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Il Plancton  pagg.1 2 3

Abbiamo accennato nella pagina precedente alla difficoltà di assegnare alcuni gruppi di protisti e di batteri, per le loro diverse abitudini, al gruppo degli autotrofi organismi del fitoplancton o a quello degli eterotrofi organismi dello zooplancton. Nuove complicazioni sono sorte man mano che si è andato sviluppando lo studio dei batteri (organismi unicellulari procarioti eterotrofi) nell'ambiente marino, dei virus (entità sub-cellulari dalla ancora incerta classificazione) e dei funghi unicellulari.
I batteri sono molto più abbondanti di quanto si pensava in passato e il loro ruolo nell'ambiente marino è oggi considerato fondamentale.
Questi tre gruppi di organismi unicellulari planctonici vengono oggi distinti rispettivamente in batterioplancton (batteri), virioplancton (virus) e micoplancton (funghi e licheni).

Recentemente, i flagellati privi di clorofilla, i ciliati e le forme ameboidi sono stati inseriti in un nuovo gruppo, il protozooplancton. Questo gruppo raccoglie così microrganismi con funzioni trofiche, dimensioni e tassi di riproduzione simili in un comparto eterotrofo ben distinto. Il termine metazooplancton appare appropriato per tutti gli organismi pluricellulari del plancton animale.

Una ulteriore classificazione degli organismi del plancton viene fatta in base alle loro dimensioni.
Queste variano dalle grandi meduse o catene di salpe, che possono arrivare al metro di lunghezza, ai batteri e ai protisti le cui dimensioni sono nell'ordine del micron.

Suddivisioni del plancton in base alle dimensioni
dimensioni categoria organismi
< 2µm Picoplancton Batteri, Cianobatteri, Prasinoficee
2-20µm Nanoplancton Fitoflagelati, Coanoflagellati
20-200µm Microplancton Diatomee, Peridinee, Tintinnidi, Radiolari
0,2-20mm Mesoplancton Copepodi, Eufasiacei, Cladoceri
2-20 cm. Macroplancton Meduse, Salpe, Sifonofori, Pteropodi, Chetognati
20-200 cm. Megaplancton Meduse, Colonie di Tunicati


Il plancton si può poi ulteriormente suddividere in base al tempo trascorso nell'ambiente pelagico. Avremo quindi un oloplancton, composto da quei organismi che trascorrono tutta la loro vita nella colonna d'acqua, e un meroplancton, composto da organismi (uova, stadi larvali e giovanili, spore o gameti) che passano una parte più o meno breve del loro ciclo vitale nella colonna d'acqua ma sono bentonici o nectonici da adulti.

Adattamenti alla vita planctonica
Gli organismi del plancton hanno un peso specifico superiore a quello dell'acqua di mare. La densità del citoplasma animale è compreso tra 1,03 e 1,10 g/cm3, la densità delle pareti cellulari è maggiore, quella delle diatomee per esempio è pari a circa 2,60 g/cm3, quella dei coccolitoforidi con placche di calcite o aragonite è pari a 2,70-2,90 g/cm3 mentre la densità dell'acqua di mare è compresa tra 1,021 e 1,029 g/cm3, e questo valore varia con la temperatura e la salinità. Molte specie del plancton avendo una densità maggiore di quella dell'acqua di mare, tendono quindi ad affondare naturalmente per gravità in acque calme. Questo può essere pericoloso sia per il fito che per lo zooplancton. Il fitoplancton potrebbe affondare sotto la zona luminosa del mare, in una zona cioè dove non può svolgere la fotosintesi; lo zooplancton potrebbe affondare al di sotto dell'area dove è presente il fitoplancton, il suo cibo. Gli organismi del plancton hanno così adottato una serie di meccanismi per ridurre la loro velocità di affondamento, quali:
1) densità del corpo minore rispetto l'acqua di mare,
2) forma del corpo che aumenta la galleggiabilità e riduce la velocità di affondamento,
3) il nuoto
4) lo sfruttamento dei movimenti delle acque.


Noctiluca scintilans
Meccanismi dello zooplancton per ridurre il proprio peso: Noctiluca sostituisce ioni pesanti con ioni più leggeri.
Il primo meccanismo consiste nella riduzione del proprio peso, ovvero della propria densità, e questo può avvenire, ad esempio, attraverso la variazione della composizione chimica degli ioni nei fluidi del corpo. Ecco quindi la sostituzione di ioni pesanti con altri più leggeri. Ciò permette all'animale di mantenere le stesse condizioni osmotiche ma di essere più leggero rispetto all'acqua di mare. Un esempio è il dinoflagellato Noctiluca che accumula ioni di basso peso specifico, quale il cloruro d'ammonio, per ridurre il proprio peso. Analogamente il cloruro d'ammonio è presente in molte specie di totani e calamari, concentrato in appositi organi grassi e bulbosi. Alcune salpe, ctenofori e eteropodi escludono attivamente dal loro corpo i pesanti ioni zolfo SO4-2 e magnesio Mg+2 e li sostituiscono con i più leggeri ma osmoticamente uguali ioni cloruro Cl- e ammonio NH4+.



La secrezione di gas è un altro meccanismo usato per mantenere un galleggiamento neutrale.
Essendo il gas meno denso dell'acqua rispetto ad un simile volume di acqua, il galleggiamento è assicurato.
Physalia physalis
L'esempio più famoso è quello del sifonoforo caravella portoghese (Physalia) che usa un vero e proprio sacco galleggiante (un individuo modificato, lungo da 10 a 30 cm) riempito di aria che essa può regolare a piacere in volume al fine di variare la sua posizione nella colonna d'acqua.
La Velella ha un'apposita struttura specializzata per il galleggiamento sopra la superficie dell'acqua che agisce da vera e propria vela sotto la spinta del vento. La base allargata di questa vela funge da stabilizzatore quando il vento agisce su questa vela.
Porpita porpita
Porpita porpita, un altro sifonoforo, manca della vela, e una corona di tentacoli che pendono dalla campana ha funzione di stabilizzatore. Il mollusco Janthina secerne una serie di bolle sulla superficie dell'acqua che permette all'animale di galleggiare, capovolto, sotto la superficie stessa.
Un altro mollusco, il nudibranco pelagico Glaucus galleggia appeso ad una bolla d'aria. Le diatomee hanno cavità e vacuoli ripieni di aria.
L'accumulo di olii o grassi nell'organismo è un altro metodo per diminuire la densità del corpo, oltre che un metodo per accumulare riserve per l'organismo. I lipidi, infatti, essendo meno densi dell'acqua, tendono a galleggiare. I copepodi per esempio spesso conservano gocce di olio al di sotto del carapace, le diatomee accumulano gocce d'olio e bolle di anidride carbonica nel citoplasma. Le uova di pesci contengono gocce di olio.
Ancora, si ha la riduzione di parti scheletriche, quali ad esempio la conchiglia in alcuni molluschi planctonici, al fine di trasformarla in un leggero organo di galleggiamento.

Il secondo meccanismo si basa sulle dimensioni dell'animale. Una osservazione generica del plancton rivela come le dimensioni del corpo degli organismi planctonici siano piccole.
Una regola della fisica vuole che è il rapporto della superficie totale di un corpo sul volume totale dell'organismo, in altre parole è il rapporto superficie / volume o S/V che determina quanto velocemente un corpo affonda. Un' elemento che determina il rapporto S/V è la dimensione dell'organismo.
Infatti, la superficie di un corpo aumenta al quadrato delle dimensioni lineare del corpo stesso, mentre il volume aumenta al cubo. Questo significa che più piccolo è l'organismo più grande è la sua superficie in rapporto al volume. Rimanendo piccoli, gli organismi del plancton presentano così una superficie più ampia e quindi una resistenza maggiore all'affondamento, per unità di volume, di organismi più grandi (fig. sotto). Inoltre, organismi di piccole dimensioni, specialmente unicellulari, possono effettuate lo scambio di sostanze varie semplicemente per diffusione attraverso la propria superficie mentre quelli più grossi hanno la necessità di mettere a punto meccanismi supplementari come sistemi respiratori ed escretori.


Gli organismi più piccoli hanno un miglior rapporto S/V che permette loro di galleggiare più facilmente


Animali con massa simile ma di forma diversa tenderanno ad affondare con velocità diversa: una maggiore superficie corporea tende, infatti, ad avere una maggiore resistenza ed una minore velocità di affondamento. La forma del corpo aiuta quindi a ritardare l'affondamento. Se si prova ad affondare nell'acqua una sfera e una moneta piatta di uguale peso, si vede la sfera affondare più velocemente a causa della sua minore superficie di resistenza al fluido. Questa resistenza dipende sulla quantità di acqua che un organismo che si muove spinge davanti a se e dalla quantità di attrito tra l'acqua e la superficie dell'organismo stesso. Per piccoli organismi la resistenza dipende principalmente dalla superficie del corpo: più è alta la misura della superficie -» più è alta la resistenza dell'acqua -» più lentamente l'organismo affonda.
Gli organismi del plancton hanno così evoluto forme del corpo appiattite e vere e proprie strutture di galleggiamento, strutture che permettono cioè di ridurre la velocità di affondamento aumentando la superficie del corpo rispetto al volume.
La forma a campana delle meduse è un evidente esempio. La contrazione ritmica espelle l'acqua dalla campana e spinge verso l'alto la medusa, ma la forma stessa della campana e dell'insieme dei tentacoli creano una resistenza all'affondamento. Il corpo appiattito della larva Phyllosoma, dei Palinuridi (aragoste) sono un vistoso esempio di appiattimento funzionale del corpo. Il polichete planctonico Tomopteris presenta, oltre ad un appiattimento del corpo, un appiattimento anche dei parapodi laterali, trasformati in veri e propri organi di galleggiamento. Ancora, da ricordare, la forma appiattita del corpo delle diatomee e di molti copepodi.


Il nuoto è un altro efficace metodo di limitare l'affondamento. Nei pteropodi, per esempio, il piede ha due espansioni laterali a forma di ali che l'animale usa per 'planare' nell'acqua. La medusa si muove attraverso rapide compressioni dei muscoli circolari che comprimono la campana e forzano l'acqua all'indietro. Crostacei quali i copepodi utilizzano le appendici per spingersi all'indietro e muoversi nell'acqua. Alcuni policheti nuotano attraverso ondulazioni del corpo. Contrazioni del corpo permettono anche il movimento ai chetognati. Le ciglia presenti sulle larve trocofore o sui ctenofori permettono a questi organismi una certa possibilità di movimento. Analoga funzione hanno i flagelli dei flagellati.

Il quarto metodo, infine, non ha a che fare direttamente con gli organismi, ma con la natura dei movimenti dell'acqua. In mare, la turbolenza generalmente generata dal vento mescola la colonna d'acqua e previene l'affondamento del plancton, più denso dell'acqua di mare. Celle di convezione, create dal riscaldamento dell'acqua durante il giorno e dal suo raffreddamento durante la notte, cambiano la densità dell'acqua, spostando verso il basso o verso l'alto le masse d'acqua e trasportando gli organismi. Tutti questi meccanismi combinati impediscono al plancton di affondare rapidamente verso profondità maggiori di quelle alle quali essi possono sopravvivere.
Nelle pagine seguenti, descrivendo i principali gruppi di organismi zooplanctonici vedremo ulteriori adattamenti al galleggiamento.

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