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Otoliths as metabolic loggers: Examining the physiological basis for climate resilience in wild populations of marine fish

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I dispositivi di monitoraggio della forma fisica dei pesci rivelano la risposta ai cambiamenti ambientali

I cambiamenti climatici stimolano cambiamenti nel comportamento dei pesci e nei loro bilanci energetici. Un progetto finanziato dall’UE ha utilizzato gli otoliti dei pesci per misurare le variazioni nel metabolismo associate all’adattamento nelle popolazioni di merluzzo.

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Durante il nuoto, i pesci controllano velocità e orientamento nell’acqua grazie a strutture calcificate all’interno dell’orecchio chiamate otoliti. Si tratta di cristallizzazioni di carbonato di calcio costituite da carbonio sotto forma di CO2 e calcio di origine ematica. Il carbonio negli otoliti si trova in diverse forme – isotopi multipli – compresi i 13C leggermente pesanti e i 12C, più leggeri. Finanziato da una borsa di studio Marie Skłodowska-Curie, il gruppo di ricerca OTOLOG dell’Università di Aarhus in Danimarca ha dimostrato l’esistenza di una correlazione tra la composizione dei due isotopi negli otoliti dei pesci e il loro metabolismo. Otoliti – un dispositivo di monitoraggio della forma fisica dei pesci I ricercatori si sono accorti che gli otoliti dei pesci comprendono due fonti di carbonio nel loro carbonato di calcio: il carbonio derivato dall’acqua nella quale nuotano e quello derivato dal cibo consumato. Queste fonti hanno diversi rapporti tra gli isotopi di carbonio pesante e leggero. «Abbiamo associato le variazioni nel carbonio al metabolismo del pesce. Quando il metabolismo del pesce aumenta nuotando in acqua calda o in periodi di attività, esso consuma più cibo e la proporzione di carbonio di origine alimentare negli otoliti aumenta», spiega il prof. Peter Grønkjær, Dipartimento di Scienze Biologiche, Università di Aarhus. «Proprio come un dispositivo di monitoraggio della forma fisica, gli otoliti controllano e memorizzano le informazioni sul livello di attività del pesce». Una miniera di dati Gli otoliti mantengono la loro composizione di isotopi di carbonio anche dopo la morte del pesce. Analizzando il valore isotopico di carbonio in ogni anello della crescita, i ricercatori riescono a stabilire in che modo le variazioni stagionali nella temperatura, nell’alimentazione e nel comportamento del pesce hanno influito sul suo metabolismo. «La nostra nuova scoperta aprirà una miniera di nuove informazioni», afferma il dott. Ming-Tsung Chung, borsista ricercatore del gruppo e responsabile dei dati pubblicati nella rivista Communications Biology, da Nature Research. In precedenza, la ricerca si affidava a prove sperimentali artificiali in laboratorio e a modelli teorici del metabolismo dei pesci, rendendo impossibile la simulazione di condizioni naturali. “Oggi possiamo misurare e capire in che modo i pesci sono influenzati e si adattano ai cambiamenti ambientali e il tasso di assunzione di cibo necessario per disporre di energia sufficiente a nuotare, crescere e riprodursi», spiega il prof. Grønkjær, il quale aggiunge, «Ora siamo in grado di sviluppare modelli nettamente migliori per illustrare ciò che accade ai pesci quando l’ambiente cambia». A caccia di informazioni nel XIX secolo I ricercatori avevano iniziato a guardare agli anelli degli otoliti come indicatori di crescita già negli anni novanta del diciannovesimo secolo. Conservati in bustine di carta marrone negli archivi di istituti di ricerca, questi stessi otoliti oggi possono fornire nuove importanti informazioni sulla vita dei pesci. Otoliti molto antichi sono rinvenibili anche nelle immondizie delle cucine dell’antichità. Nonostante siano millenari, questi otoliti contengono ancora un segnale di carbonio che rivela il metabolismo del pesce. Il gruppo di ricerca del prof. Grønkjær ha già iniziato l’analisi di otoliti di merluzzo della Groenlandia, disponibile in una serie ininterrotta dal 1926. Si spera che tra qualche anno riusciranno a fornire un altro elemento importante per decifrare il misterioso ambiente marino. Il vantaggio inaspettato dello studio è che «avremo una conoscenza molto più approfondita di ciò che succederà alle varie risorse ittiche con il riscaldamento dei mari», conclude il prof. Grønkjær. Questo può aiutare a prevedere la resilienza al clima nei pesci.

Parole chiave

OTOLOG, pesci, otoliti, carbonio, metabolismo, isotopo, energia, merluzzo, cambiamento climatico

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