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Il gruppo di ricerca corallo rosso

Il nostro gruppo si occupa principalmente dello studio del corallo rosso (Coralliun rubrum). Guidati dal Prof. Giovanni Santangelo, autorità riconosciuta a livello internazionale nell'ambito dello studio di questa specie, il gruppo conduce studi volti alla comprensione delle dinamiche delle popolazioni del corallo rosso con lo scopo di individuare efficaci misure di protezione e gestione controllata. Oltre al Prof. Santangelo fanno parte del gruppo Lorenzo Bramanti (post doc), Ilaria Vielmini (Ph.D.) e Roberta Cupido (Ph.D). Il gruppo si avvale di collaborazioni nazionali ed internazionali. Il Prof Mimmo Iannelli del Dipartimento di Matematica dell'Università di Trento, si occupa dello sviluppo di modelli matematici per lo studio della dinamica di popolazione. Dal 2003 portiamo avanti una proficua collaborazione con l'Instituto de Ciencias del Mar di Barcellona di cui fanno parte il Prof. J.M. Gili, il dott. Sergio Rossi ed il dott. Georgios Tsounis.

Corallo

I coralli sono invertebrati marini nella classe Anthozoa del phylum Cnidaria . Di norma, vivono in compatti colonie di molti singoli identici polipi . Il gruppo include le importantibarriera costruttori che abitano tropicali degli oceani e secernono carbonato di calcio per formare uno scheletro duro.

Un "gruppo" corallo è una colonia di una miriade geneticamente identici polipi. Ogni polipo è un animale sac-come tipicamente di pochi millimetri di diametro e pochi centimetri di lunghezza. Una serie di tentacoli circondano una apertura della bocca centrale. Un esoscheletro è escreto vicino alla base. Nel corso di molte generazioni, la colonia crea così un grande scheletro che è caratteristica della specie. Teste individuali crescono riproduzione asessuata di polipi. Coralli anche razza sessualmente per la deposizione delle uova: polipi della stessa specie rilasciano gameti contemporaneamente per un periodo da uno a diverse notti intorno ad una luna piena .

Anche se alcuni coralli possono catturare piccoli pesci e plancton , utilizzando cellule urticanti sui loro tentacoli, la maggior parte dei coralli ottengono la maggior parte della loro energia e nutrienti da fotosintetici unicellulari dinoflagellati del genere Symbiodinium che vivono all'interno dei loro tessuti. Questi sono comunemente noti come zooxantelle ei coralli che li contengono sono coralli zooxanthellati. Tali coralli necessitano di luce solare e crescono in acqua poco profonda chiara, tipicamente a profondità minori di 60 metri (200 ft). I coralli sono i principali contributori alla struttura fisica delle barriere coralline che si sviluppano in acque tropicali e subtropicali, come ad esempio l'enorme Grande barriera corallina al largo della costa del Queensland , in Australia.

Altri coralli non si basano su zooxanthellae e possono vivere l'acqua in molto più profondo, con l'acqua fredda genere Lophelia sopravvivere profondo come 3.000 metri (9.800 piedi). [3] Alcuni sono stati trovati sul Darwin Mounds , a nord-ovest di Cape Wrath , in Scozia. I coralli sono stati trovati anche a nord fino al largo delle coste dello Stato di Washington e le isole Aleutine.

Tassonomia

 Esacoralli 
 

Actiniaria

 
 

ANTIPATHARIA

 
 

Corallimorpharia

 
 

Scleractinia

 
 

Zoantari

 
 
 Octocorallia 
 

Alcyonacea

 
 

HELIOPORACEA

 
 

pennatulari o pennatulacei

 
 
 Ceriantharia 
 

Penicilaria

 
 

Spirularia

 
 
Filogenesi dei Antozoi

Nel suo Scala Naturae , Aristotele classificato coralli come "zoophyta" ( "piante-animali"), gli animali che avevano caratteristiche di piante ed erano quindi ipoteticamente tra animali e piante. L'erudito persiano Al-Biruni (d. 1048) classificate spugne e coralli come animali, sostenendo che essi rispondono al tatto. [4] Tuttavia, la gente credeva coralli di essere piante fino al XVIII secolo, quando William Herschel utilizzato un microscopio per stabilire che coralli aveva le caratteristiche membrane cellulari sottili di un animale . [5]

La filogenesi di Antozoi non è chiaramente compreso e sono stati proposti una serie di modelli diversi. All'interno della Esacoralli, gli anemoni di mare, anemoni di corallo e coralli duri possono costituire un monophyletic raggruppamento uniti dalla otto volte la simmetria e nematocisti tratto. Il Octocorallia sembra essere monofiletico, e membri primitive di questo gruppo potrebbe essere stato stolonate . [6] Il cladogramma qui presentata viene da uno studio 2014 Stampar et al. che era basato sulla divergenza del DNA mitocondriale all'interno del gruppo e sui marcatori nucleari. [7]

I coralli sono classificati nella classe di Anthozoa del phylum Cnidaria . Sono divisi in tre sottoclassi, Esacoralli , Octocorallia , [8] e Ceriantharia . [7] [9] ESACORALLI include i coralli duri, le anemoni di mare e le zoantidi . Questi gruppi hanno polipi che in genere hanno la simmetria di 6 volte. Il Octocorallia comprende corallo blu , coralli molli ,penne di mare e gorgonie (gorgonie e fruste di mare). Questi gruppi hanno polipi con simmetria di 8 volte, ogni polipo con otto tentacoli e otto mesenteri . Ceriantharia sono gli anemoni tubo-dimora. [6]

Coralli di fuoco non sono veri coralli, essendo nell'ordine anthoathecata (noto anche come Anthoathecata) della classe Hydrozoa . [10]

Anatomia

 
Anatomia di un polipo di corallo di pietra

I coralli sono sessili animali nella classe Anthozoa e si differenziano dalla maggior parte degli altri cnidari nel non avere una medusa fase del loro ciclo di vita. L'unità corpo dell'animale è un polipo . La maggior parte dei coralli sono coloniale, il polipo iniziale in erba per la produzione di un altro e la colonia gradualmente sviluppando da questo piccolo inizio. In coralli duri, noto anche come coralli duri, i polipi producono uno scheletro composto di carbonato di calcio per rafforzare e proteggere l'organismo. Questo viene depositato dai polipi e dal coenosarc , il tessuto vivente che li collega. I polipi siedono in depressioni a forma di coppa nello scheletro conosciuto come coralliti . Le colonie di corallo duro sono molto variabili in apparenza; una singola specie possono adottare un incrostanti, solida struttura lastriforme, folta, colonnare o massiccia, le varie forme, spesso di essere collegati a diversi tipi di habitat, con variazioni di luminosità e movimento dell'acqua essere significativo. [6]

In coralli molli, non c'è scheletro sassoso ma i tessuti sono spesso temperato dalla presenza di piccoli elementi scheletrici noti come scleriti, che sono fatti da carbonato di calcio. I coralli molli sono molto variabili in forma e la maggior parte sono coloniale. Alcuni coralli molli sono stolonate , ma i polipi di più sono collegati da fogli di coenosarc.In alcune specie questo è spessa ed i polipi sono profondamente radicate. Alcuni coralli molli sono incrostanti o lobi di forma. Altri sono ad albero o frusta e hanno uno scheletro assiale centrale incorporato nella matrice di tessuto. Questo è composto sia di una proteina fibrosa chiamata gorgonina o di materiale calcificato. In entrambi i coralli duri e molli, i polipi possono essere retratti, con coralli duri basandosi sul loro scheletro duro e cnidocytes per la difesa contro i predatori, con coralli molli generalmente affidamento su difese chimiche sotto forma di sostanze tossiche presenti nei tessuti conosciuti come terpenoidi . [6]

 
Montastraea cavernosi polipi con tentacoli estesi

I polipi di coralli duri avere simmetria di sei volte, mentre quelli di coralli molli hanno otto. La bocca di ciascun polipo è circondata da un anello di tentacoli. In questi coralli duri sono cilindriche e conicità a un punto, ma in coralli molli sono pennate con rami laterali conosciuti come pinnule. In alcune specie tropicali questi sono ridotti a semplici stub e in alcuni si sono fuse per dare un aspetto paddle-like. [11] Nella maggior parte dei coralli, i tentacoli vengono retratti di giorno e sparsi di notte per catturare plancton e altri piccoli organismi. Specie d'acqua superficiali sia di coralli duri e molli possono essere zooxantellato , i coralli che integrano la loro dieta plancton con i prodotti della fotosintesi prodotta da questi simbionti . [6] Il polipi di interconnessione da un sistema complesso e ben sviluppato di gastrovascular canali, permettendo la condivisione significativa di sostanze nutritive e simbionti. [12]

Ecologia

Alimentazione

I polipi si nutrono di una varietà di piccoli organismi, da zooplancton microscopico al pesce piccolo. I tentacoli del polipo immobilizzare o uccidere la preda con i loro nematocisti. Queste cellule trasportano veleno che rapidamente rilasciano in risposta al contatto con un altro organismo. A dormienti scariche nematocisti in risposta alla vicina preda toccare il grilletto (cnidocil). Un lembo (opercolo) si apre e il suo apparato pungente spara la sbavatura nella preda. Il veleno viene iniettato attraverso filamento cavo per immobilizzare la preda; i tentacoli quindi manovrare la preda alla bocca. [13]

I tentacoli poi contratto per portare la preda nello stomaco. Una volta che la preda è digerito, stomaco riapre, permettendo l'eliminazione dei prodotti di scarto e l'inizio del successivo ciclo di caccia. Essi possono pulire alla deriva molecole organiche e molecole organiche disciolte. [14] : 24

Simbionti intracellulari

Molti coralli, così come altri cnidario gruppi come Aiptasia (un anemone di mare ) formano un simbiotico rapporto con una classe di dinoflagellate alghe , zooxantelle del genere Symbiodinium . [14] : 24 Aiptasia , un parassita familiare tra coralli appassionati Reef Aquarium serve come un prezioso organismo modello per lo studio della cnidarian-algale simbiosi. In genere, ogni polipo ospita una specie di alghe. Via la fotosintesi, questi forniscono l'energia per il corallo, e gli aiuti in calcificazioni. [15] fino al 30% del tessuto di un polipo può essere materiale vegetale. [14] : 23

Il vantaggio alghe da un luogo sicuro in cui vivere e consumare del polipo anidride carbonica e scorie azotate. A causa della deformazione le alghe può mettere sul polipo, lo stress sul corallo spesso li spinge per espellere le alghe. Espulsioni di massa sono conosciuti come sbiancamento dei coralli , perché le alghe contribuiscono alla colorazione marrone del corallo; altri colori, invece, sono dovuti ad ospitare i pigmenti di coralli, come ad esempio le proteine ​​fluorescenti verdi (GFP). Espulsione aumenta la probabilità del polipo di sopravvivere a breve termine stress possono ritrovare le alghe, eventualmente, di una specie differente in un secondo momento. Se le condizioni di stress persistono, il polipo alla fine muore. [16]

La riproduzione

I coralli possono essere sia gonochoristic (unisexual) e ermafrodita , ognuno dei quali in grado di riprodurre sessualmente e asessuato. La riproduzione permette anche di corallo a stabilirsi in nuove aree.

Sessuale


 
Cicli di vita di emittenti e allevatrici

Coralli prevalentemente riproducono sessualmente . Circa il 25% dei coralli ermatipici (coralli di ghiaia) formano stesso sesso ( gonochoristic ) colonie, mentre il resto sono ermafrodita . [17]

Le emittenti

Circa il 75% di tutti i coralli ermatipici "progenie trasmessi" attraverso il rilascio di gameti - uova e sperma -nel acqua per diffondere prole. Il fusibile gameti durante la fecondazione in modo da formare una microscopica larva chiamato planula , tipicamente rosa e di forma ellittica. Una colonia di corallo tipica forma diverse migliaia di larve all'anno per superare le avversità contro la formazione di una nuova colonia. [18]

 
Un maschio grande corallo stella ,Montastraea cavernosi , rilasciando sperma nell'acqua.

La deposizione delle uova sincrono è molto tipico sulla barriera corallina, e spesso, anche quando più specie sono presenti, tutti i coralli depongono le uova nella stessa notte. Questa sincronia è fondamentale gameti maschili e femminili così in grado di soddisfare. Coralli affidano a stimoli ambientali, che varia da specie a specie, per determinare il momento giusto per rilasciare gameti nell'acqua. Gli spunti implicano cambiamenti di temperatura, ciclo lunare , lunghezza del giorno , e la segnalazione possibilmente chimica. [17] la deposizione delle uova sincrono può formare ibridi ed è forse coinvolto in corallo speciazione . [19] Lo spunto immediato è il più delle volte il tramonto, che spunti il rilascio. [ 17] l'evento di deposizione delle uova può essere visivamente drammatica, offuscando l'acqua di solito trasparente con gameti.

Incubatrici

Specie cova sono più spesso ahermatypic (non reef-costruzione) in zone di alta azione corrente o onda. Incubatrici rilasciano solo spermatozoo, che è negativo galleggiamento, affondando sulle ai vettori di uova in attesa che porto uova non fecondate per settimane. Eventi di deposizione delle uova sincroni a volte si verifica anche con queste specie. [17] Dopo la fecondazione, la planula coralli stampa che sono pronti a stabilirsi. [15]

Planule

Planule esporre positivi fototassi , nuotare verso la luce per raggiungere acque di superficie, dove vanno alla deriva e crescere prima di scendere a cercare una superficie dura a cui si può collegare e iniziare una nuova colonia. Essi mostrano anche positivo sonotaxis , muoversi verso i suoni che provengono dalla scogliera e lontano da mare aperto. [20] elevate percentuali di insuccesso affliggono molte fasi di questo processo, e anche se milioni di gameti vengono rilasciati da ogni colonia, poche nuove colonie si formano. Il tempo da deposizione delle uova di assestamento è di solito due o tre giorni, ma può essere fino a due mesi. [21] La larva si sviluppa in un polipo e alla fine diventa una testa di corallo per gemmazione e la crescita asessuata.

Asessuale 

Placche basali (calici) diOrbicella annularis mostrando la moltiplicazione per gemmazione (piccola piastra centrale) e la divisione (grande doppia piastra)
 
Tabulare corallo Aulopora( Devoniano ) che mostra in erba iniziale

All'interno di una testa di corallo, i polipi geneticamente identici riproducono asessualmente , sia per gemmazione (gemmazione) o dividendo, sia in senso longitudinale o trasversale.

In erba comporta la suddivisione di un polipo più piccolo da un adulto. [18] Come il nuovo polipo cresce, si forma le sue parti del corpo. La distanza tra i nuovi ed adulti polipi cresce, e con essa, la coenosarc (il corpo comune della colonia, vedi anatomia corallo ). In erba può essere intratentacular, dai suoi dischi per via orale, producendo stesse dimensioni polipi all'interno dell'anello di tentacoli, o extratentacular, dalla sua base, producendo un polipo più piccolo.

Divisione forma due polipi che ogni diventano grandi come l'originale. divisione longitudinale inizia quando un polipo si allarga e poi divide la sua coelenteron (corpo), di fatto dividendo tutta la sua lunghezza. Le divisioni della bocca e nuovi tentacoli si formano. I due polipi così creati quindi generare le loro parti del corpo mancanti e esoscheletro.divisione trasversale si verifica quando polipi e l'esoscheletro dividono trasversalmente in due parti. Questo significa uno ha il disco basale (inferiore) e l'altra ha il disco orale (in alto); i nuovi polipi devono generare separatamente i pezzi mancanti.

Riproduzione asessuata offre i vantaggi di alto tasso di riproduzione, senescenza ritardando, e la sostituzione di moduli di morti, così come la distribuzione geografica. [22]

Divisione Colony

Intere colonie possono riprodurre asessualmente, formando due colonie con lo stesso genotipo. I possibili meccanismi comprendono la fissione, salvataggio e la frammentazione.Fission si verifica in alcuni coralli, soprattutto tra la famiglia Fungiidae , dove la colonia si divide in due o più colonie durante le prime fasi di sviluppo. Bailout si verifica quando un singolo polipo abbandona la colonia e si deposita su un substrato diverso per creare una nuova colonia. La frammentazione comporta individui rotti dalla colonia durante i temporali o altre interruzioni. Gli individui separati possono avviare nuove colonie. [23]

Scogliere

 
Sedi delle barriere coralline di tutto il mondo
Articolo principale: Barriera corallina
Vedi anche: pesci di barriera corallina e la Lista delle barriere

Molti coralli nell'ordine Scleractinia sono ermatipici , il che significa che sono coinvolti nella barriera di costruzione. La maggior parte di tali coralli ottenere una parte della loro energia da zooxantelle nel genere Symbiodinium . Questi sono simbiotici fotosintetici dinoflagellati che richiedono la luce del sole; coralli della barriera corallina che formano sono quindi trovano principalmente in acque poco profonde. Essi secernono carbonato di calcio per formare scheletri duri che diventano quadro della barriera corallina. Tuttavia, non tutti i coralli ermatipici in acque poco profonde contengono zooxantelle, e alcune specie di acque profonde, che vivono a profondità a cui la luce non può penetrare le barriere di forma, ma non porto i simbionti. [24]

 
Staghorn corallo ( Acropora cervicornis ) è un importante coralli ermatipici dai Caraibi

Ci sono vari tipi di acque poco profonde della barriera corallina, tra barriere coralline, barriere coralline e atolli; la maggior parte si verificano nei mari tropicali e subtropicali. Sono molto lenta crescita, aggiungendo forse uno centimetri (0,4 pollici) di altezza ogni anno. La Grande Barriera Corallina si pensa che sono stati definiti circa due milioni di anni fa. Nel corso del tempo, i coralli frammento e morire, sabbia e detriti si accumula tra i coralli, e le conchiglie di vongole e altri molluschi di decadimento per formare una struttura di carbonato di calcio a poco a poco in continua evoluzione. [25] Le barriere coralline sono estremamente diverse marine ecosistemi che ospitano più di 4000 specie di pesci , massiccio numero di cnidari, molluschi, crostacei , e molti altri animali. [26]

Storia evolutiva

 
Solitary corallo rugose ( Grewingkia) in tre viste; Ordoviciano, sud-est Indiana

Anche se i coralli prima apparizione nel Cambriano periodo, [27] circa 542 milioni di anni fa , i fossili sono estremamente rari fino alOrdoviciano periodo, 100 milioni di anni più tardi, quando rugose e catalogare i coralli si diffuse. Paleozoico coralli spesso contenevano numerosi simbionti endobiotic.[28 ] [29]

Tabulare coralli si verificano in calcari e calcarei scisti del Ordoviciano e Siluriano periodi, e spesso formano cuscini bassi o ramificazione masse di calcite al fianco di coralli rugose. Il loro numero ha cominciato a declinare durante la metà del periodo Siluriano, e si sono estinti alla fine del Permiano periodo, 250 milioni di anni fa . [30]

Rugose o corno coralli è diventato dominante entro la metà del periodo Siluriano, e si estinsero all'inizio del Triassico periodo. I coralli rugose esistevano in forme solitarie e coloniale, e sono state anche composti da calcite. [31]

I Scleractinia coralli hanno riempito la nicchia lasciata libera dalla rugosa estinto e catalogare le specie. I loro fossili possono essere trovati in piccole quantità in rocce risalenti al periodo Triassico, e divenne comune nei Giurassico periodi e successive. [32] scheletri Scleractinia sono composti da una forma di carbonato di calcio conosciuto come aragonite . [33] Anche se sono geologicamente più giovani rispetto alle tabulare e rugose coralli, l'aragonite dei loro scheletri è meno facilmente conservato, e la loro documentazione fossile è di conseguenza meno completa.

In certi momenti nel passato geologico, i coralli sono molto abbondanti. Come coralli moderni, questi antenati costruite barriere, alcune delle quali si è conclusa come grandi strutture in rocce sedimentarie . I fossili di compagni di barriera-abitanti alghe, spugne, ei resti di molte echinoidi , brachiopodi , bivalvi , gasteropodi , e trilobiti appaiono insieme con i fossili di corallo. Questo rende alcuni coralli utili fossile guida .[36] I fossili di corallo non sono limitate a resti di barriera, e molti fossili solitari può essere trovato altrove, come ad esempio Cyclocyathus , che si verifica in Inghilterra argilla Gault formazione.

Stato

Articolo principale: Le questioni ambientali con le barriere coralline

Minacce

Una sana barriera corallina ha un livello notevole di biodiversità in molte forme di vita marina.

Le barriere coralline sono sotto stress in tutto il mondo. [37] In particolare, corallo mineraria, agricola e il deflusso urbano , l'inquinamento (organico e inorganico), la pesca eccessiva , la pesca esplosione , la malattia, e lo scavo di canali e l'accesso in isole e baie sono localizzate minacce per gli ecosistemi di coralli. Minacce più ampie sono l'aumento della temperatura del mare, del livello dei mari e del pH cambia da acidificazione degli oceani , il tutto associato a gas ad effetto serra delle emissioni. [38] Nel 1998, il 16% delle barriere coralline del mondo sono morti come risultato di un aumento della temperatura dell'acqua. [39]

Circa il 10% delle barriere coralline del mondo sono morti. [40] [41] [42] Circa il 60% delle barriere coralline del mondo sono a rischio a causa di attività umane legate. [43] La minaccia per la salute barriera è particolarmente forte nel sud-est Asia , dove l'80% delle barriere sono in pericolo . [44] Oltre il 50% del mondo barriera corallina possono essere distrutti entro il 2030; come risultato, la maggior parte delle nazioni proteggerli attraverso leggi ambientali. [45]

Nel Pacifico Caraibi e tropicale, il contatto diretto tra ~ 40-70% di alghe comuni e coralli provoca lo sbiancamento e la morte al corallo mediante trasferimento di lipidi -solublemetaboliti . [46] alghe e le alghe proliferano dato adeguate sostanze nutritive e di pascolo limitata di erbivori come il pappagallo .

Cambiamenti di temperatura dell'acqua di oltre 1-2 ° C (1,8-3,6 ° F) o salinità cambiamenti possono uccidere alcune specie di coralli. In tali stress ambientali, i coralli espellono loroSymbiodinium ; senza di loro i tessuti di corallo rivelano il bianco dei loro scheletri, un evento noto come sbiancamento dei coralli . [47]

Sorgenti sottomarine che si trovano lungo la costa del Messico Penisola dello Yucatan producono acqua con un pH naturalmente basso (relativamente alta acidità) prevedendo condizioni simili a quelle destinato a diventare diffuso come gli oceani assorbono l'anidride carbonica. [48] Le indagini hanno scoperto più specie di corallo vivo che è apparso di tollerare l'acidità. Le colonie sono piccole e parziale distribuiti, e non avevano formato barriere strutturalmente complessi, come quelli che compongono la vicina corallina mesoamericana sistema della barriera . [48]

Protezione

Articolo principale: la protezione della barriera corallina