I polpi resistevano più a lungo: la loro vista cominciava a calare dopo che l'ossigeno si era ridotto a un certo livello. I granchi erano abbastanza resistenti. I granchi e i tonni adulti sono noti per tollerare le acque con bassi livelli di ossigeno.

“Sono rimasta sorpresa nel constatare che, anche dopo pochi minuti di esposizione a basso livello di ossigeno, alcune di queste specie sono diventate praticamente cieche”, ha affermato la dottoressa Lillian McCormick.

Fortunatamente, quando sono stati ripristinati i livelli di ossigeno, la maggior parte dei campioni ha recuperato alcune funzioni visive, indicando che il danno potrebbe non risultare permanente per brevi periodi con scarsità di ossigeno.

la dottoressa Lillian McCormick è interessata a come questa visione ridotta possa influenzare il comportamento animale, specialmente in coloro che subiscono la perdita della vista in maniera repentina. Questi animali marini si basano su segnali di luce e l'incapacità di rilevare questi segnali potrebbe compromettere la loro stessa sopravvivenza. Un esempio è la migrazione: utilizzano i cambiamenti di intensità della luce come riferimento, le larve di queste specie migrano verticalmente spostandosi durante il giorno nelle profondità marine per poi risalire in superficie durante la notte.

Inoltre, le larve si affidano ai loro occhi per localizzare prede ed evitare i predatori. Le larve di calamaro cacciano prede rapaci come i copepodi e la loro vista è cruciale per questo compito. La velocità di risposta della retina nelle larve di calamaro è stata rallentata durante l'esposizione a basso livello di ossigeno, indicando che questo disturbo visivo può inibire la capacità delle larve di rilevare i copepodi e quindi di nutrirsi. Perdere la capacità di reagire ai cambiamenti di intensità della luce - come un'ombra di un predatore - o vedere sfuocate le prede potrebbe diminuire la sopravvivenza di queste larve. I comuni calamari a San Diego possono essere particolarmente sensibili perché depongono le loro uova in zone a basso contenuto di ossigeno, come il fondo marino vicino al Canyon di La Jolla.

La dottoressa Lisa Levin, (4) coautrice del lavoro e investigatrice principale del Levin Lab di Scripps sostiene: “Questa ricerca offre una nuova comprensione che cambierà il modo in cui interpretiamo le risposte degli animali alla perdita dell'ossigeno oceanico e il tipo di studi sul campo che facciamo. La grande sfida sarà quella di convincere gli scienziati coinvolti a misurare luce e ossigeno mentre studiano gli animali nell'oceano.”

Nell'ambiente marino, i cambiamenti dei livelli di ossigeno sono: giornalieri, stagionali e annuali. Ci sono anche ampie fluttuazioni di ossigeno in profondità. Tuttavia, queste condizioni stanno cambiando a causa dei cambiamenti climatici provocati dall'uomo. (5) Il riscaldamento atmosferico sta cambiando anche le temperature nell'oceano, il che diminuisce la miscelazione di acque superficiali ben ossigenate in acque più profonde. Inoltre, gli ambienti in prossimità delle coste stanno perdendo sempre più ossigeno in un processo chiamato eutrofizzazione, in cui i nutrienti in eccesso nell'acqua alimentano una fioritura di plancton che quindi esaurisce l'ossigeno disponibile dissolto nell'acqua. Questo può portare alla morte di pesci e altri animali marini. L'eutrofizzazione è spesso il risultato dell'inquinamento costiero, come il deflusso dall'agricoltura o dai liquami.

Questi risultati sono basati su basilari risposte e la ricercatrice Lillian McCormick desidera effettuare ulteriori ricerche per determinare come una lunga esposizione a bassi livelli di ossigeno possa colpire questi animali marini allo stato selvatico. Il suo prossimo lavoro consisterà del testare i comportamenti visivi in diverse condizioni di ossigeno, ma anche di confrontare nel tempo i risultati degli studi sulla fisiologia e sul comportamento delle specie in habitat ossigenati e le condizioni di luce nell'oceano.

Riferimenti:

(1) Vision is highly sensitive to oxygen availability in marine invertebrate larvae

(2) Lillian McCormick

(3) Nicholas Oesch

(4) Lisa Levin

(5) The Ocean Is Losing Its Breath

Autore traduzione riassuntiva e adattamento linguistico: Edoardo Capuano / Articolo originale: Low Oxygen Levels Could Temporarily Blind Marine Invertebrates

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