Gli scheletri di corallo sono gli elementi costitutivi di diversi ecosistemi della barriera corallina, il che ha portato a una crescente preoccupazione su come queste specie chiave affronteranno il riscaldamento e l'acidificazione degli oceani che minacciano la loro stabilità.

Nuova ricerca di Pupa Gilbert, professore di fisica all'Università del Wisconsin-Madison, fornisce la prova che almeno una specie di corallo, Stylophora pistillata, e forse altri, costruire il loro duro, scheletri di carbonato di calcio più velocemente, e in pezzi più grandi, di quanto si pensasse in precedenza. Invece di aggiungere lentamente il materiale molecola per molecola, l'animale corallo costruisce attivamente grandi pezzi di minerali che aggiunge al suo scheletro in crescita, aiutandolo a crescere molto più velocemente di quanto potrebbe altrimenti, e con maggiore controllo.

La nuova ricerca suggerisce che poiché i minerali si formano prima all'interno del tessuto corallino, possono continuare a farlo anche negli oceani acidificanti. Se altre specie di corallo costruiscono i loro scheletri in modo simile, quindi gli oceani potrebbero evitare una crisi su larga scala nella formazione di scheletri di corallo che gli scienziati hanno preoccupato potrebbe svelare gli ecosistemi della barriera corallina. Altre sollecitazioni, come acque più calde e sbiancamento dei coralli, ancora in pericolo il corallo, però.

Il lavoro è pubblicato questa settimana (28 agosto, 2017) in Atti dell'Accademia Nazionale delle Scienze . Hanno contribuito alla ricerca i collaboratori dell'Università di Haifa e del Lawrence Berkeley National Laboratory.

"Le barriere coralline coprono solo l'uno per cento dei fondali oceanici, ma ospitano il 25% di tutte le specie marine, quindi sono incredibilmente diversi e importanti da un punto di vista biologico, " dice Gilbert. "Ma sono anche economicamente importanti per l'industria della pesca, turismo, e per il loro ruolo nel fornire alle coste protezione dalle tempeste tropicali".

I coralli sono colonie di piccoli, animali con tentacoli che si racchiudono in strutture ossee fatte del minerale carbonato di calcio, lo stesso materiale che compone le conchiglie di altre creature marine. Il loro ruolo nella creazione di habitat per diversi ecosistemi ha attirato l'attenzione sui coralli e su come costruiscono i loro scheletri rocciosi.

Nonostante decenni di ricerche, gli scienziati non erano stati in grado di distinguere in modo affidabile tra due teorie in competizione sulla crescita dei coralli. L'idea classica era che i coralli si basassero in gran parte su un fluido ricco di calcio che aggiungeva lentamente minerali allo scheletro, una molecola alla volta. Altre prove indicavano un ruolo molto più attivo per gli animali dal corpo molle che assorbivano l'acqua di mare, concentrandolo, ma ancora aggiungendo una molecola alla volta ai loro scheletri.

Gilbert ha sviluppato un nuovo modo di immaginare le porzioni in crescita degli scheletri di corallo per vedere di cosa erano fatte le strutture in formazione, che lei chiama mappatura dei componenti. Utilizzando la luce ad alta energia fornita dall'Advanced Light Source del Berkeley Lab per distinguere diversi minerali, Il team di Gilbert ha creato una mappa pixel per pixel per generare un'immagine degli scheletri in crescita di Stylophora pistillata, noto anche come corallo cappuccio. Videro particelle costituite da instabili, forme amorfe di carbonato di calcio in corrispondenza e in prossimità delle superfici di crescita degli scheletri di corallo.

Alcune delle particelle erano relativamente grandi 400 miliardesimi di metro di diametro, che è più di 500 volte più grande di un singolo gruppo di carbonato di calcio. I ricercatori hanno anche osservato prove che i precursori instabili alla fine si sono cristallizzati in aragonite, la forma stabile di carbonato di calcio che costituisce gli scheletri dei coralli maturi.

"Questi sono gli stessi precursori visti nei biominerali di ricci di mare e abalone, che sono organismi diversi da rami completamente diversi nell'albero della vita, quindi il fatto che abbiano usato esattamente lo stesso meccanismo per formare i loro scheletri è davvero sorprendente, "Spiega Gilberto.

Nel loro nuovo modello di crescita dello scheletro di corallo, Gilbert e i suoi colleghi propongono che i coralli raccolgano l'acqua di mare nei loro tessuti, aggiungere materiali, e organizzarli in grandi particelle di carbonato di calcio amorfo. Solo allora gli animali trasportano queste particelle e le attaccano ai loro scheletri in crescita, dove si convertono lentamente nell'aragonite stabile. Questo modello di crescita è più di 100 volte più veloce della crescita molecola per molecola, che è in linea con le misurazioni precedenti di quanto velocemente crescono i coralli.

Poiché questa nuova ricerca indica un ruolo attivo dei coralli nello sviluppo dei loro scheletri, suggerisce che non sono del tutto in balia della composizione chimica dell'oceano. Sebbene sia noto che le condizioni acide dissolvono il carbonato di calcio, il metodo di costruzione dello scheletro che Gilbert ha osservato in questo studio dovrebbe essere molto più stabile di fronte all'acidificazione degli oceani. Sebbene livelli crescenti di anidride carbonica atmosferica stiano acidificando gli oceani, il nuovo lavoro suggerisce che i coralli potrebbero resistere a questo stress.

"Se questa modalità di formazione è verificata in altre specie di corallo, allora potrebbe essere un meccanismo più generale, e questo ci consentirebbe di prevedere che i coralli si formeranno effettivamente altrettanto bene negli oceani acidificanti, "dice Gilberto.