L’aumento della salinità di solito crea problemi agli insetti d’acqua dolce come le effimere. Un nuovo studio della North Carolina State University rileva che la mancanza di risposte metaboliche alla salinità può spiegare perché alcuni insetti d’acqua dolce spesso lottano con una salinità più elevata, mentre altri invertebrati d’acqua dolce (come molluschi e crostacei) prosperano. La salinità in questo caso si riferisce alla concentrazione di tutti i sali presenti in un ambiente acquatico, non solo del sodio.
“Gli habitat di acqua dolce in generale stanno diventando più salati per una serie di ragioni, tra cui il sale stradale e il deflusso agricolo, l’estrazione di carbone e gas naturale, la siccità e l’innalzamento del livello del mare”, afferma David Buchwalter, professore di tossicologia alla NC State e autore corrispondente di la ricerca. “Gli insetti d’acqua dolce e altri organismi che vivono in questi sistemi sono usati come indicatori della salute dell’ecosistema. Quando questi sistemi diventano più salati, vediamo che la diversità degli insetti diminuisce, ma non siamo sicuri del perché.”
Gli animali acquatici (compresi insetti e crostacei) devono mantenere costantemente il corretto equilibrio di acqua e sali nel loro corpo, un processo chiamato osmoregolazione. Teoricamente, l’ambiente più favorevole per gli animali acquatici sarebbe quello in cui i livelli di salinità esterna sono vicini a quelli interni all’animale. In questo modo l’animale non deve lavorare tanto per mantenere l’osmoregolazione.
Tuttavia, sembra essere vero il contrario per gli insetti d’acqua dolce: una salinità più elevata è sempre associata a un aumento dei tassi di assorbimento di ioni negli insetti, ma è anche associata a ritardi nello sviluppo o alla morte.
“Abbiamo pensato che gli insetti d’acqua dolce potrebbero spostare così tanta della loro energia verso l’osmoregolazione in ambienti più salati da non poter crescere o prosperare”, afferma Buchwalter. “Così abbiamo misurato i tassi metabolici di crostacei e insetti in ambienti diluiti e salini per vedere se le risposte metaboliche alla salinità erano simili.”
Il team ha esaminato tre tipi di animali d’acqua dolce: due specie di gammaridi, o “scud”, che è un piccolo crostaceo d’acqua dolce; una lumaca d’acqua dolce; e tre specie di insetti acquatici.
Nel primo test, hanno misurato il metabolismo degli animali ponendoli in acque con diverse concentrazioni di ioni salini e osservando il loro tasso di consumo di ossigeno. Hanno osservato che condizioni più diluite rendevano più difficile la respirazione dei crostacei e delle lumache, aumentando il loro metabolismo, mentre i tassi metabolici degli insetti erano costanti indipendentemente dalla salinità.
Successivamente, il team ha esaminato se un aumento della frequenza respiratoria fosse collegato al trasporto di un particolare ione. Gli isotopi radioattivi degli ioni salini, calcio e sodio, hanno permesso ai ricercatori di misurare quanto e quanto velocemente gli animali assorbivano ioni diversi.
I ricercatori hanno scoperto che il calcio era il fattore chiave dell’aumento del metabolismo dei non insetti in condizioni di salinità inferiore. In altre parole, i crostacei e le lumache hanno lavorato di più per trasportare gli ioni di calcio di cui avevano bisogno in un ambiente in cui il calcio era più difficile da trovare.
Al contrario, i tassi metabolici degli insetti sono rimasti costanti sia negli ambienti salini che in quelli diluiti, anche se avevano un tasso di trasporto degli ioni calcio più elevato nell’ambiente salino. Sembra che gli insetti abbiano una richiesta molto ridotta di calcio; infatti, ricerche precedenti hanno dimostrato che l’eccesso di calcio è potenzialmente tossico per loro.
I ricercatori pensano che la spiegazione potrebbe essere l’uso dell’energia interna da parte degli animali, o trasporto attivo, quando spostano i sali.
“Quando vediamo il metabolismo dei non insetti aumentare in ambienti diluiti, potrebbe essere dovuto al fatto che devono lavorare di più per assorbire più calcio”, afferma Buchwalter. “E anche se sembra controintuitivo, è vero il contrario per gli insetti che lavorano di più in un ambiente più salino per mantenere l’equilibrio, anche se il loro tasso di respirazione non aumenta. Sembra invece che utilizzino risorse che altrimenti sarebbero dedicate alla crescita e alla crescita. sviluppo per “annullare” l’assorbimento eccessivo di ioni quando le cose diventano più salate.
“Lo spostamento degli ioni di sale ha un costo energetico per l’animale”, afferma Buchwalter. “Quindi, per gli insetti d’acqua dolce, l’idea che gli organismi dovrebbero prosperare in ambienti vicini alla loro salinità interna è sbagliata. Inoltre, la loro bassa domanda di calcio può aiutarli a prosperare in ambienti molto diluiti dove gli insetti tipicamente dominano l’ecologia. In questo studio il calcio sembra essere stressante per i crostacei e le lumache. È affascinante che le specie che vivono negli stessi habitat possano avere fisiologie così diverse.”
Il lavoro futuro esplorerà se queste differenze fisiologiche sono basate sull’ascendenza degli organismi testati o sull’uso del calcio nei loro esoscheletri/gusci.
L’opera appare in Giornale di biologia sperimentale ed è stato sostenuto dalla National Science Foundation con la sovvenzione IOS 1754884. Primo autore e dottorato di ricerca. il candidato Jamie Cochran è stato sostenuto da una borsa di studio Goodnight Doctoral Fellowship. Anche Catelyn Banks, ex studentessa della North Carolina School of Science and Mathematics, ha contribuito al lavoro.
Da un’altra testata giornalistica. news de www.sciencedaily.com