The Jurassic Coast

The coast going from the Dorset to East Devon is special because the rocks in its cliffs between Exmouth (East Devon) and Studland (Dorset) contain a record of the Earth’s ancient history through 185 million years, displaying not only superb Jurassic, but older Triassic and younger Cretaceous rocks too. The coast is rich with fossils that provide a record through virtually a third of the evolution of life, including the rise of dinosaurs. The erosion displays spectacular features such as landslides, sea stacks, bays, headlands and beaches. The Jurassic Coast is the England’s first natural World Heritage Site designated by UNESCO in 2001.

The East Devon and Dorset about 230 million years ao was a desert through which vast rivers flowed from mountains in the south, allowing life to get a foothold. Ancient reptiles, such as the Rhynchosaurus spenceri, and giant amphibians lived on the river banks in their vegetation (conifers, cycads, horsetail plants).

RED SANDSTONE. The color depends on the iron oxides of the red desert sand, which was mixed with the fragments of rocks and pebbles carried by the floods and was compressed over the millenia into a distinctive red stone. This red sandstone was exentesively used to build churches, chapels, houses, and city walls in Exeter and other towns of Devon.

WHITE LIMESTONE. Chalk is a soft, white, porous, sedimentary carbonate rock, a type of limestone composed of the mineral calcite (CaCO3). It forms under reasonably deep marine conditions from the gradual accumulation of minute calcite shells of sub-microscopic plankton to the sea floor and then consolidated and compressed during diagenesis. Chalk is derived from Cretaceous deposits, Carboniferous Limestone or Jurassic oolitic limestones.

5 Seaton (5).JPG

Seaton, near to Lyme Regis, displays this type of white coast and the cave complex of Beer, the Beer Quarry Caves, has been prized since Roman times, because of its workability for carving and for its gentle yellow colour on exposure to air. Beer stone was used in the construction of 24 cathedrals around the UK, including Exeter Cathedral and Westminster Abbey.

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My pilgrimage to Lyme Regis (Dorset, UK)

Lyme Regis is the town where lived and died Mary Anning (1799-1847), the greatest fossil hunter ever known. She was a self-educated working class woman and, after becoming interested in fossil collecting, she discovered skeletons of Ichthyosaurus, Plesiosaurus and Pterodactylus, some of the most significant geological finds of all time. I saw a picture of Mary Anning in the Natural History Musuem of London four years ago. Since then I have decided to visit Lyme Regis and the Jurassic Coast. On July 27th, during a summer school in Exeter with my students, I made my dream come true!

First step: I went to the Tourist Information Centre and checked the Tide Times in Lyme Regis. I know that I must collect fossils on the beach when the tyde is out and stay away from the cliffs because of landslides and falling rocks

 

Second step: went to the beach and I walked on pebbles, rocks and red sand, always looking at the ground but without any success. When I saw a professional fossil hunter with gloves, eye protection glasses and hammer, who hammered the grey limestone rocks known as “the ammonite graveyard”, I understood that it is not so easy to find fossils! But at least I found a lot of interesting stones and I visited his fossil shop to see ammonites and belemnites!

 

Third step: After a light lunch in a meadow with a view on the cliffs, I visited the museum of Lyme Regis, with his jurassic floor, where are collected fossils and documents about the history of the town and its most famous citizens.

 

Fourth step: A walk in the main street, in order to find the Mary Anning’s fossil shop where she died, until the graveyard of the St. Michael Archangel Parish Church where she is buried with her brother Joseph.

 

A perfect day of freedom and satisfaction.

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I pesci palla…non tutto il veleno viene per nuocere.

I Tetraodontidae sono una famiglia di pesci ossei comunemente detti pesce palla (pufferfish), appartenenti all’ordine Tetraodontiformes, come i pesci balestra (famiglia Balistidae). Sono morfologicamente simili ai pesci porcospino (famiglia Diodontidae, ordine Tetraodontiformes) che però hanno grandi spine visibili sul corpo anche quando il pesce non è gonfio. Al contrario, i pesci palla hanno spine piccole e nascoste che diventano visibili solo quando il pesce si rigonfia per difendersi, ingerendo acqua nello stomaco estremamente elastico. Il nome scientifico si riferisce a quattro grandi denti fusi in una placca superiore e inferiore, che sono usate per spezzare l’esoscheletro dei crostacei e la conchiglia dei molluschi di cui si nutrono.

La maggior parte delle specie sono tossiche a causa della presenza in alcuni organi e a volte anche nella pelle di una delle tossine più letali prodotte dai vertebrati, la tetrodotossina. Sono considerati una prelibatezza in Giappone, Corea e Cina, ma possono essere cucinati solo da chef che conoscono esattamente come trattare le carni per non avvelenare i propri clienti. Imprimere una spinta improvvisa con la coda, rigonfiare il corpo e spingere all’esterno le spine, produrre la tossina sono tutte forme di difesa necessarie a compensare la loro scarsa velocità nel nuoto. Ma non sono sufficienti,  alcuni squali e il pesce lucertola sono immuni al loro veleno. Inoltre, non tutti i pesci palla sono velenosi. Come è ovvio, mostrano vistose colorazioni aposemantiche per avvisare della loro inappetibilità e indigeribilità e possono cambiare colore in relazione all’ambiente circostante, come i camaleonti.

Arothron Caeruleopunctatus.JPGArothron caeruleopunctatus, Pesce palla dalle macchie blu Blue-spotted puffer fish (Tetraodontidae) (Photo Courtesy of Simone Tilli)

I risultati sperimentali di Veeruraj e colleghi (2016), che hanno isolato e identificato le tossine di Arothron stellatus, suggeriscono che tali sostanze sono concentrate prevalentemente nelle gonadi piuttosto che nel fegato e nei muscoli e che, come diceva Paracelso, la loro tossicità dipende dalla dose. Interessante è il fatto che questi ricercatori abbiano testato la tetrodotossina e i suoi analoghi come antitumorale, dimostrando che 4.0 μg/mL di tossina inibivano in modo efficace la proliferazione di cellule tumorali della cervice uterina.  Inoltre, Samidurai e Mathew (2013) hanno mostrato l’efficacia della tetrodotossina come insetticida, testandola su tre specie di Culicidae, ossia zanzare vettori di gravi patologie come la malaria.  Il loro lavoro contribuisce a ricordarci che il regno animale e vegetale produce sostanze che si rivelano un’interessante fonte di composti naturali bioattivi con possibili applicazioni in numerosi campi e che la perdita di biodiversità ci priva ogni anno di potenziali cure per gravi malattie e rimedi per problematiche ambientali.

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I pesci balestra suonano il tamburo e i pesci grugnitori fanno i vocalizzi.

La comunicazione acustica non è appannaggio esclusivo dei Cetacei e i meccanismi utilizzati dai vertebrati marini per produrre suoni possono essere molteplici. Oltre agli Haemulidae, tra cui il già citato Grugnitore orientale, anche differenti specie di Balistidae, Pesci Balestra (Triggerfish), hanno la capacità di produrre suoni per comunicare nell’acqua.

Il loro nome deriva dal latino balista (balestra) e fa riferimento alla parte anteriore della pinna dorsale usata come arma di difesa dai predatori. Questa parte può abbassarsi in una specie di tasca presente sul dorso e ha una sorta di meccanismo a scatto con sicura, tipico delle antiche balestre: la prima spina si può drizzare e rimanere bloccata in questa posizione dalla seconda spina che si incastra in un apposito intaglio, a sua volta fermata dalla terza spina. Appartengono all’ordine Tetraodontiformes, come i pesci palla (puffer fish) che vedremo in seguito, e quindi possiedono nella pelle e negli organi interni la letale tetrodotossina. Possono nuotare agevolmente avanti e indietro, sono territoriali e fortemente aggressivi, specialmente se stanno proteggendo una covata di uova. Possiedono un becco fatto da robusti denti con cui si nutrono di spugne e tunicati.

Odonus niger.JPGOdonus niger, Pesce balestra nero, Niger triggerfish or Redtoothed Triggerfish, Balistidae (Photo Courtesy of Simone Tilli).

Parmentier e colleghi (2017) e Raick e colleghi (2018) hanno mostrato che in tre specie di Balistidi il suono consiste in una serie di impulsi che derivano da un ampio movimento alternato delle pinne pettorali destra e sinistra, le quali spingono un sistema di tre piastre contro la parte laterale della vescica natatoria (swimbladder), chiamata  membrana di percussione (drumming membrane). Il suono è simile ad un breve rullo di tamburo con una durata media di 85 ms, una frequenza principale di 193 Hz e 136 dB SPL (livello di pressione acustica) a 3 cm di distanza. Gli impulsi di ciascuna pinna si verificano in coppie consecutive che consistono di due cicli. La prima parte di ciascun ciclo corrisponde a una chiusura verso l’interno delle piastre, mentre la seconda ad un apparente rinculo passivo delle piastre e della parete della vescica natatoria. Poiché queste peculiari piastre sono tipiche di altre specie di Balistidi è probabile che questo meccanismo acustico sia comune alla maggior parte dei membri di questa famiglia.

Bertucci e colleghi (2014) hanno, invece, mostrato il meccanismo di produzione del suono dei Grugnitori (Grunt fish or Sweetlips fish) mediante video ad alta velocità con i raggi X e microspia elettronica a scansione dell’apparato dentale faringeo, presente anche nei pesci pappagallo (parrotfish). I video hanno mostrato il movimento dei denti faringei nel produrre i vocalismi che consistono in una serie di suoni striduli della durata di circa 47 ms con un periodo medio di 155 ms e una frequenza dominante di circa 700 Hz. Tracce di erosione sul quarto arco branchiale (ceratobranchiale) suggeriscono che anche le branchie sono coinvolte nella produzione del suono.  I ricercatori hanno mostrato che il movimento dei denti faringei superiori e inferiori è simile sia durante la triturazione del cibo sia durante la produzione del suono, suggerendo un meccanismo di exaptation (coaptazione). Tra l’altro, i pesci balestra usano come cassa di risonanza la vescica natatoria, che normalmente serve al galleggiamento e alla stabilizzazione in acqua dei pesci ossei, e quindi può trattarsi di un altro esempio di exaptation.

L’exaptation è un processo evolutivo proposto da Stephen Jay Gould e Elisabeth Vrba, già citato nella mia recensione del libro “Exaptation. Il bricolage dell’evoluzione” (2008) Bollati Boringhieri. Se, come suggeriva Darwin, i cambiamenti che si verificano nei viventi sono lenti e graduali, come può la selezione naturale scegliere ed attribuire un vantaggio o uno svantaggio ad un organo incompleto? A cosa serve il 5% di un occhio o di un ala? La risposta dei due ricercatori è che l’evoluzione ricicla per altri usi (coaptazione) organi già formati che non sono utilizzati o non selezionati né a favore né a sfavore oppure organi che sono già utilizzati per altre funzioni, come appunto i denti faringei o la vescica natatoria.

Ovviamente, il suono delle imbarcazioni e di altre attività umane (pesca, trivellazioni etc.) disturba gli organismi marini nell’interpretazione di questi segnali acustici provenienti da cospecifici e da altre specie. Pensate quanto è sgradevole anche per noi conversare in discoteca o nei locali con la musica a tutto volume!

  • Parmentier E, Raick X, Lecchini D, Boyle K, Van Wassenbergh S, Bertucci F, Kéver L. Unusual sound production mechanism in the triggerfish Rhinecanthus aculeatus (Balistidae). J Exp Biol. 2017 Jan 15;220(Pt 2):186-193. doi: 1242/jeb.146514
  • Raick X, Lecchini D, Kéver L, Colleye O, Bertucci F, Parmentier È. Sound production mechanism in triggerfish (Balistidae): a synapomorphy. J Exp Biol. 2018 Jan 10;221(Pt 1). pii: jeb168948. doi: 10.1242/jeb.168948.
  • Bertucci F, Ruppé L, Van Wassenbergh S, Compère P, Parmentier E. New insights into the role of the pharyngeal jaw apparatus in the sound-producing mechanism of Haemulon flavolineatum (Haemulidae). J Exp Biol. 2014 Nov 1;217(Pt 21):3862-9. doi: 1242/jeb.109025
  • http://www.mare2000.it/Pescimarino/odonus.htm
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Gli erbivori marini e terrestri necessitano di batteri simbionti per digerire completamente i vegetali.

I pesci della famiglia Acanthuridae, conosciuti comunemente come Pesci chirurgo (Surgeonfish), sono diffusi nelle barriere coralline dei mari tropicali. Il loro nome è dovuto alla presenza di una sorta di stiletto retrattile che ricorda un bisturi, presente su entrambi i fianchi del peduncolo caudale. Si tratta di un’arma affilata usata come difesa, dato che la maggior parte degli Acanturidi sono erbivori. Queste lame a mezzaluna vengono, infatti, erette soprattutto a scopo dimostrativo e per esaltarne l’importanza molte specie presentano vistose colorazioni aposemantiche del peduncolo caudale o del bisturi stesso.

Digital CameraAcanthurus sohal, Pesce chirurgo sohal, Surgeonfish sohal (Photo Courtesy of Simone Tilli). Pinne dorsali, anali e pelviche nere, pinne pettorali e caudali gialle. Tutti i margini della pinna sono di un colore che va dal blu classico al fluorescente. Il “bisturi” sul peduncolo caudale è  arancione.

Zebrasoma xanthurum.JPGZebrasoma xanthurum, Pesce chirurgo luna blu, Yellowtail tang (Photo Courtesy of Simone Tilli). Livrea di color azzurro acceso con pinna caudale e bordi delle pinne pettorali giallo canarino.

I pesci chirurgo sono diventati ancor più famosi grazie al film della Walt Disney  “Alla ricerca di Nemo”. Infatti, la simpatica, socievole e un po’ smemorata pesciolina Dory è un Pacanthurus hepatus. Alcune specie sono piuttosto aggressive nel difendere il proprio territorio e in generale hanno una peculiare capacità espressiva: un individuo spaventato, inquieto o ammalato appare più pallido o con particolari non visibili quando è in buona salute.

Come tutti gli erbivori, gli Acanturidi possiedono batteri enterici simbionti che colonizzano il loro intestino e li aiutano ad acquisire i nutrienti dalla dieta. In particolare, Ngugi e colleghi (2017) hanno fatto luce sul ruolo di batteri enterici giganti, detti “Epulopiscium”, nei processi digestivi delle alghe rosse e brune di cui si nutrono questi pesci. I ricercatori sulla base delle analisi genetiche hanno proposto di classificare i batteri giganti in tre generi e hanno mostrato che l’acquisizione da parte dell’ospite di un particolare simbionte di “Epulopiscium” ha un ruolo chiave nella suddivisione di nicchia ecologica dei pesci chirurgo. Il microbiota enterico mostra diversificazione metabolica, ma è filogeneticamente e funzionalmente semplice rispetto al complesso microbiota degli erbivori terrestri che degrada materiale vegetale con lignina e cellulosa. Infatti, più del 90% degli enzimi per degradare i polisaccaridi algali deriva dai membri di una singola linea batterica. Inoltre, i simbionti sono privi di cellulasi, ma producono un insieme di carboidrasi intracellulari distintive e specifiche di una data linea batterica che sono espresse in base all’alimentazione dell’ospite, indicando una coevoluzione ospite-simbionte. Anche Miyake e colleghi (2016), suggeriscono una cofilogenia e una relazione coevolutiva tra pesci chirurgo e batteri intestinali. Infatti, sebbene una data specie di pesce chirurgo ospiti molteplici linee batteriche e più specie di pesci chirurgo ospitino una stessa linea batterica di simbionti, un dato ceppo batterico è più abbondante in specie di pesci chirurgo strettamente imparentati che hanno una dieta simile.

È probabile che i pesci siano stati i primi a sviluppare il meccanismo della simbiosi intestinale, il quale poi è stato realizzato per convergenza evolutiva anche dagli animali terrestri (Sullam et al., 2012).

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Coral Reef Fishes: un arcobaleno di colori.

I Pomacanthidae, comunemente noti come Pesci angelo (Angelfish), sono una famiglia comprendente 90 specie, suddivise in 8 generi che vivono nelle barriere coralline degli oceani tropicali. Il nome della famiglia deriva dal greco “poma”  ossia opercolo e “acanth  che significa spina. Infatti, l’ opercolo branchiale è provvisto di un aculeo preopercolare. Questa caratteristica permette di distinguerli più facilmente dai Chetodontidi (pesci farfalla), a cui somigliano molto sia per la forma del corpo piuttosto alto, compresso lateralmente e romboidale sia per le vistose e bellissime colorazioni, che cambiano tra forma giovanile e forma adulta. Ad esempio, il Pygoplites diacanthus Pesce angelo reale, Regal o Royal angelfish ha una livrea molto variopinta, formata da strisce oblique bianche, bordate di nero su fondo giallo arancio. Le pinne dorsale e anale e una macchia intorno agli occhi sono blu acceso, mentre la pinna caudale  è gialla, orlata di ocra. Si  nutre di spugne e di tunicati.

Digital CameraPygoplites diacanthus Pesce angelo reale, Regal or Royal angelfish visto lateralmente con Zebrasoma xanthurum, in posizione frontale (Photo Courtesy of Simone Tilli).

Sono prevalentemente onnivori e, come i pesci pappagallo sono ermafroditi sequenziali proteroginici, perciò il maschio, di dimensioni maggiori delle femmine, conquista un territorio e un harem di 2-5 femmine. I Pomacantidi sono pesci mansueti, tanto che in acquario possono abituarsi a prendere il cibo dalle mani del loro padrone e tenderanno a seguirlo da una parte all’altra della vasca.

Bellwood e colleghi (2004) hanno esaminato le relazioni filogenetiche, ossia il grado di parentela tra Pomacanthidae e Chaetodontidae, sequenziando e confrontando RNA ribosomiale (rRNA) 12S and 16S presenti nei mitocondri.  L’analisi genetica basata su rRNA mitocondriale ha due vantaggi:

  1. i mitocondri vengono ereditati solo dalla madre, perciò seguono una trasmissione matrilineare senza ricombinazione genetica; 
  2. rRNA è estremamente conservato nel corso dell’evoluzione e quindi può essere usato come orologio molecolare. Infatti, fa parte dei ribosomi, le nanomacchine cellulari comuni a tutti gli organismi viventi usate per sintetizzare le proteine.

Le analisi hanno confermato l’origine monofiletica delle due famiglie, ossia la presenza di un antenato comune, ma hanno permesso di aggiornare l’albero filogenetico. Impiegando anche i fossili, i ricercatori hanno cercato di stabilire l’età della divergenza tra le due famiglie, suggerendo che l’Evento Tetiano Terminale e la chiusura dell’Istmo di Panama hanno influenzato notevolmente la loro evoluzione. Come aveva ben capito Darwin, l’isolamento geografico di popolazioni appartenenti alla stessa specie comporta nel tempo, impossibilità di incrocio e di flusso genico tra gli individui e divergenza evolutiva fino alla formazione di nuove specie.

Bellwood DR, van Herwerden L, Konow N. Evolution and biogeography of marine angelfishes (Pisces: Pomacanthidae). Mol Phylogenet Evol. 2004 Oct;33(1):140-55. DOI:10.1016/j.ympev.2004.04.015

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I pesci pappagallo, variopinti e utilissimi spazzini

I pesci pappagallo, appartenenti alla famiglia Scaridae, sono imprescindibili abitanti delle barriere coralline. Devono il loro nome alla forma della bocca che è simile al becco dei pappagalli, a causa di robusti denti saldati l’uno con l’altro. Si nutrono, infatti di alghe marine, spugne, coralli e madrepore che staccano dal fondale e poi triturano fino a polverizzarli con i denti situati nella faringe. Marcus e colleghi (2017) hanno studiato la composizione chimica e la nano- e microstruttura della dentatura, che ricresce continuamente, per capire come possa sopportare il costante stress da contatto con le rocce e l’esoscheletro calcareo dei coralli. Hanno scoperto che i denti sono costituiti da un biominerale di fluoroapatite (Ca5(PO4)3F) con sorprendenti proprietà meccaniche che lo rendono uno dei biomateriali più rigidi e duri e gli conferiscono un’elevata resistenza all’abrasione. I cristalli che costituiscono il minerale sono co-orientati e assemblati in fasci intrecciati come la trama e l’ordito di un tessuto. Queste fibre diminuiscono gradualmente di diametro da 5 μm a 2 μm procedendo verso la punta del dente ed è interessante il fatto che questa diminuzione delle dimensioni sia correlata con un aumento della durezza.

Hanno livree molto variopinte con colori brillanti che differiscono in base all’età  e al sesso dell’animale. La maggior parte delle specie sono ermafroditi sequenziali proteroginici: inizialmente sono femmine e poi diventano maschi quando raggiungono dimensioni maggiori, tali da renderli capaci di possedere e difendere un territorio e un harem di femmine. Sono animali diurni e, prima del riposo notturno, si avvolgono in uno strato di muco aperto alle due estremità per consentire il passaggio di acqua. Si tratta di una sorta di bozzolo con un odore pungente che serve a ingannare i predatori, specialmente quelli che utilizzano l’olfatto per trovare le loro prede come le morene, e che potrebbe servire da sistema di allarme, avvisandoli dell’attacco di un predatore.  Anche la pelle è normalmente rivestita da muco con proprietà antiossidanti che li protegge da raggi UV e parassiti.

Digital CameraScarus niger, Pesce pappagallo scuro, Dusky parrotfish or Black Parrotfish or Swarthy Parrotfish (Photo Courtesy of Simone Tilli)

Digital CameraScarus coeruleus, Pesce pappagallo azzurro, Blue parrotfish  (Photo Courtesy of Simone Tilli)

A prima vista, potrebbe sembrare che danneggino le barriere coralline con la loro azione abrasiva. In realtà è vero esattamente il contrario. Infatti, è stato stimato che si nutrono solo in minima parte di coralli vivi (meno dell’1% del quantitativo ingerito), preferendo le spugne, le alghe e le parti calcaree delle scogliere. In questo modo proteggono i coralli, impedendo che vengano soffocati da altri organismi a rapida crescita e li ripuliscono dalle parti morte. Dopo avere digerito il cibo, i detriti vengono espulsi con le feci sottoforma di sabbia in quantità pari fino a 90 Kg all’anno per individuo, contribuendo a formare le famose e meravigliose spiagge sabbiose degli atolli tropicali.

In considerazione della loro importanza ecologica nella salvaguardia delle barriere coralline, già molto compromesse dall’attività umana, è stato proposto di proteggerli dalla pesca eccessiva.

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Nuotare o Volare

Le mante e le razze appartengono alla Classe dei Condroitti, ossia pesci cartilaginei, sottoclasse Elasmobranchii. Hanno in comune un corpo appiattito in senso dorso ventrale, pinne pettorali molto sviluppate e mobili, fessure branchiali che si aprono sul ventre e una sottile appendice caudale che non ha nessun ruolo di propulsione. Inoltre, sono ovovivipari con fecondazione interna. Il corpo delle razze è ovoidale e alla fine della coda presentano aculei veleniferi, mentre il corpo delle mante e romboidale e la coda ha aculei vestigiali o non ne possiede affatto.

Taeniura lymma, Bluespotted ribbontail ray Ordine Myliobatiformes Famiglia Dasyatide. È una specie di razza che abita le barriere coralline ed è facilmente riconoscibile grazie a molte macchie rotonde blu elettrico disperse su un colore di fondo giallo-bruno o verde. La coda è attraversata longitudinalmente da due righe blu che arrivano fino ai due aculei veleniferi posti alla fine della coda stessa. Di nuovo una colorazione di avvertimento per eventuali predatori. Diversamente dalle altre razze, difficilmente si seppellisce nella sabbia, dove scava per trovare molluschi, crostacei e policheti che avvolge con il suo corpo e poi convoglia alla bocca. La International Union for Conservation of Nature (IUCN) la ha classificata come  Near Threatened, a causa della degradazione del suo habitat e della pesca eccessiva. È richiesta dagli acquariofili, ma non sopravvive a lungo in cattività.

Taeniura lymma, Bluespotted ribbontail ray (Photo Courtesy of Simone Tilli)Digital Camera

La Manta birostris, Manta ray Ordine Myliobatiformes Famiglia Myliobatidae è il più grande mobulide filtratore. Vive in acque superficiali dove trova il plancton di cui si nutre, che viene incanalato nell’apertura boccale grazie a mirabolanti giravolte simili a una danza e grazie a due pinne cefaliche che servono ad aumentare la quantità di acqua e di cibo convogliata alla bocca. Durante il nuoto queste speciali pinne vengono arrotolate assumendo l’aspetto di corna, da cui il nome latino birostris. Il termine Manta invece è spagnolo e significa coperta, rendendo l’idea della loro straordinaria dimensione. Questi animali immensi, neri sul dorso, che nuotano come se fossero enormi pipistrelli, con una bocca gigantesca e due corna hanno dato vita a numerose leggende negative e sono stati soprannominati “Diavolo del mare”, ma sono assolutamente innocui per l’uomo.

Manta birostris, Manta ray (Photo Courtesy of Simone Tilli)Digital Camera

Per fortuna ci pensa Walt Disney a riabilitare il buon nome degli animali vittime dell’ignoranza e dei pregiudizi umani. Nel film Oceania la saggia e simpatica Tala, nonna di Vaiana, ha una Manta tatuata sulla schiena e la sceglie come animale in cui reincarnarsi.  In punto di morte conforta la nipote, dicendole: “There is nowhere you could go that I won’t be with you” e poi si trasforma in una luminescente e gigantesca Manta così da vigilare su di lei e sul suo difficile viaggio oltre la barriera corallina per salvare “Madre Natura”.

È possibile che le Mante giochino esattamente come fanno i delfini, divertendosi a saltare fuori dall’acqua, come abbiamo visto durante il documentario della BBC “Il pianeta azzurro II”, mandato in onda mercoledì 6 luglio durante il programma “Superquark” di Piero Angela. In realtà, non si conosce il motivo di questo comportamento, che potrebbe anche servire a liberarsi dei parassiti e delle remore che si attaccano alla loro pelle. Lo stato di conservazione secondo la International Union for Conservation of Nature IUCN è Vulnerabile.

Ovviamente la particolarità del nuoto di questi Myliobatiformes (pesci cartilaginei piatti) ha attirato la curiosità dei ricercatori. Hall e colleghi (2018), grazie a vari metodi (radiografia, tomografia computerizzata, dissezione e colorazioni) hanno studiato la distribuzione dei raggi delle pinne pettorali e il loro sviluppo embrionale. Hanno mostrato che la distribuzione dei raggi è simmetrica e leggermente anteriore nelle specie che nuotano muovendo le pinne in modo ondulatorio e che vivono sul fondale, mentre è prevalentemente posteriore in quelle specie con moto oscillatorio che sono pelagiche. Il numero e la distribuzione dei raggi delle pinne è già impostato nelle fasi iniziali dello sviluppo e si mantiene poi dalla nascita fino allo stadio adulto.

Nuoto oscillatorio di una Manta (a sinistra). Nuoto ondulatorio di una razza (a destra) Photo Courtesy of Simone Tilli.

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Mimetismo con varianti di giallo

Il mimetismo è una strategia che molti organismi mettono in atto per aumentare le loro probabilità di sopravvivenza e di riproduzione.  

La modalità più nota consiste nel mimetismo criptico (camouflage), ossia imitare l’ambiente circostante e passare inosservati per sfuggire ai predatori o per aggredire più facilmente le proprie prede. Pensate ad esempio all’insetto stecco o all’insetto foglia che assumono alla perfezione il colore e la forma della vegetazione su cui vivono, assumendo anche un comportamento adeguato. L’inganno funziona se rimangono praticamente immobili o si muovono molto lentamente! Il meccanismo funziona anche al contrario, con scopi diversi. Alcune orchidee imitano il corpo di un insetto femmina per attrarre i maschi della stessa specie che cercano di accoppiarsi con la pianta e, invece di riprodursi, fungono da impollinatori e aiutano la riproduzione altrui.

Una modalità opposta è il mimetismo fanerico (mimicry) o di ostentazione, nel quale l’organismo è in realtà ben visibile grazie a colorazioni appariscenti e di contrasto dette aposemantiche, come ad esempio le righe nere e gialle delle vespe o le righe rosse, nere e gialle del serpente corallo. Questo si distingue in mimetismo mülleriano e batesiano. Nel primo caso, approfondito dallo zoologo tedesco Fritz Müller, due o più specie lontane dal punto di vista filogenetico, tutte inappetibili, condividono per convergenza evolutiva la stessa colorazione aposemantica. Questo avvantaggia tutte le specie interessate, dato che i predatori imparano una volta per tutte un unico segnale di avvertimento e di conseguenza il numero di individui di ogni specie sacrificati per consentire questo apprendimento diminuisce. Nel caso del mimetismo batesiano, che prende il nome dall’entomologo inglese Henry Walter Bates amico di Alfred Russel Wallace, una specie innocua e potenziale preda “appetitosa”,  imita le colorazioni di avvertimento e i comportamenti di specie tossiche o disgustose in modo da confondere il predatore e scoraggiare l’aggressione.

Ovviamente, in entrambi i casi, la specie devono vivere nello stesso territorio e avere in comune gli stessi predatori, che per esperienza associno la colorazione ad un messaggio di pericolo. Nel caso del mimetismo batesiano, inoltre, la specie mimo è di solito meno numerosa e meno longeva della specie modello, per minimizzare la probabilità che il predatore incontri prima la specie appetibile di quella disgustosa e così non impari ad evitarla.  In pratica, la tecnica del mimetismo è complessa e non è infallibile, però è molto utile ad abbassare la probabilità di essere predati.

Per tornare ai nostri pesci tropicali, sicuramente la forma stretta e allungata di Aulostoma chinensis, Pesce trombetta, Chinese Trumpetfish (Aulostomidae) è vantaggiosa per nascondersi tra le alghe e i coralli, specialmente se il pesce si pone in diagonale con la testa rivolta verso il basso.

Aulostoma chinensis Chinese Trumpetfish (Aulostomidae) Photo Courtesy of Simone TilliDigital Camera

Dal punto di vista del mimetismo è molto interessante il Plectorhinchus orientalis, Grugnitore orientale, Oriental sweetlip (Emulidae), il cui nome  deriva dalla capacità di digrignare i denti ed amplificare il suono prodotto con la vescica natatoria. La livrea giovanile, prevalentemente nera, con macchie quasi iridescenti bianche e gialle e sfumature marroni è adatta a nascondere gli individui nelle grandi formazioni madreporiche in cui vivono (mimetismo criptico). Gli adulti invece hanno una livrea appariscente nera, gialla e bianca con disegni a righe e pois: il corpo è a strisce orizzontali bianche e nere mentre il muso, la coda e le pinne sono gialle a macchie nere. In questo caso oltre al contrasto di colore (giallo/bianco e nero), coesistono anche due disegni molto diversi, una vera e propria colorazione di disturbo. Si tratta di pesci che normalmente compongono un banco fatto da numerosi individui, i quali si muovono in moltitudine in ogni direzione, perciò i disegni e la colorazione hanno un effetto stordente sui predatori, che si sentono disorientati e non riescono a decidere come e dove attaccare.

Digital CameraPlectorhinchus orientalis, Grugnitore orientale, Oriental sweetlip (Emulidae) Photo Courtesy of Simone Tilli

I pesci farfalla, che abbiamo già descritto in un articolo precedente, hanno spesso una macchia di contrasto vicino alla coda che simula la forma di un occhio. Infatti, se un predatore ingannato attacca l’animale del lato della coda, questo può sfuggire molto più facilmente di quanto accadrebbe se fosse attaccato frontalmente e dovesse girarsi per scappare.

Le differenze di colorazione nei pesci possono indicare anche il sesso o la maturità sessuale dell’animale e perfino il loro stato d’animo. Ad esempio nel caso del Parupeneus cyclostomus, Triglia dell’Indo-Pacifico, Indo-Pacific Goatfish or Yellowsaddle goatfish (Mullidae) ampiamente diffuso nei mari tropicali, la colorazione gialla è tipica degli stadi giovanili e delle femmine, mentre il colore prevalente del maschio adulto è il blu. Il nome inglese, pesce capra, si riferisce ai due barbigli sensoriali (sensory barbels) presenti sul mento che essi utilizzano per procurarsi il cibo. Infatti, i barbigli vengono usati sia per scavare nella sabbia sia per penetrare negli interstizi delle rocce e della barriera corallina, in modo da trovare e spaventare le prede (soprattutto piccoli pesci, ma anche piccoli crostacei, piccole piovre, policheti, sipunculidi), facendole uscire allo scoperto. Si muovono in banchi e sovente sono strettamente seguiti da altri efficienti pesci predatori, in particolare carangidi, grandi labridi e serranidi, che sfruttano l’abilità dei Mullidi di esporre la preda (cooperative feeding).

Parupeneus cyclostomus, Triglia dell’Indo-Pacifico,  Indo-Pacific Goatfish or Yellowsaddle goatfish (Mullidae) Photo Courtesy of Simone TilliDigital Camera

Le triglie, tuttavia, hanno le loro strategie per sfruttare gli altri pesci. La specie Mulloidichthys mimicus, Mimic goatfish (Mullidae) nuota in banchi vicino al Lutjanus kashmira, Bluestripe snapper (Lutjanidae) di cui imita quasi esattamente la livrea, anche se le due specie sono riconoscibili per la diversa forma delle pinne. Si tratta di un comportamento di protezione predatoria: il goatfish si mimetizza con lo snapper, che è una preda molto meno ambita e ricercata della triglia.  

Anche alcuni Lutjanidae, famiglia che include circa 113 specie ampiamente diffuse nelle zone tropicali e subtropicali, sfruttano un meccanismo simile al grugnitore orientale.  Si muovono in grandi banchi intorno alle barriere coralline a varie profondità, hanno corpo e pinne color giallo brillante, mentre sui fianchi presentano righe longitudinali molto evidenti (cinque nel Lutjanus viridis, Blue and gold snapper e quattro nel Lutjanus kasmira, Bluestripe snapper) di colore bianco-bluastro bordate di nero, il ventre è bianco con sottili righe grigie.

Lutjanus kashmira, Bluestripe snapper (Lutjanidae) Photo Courtesy of Simone TilliDigital Camera

In generale, bisogna ricordare che lo sfondo su cui vivono i pesci di barriera è estremamente colorato e variegato, come le loro livree. Pertanto, se è vero che sarebbero eccessivamente vistosi nei nostri mari temperati, sono in perfetta armonia con gli invertebrati e le alghe della barriera corallina di cui si nutrono e da cui ricavano i pigmenti per le loro splendide colorazioni.

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Tridacne e il segreto della longevità……..ancora da svelare

Tridacna, Famiglia Cardiidae, Sottofamiglia Tridacninae, Genere Tridacna (particolare della foto nell’articolo precedente, Courtesy of Simone Tilli).

Digital Camera

Le tridacne sono i più grandi Molluschi Bivalvi viventi, possono superare il metro di lunghezza e i due quintali di peso, e sono anche estremamente longeve, possono vivere più di 100 anni in condizioni normali. Tuttavia, come gli altri abitanti della barriera corallina, sono minacciati dai cambiamenti climatici innescati dall’uomo. La loro conchiglia calcarea può essere indebolita dall’acidificazione degli oceani, causata dall’aumento di anidride carbonica che reagisce con l’acqua producendo acido carbonico. L’innalzamneto della temperatura, inoltre, può provocarne lo sbiancamento e la successiva morte a causa dell’espulsione di alghe simbionti dette zooxantelle (dinoflagellati), che forniscono loro sostanza organica sfruttando la luce solare. Per non parlare della pesca eccessiva e dell’inquinamento delle acque.

L’associazione con le alghe le rende dipendenti dalla luce, pertanto le tridacne vivono in acque relativamente basse o particolarmente limpide, ponendo l’apertura della valve verso l’altro e divaricandole durante le ore diurne per esporre alla luce i tessuti molli conteneti le alghe. Alla nascita sono prive di alghe simbiotiche, le quali vengono in seguito catturate per filtrazione e coltivate all’interno del corpo grazie ai tubuli zooxantellari, un sistema canalifero che parte dalla stomaco e si dirama in tutto il mantello. Quindi, si tratta di una simbiosi più complessa di quella messa in atto dai coralli, che ricorda quella di un altro Mollusco Gasteropode molto particolare chiamato Elysia chlorotica. L’animale, associa comunque ad una alimentazione autotrofa, garantita dalle alghe, una alimentazione eterotrofa per filtrazione (zooplancton e detriti).

La conchiglia delle Tridacne è attraversata da un numero variabile di scanalature verticali, che ne rendono il bordo superiore ondulato. In genarale, la conchiglia non è appariscente e assomiglia ad una roccia, ma è ricercata per le dimensioni imponenti che può raggiungere. Caratteristico delle tridacne è invece il mantello: un tessuto carnoso particolarmente sviluppato, ondulato come il bordo della conchiglia, e reso attraente da colori e disegni spettacolari. E’ iridescente grazie agli iridofori (organi che permettono all’animale di percepire i cambiamenti di luminosità dell’ambiente e di modificare la propria esposizione alla luce), ha colorazioni brillanti (blu, verde, viola) dovute a pigmenti di protezione dalle radiazioni ultraviolette, mentre i colori di fondo e le sfumature brune e giallo-dorate sono dovute ai pigmenti prodotti dalle zooxantelle.

Molte specie di tridacne sono oggi in pericolo di estinzione a causa della pesca eccessiva in particolare per l’alimentazione umana, ma anche per il commercio delle loro conchiglie e per l’acquariofilia. Attualmente, si sta cercando di ovviare al prelievo in natura con la maricoltura. Tutte le tridacne sono inserite nell’Appendice II della Convenzione di Washington, ogni esemplare venduto dev’essere perciò provvisto di apposita documentazione (CITES). Alcune specie sono classificate come “vulnerabili” nella IUCN Red List (www.iucnredlist.org) a causa dell’eccessivo sfruttamento a livello locale e del precario equilibrio delle barriere coralline.

Sono presenti in letteratura scientifica più di cento articoli che riguardano le Tridacne. Alcuni studi (Ziegler et al. 2018; Van Wynsberge S., 2018), ovviamente, si occupano dell’impatto che il cambiamento climatico ha sulla sopravvivenza delle delicate specie che abitano la barriera corallina. In particolare, analizzano la biodiversità dei sistemi ospite – alga simbionte e la loro importanza nella capacità di sopportare le variazioni ambientali oppure valutano l’efficienza delle attività di gestione della pesca negli atolli dell’Oceano Pacifico in presenza di alterazioni climatiche.

Data la loro notevole longevità, ho trovato molto interessante lo studio di Ungvari e colleghi (2013), i qualli hanno utilizzato la Tridacna derasa come organismo modello per studiare i meccanismi di invecchiamento e verificare l’ipotesi che siano dovuti principalemente a stress ossidativo. Sebbene l’attività di enzimi “scavanger” dei radicali liberi, come superossido dismutasi (SOD) e catalasi, non mostri differenze con un altro bivalve (Argopecten irradians irradians) che vive solo 2 anni, lo studio ha evidenziato una significativamente maggiore attività del proteasoma. Questo indica che è necessario studiare in maniera più approfondita il ruolo dell’attività cellulare di riciclaggio delle proteine e delle altre biomolecole che possono essere danneggiate dalle specie reattive dell’ossigeno (ROS). Inoltre, potrebbe essere interessante anche approfondire la tipologia e il ruolo dei pigmenti antiossidanti che ne caratterizzano la colorazione.

  • Ziegler M, Stone E, Colman D, Takacs-Vesbach C, Shepherd U. Patterns of Symbiodinium (Dinophyceae) diversity and assemblages among diverse hosts and the coral reef environment of Lizard Island, Australia. J Phycol. 2018 Apr 26. DOI:10.1111/jpy.12749
  • Van Wynsberge S., Andréfouët S., Gaertner-Mazouni N., Remoissenet G. Consequences of an uncertain mass mortality regime triggered by climate variability on giant clam population management in the Pacific Ocean Theoretical Population Biology 119 (2018) 37–47 DOI: 10.1016/j.tpb.2017.10.005
  • Ungvari Z, Csiszar A, Sosnowska D, Philipp EE, Campbell CM, McQuary PR, Chow TT, Coelho M, Didier ES, Gelino S, Holmbeck MA, Kim I, Levy E, Sonntag WE, Whitby PW, Austad SN, Ridgway I. Testing predictions of the oxidative stress hypothesis of aging using a novel invertebrate model of longevity: the giant clam (Tridacna derasa). J. Gerontol A Biol Sci Med Sci. 2013 Apr;68(4):359-67. DOI: 10.1093/gerona/gls159
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