La Barriera Corallina
Autore: Alfredo
alzappav@msn.com

Ecosistema di Barriera

Uno dei processi fondamentali che avviene nella barriera corallina è la Fotosintesi. Le piante hanno sviluppato la straordinaria abilità di produrre sostanze organiche da fonti inorganiche con l'aiuto di complesse reazioni chimiche. L'energia necessaria a questo processo viene fornita dalla luce. Gli organismi capaci di fotosintesi sono chiamati autotrofi e sono capaci di usare energia luminosa. Quelli incapaci ad utilizzare tale energia sono detti eterotrofi . Piante ed alcuni tipi di batteri sono organismi autotrofi; tutti gli altri sono organismi eterotrofi e la loro vita dipende dalle piante.

Spieghiamo in breve come avviene il processo di fotosintesi.

Innanzitutto è indispensabile la presenza di acqua (H 2 O) , di anidride carbonica (CO 2 ) e di luce. Da questi componenti si ricavano le sostanze carboidrate ( zuccheri ) e allo stesso tempo si libera ossigeno (O 2 ). Gli organismi eterotrofi dipendono dall'ossigeno che è rapidamente solubile in acqua. Nella barriera corallina normalmente la quantità di nutrienti è molto bassa; i coralli hanno una interazione simbiontica con le alghe (zooxantelle) per poter sfruttare direttamente il processo di fotosintesi

Respirazione Cellulare

I processi che consumano ossigeno sono chiamati respiratori . Sono l'opposto dei processi di fotosintesi. I processi di respirazione producono energia oltre che a anidride carbonica (CO 2 ) e acqua (H 2 O). Le componenti organiche sono distrutte a componenti inorganiche.L'energia rilasciata è utilizzata per tutti gli altri processi quali il movimento, il mantenimento della temperatura corporea, la produzione di cellule sessuali, ecc.. Oltre il 75% di questa energia è persa nei fenomeni di radiazione termica. La respirazione è associata fondamentalmente agli organismi eterotrofi: Gli organismi autotrofi possono utilizzare ossigeno per i processi di di costruzione cellulare. Alla lunga tutto l'ossigeno prodotto con la fotosintesi è consumato dai processi respiratori. Quando gli organismi autotrofi consumano più ossigeno di quello che producono si osserverà una la comparsa di una certa luminosità (come avviene ad esempio di notte).

Organismi produttori, consumatori, decompositori

Gli organismi autotrofi sono chiamati produttori primari giacchè producono sostanze organiche che in un secondo momento vengono utilizzate dagli organismi eterotropi. Il totale dell'energia prodotta è chiamata Produzione Primaria Generale (GPp) . La Produzione primaria Netta (NPp) è il risultato della sottrazione della GPp dalla respirazione (Rp). Alla lunga il rapporto GPp:Rp è maggiore di 1, la somma dell'energia o delle sostanze prodotte dai produttori primari supera la somma spesa per la respirazione. Questo è chiamato Ecosistema Autotrofico. E' un sistema che riceve il massimo supporto energetico dalla luce solare.

Se la relazione GPp:Rp è inferiore a 1 siamo in presenza di un Ecosistema Eterotrofico. Questo sistema ottiene energia attraverso l'ingestione di cibo. Gli organismi viventi di questo sistema sono detti consumatori primari (onnivori e carnivori) e si cibano dei produttori primari.

Esiste infine un altro gruppo di organismi viventi essenziale nell'equilibrio di questo ecosistema: gli organismi decompositori. I batteri sono gli organismi decompositori più importanti; essi hanno la capacità di trasformare materiale organico morto in materiale inorganico.

I nutrienti Inorganici della Barriera Corallina

La barriera corallina è un ambiente veramente povero di sostanze nutrienti purtuttavia popolato da una miriade di specie viventi. Molti studiosi si sono chiesti come poteva accadere che una moltitudine di esseri viventi abitasse luoghi assolutamente poveri di sostanze nutritizie.

L'azoto e il fosforo costituiscono elementi nutrienti inorganici; il processo di fotosintesi algale utilizza queste sostanze per costruire molecole organiche.

Ciclo dell'Azoto

L'azoto è ottenuto da vari processi di ossidazione dai nitrati e dall'ammonio. In questo ciclo hanno grande importanza i batteri. I processi detti di nitrificazione, che avvengono grazie a batteri chiamati Nitrosomonas , trasformano l'ammoniaca in nitriti. Gli stessi batteri trasformano i nitriti in nitrati. Tutti questi fenomeni avvengono in una gran quantità di esseri viventi della barriera corallina: nel sedimento del reef, nelle alghe, nelle spugne, nel tessuto dei coralli.

I nitrati che sono prodotti dalla nitrificazione possono essere utilizzati nei processi biochimici di respirazione da batteri anaerobi. Questi batteri riducono i nitrati in nitriti ed eventualmente in ioni ammonio producendo azoto ed ossido nitrico come residui. Questi gas sono rilasciati nell'acqua e persi nell'atmosfera o assorbiti da cianobatteri. Questi processi vengono generalmente chiamati di denitrificazione . Fino a che questo processo avviene in assenza di ossigeno allora è limitato alle zone sedimentose e ai microabitanti anaerobi presenti sui coralli. Ma è anche noto che questi processi avvengono anche nelle zone ricche in ossigeno; si formano in questi ambienti ricchi in ossigeno delle microzone anossiche (cioè prive di ossigeno) dove avvengono entrambi i processi.

I nitrati possono inoltre essere assorbiti dalle zooxantelle presente sui coralli, nel mantello delle tridacne, dai foraminiferi, dalle alghe. Questi nitrati vengono ridotti a ioni ammonio dentro questi organismi e sono utilizzati come fonte di azoto. Quando un organismo muore l'azoto ritorna nel sistema come ione ammonio derivante dalla decomposizione dell'organismo.

Ciclo del Fosforo

Dobbiamo distinguere il fosforo organico (circa il 17 - 20% del fosforo presente nella barriera) da quello inorganico (circa l'80 - 83%).

Il fosforo organico si ottiene dai processi di decomposizione delle piante, degli organismi plantonici e dai microorganismi; il fosforo inorganico è presente nell'acqua di mare in condizioni normali sotto forma di ioni combinati al calcio ed al magnesio.

I nutrienti sono utilizzati dagli organismi viventi, incorporati nei tessuti, utilizzati per il loro metabolismo e successivamente rilasciati attraverso i processi di decomposizione delle cellule e dei tessuti morti. Le correnti marine trasportano i nutrienti ovunque lungo tutta la barriera corallina.

Quando i nutrienti sono maggiori delle necessità nel reef si può assistere ad un cambio rapido della flora e della fauna. Solitamente si ha un incremento della popolazione algale. Un eccessivo aumento delle alghe può seriamente danneggiare la barriera corallina, soffocare e distruggere buona parte della popolazione di coralli.

Tra i componenti indispensabili per la vita dobbiamo considerare il Carbonio.

Il Carbonio è il mattone fondamentale di tutti i composti organici. Dopo l'idrogeno e l'ossigeno, il carbonio è l'elemento più abbondante che si riscontra in molti organismi. Il carbonio interviene nella costruzione del reef combinandosi ed associandosi a Calcio, Stronzio, Magnesio.

Ciclo del Carbonio

L'anidride carbonica ( CO 2 ) dall'atmosfera si dissolve rapidamente nell'acqua e si combina con atomi di idrogeno (H + ) e di ossigeno ( O 2 ) per formare Bicarbonato ( HCO 3 - ), Carbonato ( CO 3 -2 ) e Acido Carbonico ( H 2 CO 3 ). Nell'acqua l'attività delle piante fa si che venga assorbito carbonio inorganico (come CO 2 ) e attraverso la fotosintesi creano composti organici. La fotosintesi dai coralli ermatipici produce carbonio organico sotto forma di molecole di glucosio, di glicerolo e sotto forma di una gran quantità di lipidi. Il muco liberato dai coralli ed i detriti legati alla decomposizione delle alghe forma una sorgente di carbonio organico per numerosi crostacei, filtratori, vermi e microorganismi che respirano CO 2 .

Le rocce e i sedimenti del reef sono formati da calcio, stronzio carbonato e magnesio carbonato. I coralli duri rimuovono queste sostanze dall'acqua per formare il loro esoscheletro.

Nell'acqua marina questo sistema tampone stabilizza il pH tra 8,0 e 8,3 in un sistema dinamico con i composti di carbonio.

 

Come si può notare una gran varietà di meccanismi complessi interviene ed interagisce nel reef tenendo presente che, oltre ai componenti che definiremmo maggiori, molte altre sostanze minori e presenti in tracce (chiamate perciò oligoelementi ) giocano una partita importante in questo ecosistema (iodio,ferro, stronzio, bromo, cromo, molibdeno).