I ritmi del krill nella notte polare

Per molti anni si è creduto che nella notte artica, quando il sole rimane al di sotto dell’orizzonte, la vita marina entrasse in una sorta di animazione sospesa, per poi riprendere di nuovo quando il sole spunta sopra l’orizzonte in primavera. Il lavoro di una equipe di scienziati ha concluso che non è così: durante la notte artica anche i più piccoli organismi restano molto indaffarati. Lo si è scoperto studiando il krill, un esserino semitrasparente, giù alla base della rete alimentare dell’Artico.

Krill dell’Antartide | © Aker Biomarine

Krill è una parola norvegese il cui significato è affine al lemma italiano avannotto. In realtà si tratta di gamberetti molto attivi a consumare fitoplancton su e giù nella colonna d’acqua. I ricercatori della School of Marine Science and Policy dell’Università del Delaware hanno osservato che questi gamberetti, proprio come gli esseri umani, sono soggetti a ritmi circadiani. Sono quei ritmi che in noi accrescono il senso di fame verso la fine della mattinata e che inducono il sonno durante la notte. Ma anche tante altre cose. Nel mondo animale le capacità di rilevare la luce si è evoluta di pari passo con il ritmo circadiano.

Si tratta di una macchina basata sul ciclo giorno-notte e che scandisce comportamenti a breve termine, come l’alimentazione ma anche quelli a lungo termine, come per esempio il ciclo riproduttivo. Per ottenere informazioni accurate sullo spazio e sul tempo, e per regolare comportamento e fisiologia, gli esseri viventi ricorrono alla luce, che è una risorsa fondamentale in quasi tutti gli habitat sulla Terra. Lo è anche ai poli, dove però ogni cosa segue regimi estremi. Nella notte polare il sole, durante la sua massima elevazione, pur restando sotto l’orizzonte determina una sorta di crepuscolo di mezzogiorno.

Luna piena sul lago Torneträsk, Lapponia svedese, 14-12-2019, ore 12.15 | © smallshed.it

Sott’acqua le cose si complicano. L’intensità della luce diminuisce con la profondità, dove l’unico spettro che sopravvive è la frequenza blu. Durante il crepuscolo polare, con il sole poco al di sotto dell’orizzonte, le lunghezze d’onda del giallo vengono assorbite dall’ozono; quindi, prevalgono le lunghezze d’onda blu e rossa. Le specie adattatesi a quell’ambiente difficile se ne servono per scandire i loro cicli vitali. Una delle caratteristiche tipiche del krill è il suo spostamento verticale nella colonna d’acqua, che i ricercatori chiamano migrazione. Per comprendere questi spostamenti gli scienziati hanno utilizzato dei sonar in diverse regioni artiche, tra le quali le Svalbard, la Groenlandia e il mare di Barents, scoprendo che con livelli di luce più alti il krill nuota verso le profondità oscure per proteggersi dai predatori. Quando invece la luce diminuisce il krill si avvicina alla superficie alla ricerca di cibo. Si nutre per lo più di fitoplancton e non disdegna il plancton bioluminescente, che nel crepuscolo polare può essere una importante risorsa. Il krill è a sua volta bioluminescente, ma con una strategia diversa.

Crepuscolo polare
Frugando le risposte fisiologiche alla notte polare

In un mondo dove giorno e notte perdono per molti mesi il loro significato ordinario, i ricercatori si sono chiesti quale fosse il ruolo della luce e quanto potessero prevalere i ritmi endogeni. Per scoprirlo hanno catturati degli esemplari di krill artico, Thysanoessa inermis, allo scopo di sottoporlo ad esami di elettroretinografia, un test che serve a misurare la sensibilità della retina. Appena raccolto, il krill è stato ospitato in vasche con acqua a temperatura di 1°C all’interno di gabbie di faraday, per evitare l’influenza di stimoli elettromagnetici, e mantenuto al buio per 24 ore prima dell’inizio degli esperimenti. I test sono stati condotti in diverse località e in stagioni differenti e i risultati hanno dimostrato che il krill, pur conservando dei ritmi endogeni, è in grado di adattarsi al cambio di regime di luce e di acclimatarsi alle condizioni di luce fioca. In queste capacità sono probabilmente coinvolti, osservano i ricercatori, dei meccanismi diversi da quelli finora osservati in altri crostacei polari.

Il krill sarebbe in grado di anticipare l’ora notturna grazie al ritmo circadiano, di aumentare la sensibilità visiva di notte e di abbassarla durante il giorno per ridurre al minimo l’influenza delle variazioni occasionali della luce, come per esempio al passaggio delle nuvole, variazioni che senza un orologio interno stimolerebbero il nuoto verso la superficie.

Crepuscolo polare sul lago Torneträsk, Lapponia svedese | © smallshed.it
La strategia della controilluminazione

In una specie molto ben studiata per l’uso farmaceutico del suo sangue, il granchio a ferro di cavallo Limulus polyphemus (ne abbiamo parlato qui) gli occhi compositi subiscono trasformazioni nella biochimica e nell’espressione dei geni che migliorano la visione notturna. Nei limuli questo accade in funzione degli accoppiamenti notturni che possono avvenire in qualsiasi condizione di marea. Qualcosa di simile è stato osservato nel krill, ma con delle variabili sorprendenti. Il Krill si serve della controilluminazione, una strategia adottata anche da alcune specie di squali per ingannare i predatori.

Emanando una tenue luce dai fotofori addominali, l’organismo che la emette riesce a dissimulare la sua ombra in un ambiente tridimensionale, dove la luce arriva esclusivamente dall’alto. Allo stesso tempo questa strategia è utile ad illuminare le prede sottostanti indirizzando gli eventuali predatori verso di esse. In questo scenario la sensibilità alla luce permetterebbe al krill di regolare la luminosità dei fotofori, le cellule preposte, a seconda delle esigenze e delle condizioni esterne.

La sua visione notturna aumenta l’efficacia e la precisione della sua strategia, e gli consente di rilevare facilmente i lampi delle prede bioluminescenti. In condizioni di luce come quelle dell’artico questa forma di adattamento appare come estremamente evoluta. Sembra che nel krill i ritmi circadiani funzionino meglio di qualsiasi organismo conosciuto in habitat con quei livelli di luminosità. I meccanismi di questi adattamenti, concludono i ricercatori, non sono noti, così come non è noto il potenziale ruolo di altri stimoli. Ma i dati raccolti offrono una finestra importante per osservare la flessibilità della fisiologia della vista negli organismi propri di un habitat estremo, in un mondo avaro di luce.

Noi, il krill e il paradosso del krill

La maggior parte delle persone ne ha sentito parlare solo come fonte di Omega3 o come cibo per le balene. Digitando ‘krill’ su un motore di ricerca la maggior parte dei risultati sono post e articoli sull’olio di krill e sulle sue proprietà miracolose.

Krill dell’Antartide (Euphausia superba) | © Jan van Franeker, Wageningen Marine Research

Il più ambito è il krill antartico, Euphausia superba, una specie che costituisce la più grande biomassa della Terra. Finiti i merluzzi, prendiamo olio dal krill, senza preoccuparci che l’esaurimento di questa risorsa, ancora oggi abbondante ma sfruttata con un incremento esponenziale, potrebbe comportare il collasso della catena alimentare negli oceani. Purtroppo pochi sanno che Omega3 di qualità possono essere estratti dalle alghe, che nel prossimo futuro tenderanno ad abbondare nei mari. E il krill è lentamente, ma continuamente, in declino. E non per colpa delle balene. Curiosamente, i ricercatori della Hopkins Marine Station, laboratorio della Stanford University, hanno osservato che il calo più netto della biomassa si è verificato nelle aree in cui erano state uccise più balene.

Nell’era della semplificazione e del pensiero binario chiunque affermerebbe che il krill, in presenza di un minor numero di balene, dovrebbe prosperare. La risposta è stata trovata nel fitoplancton, di cui si nutre il krill. Il fitoplancton, come suggerisce la radice stessa della parola, si compone di organismi vegetali e come tutte le piante apprezza le scorie azotate e gli organismi in putrefazione. Togliendo di mezzo le balene erano venute a mancare le loro feci e le loro carcasse. L’essere umano aveva interrotto un ciclo perfetto. Un ciclo basato sulla luce del sole, ma in grado di funzionare anche nelle regioni artiche, dove la radiazione gialla, sinonimo di luce solare, fatica ad arrivare durante una buona parte dell’anno.

Notte polare

 

 

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