L’alimentazione dei coralli è molto importante per il loro benessere e per una crescita corretta.
La maggior parte dei coralli hanno nel loro tessuto alghe simbiotiche (zooxantelle)che forniscono loro energia tramite l’irradiazione luminosa che queste ricevono, tuttavia i coralli, hanno anche bisogno di alimentazione da predazione per crescere in modo ottimale.
Per comprendere meglio come si alimentano i coralli, è bene dare alcune definizioni che serviranno in seguito.
–Autotrofia: significa che gli organismi per alimentarsi, usano molecole inorganiche, come la CO2 e bicarbonato, per creare molecole organiche, come i carboidrati.
–Eterotrofia: significa che gli organismi fanno un uso diretto delle cellule organiche, che sono entrambi presenti nell’ambiente o che hanno prodotto organismi autotrofi.
I coralli possono essere sia Autotrofi che Eterotrofi, ad eccezione di quelli privi delle zooxantelle che sono esclusivamente Eterotrofi.
Le alghe zooxantelle che vivono nel tessuto dei coralli trasferiscono agli stessi, vari composti come glucosio, glicerina, acidi grassi, trigliceridi e aminoacidi, i quali vengono metabolizzati in breve tempo e assunti nel tessuto corallino. Una parte dell’energia ricevuta dalla fotosintesi delle zooxantelle, è anche utilizzata per la continua fornitura di ioni di calcio e bicarbonato che contribuiscono a creare lo scheletro. Purtroppo, la sola fotosintesi non è sufficiente per costruire il tessuto dell’animale. Gli altri elementi necessari sono ingeriti grazie alla cattura di particelle di materia organica (P.O.M.) come plancton e detriti, inoltre assorbono molecole dissolte (D.O.M.), quindi per Eterotrofia.
ZOOXANTELLE viste al microscopio
Vediamo quali sono i vari modi in cui i coralli si cibano
– fotosintesi
La maggiore quota di energia necessaria ai coralli, è fornita dalla fotosintesi delle zooxantelle, ovvero la conversione della CO2 inorganica in carboidrati organici
In pratica, come per le piante terrestri, nelle zooxantelle è contenuta la clorofilla che è una proteina in cui avviene la fotosintesi, ovvero una serie di reazioni che convertono CO2 in carboidrati in assenza di luce.
Quando tutti i processi fotosintetici sono combinati, queste reazioni producono sia carboidrati che ossigeno, che sono successivamente trasferiti in parte al tessuto corallino. Sia le alghe che i coralli, usano questi zuccheri, per fornire l’energia necessaria. Per i coralli duri, questo processo fornisce il 30-100% (a seconda delle specie di coralli), del fabbisogno giornaliero e buona parte di questo, è impiegato per costruire lo scheletro.
La respirazione degli animali e la loro quantità, causano in acquario un calo del Ph fino a mezzo punto, durante la notte, inoltre anche le alghe emettono CO2, soprattutto durante l’estate, a causa dell’acqua calda e della minore quantità di ossigeno presente. Perciò è sempre necessaria un’adeguata aerazione dell’acquario.
Per contro, le alghe possono produrre troppo ossigeno e ciò è dannoso per le cellule viventi, poiché una parte di queste molecole sono convertite in radicali che causano nelle cellule, dei danni al DNA. Fortunatamente i coralli hanno un modo per evitare tale danni, infatti producono molecole chiamate anti-ossidanti che assorbono i pericolosi radicali, proteggendo le cellule. Inoltre i coralli possono espellere le zooxantelle che producono un’abbondanza di queste molecole.
Da questo possiamo capire le cause principali dello sbiancamento dei coralli:
1) alti livelli di fotosintesi come causa principale. Ciò accade a volte, quando passiamo da un’illuminazione ad un altra troppo velocemente, quindi è importante permettere ai coralli di adattarsi lentamente a una nuova e/o più intensa illuminazione;
2) molte specie di coralli sbiancano anche per temperature prossime ai 30°C o superiori; questo perché le zooxantelle a temperature così alte, si danneggiano. Tuttavia alcune zooxantelle, sono resistenti a temperature fino a 32°C, e questo spiega perché alcuni coralli sono più resistenti rispetto ad altri, nelle caldi estati.
Dopo lo sbiancamento, i coralli devono riassumere le alghe velocemente, prima di soffrire la fame e morire. Fortunatamente ciò accade sia in natura sia in acquario, probabilmente attraverso il riassorbimento di zooxantelle viventi e fluttuanti nell’acqua, passando per la bocca e la cavità gastrovascolare, in altri casi fanno aumentare e crescere le rimanenti zooxantelle, ancora presenti del tessuto.
Il discorso per i coralli che vivono nelle acque più profonde, o quelli che non hanno le zooxantelle, cambia radicalmente perché devono acquisire l’energia necessaria per la crescita, attraverso, la cattura di plancton, particelle di materiale organico e materiale organico dissolto.
– materia organica dissolta (DOM)
il DOM è composto da varie molecole di azoto organico dissolto (DON), carbonio organico dissolto (DOC), aminoacidi e urea. Tutte queste molecole sono assorbite dai coralli anche se in concentrazioni molto basse. Per esempio, la Stylophora pistillata assorbe vari amminoacidi, che corrispondono a circa il 21% dell’azoto necessario a questa specie. Questi valori sono verosimilmente nello stesso range di altri coralli duri. Ciò indica l’importanza degli additivi per acquari in vasche oligotrofiche, che ospitano molte colonie di corallo e pesci.
Gli scienziati hanno scoperto che l’urea, simile agli aminoacidi, è maggiormente assorbita durante il giorno. Queste molecole sono importanti per la costituzione della matrice organica, ovvero la struttura proteica attorno alla quale il carbonato di calcio si deposita. E’ stato dimostrato che questa matrice è principalmente prodotta di notte, a differenza della calcificazione che avviene di giorno. Aggiungendo amminoacidi come glicina, alanina o glutammato nell’acqua, si nota una reazione di estroflessione dei polipi e al rigonfiamento del tessuto. Questo meccanismo serve a ingerire lo zooplancton, e ad una più efficace cattura delle prede che fluttuano in acqua.
– materia inorganica dissolta (DIM)
La materia inorganica comprende calcio, magnesio, bicarbonato e potassio, gas come ossigeno e CO2, ed elementi traccia. Questi elementi hanno un ruolo importante nella calcificazione e alcuni di questi vengono aggiunti in acquario tramite idrossido di calcio, metodo Balling o reattore di calcio.
Gli elementi traccia sono disponibili nell’acqua di mare in concentrazioni minime. Esempi sono lo iodio (50ppb), azoto (300ppb, il nitrato è parte di questo), fosforo (i fosfati sono parte di questo), alogeni come il fluoro (1ppm) e metalli come il ferro (10ppb), zinco. Senza una sufficiente integrazione di alcuni elementi traccia, i coralli duri non sarebbero capaci della fotosintesi e di crescere adeguatamente. Rivestono importanza anche i metalli che permettono di mantenere alcune colorazioni brillanti dei coralli.
I metalli possono essere legati alle molecole organiche che secernono i batteri e le alghe, neutralizzando così i metalli che possono essere assorbiti senza problemi. Anche in caso di alte concentrazioni di metallo, il contenuto dello scheletro dei coralli in acquario dimostra un deficit di tali elementi (comparati alla composizione degli esemplari selvatici). Ciò indica che molti metalli in acquario non sono biologicamente disponibili; in ogni caso l’integrazione di metalli pesanti va fatta con molta attenzione.
Il fosforo, come ortofosfato (PO43-), è un elemento molto discusso, a causa dei problemi che causa in acquario come la crescita di alghe, cianobatteri e altro. Da anni per risolvere questo problema, esistono resine a base di ferro o alluminio che legano i fosfati, quindi è facilmente applicabile il principio in acquario, per ridurre i calori di questo elemento.
E’ stato comunque dimostrato che i coralli molli e le gorgonie possono crescere a concentrazioni fino a 5 mg/l!
Le alghe coralline, che anch’esse calcificano, mostrano una diminuzione della crescita con alti livelli di fosfato.
– materiale organico particolato (POM)
Solitamente è detrito, formato da piccoli resti di feci e organismi deceduti. Nell’acquario, anche il cibo che non è stato consumato e/o rimosso, diventa detrito. I detriti solitamente precipitano sul fondo oceanico o sul fondo dell’acquario come sedimento. Questo strato di materiale organico è parzialmente consumato dai batteri e convertito in molecole inorganiche come nitrato e fosfato. Questo processo è chiamato mineralizzazione.
Esperimenti hanno dimostrato che coralli come Fungia horrida e Acropora millepora, catturano facilmente il sedimento e il 50 – 80% di questo materiale viene poi convertito in biomassa da diverse specie. In ogni caso troppo sedimento sui coralli può avere effetti disastrosi; alcuni reef sono scomparsi a causa del sollevamento di sedimenti provocato da turisti e barche. La sedimentazione soffoca letteralmente il reef ostacolando la penetrazione della luce, l’assorbimento di nutrimento e gli scambi gassosi.
– plancton
Il plancton è un vastissimo gruppo di organismi: (ciano)batteri e protozoi (picoplancton), alghe e protozoi (nanoplancton), crostacei microscopici come rotiferi e grandi protozoi (microplancton) e un’innumerevole gruppo di altre specie di crostacei (mesoplancton), larve di pesci e invertebrati.
PLANCTON
I quantitativi sono particolarmente alti durante l’estate, a causa probabilmente dell’abbondanza di fitoplancton di cui si ciba lo zooplancton. La quantità di plancton presente nell’acqua non varia solo durante l’anno, ma anche durante l’arco della giornata. Durante il tramonto, la concentrazione di zooplancton aumenta repentinamente, causando l’aumento della concentrazione di copepodi, fino a cinque volte superiore rispetto ai livelli registrati durante il giorno!
COPEPODI
Per altri piccoli invertebrati, la concentrazione notturna quadruplica. Compaiono anche molte larve di animali come tunicati e policheti, più grandi di 700 μm. Questo fenomeno può essere osservato anche guardando l’acquario di notte usando una torcia. Questo spiega anche perché molti coralli espandono maggiormente i loro polipi di notte, visto che aumentato le prede che possono essere catturate. Purtroppo, in acquario, questa ricchezza notturna viene danneggiata dallo skimmer, che rimuove ciò che utile e ciò che è scarto.
L’assorbimento di particelle dai coralli, dipende da molti fattori, come dal tipo e dalla concentrazione di prede, dall’irradiazione luminosa, dalla morfologia dei polipi, dal quanto è folta la colonia e dalla velocità della corrente. Molti coralli azooxantellati sono limitati nella loro capacità di catturare particelle, a determinate velocità della corrente. Infatti coralli con polipi lunghi, sono maggiormente suscettibili a flussi più veloci visto che l’alta velocità può deformarli e rendere loro difficile catturare particelle. Quindi in caso di forte flusso, la velocità di reazione dei polipi può essere determinante per il successo della cattura.
Altri coralli SPS ramificati sono capaci di catturare più zooplancton rispetto a specie con polipi più grandi. Ciò indica che la dimensione del polipo non è un’attendibile parametro per individuare l’efficienza di cattura, ma piuttosto determina la massima dimensione della preda.
Una Seriatopora con un volume di 14ml, in natura può catturare finio a 10’000 Artemie in 15 minuti. Tuttavia in un acquario da 500 lt, una concentrazione di 2000 naupli/litro è ideale per i coralli duri, inoltre è consigliato nutrire di notte, visto che molti coralli estroflettono i loro tentacoli e reagiscono in modo più vigoroso, durante questo periodo.
Purtroppo, i pesci, gli skimmer, la filtrazione meccanica, riducono la quantità di particelle diminuendo i nutrienti disponibili. Tuttavia senza questa filtrazione, la qualità dell’acqua peggiorerebbe velocemente. Cambi d’acqua, filtri anti-fosfati, refugium con Chaetomorpha e denitrifica tori, sono tutti molto utili per gli acquari, dato che sia i pesci che i coralli, degradano velocemente la qualità dell’acqua. In natura, il rapporto tra biomassa e volume d’acqua è molto più basso, proprio per questo, molto prodotto di scarto è velocemente convertito in nuova biomassa come plancton e spugne. Ciò accade anche in acquario, finchè non si supera la quantità di nutrienti introdotti e smaltiti giornalmente. Anche, le alghe bentoniche, crescendo con facilità e rapidamente, vanno a competere con i coralli nell’assorbimento dei nutrienti, soprattutto se non sono presenti animali erbivori in numero sufficiente.
I coralli sono molto selettivi per quanto riguarda la loro alimentazione, vari studi dimostrano che i coralli duri si cibano soprattutto di zooplancton, e che i coralli molli sono per lo più erbivori quindi di cibano principalmente di fitoplancton. Infatti in alcuni coralli molli sono stati scoperti enzimi capaci di digerire vegetali che invece sono assenti nei coralli duri.
Per lo zooplancton, artemia e rotiferi sono tra quelli che danno i risultati migliori.
ARTEMIA
ROTIFERO
Nelle cavità digestive dei coralli sono stati ritrovati anche batteri e protozoi che sono molto importanti nella catena alimentare marina. In termini di biomassa e fotosintesi, questi organismi rappresentano la parte più importante del plancton pelagico. Sui reef la concentrazione batterica rasenta a volte 1 milione/millilitro. Per i cianobatteri, il numero fluttua attorno alle 10’000-100’000/ml e per i flagellati circa 10’000/ml. Data la loro velocità di crescita, sono molto importanti per i cicli dell’azoto e del carbonio nell’oceano. Ad esempio su un esemplare della specie Stylophora pistillata, è stato scoperto che digerendo microbi, produce circa tre volte in più sia di azoto che di ammoniaca, nitrato ed aminoacidi.
Detriti e plancton di grandi dimensioni, vengono catturati dal muco prodotto dal tessuto dei coralli, questo è fondamentale visto che i batteri prosperano su queste secrezioni viscide, infatti sul muco è stata rilevata una densità batterica, superiore di 4 volte rispetto all’acqua di mare.
Per mezzo di questo muco, le particelle che vengono catturate sono quindi ingerite attraverso il cavo orale,
Sinergia tra luce e nutrimento da predazione
Gli effetti positivi del nutrimento sul corallo sono significativi; gli essenziali processi come la fotosintesi, la calcificazione e la crescita della matrice organica, sono stimolate dal nutrimento. L’integrazione di plancton è molto utile e di seguito vediamo in che modo.
– nutrimento e fotosintesi
Sebbene possa sembrare che nutrimento e fotosintesi siano due processi separati, in realtà sono intrinsecamente connessi. Lo scambio di nutrienti tra coralli e alghe simbionti è significativo, e questo può essere aumentato da una forte illuminazione e dal cibo. L’aumento di alimentazione stimola la crescita di zooxantelle e dei pigmenti, come la clorofilla. E’ stato dimostrato, da esperimenti che i coralli crescono meno del previsto se sottoposti ad un’alta intensità di luce (irradiazione luminosa di 500 μE/m2/s). Scienziati francesi hanno scoperto che questa limitazione può essere ridotta fornendo alimentazione con plancton. Lo stesso accade in natura, soprattutto durante l’estate, quando una forte illuminazione e una maggiore quantità di zooplancton sono disponibili. Questa situazione può essere simulata benissimo in acquario, dosando plancton in combinazione con un adeguata l’illuminazione. Le zooxantelle producono più aminoacidi, quindi glicerina e glucosio e parte di ciò è trasferito al tessuto del corallo.
-alimentazione e calcificazione
Diversi meccanismi concorrono nella crescita dello scheletro grazie all’alimentazione. Dopo 8 settimane di somministrazione di zooplancton (naupli di Artemia), la velocità di calcificazione di Stylophora pistillata è raddoppiata, inoltre il tessuto è cresciuto più velocemente rispetto allo scheletro, assumendo un aspetto carnoso. Quando il corallo riceve meno luce, l’abbassamento del ratio di crescita, può essere prevenuto dosando plancton. Ciò è interessante per gli acquariofili che non vogliono limitare una forte illuminazione sul proprio acquario.
Il dosaggio di zooplancton, stimola la calcificazione, infatti permette di far crescere il tessuto perché l’ alimentazione con zooplancton, induce il metabolismo a produrre più CO2. I coralli acquisiscono il 75% di carbonio inorganico dissolto dal metabolismo, e solo il 25% dalla colonna d’acqua. Una maggiore quantità di CO2 porta ad una maggiore produzione di bicarbonato che fornisce più elementi per la sintesi dello scheletro. Inoltre, più nutrimento significa più energia, e indirettamente aumenta la capacità fotosintetica, permettendo di trasportare una maggiore quantità di ioni di calcio per la crescita dello scheletro.
E’ stato scoperto che dopo l’alimentazione, raddoppia l’incorporazione di acido aspartico (un aminoacido) nella matrice organica. L’acido aspartico è un principale componente della matrice organica, e il suo assorbimento, grazie al dosaggio di nutrimento, raddoppia durante la notte e aumenta del 60% durante il giorno. Questo amminoacido è sintetizzato soprattutto durante il giorno ed è di vitale importanza per la costruzione dello scheletro ricoprendo un ruolo importantissimo nella costituzione dei cristalli di aragonite.
-nutrimento e tessuto corallino
Da esperimenti, è stato dimostrato che grazie ad un’alimentazione con naupli di Artemia, sia gli acidi grassi saturi che insaturi assunti, permettono alla Galaxea fascicularis un aumento del tessuto. Aumentando la luce, il contenuto di grassi nel tessuto diminuisce. Sebbene sembri contradditorio, il corallo a causa della forte illuminazione, probabilmente investe più acidi grassi nella crescita e nella produzione di zooxantelle.
Alimentando una Stylophora pistillata per diverse settimane, la concentrazione di zooxantelle nel tessuto è raddoppiata. Ugualmente è aumentata la concentrazione di Clorofilla e CO2, usate per la fotosintesi.
Quindi l’aumento della concentrazione di proteine, acidi grassi e clorofilla indicano che sia il corallo che le alghe simbionti, ricevono un profitto dalla cattura di plancton. L’aumento di clorofilla può essere raggiunto anche dosando in acquario, azoto inorganico (come il nitrato). Per questa ragione i coralli diventano marroni in un acquario ricco di nutrienti.
Considerazioni finali
Da quanto è stato dimostrato dai biologi negli ultimi anni, sia le risorse di cibo che la fotosintesi sono essenziali per molte specie di corallo. Sebbene la fotosintesi fornisca il “cibo giornaliero” ai coralli zooxantellati, per la creazione di vasti reef corallini sono necessari anche altri elementi costitutivi. Inoltre questi elementi extra, aumentano la capacità dei coralli di sfruttare l’energia solare, stimolando la crescita delle zooxantelle e la costituzione della clorofilla.
Quindi la luce, insieme a materie dissolte come amminoacidi e plancton, sono di vitale importanza per l’allevamento dei coralli visto che insieme, possono stimolare la crescita del corallo.
I pigmenti marroni delle zooxantelle, come la clorofilla, sono considerati sgradevoli, tuttavia, forniscono l’energia per una maggiore crescita, in contrasto con i pigmenti dai colori brillanti, che sono invece una protezione contro il sole, e la cui produzione va a discapito della crescita.
Molti acquariofili cercano un buon compromesso tra crescita e colori intensi. Una soluzione a questo dilemma sarebbe allevare coralli fornendo le loro condizioni ideali, seguendo una fase di acclimatamento alla diminuzione di nutrienti e all’alto livello di illuminazione. Quest’ultima fase stimola l’intensità dei colori e l’estetica dell’animale. Ovviamente, la qualità dell’acqua deve essere controllata spesso; un’alta concentrazione di particolato e un basso livello di fosfati sembra la combinazione ideale.
Inoltre usare forti illuminazioni e non alimentare i coralli non è la migliore scelta dato che i nostri coralli beneficiano di quest’ultima risorsa in misura importante. Anche se non vediamo i coralli assorbire aminoacidi, protozoi e detriti, ciò in realtà accade.
Provate a puntare una piccola pompa sulle rocce per alzare il sedimento depositato su di esse e vedrete nella maggior parte dei casi, un incremento dell’ estroflessione dei polipi dei coralli, Questo accade perché, i coralli percepiscono l’incremento di sostanze nutritive.
Come conclusione, è fondamentale ricordare che oltre ad unna corretta illuminazione e essenziale nutrire i coralli per il loro benessere e la loro crescita.