Una recente mappa del NOAA stima che il 60% di tutti i coralli dell'emisfero meridionale abbiano subito almeno un certo grado di stress durante i mesi estivi (da febbraio a maggio) (Immagine: NOAA).
Che cosa sono i coralli?
A dispetto della loro grandiosità, le barriere coralline sono formate dagli scheletri calcarei di miliardi di minuscoli animali imparentati con le meduse, anche se a ben guardarli hanno più l’aspetto di piante o rocce. Si tratta dei polipi dei coralli costruttori o madreporari, organismi appartenenti al phylum degli Cnidari (anche detti celenterati) e alla classe degli Antozoi (letteralmente “fiori animali”), che include pure gli anemoni di mare. Niente a che vedere con i polpi, che nonostante l’ingannevole somiglianza del nome sono molluschi cefalopodi e appartengono perciò a un altro phylum. I polipi dei madreporari formano colonie di cloni identici che secernono scheletri dalle forme e dimensioni molto varie - globose, a ventaglio o variamente ramificate - e rappresentano i principali costruttori dei reef.
A sinistra, un piccolo esempio della grande diversità dei madreporari; le colonie in buona salute sfoggiano colorazioni brillanti. A destra: un dettaglio di una colonia di Paracorallium japonicum: i delicati ciuffi bianchi che spuntano dallo scheletro calcareo sono i tentacoli dei polipi corallini, che vengono estroflessi per catturare il plancton in sospensione (Immagine a sinistra: Wikimedia Commons; immagine a destra: Opencage.info).
Come si nutrono i coralli?
Pur essendo muniti di tentacoli per catturare particelle di cibo in sospensione, i polipi corallini non riescono a procurarsi da soli tutti i nutrienti di cui hanno bisogno. Per questo motivo vivono in strettissimo rapporto simbiotico con microscopiche alghe unicellulari chiamate zooxantelle, dinoflagellati appartenenti al genere Symbiodinium. Queste ultime vengono inglobate per fagocitosi nei tessuti dei polipi (e di altri cnidari), con cui effettuano scambi di molecole organiche e inorganiche utili per la crescita di entrambi. In particolare le zooxantelle, che raggiungono densità elevatissime – da centinaia di migliaia a milioni per centimetro quadrato - forniscono ai polipi zucchero e ossigeno prodotti con la fotosintesi, e preziosi elementi per la mineralizzazione dello scheletro calcareo. In cambio, oltre a un luogo sicuro in cui vivere, ricevono nutrienti dal corallo sotto forma di prodotti di scarto metabolici.
Una bella animazione mostra come funziona la simbiosi tra i polipi corallini e le alghe zooxantelle (fonte: HHMI Biointeractive)
Perché le barriere coralline sono così importanti?
Sebbene occupino solo lo 0,015% della superficie degli oceani, le barriere coralline contengono il 25% della biodiversità marina. Le madrepore offrono cibo e rifugio a un’infinità di altri organismi: pesci, molluschi, crostacei, echinodermi, spugne mostrano qui una varietà stupefacente, e danno vita a paesaggi sottomarini di incomparabile bellezza. Tra i principali benefici economici delle barriere c’è infatti il loro valore ornamentale, che attrae una buona quota del turismo globale. 500 milioni di persone dipendono dai reef corallini e non solo per l’indotto del turismo, ma anche per le risorse alimentari, la protezione delle coste dagli uragani, i materiali da costruzione, e nuovi composti utili per l’industria farmaceutica. Il valore economico complessivo di questi ecosistemi è stimato in circa 30 miliardi di dollari l’anno.
Snorkeling tra i coralli della Grande barriera corallina australiana (Immagine: Wikimedia Commons).
Che cos’è lo sbiancamento dei coralli?
I coralli vivono in mari caldi, ma sono molto sensibili a un aumento di temperatura dell’acqua anche di pochi gradi. Se l'acqua è troppo calda, infatti, le zooxantelle possono subire danni al sistema fotosintetico e produrre molecole reattive di ossigeno che danneggiano le cellule del corallo. Come risposta i polipi espellono questi preziosi simbionti, che conferiscono loro la colorazione, e diventano bianchi. Si assiste così al fenomeno noto in inglese come coral bleaching, o sbiancamento dei coralli, che rappresenta una seria minaccia per le barriere coralline di tutto il mondo. I coralli possono sopravvivere per brevi periodi senza zooxantelle, e riacquisirle quando le condizioni sono più favorevoli. Se però lo sbiancamento persiste per troppo tempo, il corallo è quasi sempre condannato a morte.
Un corallo sbiancato del genere Acropora (in primo piano) a Keppel Island, nella Grande barriera corallina australiana. Sullo sfondo si vede una colonia ancora vitale, con la normale colorazione (immagine: Wikimedia Commons).
Per approfondire l'argomento consigliamo la lettura di Coral Bleaching: Patterns, Processes, Causes and Consequences, a cura di Madeleine J. H. Van Oppen e Janice M. Lough, Springer-Verlag 2009 (in inglese); altri saggi e articoli sull'argomento sono inoltre liberamente accessibili qui e qui.
Quali fattori favoriscono lo sbiancamento?
Anche se sono state individuate altre cause di stress che portano allo sbiancamento, come alti livelli di radiazione UV, bassa salinità, cambiamento nelle correnti e inquinamento, studi decennali hanno individuato come principale responsabile l’aumento delle temperature dell’acqua. In generale, si è visto che il rischio di sbiancamento aumenta quando la temperatura supera di 1 °C il picco massimo previsto per una data località. In queste condizioni il corallo entra in stress termico, la cui durata è critica per la sua sopravvivenza. Ogni tipo di corallo, tuttavia, reagisce a suo modo, mostrando diversi livelli di tolleranza allo sbiancamento e all’aumento delle temperature. Specie costantemente sottoposte a piccoli stress sviluppano una certa resistenza al fenomeno. In qualche caso poi si possono instaurare simbiosi inedite temporanee con altre specie di zooxantelle, che in seguito vengono rimpiazzate dagli ospiti abituali.
In questo video sono illustrate le cause e le conseguenze dello sbiancamento dei coralli:
Come si misura lo stress termico dei coralli?
Decenni di studi empirici e osservazioni satellitari del NOAA (National Oceanic and Atmospheric Administration) hanno fornito strumenti utili per valutare la salute delle barriere coralline e le relative minacce. Per i coralli le temperature normali di riferimento sono la media mensile di quelle misurate nel periodo 1985-1993. La temperatura normale più calda corrisponde quindi al mese con la più alta temperatura media, o MMM (acronimo di Maximum Monthly Mean). Lo stress provocato dall’aumento di temperatura di 1 °C è espresso da una misura chiamata Degree Heating Weeks (DHW). Si tratta di una valutazione cumulativa dell’intensità e della durata dello stress termico subito dal corallo in un periodo di 12 settimane, equivalente a una stagione. Un DHW equivale a una settimana di temperatura marina superficiale superiore di 1 °C al massimo estivo atteso (MMM). Per fare un esempio, 2 DHW indicano una settimana a 2 °C sopra l’MMM.
Osservazioni empiriche indicano che lo sbiancamento si verifica con 4 DHW nell'arco di 12 settimane, e che oltre gli 8 DHW il corallo muore. Va precisato tuttavia che i valori di temperatura si riferiscono ad aree relativamente estese di 50 km2, mentre ci possono essere variazioni significative dovute alle condizioni locali. Inoltre, come abbiamo visto, le risposte allo stress variano da specie a specie, quindi i dati ricavati da queste misure forniscono solo linee guida.
Una barriera distrutta può riprendersi?
I tempi di recupero variano da zona a zona e a seconda della specie di corallo. In seguito all’anomalo aumento delle temperature provocato da El Niño nel 1998, oltre il 90% dei coralli ramificati del genere Acropora fu distrutto nell’Oceano Indiano, e ancora oggi in molte aree non si vedono segni recupero. Tuttavia, in zone poco distanti, magari dello stesso atollo, in pochi anni i coralli sono tornati all’originaria diversità, facendo ben sperare per una ricolonizzazione futura dell’intero reef.
Da anni in varie parti del mondo si utilizzano tecniche di trapianto, allevando giovani coralli su dischi di ceramica o altri supporti per poi trasferirli sulle barriere morte. Alcuni coralli inoltre sono più tolleranti al calore grazie a varianti genetiche che potrebbero essere diffuse nella popolazione con l’aiuto umano. C’è anche chi ipotizza che lo sbiancamento sia una sorta di meccanismo di autoregolazione della barriera per contrastare l’innalzamento ciclico delle acque coincidente con i periodi di riscaldamento globale, ma sono in corso nuovi studi per accertarlo. Per il momento di sicuro c'è che il corallo morto finisce per sgretolarsi in poche settimane per l’azione delle onde, aumentando l’altezza della barriera e producendo nuovo materiale per la formazione delle isole.
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