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Biodiving: photosub, marine biology, diving school

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  Gli Articoli di MondoMarino.net
Biologia delle alghe
di Francesco GERI

Spesso vengono un po' snobbate dai subacquei a vantaggio di tutti gli altri organismi che colonizzano i fondali marini. La loro importanza è tuttavia enorme. Esattamente come gli alberi e le piante nel nostro mondo, le alghe sono responsabili della produzione di ossigeno e quindi dell'ossidazione delle acque. Inoltre si pongono alla base della piramide alimentare, e sono quindi l'anello di partenza di tutte le catene alimentari dell'ambiente acquatico.


  
Ventaglio di mare (Flabellia petiolata)
Foto di Alberto ROMEO
La loro diffusione è eccezionale, come del resto la loro differenziazione. Ancora oggi, con l'avvento della microscopia elettronica, dell'elettroforesi e di tanti altri moderni strumenti analitici, scienziati di tutto il modo dibattono sulla biologia e sulla sistematica delle alghe. Tuttavia possiamo provare a fare un piccolo riassunto sulle loro caratteristiche principali limitandoci a porci delle domande molto semplici, solo sulle alghe pluricellulari, cioè quelle che tutti possiamo trovare in immersione, con la speranza che, dopo aver letto queste poche righe, possiate trovarle un po’ più simpatiche e interessanti.

@ Cosa sono?

Le alghe appartengono al regno dei vegetali e sono quindi in grado, come le piante terrestri, di fabbricare autonomamente sostanze ad alto contenuto energetico a partire da sole, acqua e anidride carbonica. Sono cioè in grado di effettuare la fotosintesi, e questo accade perché sono dotate di clorofilla e altri pigmenti. Le alghe si differenziano dalle piante superiori perché non hanno sviluppato strutture complesse nella loro organizzazione strutturale. Un altro nome spesso attribuito alle alghe è quello di "tallofite", proprio perché il loro corpo vegetale è un "tallo", una struttura cioè priva di veri tessuti o organi specializzati, ad esempio, nell'assorbimento di sostanze dal substrato, funzione che, nelle piante superiori, è svolta dalle radici. Quest'assenza nello sviluppo di organizzazioni cellulari complesse è probabilmente da attribuire all'ambiente da loro scelto per vivere. Infatti le alghe vivono in ambienti acquatici o comunque molto umidi, e non hanno nessun problema nell'assorbimento di liquidi o, viceversa, nella conservazione degli stessi. A dire la verità in alcune alghe più evolute si sono differenziati dei tessuti simili a quelli delle piante terrestri nel trasporto di sostanze nutritive. Un'ultima particolarità che contraddistinguono le alghe, è data dall'assenza di fiori, cioè strutture sterili che proteggono gli organi riproduttivi.

@ Come sono fatte?

Le alghe comprendono una quantità e una diversificazione morfologica incredibili: si passa da piccole alghe unicellulari che possono essere osservate solo al microscopio, come ad esempio le Diatomee, ad alghe gigantesche alte oltre 100 metri come la Macrocystis pyrifera. Possiamo comunque distinguere 3 livelli di complessità morfologica del tallo:


  
Alga velluto (Palmophyllum crassum)
Foto di Francesco GERI
1. ARCHETALLO.
Questo è un tallo molto semplice, dove le cellule sono tutte uguali tra loro, e dopo ogni divisione cellulare possono dividersi (in questo caso siamo di fronte ad organismi unicellulari) oppure possono rimanere uniti da, per esempio, una matrice mucillaginosa. Quest'ultimo caso è caratteristico di un'alga comune nei nostri mari, in zone decisamente poco esposte all'illuminazione, simile ad un tappeto di colore verde cupo chiamata Palmopyllum crassum.



  
Alga a nastro bifido (Dictyota dichotoma)
Foto di Alberto ROMEO
2. NEMATOTALLO.
Quest'organizzazione è caratteristica di molte alghe anche molto comuni. In partenza il nematotallo è caratterizzato dalla presenza di una parte eretta e da una parte aderente al substrato. La proporzione tra le 2 parti è varia: si può avere alghe con solo la parte prostrata, alghe con le due parti in misura simile, alghe con la parte prostrata ridotta ad una singola cellula e con il resto del corpo vegetale eretto. Il nematotallo può essere filamentoso (come Dyctiota dichotoma, o alga a nastro) oppure laminare ( come Ulva rigida, la famosa lattuga di mare).



  
Alga a candelabro vermiforme (Codium vermilara)
Foto di Francesco GERI
Un evoluzione particolare ma comunissima del nematotallo è data dal cosiddetto tallo "cenocitico" o "sifonale" caratterizzato dalla divisione cellulare che non è seguita da formazione di parete cellulare. All'interno del corpo dell'alga ci sarà quindi un ammasso di nuclei e organuli di tante cellule diverse tutti immersi in un citoplasma comune. Questo tipo di struttura è tipico di molte alghe come Codium o Caulerpa (diventata famosa a causa purtroppo di Caulerpa taxifolia, detta anche alga killer), ma anche di Halimeda tuna.



  
Alga otre (Valonia utricularis)
Foto di Santo TIRNETTA
Una tappa intermedia è rappresentata dal tallo sifonocladale, nel quale ci sono sì divisioni dei filamenti, ma queste divisioni si formano in maniera del tutto indipendente alla divisione nucleare. Questo tipo di tallo si può riconoscere ad esempio in Valonia (o alga a otre).

3. CLADOTALLO.
Questa struttura è la più evoluta ed è caratterizzata dalla presenza di due tipi di filamenti: quello principale che si accresce in maniera indefinita, e quelli laterali detti "pleuridi" che invece hanno un accrescimento limitato (un po’ come le foglie). Quest'organizzazione è tipica delle alghe rosse.

@ Come si riproducono?

Nelle alghe si può avere sia la riproduzione vegetativa o asessuale che la riproduzione gamica o sessuale.
La riproduzione asessuata nelle forme unicellulari consiste nella prevalenza dei casi in una scissione della cellula "madre" che si divide in due cellule "figlie".


  
Caulerpa (Caulerpa taxifolia)
Foto di Giancarlo LA FACE
Nelle alghe pluricellulari invece la riproduzione vegetativa sicuramente più diffusa è la moltiplicazione per frammentazione. Questo tipo di moltiplicazione asessuata è comunissima, basti pensare al fenomeno (negativo, purtroppo) della cosiddetta alga killer, la Caulerpa taxifolia. Quest'alga che sta lentamente e inesorabilmente colonizzando le nostre coste facendo diminuire in maniera drastica moltissime specie autoctone si diffonde attraverso semplici frammenti trasportati, per esempio, dalle ancore delle imbarcazioni. Il frammento una volta raggiunto il substrato adatto riforma il tallo completo dell'alga.
Molto diffusa è anche la riproduzione asessuata tramite spore vegetative o mitospore. Esse si possono considerare come delle cellule in grado di rigenerare un intero individuo ogni volta che trovano le condizioni adatte per farlo. Le spore sono di solito flagellate, ma le alghe rosse sono dotate di particolari spore dette aplanospore che sono prive di flagelli.

La riproduzione sessuale si esplica nell'unione (gamia) di due cellule specializzate (gameti) appartenenti a due individui diversi. I gameti possono essere uguali (isogamia), leggermente diversi (isogamia) oppure (e questa è la forma più evoluta) possono essere rappresentati da un gamete molto piccolo simile ad uno spermatozoo che si unisce ad un altro gamete molto grosso ed immobile (oogamia).
I cicli biologici delle alghe sono molto spesso complessi e presentano varie alternanze di fasi e generazioni. La generazione identifica la vita di un individuo che inizia con l'elemento riproduttivo (spora o gamete) e termina con la formazione di un nuovo individuo, mentre la fase indica la tappa aploide o diploide. Per chiarire meglio questi concetti facciamo un esempio di ciclo vitale di un alga molto comune nei nostri mari: Ulva rigida o "lattuga di mare". Partiamo da due individui aploidi (gametofiti) che si presentano come delle verdi lamine più o meno espanse. Durante il periodo riproduttivo sia il gametofito maschile che quello femminile producono gameti. Sembra che in alcune specie appartenenti al genere Ulva la gametogenesi sia regolata dalle fasi lunari ed in particolare dalle maree di quadratura. La produzione avviene lungo il margine della lamina che difatti cambia colore diventando nel gametofito maschile verde scuro e nel gametofito femminile giallastro. I gameti flagellati sono attirati dalla luce rossa (lunghezza d'onda che viene assorbita subito dal mare e quindi tipica di zone superficiali) e si concentrano in superficie. Dalla fusione di due gameti si forma uno zigote diploide che mantiene i flagelli e che invece è attratto dalla luce blu e quindi migra verso le acque più profonde per fissarsi al substrato. Lo zigote genera un individuo del tutto simile ai gametofiti con la differenza che esso è diploide (sporofito). A maturità cellule situate sui margini del tallo subiscono un processo meiotico formando tante spore (metà maschili e metà femminili) che una volta liberate riformeranno i gametofiti e rinizieranno il ciclo.

@ Come si classificano?

Un tempo l'unico metodo di classificazione che poteva essere usato era quello basato sulla morfologia dell'alga. L'aspetto morfologico via via che aumentavano le capacità tecniche degli studiosi è stato integrato da altri caratteri come il tipo di ciclo biologico, la composizione della parete cellulare o la struttura plastidiale. Ma la vera rivoluzione si è avuta con l'avvento della microscopia elettronica mediante la quale si è potuto analizzare la struttura delle cellule riproduttive cioè gameti o zoospore. Queste strutture si dice che sono di tipo "conservativo" cioè rimangono tali anche dopo millenni di evoluzione. Con l'analisi al microscopio elettronico molte forme unicellulari flagellate sono state unite sistematicamente a forme pluricellulari che si ritenevano ben più evolute, anche se, come abbiamo già detto all'inizio, tutt'oggi vari dibattimenti sono in corso .


  
Sferococco coronato (Sphaerococcus coronopifolius)
Foto di Alberto ROMEO
Tutto questo a noi interessa però solo marginalmente, perché il nostro scopo è quello di inquadrare le alghe pluricellulari di ambiente marino. Quindi possiamo dire che esistono tre grandi divisioni: Chlorophyta, o alghe verdi, Phaeophyta, o alghe brune e Rhodophyta o alghe rosse. Come è possibile subito immaginare, questi 3 nomi derivano dal colore che è presente nell'alga considerata. Ma perché un'alga è rossa oppure verde? Il colore che assume un'alga è attribuibile ai tipi di pigmenti fotosintetici presenti. Gli stessi pigmenti che discriminano i tre grandi gruppi che abbiamo citato. Ma cosa sono questi pigmenti fotosintetici? Sono molecole fondamentali per qualsiasi organismo vegetale. Sono infatti responsabili dell'assorbimento dell'energia luminosa e quindi della fotosintesi clorofilliana. Per essere precisi solo la clorofilla a è capace di trasformare l'energia luminosa in energia chimica, mentre gli altri pigmenti (detti pigmenti accessori) servono per allargare lo spettro d'assorbimento luminoso, servono cioè a catturare tutte quelle radiazioni luminose che la clorofilla a da sola non riesce a catturare. Questi pigmenti diventano fondamentali nell'ambiente sommerso, dove l'elemento acqua, via via che aumenta la profondità, restringe sempre di più lo spettro luminoso utilizzabile dai vegetali. Va da se che il corredo di pigmenti di cui è dotata una specie rispetto ad un'altra dipende sia dalla tassonomia ma anche dall'ecologia della specie considerata.
Per concludere questa breve trattazione andiamo a descrivere brevemente i tre grandi gruppi di alghe pluricellulari marine.


  
Fico d'India marino (Halimeda tuna)
Foto di Alberto ROMEO
1. ALGHE VERDI.
Comprendono circa 9000 specie riunite in circa 600 ordini. Sono tra tutte le alghe quelle più vicine alle pianti superiori, infatti come quest'ultime presentano clorofilla a e b e come sostanza di riserva, l'amido. Sono per il 90% d'acqua dolce, e la maggior parte delle forme marine è raggruppata nella classe delle Ulvophyceae. Tra gli ordini più rappresentativi troviamo: le Ulvales della già citata Ulva rigida e di Enteromorpha caratterizzate da una morfologia laminare; le Siphonocladales caratterizzate da un tallo a struttura sifonocladale e che hanno in Valonia il genere più rappresentativo; le Codiales dal tallo cenocitico pluriassiale (Codium); le Dasycladales con Acetabularia (ombrellino di mare) e Dasycladus; le Caulerpales con il tallo formato da filamenti cenocitici a cui appartengono le famose Caulerpa e Halimeda tuna (fico d'India di mare).


  
Coda di pavone (Padina pavonica)
Foto di Alberto ROMEO
2. ALGHE BRUNE.
Comprendono forme generalmente marine e sono probabilmente le alghe più evolute data la notevole complessità che può raggiungere il tallo. Il colore bruno-verdastro è causato dalla presenza di un pigmento cartteristico, la "fucoxantina". Come sostanza di riserva usano la cosiddetta "laminarina". Tra gli ordini più rappresentativi troviamo: le Dyctyotales, talli eretti fogliacei o nastriformi (Dyctyota, il "nastro a forcelle" e Padina pavonica, la "coda di pavone", l'unica alga bruna che calcifica);



  
Cistoseira (Cystoseira fimbriata)
Foto di Alberto ROMEO
le Laminariales, comprendono specie di grandi dimensioni caratterizzate da un accrescimento intercalare mediante una zona meristematica situata tra lo stipite e la lamina e dalla presenza di cellule specializzate per la conduzione di sostanze nutritive (Laminaria è il genere più rappresentativo nei nostri mari); le Fucales che comprendono Cystoseira e Fucus. Cystoseira merita un senz'altro piccolo approfondimento dato che la vegetazione sommersa mediterranea è fortemente caratterizzata dalla presenza di quest'alga che con le sue praterie crea tutta una serie di microhabitat fondamentali per molti organismi.



  
Rosa di mare (Peyssonnelia squamaria)
Foto di Francesco GERI
3. ALGHE ROSSE.
Comprendono oltre 5000 specie (la maggior parte di mare). Il colore rosso è da attribuire alla presenza di un particolare pigmento, la "ficoeritrina". L'unica classe (Rhodophyceae) si divide in 2 sottoclassi: Bangioideae e Florideae. La prima è primitiva caratterizzata da un tallo poco evoluto mentre i membri della seconda presentano un tallo a cladomi molto sviluppato. All'interno di quest'ultima sottoclasse troviamo molte alghe a noi familiari: Corallina, Jana (piumino calcareo), Peyssonnelia (rosa di mare), i Litofilli ecc.

P.S.: Un ringraziamento speciale va al Prof. Sartoni, docente di Biologia e Sistematica delle Alghe all'Università di Firenze, perché è stato capace con le sue lezioni, di accrescere ancor di più il mio amore per il mare.


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