I ricci di mare stanno tentando di “prendere il controllo” degli ecosistemi alterati dal cambiamento climatico (VIDEO)

Una ricerca sulle performance dei ricci in acque poco saline che potrebbe portare alla realizzazione di adesivi adattabili

[3 Agosto 2023]

Lo studio “Hyposalinity reduces coordination and adhesion of sea urchin tube feet”, pubblicato sul  Journal of Experimental Biology  da un team di ricercatori statunitensi, esplora come le capacità adesive dei ricci di mare sono influenzate dai diversi livelli di salinità dell’acqua. I biologi delle università di Villanova e Syracuse che hanno guidato la ricerca fanno un esempio: «Quando si guida sotto un temporale, la trazione è fondamentale. Se gli pneumatici non hanno un battistrada sufficiente, il nostro veicolo scivolerà e non avrà l’aderenza necessaria per manovrare in sicurezza. Quando le piogge torrenziali colpiscono gli ecosistemi delle acque poco profonde vicino alla costa, i ricci di mare affrontano una sfida simile. Le forti precipitazioni possono alterare la concentrazione di sale nelle acque oceaniche, causando livelli di salinità inferiori. Anche un leggero cambiamento nella salinità può influire sulla capacità dei ricci di mare di fissare saldamente i loro piedi tubolari all’ambiente circostante, come pneumatici che aderiscono alla strada. Questa diventa una questione di vita o di morte per le piccole creature spinose, poiché si affidano alle loro strutture adesive per muoversi nell’area rocciosa battuta dalle onde vicino alla riva del mare».

E la sopravvivenza dei ricci di mare è vitale per mantenere l’equilibrio all’interno degli ecosistemi marini. I ricci di mare brucano circa il 45% delle alghe sulle barriere coralline che, senza i ricci, verrebbero ricoperte di macroalghe che possono limitare la crescita dei coralli. I ricercatori evidenziano che «data l’importanza delle barriere coralline per la protezione costiera e la conservazione della biodiversità, è fondamentale salvaguardare la popolazione di ricci di mare».

Ma il cambiamento climatico globale causa condizioni meteorologiche estreme che vanno da ondate di caldo e siccità a forti piogge e inondazioni con grandi quantità di acqua dolce che si riversano negli ecosistemi costieri che stanno alterando i loro habitat.

Il team di biologi, guidato da Austin Garner delle università di Villanova e Syracuse, ha studiato gli impatti della bassa salinità e come altera la capacità dei ricci di mare di aderire e muoversi all’interno del loro habitat. Garner, che  fa parte del BioInspired Institute della Syracuse University, studia come gli animali si attaccano alle superfici in ambienti variabili e il nuovo studio ha cercato di capire in che modo le popolazioni di ricci di mare saranno influenzate da futuri eventi climatici estremi.

Garner spiega che «mentre molti animali marini possono regolare la quantità di acqua e sali nei loro corpi, in questo i ricci di mare non sono così efficaci. Di conseguenza, tendono ad essere limitati a una gamma ristretta di livelli di salinità. Le precipitazioni torrenziali possono causare lo scarico di enormi quantità di acqua dolce nell’oceano lungo la costa, provocando una rapida riduzione della concentrazione di sale nell’acqua di mare».

La ricerca è stata condotta nei Friday harbor laboratories (Fhl) dell’università di Washington e il principale autore dello studio, Andrew Moura, delle università di Villanova e Syracuse, ha lavorato ai Fhl insieme a Garner e ai ricercatori dell’università di Villanova per condurre esperimenti con ricci di mare verdi vivi. Con loro c’erano Carla Narvaez dei Fhl, che ora è assistente professore di biologia al Rhode Island college, e Alyssa Stark e Michael Russell della Villanova University.

I ricercatori hanno separato i ricci di mare in 10 gruppi in base ai diversi livelli di salinità all’interno di ciascuna vasca che andavano dal normale contenuto di sale a uno molto basso. In ogni gruppo sono stati testati comportamenti come la risposta di raddrizzamento (la capacità dei ricci di mare di capovolgersi), la locomozione (velocità da un punto all’altro) e l’adesione (forza alla quale i loro piedi tubolari si staccano da una superficie). Nel laboratorio di Garner a Syracuse, lui e Moura hanno completato l’analisi dei dati per confrontare ogni caratteristica.

Il team ha così scoperto che «la risposta di raddrizzamento, il movimento e la capacità adesiva dei ricci di mare sono tutti influenzati negativamente dalle condizioni di bassa salinità. Tuttavia, è interessante notare che la capacità adesiva dei ricci di mare non è stata gravemente compromessa fino a livelli di salinità molto bassi, indicando che i ricci di mare possono essere in grado di rimanere attaccati in condizioni ambientali difficili vicino alla costa, anche se le attività che richiedono una maggiore coordinazione dei piedi tubolari (raddrizzamento e movimento ) potrebbe non essere possibile».

Moura  conferma: «Quando vediamo questa diminuzione delle prestazioni in condizioni di salinità molto bassa, potremmo iniziare a vedere cambiamenti nel luogo in cui i ricci di mare potrebbero vivere come conseguenza della loro incapacità di rimanere bloccati in determinate aree che presentano una bassa salinità. Questo potrebbe cambiare la quantità di pascolamento dei ricci di mare e potrebbe avere profondi effetti sull’ecosistema».

Il nuovo studio fornisce dati essenziali che migliorano la capacità dei ricercatori di prevedere quanto saranno importanti animali come i ricci di mare in un mondo che cambia. Ma i principi di adesione che Garner e il suo team stanno studiando potrebbero tornare utili anche per i materiali adesivi progettati dall’uomo, un lavoro che si allinea perfettamente con la missione del BioInspired Institute della Syracuse University di affrontare le sfide globali attraverso la ricerca innovativa.

Garner conclude: «Se riusciamo ad apprendere i principi fondamentali e i meccanismi molecolari che consentono ai ricci di mare di secernere un adesivo permanente e utilizzarlo per un fissaggio temporaneo, potremmo sfruttare quel potere nelle sfide di progettazione o nei nostri odierni adesivi.  Immaginatevi di poter avere un adesivo altrimenti permanente, ma poi di aggiungere altro componente, scomporlo e puoi incollarlo di nuovo da qualche altra parte. E’ un perfetto esempio di come la biologia può essere utilizzata per migliorare i prodotti di uso quotidiano che ci circondano».