Tratto da: "How corals feed"
Scritto da: T. Wijgerde, M.Sc., F. Houlbrèque, Ph.D. & C. Ferrier-Pagès, Ph.D.
Pubblicato:
http://www.coralscience.org/main/articles/nutrition-5/how-corals-feed
I coralli sono animali affascinanti; sebbene la loro morfologia possa apparire semplice, questi antichi organismi sono molto complessi. Questo è altresì vero anche per il loro modo di nutrirsi; durante gli ultimi decenni, gli scienziati hanno rivelato molto sulla dieta dei coralli. Benché molte specie abbiano le alghe simbiotiche che forniscano loro di energia, i coralli hanno anche bisogno di costruire i "mattoni" per crescere. Un detto comune tra gli scienziati dice che i "coralli nutriti sono coralli felici". Secondo le ultime analisi, questa filosofia sembra essere proprio esatta.
L'articolo analizzerà le principali risorse di cibo dei coralli, e i loro ruoli, cruciali per l'esistenza di questi invertebrati marini.
Autotrofia ed eterotrofia.
La vita sulla terra è sempre stata classificata in gruppi sistematici dai biologi, sulle basi dell'apparenza esterna (uccelli e mammiferi), comportamento (diurno o notturno) o dalle caratteristiche delle cellule (cellule animali o vegetali). Una quarta possibilità di distinzione è il metabolismo, che può essere autotrofo o eterotrofo. Questi termini sono comunemente usati in biologia marina, specialmente riguardo ai batteri. Autotrofia significa che gli organismi usano molecole inorganiche (come la CO2 e bicarbonato) per creare molecole organiche, come i carboidrati. Esempi sono le piante, che convertono CO2 in carboidrati usando l'energia del sole, oppure i batteri dello zolfo (?), che utilizzano l'energia chimica dello zolfo per convertire la CO2 in organico. Per le piante, la chiamiamo foto-autotrofia (foto: luce, auto: se stesso; trofia:nutrizione) e per batteri, in questo caso, la chiamiamo chemio-autotrofia (chemio: reazione chimica). Un altro termine per la foto-autotrofia è la fotosintesi, un'altra parola per chemio-autotrofia è chemio-sintesi. Gli organismi autotrofi sono anche chiamati produttori primari, poiché sono il primo anello della catena alimentare che inducono la produzione di biomassa da molecole inorganiche.
Eterotrofia significa che gli organismi fanno un uso diretto delle cellule organiche, che sono entrambi presenti nell'ambiente o che hanno prodotto organismi autotrofi. Il consumo di vegetali delle lumache o delle mucche è una forma di nutrimento eterotrofo. Partendo da CO2, i carboidrati vengono formati sfruttando la luce del sole, che le piante hanno convertito in biomassa, questa successivamente viene consumata e ri-convertita in biomassa.
Coralli: sia autotrofi che eterotrofi?
I Coralli sono un qualcosa di molto complesso a questo riguardo; infatti, questi animali sono eterotrofi e consumano plancton e molecole dissolte. Inoltre, molte specie ricevono prodotti di fotosintesi dalle alghe simbiotiche, che sono comunemente chiamate zooxanthellae. Questi prodotti di fotosintesi comprendono zuccheri, acidi grassi, glicerina e amminoacidi. Sebbene i coralli siano eterotrofi come gli altri animali, nei loro tessuti avvengono processi sia eterotrofi che autotrofi (esclusi i coralli privi di zooxanthellae). I coralli sono spesso considerati come esseri sia autotrofi che eterotrofi. Sono probabilmente meglio considerati come politrofi, visto che usando sia carbonio ingerito che "traslocato" come risorsa di energia.
Energia e crescita
I prodotti di fotosintesi che le zooxanthellae forniscono ai loro ospiti possono apportare fino al 100% del fabbisogno giornaliero dei coralli. Spesso sono carenti di azoto e fosforo, e si pensa che siano usati per la respirazione e per la secrezione di muco, piuttosto che essere assimilati nella biomassa. Le zooxanthellae trasferiscono glucosio, glicerina, acidi grassi, trigliceridi e anche amminoacidi ai loro ospiti, questi composti sono metabolizzati velocemente o incorporati nel tessuto corallino. Una parte dell'energia ricevuta dalla fotosintesi è anche utilizzata per il continuo trasloco di ioni di calcio e bicarbonato nello strato calicoblastico, e pertanto creano lo scheletro. Lo scheletro principalmente serve come rifugio in cui nascondersi dai potenziali predatori, e come mezzo per fissare l’animale sul substrato. Purtroppo, la sola fotosintesi non è sufficiente per costruire il tessuto dell'animale. Gli altri elementi necessari sono ingeriti grazie alla cattura di materia organica particellata (P.O.M.) come plancton e detriti, e assorbendo molecole dissolte (D.O.M.). L'eterotrofia è essenziale per tutti i coralli e può fornire fino al 100% del fabbisogno giornaliero per i coralli che sono sbiancati, che vivono in profondità o in acque torbide. Inoltre, per i coralli azooxanthellati come la Dendronephtya sp. o Tubastrea sp., l'eterotrofia è l'unico mezzo di nutrizione. Recenti scoperte indicano che l'interazione tra auto- ed eterotrofia, in questo caso luce e nutrimento, è la chiave della veloce crescita corallina.
Una vasta diversità delle risorse nutritive
I modi in cui i coralli si cibano sono diversi; ricevono prodotti di fotosintesi dalle loro zooxanthellae, raccolgono innumerevoli elementi come azoto, fosforo e calcio dall'acqua e catturano plancton e detriti. Ora, analizziamo queste varie risorse in modo più dettagliato.
- fotosintesi
La maggior parte delle energie necessarie al corallo è data dalla fotosintesi delle zooxanthellae. La conversione della CO2 inorganica in carboidrati organici consiste in un complesso processo biochimico, che può essere diviso in due fasi.
La figura 3 rappresenta schematicamente i principali elementi, che sono chiamati fotosistema II/I e ciclo di Calvin. Sostanzialmente un pigmento contenuto nelle zooxanthellae, chiamato clorofilla, assorbe la luce solare che attiva una corrente di elettroni. L'energia fornita da questa corrente elettrica induce la produzione di carboidrati. Lo stesso processo avviene nelle alghe marine e nelle piante superiori.
La clorofilla è una proteina contenuta nei cloroplasti delle zooxanthellae; questi sono organelli cellulari in cui avviene la fotosintesi. I cloroplasti ospitano anche piccole strutture chiamate corpi thylakoid; questi compartimenti formano il centro delle reazioni. Qui, l'acqua è separata in ossigeno e protoni (H+).
Questa prima reazione può essere riassunta così:
2 H2O --> 4 H+ + O2 + 4 e-
Dato che questo processo richiede l'energia della luce, è detto “reazione alla luce”. Gli elettroni rilasciati permettono la produzione di ATP (adenosina trifosfato) e NADPH (nicotinamide adenina dinucleotide fosfato). Queste molecole trasferiscono l'energia necessaria ad alimentare il ciclo di Calvin: una serie di reazioni che convertono CO2 in carboidrati. Quest’ultime fanno parte delle “reazioni al buio”, visto che questa fase del processo richiede assenza di luce.
Quando tutti i processi fotosintetici sono combinati, la reazione diventa così:
6 CO2 + 6 H2O --> C6H12O6 + 6 O2
Questa reazione perciò produce sia carboidrati che ossigeno, che sono successivamente trasferiti in parte al tessuto corallino. Sia le alghe che i coralli usano questi zuccheri, che forniscono l'energia necessaria. Quando ciò accade, la suddetta reazione si inverte. Per i coralli duri, questo processo fornisce il 30-100% del fabbisogno giornaliero, di cui una larga parte è usata per costruire lo scheletro. I prodotti delle fotosintesi, spesso poveri di azoto e fosforo, si pensa che siano usati per la respirazione e per la secrezione di muco, piuttosto che essere assimilati nella biomassa.
La respirazione causa in acquario un calo del pH da 8,2 a circa 7,8, a seconda della densità degli animali. Anche le alghe emettono CO2 durante la notte e, a volte, questo è causa di mortalità in acquario, soprattutto durante l'estate, a causa dell'acqua calda e della minore quantità di ossigeno presente. Perciò un'adeguata aerazione dell'acquario è necessaria.
A volte, le alghe producono troppo ossigeno, ciò è dannoso per le cellule viventi, poiché una parte di queste molecole sono convertite in radicali. Quest’ultime sono molecole reattive che contengono degli elettroni extra, ed è il motivo per cui amano interagire con altre sostanze. Inoltre causano nelle cellule dei danni cellulari e al DNA. Fortunatamente i coralli hanno trovato un modo per risolvere questa seccatura, producendo molecole chiamate anti-ossidanti. Questi “bodyguard” assorbono i pericolosi radicali, proteggendo le cellule. I Coralli possono altresì espellere zooxanthellae che producono un'abbondanza di queste molecole. Per cui si evince che la causa dello sbiancamento del corallo ha due cause principali: primo, alti livelli di fotosintesi sono i colpevoli principali. Ciò accade a volte, quando passiamo da un'illuminazione di T5 ad HQI troppo velocemente. Questo significa che è importante permettere ai coralli di adattarsi lentamente a una nuova e più intensa illuminazione; secondo, molte specie di coralli sbiancano a temperature di 30°C o superiori; questo perché le zooxanthellae a temperature così alte, si danneggiano. Le membrane thylakoid all'interno dei cloroplasti semplicemente vanno a pezzi, permettendo a molti radicali di permeare il tessuto corallino e inoltre causa un’espulsione delle alghe simbionti. Alcune zooxanthellae tuttavia, sono resistenti a temperature fino a 32°C, e questo spiega perché alcuni coralli non sbiancano durante certe calde estati.
Dopo lo sbiancamento, i coralli devono riacquisire la loro popolazione di alghe in tempo, prima di soffrire la fame e morire. Fortunatamente, spesso ci riescono. Ciò accade anche in acquario, probabilmente attraverso il riassorbimento di zooxanthellae viventi e fluttuanti nell'acqua, passando per la bocca e la cavità gastrovascolare. Molte larve di corallo fanno lo stesso prima della metamorfosi in polipo primario. Inoltre, i coralli parzialmente sbiancati, semplicemente fanno aumentare e crescere le rimanenti zooxanthellae.
I coralli che vivono nelle acque più profonde, o quelli che non hanno un rapporto simbiotico con le alghe, devono acquisire l'energia attraverso la cattura di plancton, materiale organico particellato e materiale organico dissolto.
- materia organica dissolta (DOM)
Il materiale organico dissolto costituisce un'importante risorsa di cibo per molti coralli. Già nel 1960, gli scienziati avevano scoperto che coralli duri del genere Fungia erano capaci di assorbire dall'acqua glucosio radio-attivamente trattato ed è stato dimostrato dalle analisi del tessuto.
Nella scienza, il DOM è spesso suddiviso in vari elementi come l'azoto organico dissolto (DON) e il carbonio organico dissolto (DOC), amminoacidi e urea, così come varianti meno velenose di ammoniaca prodotte da diversi animali. Tutte queste molecole sono assorbite dai coralli anche se in concentrazioni molto basse, addirittura in range nanomolari. Un nanomolare (nM) indica 1 nanomole per litro d'acqua. Per i nitrati, 1 nM si converte in 0.06 microgrammi/l, quindi solo 0,06 ppb! La Stylophora pistillata per esempio assorbe vari amminoacidi, che corrispondono a circa il 21% dell’azoto necessario a questa specie. Questi valori sono verosimilmente nello stesso range di altri coralli duri. Ciò indica l'importanza degli additivi per acquari in vasche oligotrofiche, che ospitano molte colonie di corallo e pesci.
E' interessante che molti coralli assorbano urea dall'acqua, e anche in grosse quantità rispetto al nitrato (almeno in natura). Ciò indica che questi animali si sono dovuti adattare alla presenza di animali superiori nel reef, come i pesci, che producono quotidianamente grandi quantità di questo composto ricco di azoto.
Gli scienziati hanno anche scoperto che l'urea, simile agli amminoacidi, è maggiormente assorbita durante il giorno. Queste molecole sono importanti per la costituzione della matrice organica, la struttura proteica attorno alla quale il carbonato di calcio si deposita. E' stato dimostrato che questa matrice è principalmente prodotta di notte, a differenza della calcificazione che avviene di giorno. La matrice organica aiuta la formazione dei cristalli d'aragonite, aumentando sia la densità che la forza dello scheletro corallino.
Gli acquariofili spesso notano un'estroflessione dei polipi dopo aver dosato plancton e/o "booster" che contengono molti organici dissolti. Questo perché, come gli umani, sono probabilmente capaci di "assaggiare" e di accorgersi della presenza di cibo nell'acqua. Proprio come la lingua umana, hanno recettori capaci di percepire molte sostanze, tanto che ne possiedono alcuni adibiti al riconoscimento degli amminoacidi.
Aggiungendo amminoacidi come glicina, alanina o glutammato nell'acqua si nota una reazione di estroflessione dei polipi, rigonfiamento del tessuto (coenchyme) e occasionalmente l'estrusione dell'intestino (o della cavità gastrovascolare). Questo meccanismo probabilmente serve a ingerire lo zooplancton, e ad una più efficace cattura della preda. I coralli possono anche accorgersi di una colonia vicina, che a volte attaccano letteralmente, gettandoci sopra i loro stomaci e digerendoli lentamente.
- materia inorganica dissolta (DIM)
L'assorbimento di materia inorganica comprende macro-elementi come calcio, magnesio, bicarbonato e potassio, gas come ossigeno e CO2, ed elementi traccia. I macro-elementi giocano un ruolo importante nella calcificazione, e sono aggiunti in acquario con idrossido di calcio (Ca(OH)2, o kalkwasser), metodo Balling o reattore di calcio.
Gli elementi traccia sono disponibili nell'acqua di mare in concentrazioni minime, da qui il loro nome. Esempi sono lo iodio (50ppb), azoto (300ppb, il nitrato è parte di questo), fosforo (fosfati sono parte di questo), alogeni come il fluoro (1ppm) e metalli come il ferro (10ppb), zinco (10ppb) e alluminio (10ppb).
I produttori di additivi per acquario hanno sfruttato queste conoscenze negli anni, producendo una grande varietà di prodotti. Integrando metalli, per esempio si suppone che si possa aumentare le colorazioni blu e verdi dei coralli duri. Nonostante questa testimonianza sia limitante, i metalli hanno una funzione chiave per tutta la vita sulla Terra. Molti enzimi, proteine che catalizzano le reazioni chimiche permettendo alla vita di persistere, contengono nel loro nucleo dei metalli. Senza di questi, semplicemente non potrebbero funzionare. Un esempio è l'enzima dell'anidrasi carbonica, che catalizza la conversione da CO2 a ioni bicarbonato. Questo processo è essenziale per la costruzione dello scheletro corallino. Questo enzima contiene un nucleo di zinco e, senza una sufficiente ingestione di questo metallo, i coralli duri non sarebbero capaci della fotosintesi e di crescere adeguatamente.
La tabella 1 dimostra che i metalli sono in realtà degli elementi traccia, per cui la loro integrazione in acquario va fatta con molta attenzione. Metalli come rame, cromo e zinco sono altamente tossici, e lo sono specialmente per gli invertebrati. Infatti, soprattutto e coralli e gli anemoni, non hanno sviluppato efficienti mezzi per debellare queste molecole. Gli animali superioni hanno sviluppato fegato e reni, che assieme espellono le tossine attraverso feci e urine. I coralli sono altamente dipendenti dalla concentrazione dell'acqua esterna e possono solo pompare le molecole dentro o fuori, limitatamente.
E' anche chiaro che i metalli possono essere legati alle molecole organiche come metallotioneine; queste proteine si legano attivamente ai metalli e li rendono innocui. Ciò permette di trasportare queste molecole attraverso i corpi di innumerevoli organismi. Il processo è chiamato chelazione, e la molecola organica coinvolta è detta chelatore. Ciò accade per i batteri, alghe e numerose specie animali. Batteri e alghe secernono queste molecole anche in acqua, e neutralizzando i metalli, possono assorbirli senza problemi. E' stato dimostrato anche da alcuni acquariofili che i coralli non incorporano metalli pesanti nei loro scheletri fino al punto che non vi siano quantitativi stabili nella concentrazione dell'acqua. Anche in caso di alte concentrazioni di metallo, il contenuto dello scheletro dei coralli in acquario dimostra un deficit di tali elementi (comparati alla composizione degli esemplari selvatici). Ciò indica che molti metalli in acquario non sono biologicamente disponibili; in ogni caso l'integrazione di metalli pesanti va fatta con molta attenzione.
Il fosforo è altresì un elemento altamente discusso, spesso causa di problemi in acquario. Come ortofosfato, PO43- , è causa della crescita eccessiva di alghe, cianobatteri e morte dei coralli. Molti acquariofili si sono resi conto che i fosfati possono essere pericolosi per la vita nell'acquario, e i produttori si sono attivati producendo molti prodotti fosfo-riducenti. Si sa da anni che substrati a base di ferro e alluminio legano i fosfati e questo principio è perfettamente applicabile in acquario.
Ci sono comunque alcune controversie riguardo all’effetto direttamente innocuo del fosfato; sembra che soprattutto i coralli duri ne risentano particolarmente. E' stato però dimostrato che i coralli molli e le gorgonie possono crescere a concentrazioni fino a 5 mg/l!
I fosfati probabilmente inibiscono la costruzione dello scheletro corallino, legando con cristalli di lattice. Le alghe coralline, che anch'esse calcificano, mostrano una diminuzione della crescita con alti livelli di fosfato. Causano inoltre effetti negati indiretti sugli animali marini stimolando la crescita algale e batterica.
- materiale organico particolato (POM)
Questo gruppo di particelle è solitamente descritto come detrito; piccoli resti di feci e organismi deceduti. Nell'acquario, anche il cibo che non è stato consumato e/o rimosso diventa detrito. I detriti solitamente precipitano sul fondo oceanico o sul fondo dell'acquario come sedimento. Questo strato di materiale organico è parzialmente consumato dai batteri e convertito in molecole inorganiche come nitrato e fosfato. Questo processo è chiamato mineralizzazione.
Il sedimento presente nei reef corallini contiene batteri, protozoi e i loro escrementi, invertebrati microscopici, microalghe e organici. Queste risorse sedimentarie possono servire come nutrimento per coralli, soprattutto per le colonie che crescono in acque torbide. Gli esperimenti durante i quali il carbonio sedimentato è stato radio-attivamente contrassegnato, hanno dimostrato che coralli come Fungia horrida e Acropora millepora hanno facilmente catturato sedimento. Più sedimento era presente, e più ne veniva assorbito; il 50 - 80% di questo materiale è stato convertito in biomassa da diverse specie. Ed è stato appurato anche per le specie caraibiche Montastrea franksi, Diploria strigosa e Mandracis mirabilis; il detrito è catturato dai polipi, e l'azoto disponibile è convertito in biomassa.
Bisogna comunque far presente che troppo sedimento sui coralli può avere effetti disastrosi; per questo motivo alcuni reef sono scomparsi in molte baie frequentate da umani. Ciò accade a causa del sollevamento di sedimenti provocato da turisti e barche o da "fish-farms". Questo fenomeno può essere visto nel Golfo di Aqaba (Mar Rosso), in cui il reef è circoscritto dalle aree densamente popolate. L'elevata sedimentazione soffoca letteralmente il reef ostacolando la luce, l'assorbimento di nutrimento e gli scambi gassosi.
- plancton
Questo gruppo è a volte considerato come il componente vivente del POM. Il termine plancton è comune ad un vastissimo gruppo di organismi che possono essere categorizzati in diversi modi. La figura 7 mostra la divisione tra pico, nano, micro e mesoplancton. Questi gruppi consistono in: (ciano)batteri e protozoi (picoplancton), alghe e protozoi (nanoplancton), crostacei microscopici come rotiferi e grandi protozoi (microplancton) e un'innumerevole gruppo di altre specie di crostacei (mesoplancton). Larve di pesci e invertebrati possono essere categorizzate tra micro e mesoplancton, a seconda delle specie.
Il plancton per molti anni non è stato considerato un'importante risorsa di nutrimento; si credeva che la concentrazione sui reef fosse troppo bassa perché potesse offrire effetti significativi. Nel frattempo, sono state fatte stime più accurate e basate su migliori tecniche di misurazione. I quantitativi sono particolarmente alti durante l’estate, a causa probabilmente dell'abbondanza di fitoplancton. Ciò, di conseguenza, permette l'aumento della concentrazione di zooplancton, giacché si ciba di fitoplancton.
La quantità di plancton presente nell'acqua non varia solo durante l'anno, ma anche durante l'arco della giornata. Lo zooplancton consiste in animali che nuotano attivamente, e che migrano costantemente tra il reef e la colonna d'acqua. Durante il tramonto, la concentrazione di zooplancton aumenta repentinamente, appena questi animali migrano dalla colonna d'acqua. Ciò causa un aumento della concentrazione di copepodi (500 - 700 μm) che è cinque volte superiore rispetto ai livelli registrati durante il giorno!
Per altri piccoli invertebrati, la concentrazione notturna quadruplica. Compaiono anche molte larve di animali come tunicati e policheti più grandi di 700 μm. Questo fenomeno può essere osservato anche guardando l'acquario di notte usando una torcia. Purtroppo questa festa notturna è rovinata dallo skimmer, che non può capire la differenza tra ciò che utile e ciò che è scarto.
La migrazione notturna di plancton spiega anche perché molti coralli duri espandono maggiormente i loro polipi di notte, visto che aumentato le prede che possono essere catturate. Questa strategia protegge anche i polipi dalla predazione di pesci e altri animali durante il giorno. Oggigiorno, molti acquariofili hanno scoperto che i coralli sono capaci di reagire secondo la disponibilità di cibo; un esempio è la Tubastrea coccinea, che impara ad espandere i suoi polipi durante il giorno anticipando quasi il momento del dosaggio di cibo.
Nel golfo di Aqaba, i tentacoli di grandi coralli come Favites sp, Favia favus e Platygyra daedalea si espandono 15 - 45 minuti dopo il tramonto. Dopo 70 minuti, la massima espansione è raggiunta. Alcuni coralli estroflettono i polipi anche durante il giorno, come molte specie di Porites e numerosi coralli molli.
L'assorbimento di particelle dei coralli dipende da molti fattori, come dal tipo e dalla concentrazione di prede, l'irradianza, la morfologia dei polipi e della colonia e la velocità della corrente. Specialmente quest'ultimo aspetto è diventato un famoso argomento di discussione tra acquariofili, soprattutto perché correlato all'allevamento di coralli azooxanthellati. Ricerche indicano che molti di questi coralli sono limitati nella loro capacità di catturare particelle a determinate velocità della corrente. Un ottimo esempio è la coloratissima Dendronephtya, che spesso non sopravvive a lungo in acquario. Queste riescono a catturare meglio il fitoplancton in acque con corrente avente una velocità compresa tra i 12,5 e 17,5 cm/s; ed è stato dimostrato determinando l'ammontare di clorofilla accumulata all'interno dei polipi a diverse velocità della corrente. Questo valore determina la quantità di fitoplancton ingerito, poiché le alghe sono ricche di questa proteina. I risultati sono indicano anche un aumento del numero di polipi nella colonia; il valore si aggira attorno al 7% al giorno! Ciò significa che questi coralli possono crescere velocemente se supportati da un'ampia nutrizione, cosa che si pone in netto contrasto con i magri risultati ottenuti in acquario.
Simili ai coralli molli azooxanthellati, alcune gorgonie sono esigenti riguardo la corrente; nel 1993, dei biologi Taiwanesi hanno scoperto che le gorgonie Subergorgia suberosa, Melithaea ochracea e Acanthogorgia vegae dimostrano palesi differenze nella quantità di plancton catturato a diverse velocità di corrente. Ciò è indicativo per l'ambiente in cui queste specie vivono. Gli scienziati hanno ipotizzato questi risultati basandosi sulla morfologia dei polipi. A causa della loro lunghezza, sono maggiormente suscettibili a flussi più veloci visto che l'alta velocità può deformarli e rende loro difficile catturare particelle. La Melithaea ochracea ha polipi molto più corti, rendendo questa specie molto più versatile. I biologi pensano anche che esista un legame tra l'ammontare di energia spesa per la cattura e quella ricevuta dalle prede ingerite. Questo è un altro fattore che determina la massima velocità in cui il plancton può essere catturato.
Sorprendentemente, i coralli molli del genere Dendronephtya hanno sviluppato grandi spicole, che si trovano nella colonna del corpo e attorno ai polipi. Sembra che abbiano la funzione di mantenere il corpo e polipi in posizione eretta in caso di forte corrente, permettendo ai coralli di estrarre fitoplancton in modo efficiente dal passaggio dell'acqua. I loro polipi inoltre aumentano la loro grandezza all'aumentare della corrente. Infine, la velocità di reazione dei polipi può essere determinante per il successo della cattura in caso di forte flusso.
Non solo la velocità della corrente, ma anche l'orientamento della colonia influenza l'efficienza della nutrizione. Alcune gorgonie crescono a forma di grandi ventagli, come la Gorgonia ventalina e la Leptogorgia sp. ponendosi perpendicolarmente rispetto alla corrente permettendo loro di catturare plancton con maggiore efficienza. Se gli acquariofili sono determinati ad allevare simili specie con successo, devono considerare, per la costruzione dell'acquario, l'orientamento delle colonie, (l'assenza di) illuminazione, la corrente, il nutrimento e la qualità dell'acqua.
Secondo uno studio degli anni '70, la forma della colonia era altresì importante; maggiore era il rapporto tra l'area della superficie del corallo e il suo volume, maggiore era l'efficienza nella cattura di particelle. Recenti studi smentiscono questa visione dei fatti; Pocillopora damicornis, Pavona cactus e P. gigantea riescono a catturare più plancton quando questo rapporto diminuisce; infatti l'efficienza di cattura dei polipi è indipendente dalla dimensione dei polipi, per queste specie.
Altri coralli SPS ramificati sono capaci di catturare più zooplancton rispetto a specie con polipi più grandi. Ciò indica che la dimensione del polipo non è un'attendibile parametro per individuare l'efficienza di cattura, ma piuttosto determina la massima dimensione della preda.
E' stato anche scoperto che il rapporto tra i diversi tipi di zooplancton presenti in acqua non indica esattamente qual è maggiormente catturato dai polipi. Ciò dipende spesso dalle specie. E' stato scoperto che i coralli Pocillopora damicornis e Pavona gigantea che vivono nel Golfo di Panama, si cibano soprattutto di isopodi, anfipodi e larve di granchio (200 - 400 μm), a differenza del fatto che il 61% del plancton disponibile consiste in copepodi.Ciò è probabilmente dovuto al fatto che questi crostacei, come gli Oithona sp, sono più difficili da catturare, infatti sono animali che nuotano velocemente e pieni di energia, per cui difficili da trattenere. Oggigiorno, si trovano prodotti per acquario contenenti copepodi essiccati, come ad esempio il Cyclop Eeze.
Sebbene non tutte le prede siano catturate con successo, i polipi corallini non sono poi così pessimi pescatori. Specie di polipi individuali dell'Atlantico come Madracis mirabilis e Montastrea cavernosa sono capaci di catturare ed ingerire dalle 0,5 alle 2 prede ogni ora. A livello di colonia, questi numeri crescono vertiginosamente. Una piccola colonia di Seriatopora con un volume di 14ml può catturare 10'000 Artemie in 15 minuti. Ciò tuttavia richiede un'alta concentrazione di zooplancton in acquario, dalle 10'000 alle 20'000 Artemie per litro.
Altri risultati dimostra che una concentrazione in acquario di 2000 naupli/litro è ideale per coralli duri come Pocillopora damicornis. Per raggiungere simili concentrazioni, bisognerebbe dosare giornalmente un milione di naupli, per una vasca di 500 litri. Cominciano l’allevamento di Artemia con una dose iniziale di 30 g/l, si raggiungono velocemente concentrazioni di 1 milione di naupli/l. Il dosaggio di 1 litro in un acquario sarebbe davvero esagerato, e andrebbe considerata la quantità di biomassa presente. Per un acquario di media dimensione, che ospita diversi coralli duri, 200 ml può essere la linea-guida. Anche i pesci consumerebbero molto di questo cibo, e sarebbe difficile eseguire dei test di laboratorio su una comune vasca “casalinga”. Per questi acquari (di cui ne esistono secondo le stime 2 milioni in tutto il mondo) il dosaggio ottimane va trovato attraverso la sperimentazione. E' anche raccomandato nutrire di notte, visto che molti coralli duri estroflettono i loro tentacoli e reagiscono in modo più vigoroso, durante questo periodo.
Come i pesci, anche gli skimmer sono voraci predatori di particelle. Tutte le forme di filtrazione meccanica diminuiscono i nutrienti disponibili, purtroppo. Tuttavia senza questa filtrazione, la qualità dell'acqua peggiorerebbe velocemente. Cambi d'acqua, filtri anti-fosfati, refugium con Chaetomorpha e denitrificatori sono tutti molto utili per piccoli acquari, dato che sia i pesci che i coralli degradano velocemente la qualità dell'acqua. In natura, il rapporto tra biomassa e volume d'acqua è molto più basso. Proprio per questo, molto prodotto di scarto è presto convertito in nuova biomassa come plancton e spugne. Ciò accade anche in acquario, fino ad un certo punto, poiché non supera mai la quantità di nutrienti introdotti giornalmente. Inoltre, le alghe bentoniche, crescendo facilmente e rapidamente vanno a competere con i coralli nell'assorbimento dei nutrienti, soprattutto se non sono presenti animali erbivori in numero sufficiente. Questo fenomeno sembra che colpisca anche alcuni reef in cui fin troppi erbivori, come i pesci chirurgo, sono stati pescati.
E' stato molto discusso su quanto siano selettivi i coralli per quanto riguarda la loro dieta, specialmente verso il fito e lo zooplancton. Vari studi dimostrano che i coralli duri si cibano soprattutto di zooplancton, e che i coralli molli sono per lo più erbivori. Le gorgonie sembrano che occupino una posizione di mezzo in questo spettro, tendendo verso lo zooplancton. Nuove ricerche indicano che i coralli duri come Pocillopora damicornis non crescono bene con il fitoplancton del tipo Nannochloropsis oculata. Altri tipi di fitoplancton pelagico come la Tetraselmis sp. risultano migliori. Tuttavia, Artemia e rotiferi danno eccellenti risultati.
Vari studi indicano che i coralli molli principalmente si cibano di fitoplancton. Molte specie presentano quelle che si chiamano pinnula; si tratta di strutture ramificate finali che danno al polipo l'apparenza di una piuma. Un esempio è la Xenia umbellata, malgrado sembri che questa specie abbia perso la bocca del polipo durante l'evoluzione, visto che oggi appare piuttosto rudimentale. Le Pinnula delle colonie di Dendronephtya sono disposte ad intervalli di 60 - 80 μm (un batterio è circa 2 μm), rendendole perfette per la cattura di fitoplancton.
Inoltre sono stati trovati enzimi capaci di digerire le piante in 3 specie di corallo molle appartenenti al genere Alcyonium: si tratta di amilase e laminarinase, invece assenti nei coralli duri.
Infine molti coralli molli e gorgonie presentano nematocisti piccole ed inefficaci, a differenza di quelle in possesso dei coralli duri. Ad esempio toccando Cynarina, Trachyphyllia, Favia e Acanthastrea a volte potremmo incorrere in irritazioni cutanee.
Per la D. Hemprichi, è stato scoperto che particelle più grandi di 750 μm non possono essere catturate. Dopo una media di 50 secondi, lo zooplancton riusciva a scappare dai suoi tentacoli e anche dopo questo tentativo di cattura, non presentava segni di paralisi. Queste osservazioni dimostrano come alcune specie di coralli molli non sono adatte alla cattura di particelle, che nuotano attivamente come ad esempio lo zooplancton. Proprio per questo, negli acquari di oggigiorno, in cui sono allevati sia coralli molli che duri, è consigliato dosare differenti tipi di plancton.
L'assorbimento di pico e nanoplancton dei coralli è difficile da determinare, visto che si deteriorano velocemente. Batteri e protozoi sono stati ritrovati nelle cavità digestive dei coralli e sono molto importanti nella catena alimentare marina. In termini di biomassa e fotosintesi, questi organismi rappresentano la parte più importante del plancton pelagico. Sui reef la concentrazione batterica rasenta a volte 1 milione/millilitro. Per i cianobatteri, il numero fluttua attorno alle 10'000-100'000/ml e per i flagellati circa 10'000/ml. Data la loro velocità di crescita, sono molto importanti per i cicli dell'azoto e del carbonio nell'oceano. Ad esempio su un esemplare della specie Stylophora pistillata, è stato scoperto che digerendo microbi, produce circa tre volte in più sia di azoto che di ammoniaca, nitrato ed amminoacidi. Questo ovviamente dipende dalla disponibilità degli stessi in acqua.
La cattura di piccole particelle è stimolata dalla produzione di muco; oggi, prodotti basati su questo principio sono disponibili sul mercato, anche se i risultati sono scarsi.
Detriti e plancton di grande dimensione vengono catturati dal muco. Inoltre, i batteri prosperano su queste secrezioni viscide; infatti sul muco è stata rilevata una densità batterica superiore di 4 volte rispetto all'acqua di mare.
Le particelle catturate sono quindi ingerite attraverso il cavo orale, per mezzo di flagella, cilia e muco. Flagella e cilia sono appendici simili a peli che si trovano sulle cellule epidermiche. Trasportano le particelle verso la bocca e la gola, per finire quindi nella cavità gastrica. Questo processo avviene in molti coralli ed è facilmente visibile osservando una Fungia mentre si ciba di Mysis o Artemia. L'assorbimento di particelle non visibili possono essere una spiegazione al successo di allevamento di Goniopora e Alveopora in acquari ricchi di plancton.
L'equilibrio dinamico tra luce e nutrimento
Alcuni coralli sono capaci di spostare, quando necessario, il rapporto tra l’assunzione di: energia prodotta dalla fotosintesi, particolato e molecole dissolte. Gli esemplari che vivono in acque profonde (che ricevono meno luce), che sono sbiancati o azooxanthellati, devono ottenere energia da altre risorse rispetto alla fotosintesi. E' stato scoperto che le colonie di Montipora capitata hanno aumentato l'assunzione di plancton dopo un caso di sbiancamento, soddisfacendo completamente al loro fabbisogno metabolico.
L'aumento del cibo assunto dalla M. capitata ha permesso a questo corallo di mantenere le proprie riserve di lipidi e carboidrati, che a loro volta permetto la riproduzione. Si sa bene che i coralli sbiancati perdono la loro capacità di riprodursi per almeno 2 anni. Questo periodo di ripresa e stallo, a causa della ridotta fecondità e riproduzione, può peggiorare le condizioni del reef. L'abilità della M.capitata nel mantenere il suo stato di salute, aumentando l'assunzione di plancton (a differenza di coralli come il Porites sp.) potrebbe comportare una diminuzione della biodiversità a lungo termine. I coralli che possono nutrirsi maggiormente nei periodi difficili hanno più possibilità di salvarsi rispetto agli altri, che al contrario, scompaiono quando l'oceano si riscalda.
Questa specifico adattamento è stato riscontrato anche per la Goniastrea reniformi e per il Porites cylindrica. Durante un esperimento, queste specie sono state sottoposte sia a condizioni di detriti e forte illuminazione, sia di detriti e ombra. Dopo una prolungata esposizione ad un ambiente poco illuminato la G.reniformis ha più che raddoppiato la quantità di cibo ingerito, che le ha permesso di crescere normalmente. La P.cylindrica non è stata capace di compensare la perdita di carbonio ricevuto dalle zooxanthellae e non ha aumentato a sufficienza la razione di cibo catturato.
Come si alimentano i coralli
Modalità lineare
