Il cambiamento nell'attività metabolica di un grande foraminifero bentonico in funzione dell'apporto di luce

Rapporti scientifici volume 13, numero articolo: 8240 (2023) Citare questo articolo

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Abbiamo studiato l'attività metabolica del grande foraminifero bentonico Heterostegina depressa portatore di simbionti in diverse condizioni di luce. Oltre alle prestazioni fotosintetiche complessive dei fotosimbionti stimate mediante fluorescenza variabile, è stato misurato l'assorbimento degli isotopi (13C e 15N) dei campioni (= olobionti). Heterostegina depressa è stata incubata al buio per un periodo di 15 giorni o esposta a un ciclo luce:buio di 16:8 ore che imitava le condizioni di luce naturale. Abbiamo riscontrato che le prestazioni fotosintetiche sono altamente correlate alla fornitura di luce. I fotosimbionti, tuttavia, sopravvissero all’oscurità prolungata e poterono riattivarsi dopo 15 giorni di buio. Lo stesso modello è stato trovato nell'assorbimento degli isotopi degli olobionti. Sulla base di questi risultati, proponiamo che l'assimilazione del carbonato 13C e del nitrato 15N sia controllata principalmente dai fotosimbionti, mentre l'utilizzo del 15N-ammonio e del glucosio 13C sia regolato sia dal simbionte che dalle cellule ospiti.

I grandi foraminiferi bentonici (LBF) sono componenti essenziali degli ecosistemi marini poco profondi come le barriere coralline e le praterie di fanerogame marine. Gli LBF sono sensibili ai cambiamenti climatici e reagiscono quasi immediatamente al cambiamento di parametri fisici come la temperatura o la salinità1. Recentemente, numerosi studi hanno dimostrato che le comunità di foraminiferi sono bioindicatori sensibili per il monitoraggio dei parametri ambientali e dei loro cambiamenti: Schmidt et al.2 hanno studiato gli effetti combinati del riscaldamento e dell’acidificazione degli oceani sulle LBF, dimostrando che l’elevata temperatura ha avuto più effetti negativi sugli organismi calcarei rispetto all’aumento della temperatura. concentrazioni di CO2 disciolta. Questo impatto dipende, tuttavia, dai taxa esaminati3,4,5. Soprattutto quelle specie che incorporano più Mg2+ nei test del carbonato sono importanti per l'equilibrio chimico nelle barriere coralline poiché hanno (post mortem) un'elevata capacità tampone contro le fluttuazioni giornaliere del pH causate dal metabolismo della comunità6. In generale, gli assemblaggi di LBF viventi dipendono fortemente da parametri fisici come la profondità dell'habitat, la fornitura di luce e il movimento dell'acqua7. L'osservazione dell'attività degli LBF è adatta per rilevare contaminanti chimici nell'acqua di mare8. Pertanto, il monitoraggio regolare dei LBF può essere utilizzato come uno strumento importante per caratterizzare lo stato di salute delle barriere coralline. Questo approccio è stato stabilito per la prima volta da Hallock et al.9 come indice FORAM (Foraminifera in Reef Assessment and Monitoring) e si basa sui cambiamenti nelle associazioni di foraminiferi associati ai cambiamenti ambientali. Successivamente è possibile classificare lo stato di salute delle barriere coralline semplicemente indagando la composizione della fauna a foraminiferi9, 10.

Gli LBF contribuiscono in misura significativa ai sedimenti carbonatici in tutto il mondo a causa della loro elevata abbondanza11. Svolgono inoltre un ruolo fondamentale nel ciclo globale del carbonio e nella produzione di sedimenti nelle barriere coralline11. Generalmente, gli LBF contengono fotosimbionti che svolgono un ruolo fondamentale nello sviluppo di grandi dimensioni fino a diversi mm12. Le specie che ospitano fotosimbionti presentano dimensioni maggiori dei test, una speciale disposizione delle camere e modifiche ultrastrutturali per ottimizzare l'apporto di luce all'interno degli organismi foraminiferi13. Soprattutto in ambienti con elevata fornitura di luce abbinata a un ridotto contenuto di materia organica disciolta, i simbionti algali sono vantaggiosi14. È interessante notare che, sebbene la maggior parte degli LBF siano mixotrofici, non sono in grado di sopravvivere per periodi più lunghi senza i loro endosimbionti15. Non solo è nota un'elevata diversità di simbionti algali eucariotici per gli LBF, ma si presume che anche cianobatteri e batteri contribuiscano in modo significativo al metabolismo degli LBF16. Gli endosimbionti sono controllati da diversi fattori come la disponibilità di cibo da parte dell'ospite, la temperatura dell'acqua, la fornitura di luce e la salinità17.