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La luce è una delle chiavi del successo dell’acquario marino: approfondiamo


Acropora parilis
Acropora parilis

La luce è una delle chiavi più importanti per il successo dell’acquario marino. Lo sappiamo tutti. Quando abbiamo la luce giusta sul nostro acquario, abbiamo fatto molto. Quindi possiamo dire che l’ipotesi “più luce ricevono i coralli, meglio è” non è del tutto falsa.

Amtra sabbie e decorativi

In acquariofilia marina ci si è sempre basati sulla convinzione che avere più luce fosse sempre la situazione migliore. Questa idea ci porta, o ci dovrebbe portare, ad usare tutto il potere illuminante che possiamo permetterci.

Facciamo un passo indietro e vediamo da dove nasca questa considerazione, e soprattutto sotto quali basi scientifiche possiamo dirlo. I coralli che vivono nelle zone lagunari sono esposti ad intensità luminose molto potenti. E infatti i coralli che crescono nelle zone intertidali sono esposti all’aria più volte al giorno durante la bassa marea, e sono investiti dalla piena potenza del sole, con intensità luminosa superiore a 2.000 µmol m-2 s-1 di potenza fotosinteticamente attiva (PAR, ~ 400-700 nm) (Huang et al. 1995; Demmig-Adams et al. 1996).

Per fare un confronto, nei primi anni del nuovo millennio la maggior parte degli acquari aveva a disposizione una irradiazione nell’intervallo di 100-400 µmol m-2 s-1 (Kirda 2003), attualmente possiamo facilmente raggiungere 300-700 µmol m-2 s-1 (guardate i valori rilevati nel DaniReef LAB – Danilo Ronchi 2019-2021).

Sebbene sia vero che i coralli possano essere esposti ad una intensità luminosa molto elevata, non è detto che questo si sempre vantaggioso per loro. Questo perché le zooxantelle simbiotiche ricevono così tanta luce da saturare e persino danneggiare i loro apparati fotosintetici (Osinga et al. 2011), entrando così nella fotoinibizione.

La luce è una delle chiavi del successo dell'acquario marino: approfondiamo
Polipi di Acropora sp.

Per far fronte a questo enorme eccesso di luce (UV), sia i coralli che le zooxantelle utilizzano vari meccanismi per prevenire enormi danni ai tessuti. Uno dei meccanismi utilizzati dal corallo è la produzione di aminoacidi simili alle micosporine (MAA) e proteine ​​fluorescenti (Kinzie 1993; Dunlap e Shick 1998; Salih et al. 2000). L’MAA protegge il corallo e le sue zooxantelle dai dannosi raggi UV che altrimenti causerebbero danni significativi alle membrane cellulari ed al DNA.

Si ritiene che le proteine ​​fluorescenti, come la bellissima proteina fluorescente verde (GFP) che brilla di luce blu, proteggano il corallo dagli alti livelli di radicali dell’ossigeno prodotti dalla fotosintesi (Salih et al. 2000; Bou-Abdallah et al. 2006). Un’altra strategia utilizzata dai coralli è la retrazione del polipo, che protegge le zooxantelle dalla luce in eccesso. I coralli poco illuminati, invece, mostrano solitamente le estensioni dei polipi se hanno abbastanza energia per sostenere questa azione.

Caulastrea furcata
Caulastrea furcata

Dopo l’acclimatazione, un’irradiazione di 200-300 µmol m-2 s-1 è sufficiente per saturare la fotosintesi in diverse specie di coralli come Galaxea fascicularis (Riddle 2007; Schutter et al. 2008, 2011), sebbene alcune specie richiedano più luce. Ad esempio, Seriatopora caliendrum e Pocillopora damicornis richiedono oltre 400 µmol m-2 s-1 per saturare la fotosintesi. Tuttavia, bisogna notare che questi coralli possono ancora saturare a livelli inferiori se acclimatati a basse intensità luminose. Tuttavia, resta il fatto che ogni individuo geneticamente unico all’interno di una specie può comportarsi in modo diverso. In termini di crescita, la Montipora aequituberculata mostra già una saturazione della crescita a 40-60 µmol m-2 s-1, sebbene altre specie come Acropora millepora saturano a livelli di luce superiori a 300 µmol m-2 s-1 e oltre (Wijgerde e Laterveer 2013).

Più luce potrebbe effettivamente essere migliore per alcuni coralli, in termini di fotosintesi e crescita, ma solo fino a un certo punto. Lo stesso vale per la colorazione dei coralli, poiché sono richieste intensità luminose elevate per la produzione di diverse proteine ​​fluorescenti verdi e rosse e cromoproteine ​​non fluorescenti (D’Angelo et al. 2008; Wijgerde e Laterveer 2013).

Polipi di corallo
Polipi di corallo

In ogni caso, ad irraggiamento maggiore, i coralli mostrano una crescita relativa meno efficiente (Schutter et al. 2008; Wijgerde e Laterveer 2013) e possono essere facilmente stressati. Ciò è particolarmente vero quando il movimento dell’acqua è troppo basso, impedendo forse al corallo di rilasciare calore in eccesso e ossigeno prodotti attraverso la fotosintesi (Finelli et al. 2006, 2007; Fabricius et al. 2006; Mass et al. 2010; Jimenez et al. 2011).

Pertanto, possiamo sfatare un altro mito correlato: i coralli molto colorati non sono necessariamente i coralli più sani, ma potrebbero essere effettivamente stressati e devono investire una notevole quantità di energia in meccanismi protettivi (compresa la produzione di pigmenti colorati) per prevenire i danni indotti dalla luce.

Polipi di Acropora tenuis
Polipi di Acropora tenuis

La luce ideale per i coralli

Ora il problema è come trovare la luce giusta per i nostri coralli. I nostri test ci hanno mostrato che il miglior risultato per i coralli più esigenti può essere ottenuto con valori compresi tra 400 e 600 µmol m-2 s-1. Parliamo di Acropora sp. I coralli più esigenti per quanto riguarda la luce.

A 5 metri di profondità in Natura, dove possiamo iniziare ad osservare Acropora sp., possiamo misurare 958 µmol m-2 s-1, ma questo valore non può essere riportato direttamente in acquario. In natura abbiamo tempeste, sospensioni, molte condizioni per aiutare i coralli a vivere al meglio. Quindi 600 µmol m-2 s-1 è un buon valore da raggiungere, per coralli molto esigenti, andare oltre, con la tecnica e le conoscenze di oggi, potrebbe creare molti problemi, ovviamente poi ogni corallo può rispondere in maniera diversa soprattutto in base alla lunga acclimatazione che possono sostenere.

La luce è una delle chiavi del successo dell'acquario marino: approfondiamo

Questi valori, oggi, non sono così difficili da raggiungere, però possiamo osservare un diverso sviluppo dei coralli sotto diversi sistemi di illuminazione, perché? Questo è molto facile da dire, ma un po’ più difficile da capire.

La luce del sole ha un certo spettro, la luce commerciale no.

Partendo da questa considerazione, noi come hobbisti, non abbiamo mai avuto lo strumento giusto per misurare ciò di cui i coralli hanno bisogno. E ancora non sappiamo esattamente di quale spettro il corallo abbia bisogno per brillare, altrimenti tutte le plafoniere in vendita avrebbero lo stesso spettro.

A complicare la cosa, sappiamo che non solo l’energia cambia all’aumentare della profondità, ma cambia anche lo spettro. Ed a questo punto è importante ricordare che non dobbiamo guardare solo alla potenza, e le cose si complicano.

Acropora e cernia dei coralli in Mar Rosso
Acropora e cernia dei coralli in Mar Rosso

Dobbiamo considerare un altro aspetto importante che ha un profondo impatto sulla nostra visione ma anche sul comportamento dei coralli. La luce che arriva sulla superficie del mare non penetra in profondità: una parte viene riflessa, e una parte viene modificata dalle onde che agiscono come se fossero lenti d’ingrandimento (glitter lines, Falkowski 1990), creando zone con una luce più brillante di altre.

Queste linee concentrano la luce con due effetti. La prima riguarda il nostro punto di vista, ma la seconda è molto più importante, perché le linee possono raddoppiare la potenza della luce, per un brevissimo lasso di tempo, con effetti benefici per i coralli.

Fluorescenze in acquario
Fluorescenze in acquario

Riassumendo i punti visti fino a qui per ottenere la luce perfetta per i nostri coralli, abbiamo bisogno di potenza (~ 600 µmol m-2 s-1), abbiamo bisogno di un buono spettro e, per finire, abbiamo bisogno di glitter lines. Ma non dobbiamo dimenticarci il movimento. Maggiore la luce, maggiore deve essere il movimento.

Riferimenti

I commenti, come sempre, sono ben accetti. Parliamone assieme.

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