Segreti dei pesci e di altri organismi marini
Prof. Adriano Madonna”
Biologo marino, EClab Laboratorio di Endocrinologia Comparata, Dipartimento di Biologia, Università degli Studi di Napoli “Federico II
Parliamo di pesci e rispondiamo a quesiti che ci siamo sempre posti: perché un pesce d'acqua salata non può vivere in acqua dolce e viceversa? I pesci hanno cinque sensi come noi? Hanno organi di equilibrio?
Quante volte, da bambini (ma anche da adulti), abbiamo chiesto perché un pesce d'acqua dolce non riesca a vivere in acqua salata e viceversa? Abbiamo avuto le risposte più strane e più insoddisfacenti: “Perché non riesce a respirare, perché l'acqua più densa lo uccide…”. La risposta giusta è ben altra, ma per arrivarci dobbiamo rifarci a un fenomeno che si chiama osmosi. L’osmosi spiega che se una membrana semipermeabile separa due soluzioni con diverse concentrazioni saline, l’acqua della soluzione meno concentrata (soluzione ipotonica) attraversa la membrana e va a diluire la soluzione più concentrata (soluzione ipertonica), fino a che le due soluzioni abbiano raggiunto la stessa concentrazione (soluzioni isotoniche). Dopo aver precisato che la membrana semipermeabile (o selettivamente permeabile) è una membrana attraverso cui possono passare solo molecole fino a una certa dimensione, identifichiamo nella membrana semipermeabile la pelle e i tessuti dei pesci. Che cosa accade, dunque, se mettiamo in acqua dolce un pesce di mare? Per il suddetto fenomeno dell'osmosi, l'acqua in cui abbiamo immerso il pesce, avendo una concentrazione inferiore a quella dei suoi liquidi organici, attraverserà la membrana per diluire la soluzione più concentrata. Il risultato sarà che il pesce si gonfierà d’acqua e morirà. Al contrario, ponendo un pesce di acqua dolce in acqua salata, l'acqua presente nei suoi liquidi vitali tenderà a fuoriuscire, “richiamata” dalla soluzione più concentrata, e il risultato sarà la disidratazione del pesce e la sua morte.
L'osmosi è un fenomeno che regola la stragrande maggioranza dei processi fisiologici animali e vegetali. Tanto per dirne un paio: i liquidi salgono dalla terra fino alla chioma delle piante per osmosi; le nostre cellule e quelle degli organismi viventi in genere espletano numerosissime funzioni grazie all'osmosi. Ma anche nella più semplice quotidianità troviamo presenza di processi osmotici, come, ad esempio, la conservazione delle acciughe in salamoia e il fenomeno è sempre lo stesso: la concentrazione salina della salamoia è enormemente superiore a quella dei liquidi interni delle acciughe, quindi il forte “richiamo” di acqua verso l'esterno le disidraterà, consentendone la conservazione.
foto di Umberto Natoli
Due squali Carcharinhus leucas ripresi all'interno di una laguna salmastra nelle acque caraibiche di Cuba. E' una specie eurialina che è in grado di risalire anche fiumi con acqua completamente dolce. Gli squali sono notoriamente pesci con scheletro cartilagineo: appartengono, quindi, alla classe dei condroitti. Sono tra i pesci maggiormente dotati di organi di percezione, tra cui in particolare quelli olfattivi: alcune specie sono in grado di percepire una parte di sangue diluita in cento milioni di parti d’acqua.
Questo squalo delle Galàpagos è stato fotografato in un canale di acqua salmastra nell’isola Isabela dell’arcipelago. E' una specie eurialina che non disdegna acque a basso contenuto di salinità.
foto di Adriano Madonna
Stenoalini ed eurialini
Ritorniamo ai pesci: in linea di massima, essi sono definiti stenoalini, proprio perché vivono in acque con una concentrazione salina uguale a quella dei loro liquidi vitali, ma si deve precisare che ci sono pesci fortemente stenoalini e pesci, che, invece, riescono a sopportare concentrazioni saline diverse e sono definiti eurialini.
Questa tolleranza a concentrazioni saline differenti si deve a particolari meccanismi di cui molti pesci (la maggior parte) sono dotati. Quando, dunque, un pesce passa in un ambiente ipertonico (parliamo sempre di differenze non troppo forti, altrimenti gli effetti dell'osmosi non potrebbero essere controllati), incamera acqua attraverso il canale alimentare per controbilanciare quella che perde per osmosi, e, contemporaneamente, elimina l’eccesso di sali attraverso le branchie, mentre i reni producono poca urina.
In ambiente ipotonico, invece, le branchie resistono al passaggio d'acqua in entrata e, nello stesso tempo, il pesce emette molta urina. Il deficit salino a cui andrebbe incontro viene scongiurato dai sali ottenuti con il cibo oppure attraverso le mucose della bocca e delle branchie.
Tra i pesci eurialini più comuni vi sono il muggine (il cefalo), in grado di tollerare e bilanciare differenze saline anche forti, tant'è che lo troviamo con facilità in acque salmastre così come in mare, e poi, ancora, la spigola, infatti i pescatori sanno che là dove ci sono sbocchi d'acqua dolce in mare, è facile che si trovino questi pesci. Un esempio eclatante è quello dello squalo Carcharinus leucas, che imbocca la foce del Gange e risale il sacro fiume per chilometri, assumendo il nome di Carcharinus gangeticus. Risalendo, invece, lo Zambesi, assume il nome di Carcharinus zambesi, così come viene chiamato Carcharinus nicaraguensis quando raggiunge il lago Nicaragua. In ogni caso, si tratta sempre del Carcharinus leucas.
La spigola, al pari di alcuni muggini, frequenta acque più o meno salate. Ai pescatori è nota la sua abitudine di stazionare anche in acque salmastre. E' quindi una specie eurialina.
foto di Adriano Madonna
Essere eurialini rappresenta per i pesci la possibilità di spostarsi in mari diversi con salinità diverse: ad esempio, la tropicalizzazione del Mediterraneo con la migrazione di specie dal Mar Rosso al Mediterraneo non avrebbe mai avuto luogo se tante specie di pesci non fossero in grado di correggere gli effetti dell'osmosi grazie ai loro meccanismi fisiologici: consideriamo, infatti, che nel Mediterraneo la salinità è circa del 35 per mille, con alcune zone dove si può arrivare al 38 per mille, mentre in Mar Rosso si arriva e si supera una concentrazione salina del 40 per mille.
Secondo la teoria dell’evoluzione, i primi pesci che raggiungono mari diversi da quelli di origine, se riescono a sopravvivere per aver elaborato caratteristiche vitali, sono destinati a perfezionarsi nelle generazioni successive per adattarsi in maniera ottimale al nuovo ambiente.
Anche i pesci migratori che stagionalmente viaggiano intorno al mondo non potrebbero spingersi in acque con parametri salini diversi se non fossero eurialini, infatti le acque verso i poli sono meno concentrate perché lo scioglimento dei ghiacci le diluisce, mentre quelle dei mari chiusi, come il Mediterraneo e il Mar Rosso, sono più concentrate in ragione dell'alta temperatura dell'aria, dell’azione del vento, e, quindi, dell'evaporazione.
I muggini o cefali sono di diverse specie e sono specie decisamente costiere. Il Mugil saliens in particolare, più degli altri, riesce a sopportare diversi gradi di salinità: spesso, infatti, si trova in corsi d’acqua dolce che sfociano in mare o in laghi costieri. È una specie eurialina.
foto di Adriano Madonna
Il senso dell'equilibrio
In tutti gli organismi marini (non solo nei pesci) il senso dell'equilibrio è dato da particolari organi chiamati statorecettori.
In particolare, l'animale reagisce alla forza di gravità (geotassi) mediante le cosiddette statocisti, consistenti in cavità comunicanti con l'esterno in cui sono contenuti dei corpuscoli detti statoliti, che, per effetto della forza di gravità, scendono verso il basso e stimolano delle cellule che tappezzano le pareti delle statocisti. Quando l'animale si muove, gli statoliti si spostano e, attraverso le cellule che toccano, forniscono l'informazione sulla posizione assunta dall'animale, che può essere corretta riportando gli statoliti alla posizione d'origine. Nei pesci, gli statorecettori si trovano nelle strutture del capo.
Un sistema che regola l’equilibrio uguale a quello dei pesci lo troviamo in molti crostacei. Nei gamberi, ad esempio, le statocisti si trovano nelle prime antenne (i gamberi sono dotati, nella parte anteriore del cefalotorace, di due paia di antenne, denominate prime e seconde antenne) e possono essere scoperte effettuando una sezione: troveremo, infatti, una cavità con un minuscolo corpo solido all’interno, lo statolito, adagiato sopra il suddetto tappeto di cellule ciliate. Il movimento dello statolito è subordinato al movimento del gambero, così come la sua posizione e, quindi, il gruppo di cellule ciliate che vengono toccate e sollecitate. Ne derivano informazioni sulla posizione assunta dal crostaceo, ma anche sulla sua velocità di progressione poiché a velocità diverse sarà diversa anche la compressione esercitata dallo statolito sulle cellule ciliate.
Sono molti gli animali di diversi phyla che posseggono le statocisti e ciò fa pensare che esse siano state i primi organi di percezione degli esseri viventi e che nel tempo si siano perfezionate ed evolute. Ad esempio, gli organi dell’udito funzionano in maniera molto simile alle statocisti e ciò fa supporre che tra i due sistemi possa esistere un nesso evolutivo.
I due tentacoli boccali della triglia, lunghi e bianchi, sono organi di percezione olfattiva: sfiorando con questi la sostanza organica sul fondo la triglia ne saggia il gusto e verifica se essa sia mangiabile o meno. E' un pesce che spesso cerca cibo scavando nella sabbia.
foto di Adriano Madonna
Olfatto e gusto
In genere, gli animali avvertono la presenza di varie sostanze perché alcune cellule, in loro presenza, accusano una sorta di “irritabilità del protoplasma”. Tutti gli animali acquatici, pesci compresi, sono dotati di organi speciali, chiamati chemiorecettori, in grado di provocare le loro reazioni in presenza di cibo. Con lo stesso sistema, l'animale percepisce un predone in avvicinamento e se ne tiene alla larga. Molti pesci, quando vengono attaccati e morsi, liberano in acqua, dalla cute ferita, alcune sostanze, le famose “sostanze d'allarme”, che vengono percepite dagli altri componenti del branco come un segnale della presenza del predatore.
Dobbiamo comunque distinguere tra chemiorecettori gustativi e chemiorecettori olfattivi: i primi sono sensibili a sostanze molto concentrate, come il cibo, mentre i chemiorecettori olfattivi, più sofisticati, riescono a percepire sostanze diffuse nell'acqua con concentrazioni molto basse. Un esempio limite è dato da alcune specie di squali, che riescono a registrare la presenza di sangue in acqua nella proporzione di una parte di sangue disciolta in più di cento milioni di parti d'acqua.
Nei pesci, siano essi a scheletro osseo (osteitti), come il cefalo e la spigola, siano essi a scheletro cartilagineo (condroitti), come gli squali e le razze, i chemiorecettori olfattivi sono situati nelle fosse nasali, mentre quelli gustativi si trovano nella bocca, sulle pinne, sulle labbra e in altre zone corporee. Per questo motivo, un pesce riesce a valutare la bontà di una preda non solo “assaggiandola”, ma addirittura sfiorandola. Queste cellule gustative sono costituite da meccanismi nei quali sono presenti addirittura dei peli sensitivi molto sensibili. Attraverso organi di tal fatta, molti pesci sono in grado di percepire addirittura il grado di salinità e di acidità dell'acqua in cui vivono.
