Dai cambiamenti climatici al cambiamento metabolico nei pesci
Come conseguenza diretta dei cambiamenti climatici, gli oceani e i mari europei si stanno riscaldando e stanno perdendo ossigeno. Sebbene entrambe le tendenze abbiano un impatto diretto sugli ecosistemi marini, la maggior parte delle ricerche considera questi due fattori di stress in modo isolato. Tuttavia, così facendo potrebbero non descrivere correttamente le condizioni ambientali reali che i pesci sperimentano in natura. «È necessario un approccio più completo, che esamini come il riscaldamento degli oceani e la deossigenazione influenzino congiuntamente il tasso metabolico dei pesci», afferma Rasmus Ern, biologo dell’Università norvegese di scienza e tecnologia(si apre in una nuova finestra). Il progetto OxyTempFish, finanziato dall’UE, è stato avviato per rispondere a questa domanda.
Nuovi strumenti per prevedere l’impatto dei cambiamenti climatici sui pesci
Usando il pesce zebra come specie modello, il progetto ha studiato come l’aumento delle temperature e la diminuzione dei livelli di ossigeno influiscano sul metabolismo dei pesci e come i cambiamenti metabolici modifichino i limiti termici superiori e le risposte comportamentali all’ipossia. Per raggiungere questo obiettivo, l’équipe ha costruito e perfezionato sistemi sperimentali specializzati che consentono di controllare con precisione l’ossigeno e la temperatura dell’acqua, misurando al contempo i tratti metabolici, i limiti di tolleranza termica e il comportamento. Uno di questi sistemi è il sistema di regolazione dell’ossigeno OptoReg, un dispositivo semplice ed economico che converte i diffusissimi misuratori di ossigeno FireSting-O2 di PyroScience in precisi regolatori di ossigeno ad anello chiuso. Pubblicato come documento metodologico ad accesso libero, il sistema consente ai laboratori con risorse limitate di condurre esperimenti sofisticati sull’ipossia.
Nuove scoperte mettono in discussione le vecchie ipotesi
Grazie a questi strumenti, i ricercatori hanno scoperto che la soglia di ossigeno nell’acqua in cui i limiti termici superiori (massimo termico critico (CTmax)) diventano vincolati (PCTmax) non è una proprietà fissa della specie, ma cambia radicalmente a seconda della velocità di aumento delle temperature. I ricercatori hanno anche scoperto che le risposte comportamentali di evitamento all’ipossia acquatica sono legate più fortemente alla capacità di tolleranza all’ipossia che alla richiesta di ossigeno di base. Questo risultato supporta l’idea che il comportamento di evitamento dipenda meccanicisticamente dalla vicinanza ai limiti fisiologici piuttosto che dai costi metabolici standard: tale idea influisce dunque sulla previsione di come la variazione individuale della fisiologia si traduca in risposte comportamentali in condizioni di diminuzione dell’ossigeno. Infine, il progetto ha scoperto che l’aumento del tasso di riscaldamento sul CTmax ha un effetto invertito a seconda della temperatura di acclimatazione: il CTmax aumenta nei pesci acclimatati al caldo e diminuisce in quelli acclimatati al freddo. «Questo mette in discussione l’ipotesi diffusa che un unico protocollo di riscaldamento standardizzato possa misurare e confrontare in modo affidabile la tolleranza termica di specie provenienti da ambienti termici diversi», osserva Ern. Nel complesso, questi risultati rivelano che i metodi di laboratorio standard per misurare i limiti termici superiori possono sistematicamente sovrastimare o sottostimare la sensibilità delle specie al riscaldamento combinato e alla scarsità di ossigeno, con implicazioni dirette sull’affidabilità delle proiezioni utilizzate per prevedere come le popolazioni ittiche si sposteranno in seguito ai cambiamenti climatici. I risultati principali del progetto sono stati presentati a conferenze internazionali e diversi manoscritti sono attualmente in preparazione per essere inviati a importanti riviste scientifiche. Nel frattempo, il progetto ha già contribuito a diversi lavori pubblicati, tra cui un articolo di revisione ampiamente citato su «Physiology» del 2023 che sintetizza le attuali conoscenze su come la funzione cardiovascolare, l’apporto di ossigeno e le risposte allo stress cellulare interagiscono per stabilire i limiti termici nei pesci. OxyTempFish ha ricevuto il supporto del programma di azioni Marie Skłodowska-Curie(si apre in una nuova finestra).