Le " barriere coralline " sono barriere marine biogeniche (cioè costruite da esseri viventi) che si sono formate lentamente in profondità, proprio come le barriere coralline. Sono costruiti dalla silice (e non dal carbonato di calcio come i coralli), da spugne del gruppo delle spugne marine con uno scheletro di silice chiamate “ spugne di vetro ” (Hexactinellides); questi filtri-alimentatori coloniali sono tra gli animali più antichi del pianeta.
Un tempo erano comuni enormi barriere coralline ( Mesozoico e Tardo Giurassico ). I geologi , i biologi marini e gli ecologisti pensarono che si estinsero nel tardo Cretaceo, quando i dinosauri non aviari decollarono ... finché non ne trovammo una copia e alcuni altri negli anni '80 . Alcune comunità di spugna sono stati infatti (ri) scoperti nel 1987 - 1988 , tra cui le specie generalmente considerate “ panchronic ” e di grande interesse per geoscienze .
Diverse spugne di barriera corallina, già in parte degradate dalle attività umane , sono state recentemente ritrovate nelle acque del Canada .
Le poche barriere coralline di spugne conosciute oggi nel mondo hanno un'età stimata tra i 9.000 ei 10.000 anni (fine dell'ultima era glaciale ). Tali strutture sono considerate molto rare e a priori (ad oggi, in considerazione delle conoscenze disponibili) presenti solo sulla piattaforma continentale del Canada occidentale. La prima osservazione umana diretta di una simile barriera corallina risale al 1999 .
Ogni spugna silicea vivente sulla superficie di questo tipo di scogliera può essere alta più di 1,5 m (mentre altrove raramente misurano più di pochi centimetri o decine di centimetri).
Le barriere coralline sono composte da tumuli più alti noti come "bioherms" (che spesso raggiungono più di 10 m di spessore e fino a 21 m secondo i dati disponibili nel 2005), e strati noti come "biostromi" (da 2 a 10 m di altezza ). 'spessore). Una barriera corallina può estendersi per diversi chilometri di larghezza.
In tutti i casi noti, queste scogliere si sviluppano longitudinalmente parallelamente alle cavità e alle fosse glaciali. Questa morfologia sembra derivare dal substrato in atto, dalle temperature dell'acqua e dalle correnti profonde (che a loro volta dipendono dalle correnti oceaniche globali e dalla geomorfologia regionale dei fondali marini [6] "
Le spugne dell'ordine Hexactinosa di solito crescono lì sugli scheletri rigidi lasciati da coloro che hanno vissuto prima di loro. La rete a punte di silice funge da substrato per le larve di spugna che possono stabilirsi lì e poi svilupparsi, e nuove spugne crescono sulla struttura delle generazioni passate. La crescita delle barriere spugnose da questo punto di vista presenta una certa analogia con quella delle barriere coralline: la barriera corallina cresce sullo scheletro degli organismi della generazione precedente.
Il fondale è esposto a una nevicata perenne di particelle dalla superficie (e dai fiumi) e escrementi e cadaveri di organismi che vivono e muoiono nella colonna d'acqua. Queste particelle servono da substrato e cibo per i batteri sul fondo, ma le spugne si liberano dei batteri che tenterebbero di colonizzarle e del sedimento che si deposita su di esse. Alcuni di questi sedimenti fini (comprese le particelle di limo e argilla) vengono tuttavia catturati dalle impalcature delle scogliere bio-costruite dalle spugne. A poco a poco si stabiliscono lì, formando una matrice che formerà la base di bioherms di spugne e future rocce parzialmente sedimentarie con un alto contenuto di silice e carbonio organico. Questa matrice di sedimenti è soffice e polverosa vicino alla superficie così come sulla superficie delle spugne morte, ma sempre più ferma in profondità (da un metro di profondità sotto la superficie del reef);
Sono necessarie ulteriori ricerche per valutare meglio l'importanza ecologica complessiva di questi reef, ma sappiamo già che sono dominati da assemblaggi di grandi spugne che - come i coralli ma in modo diverso - sono filtri alimentatori ; aiutano quindi a purificare l'acqua. Questi organismi di bioedilizia forniscono habitat e riparo aggiuntivi per pesci e vari invertebrati a profondità dove i coralli non possono. Le osservazioni fatte da ROV e da sommergibili con equipaggio mostrano che la fauna delle scogliere di spugne è specifica (differisce dalle aree circostanti). Le barriere coralline favoriscono la presenza di anellidi , briozoi , grossi crostacei delle famiglie Lithodidae e Majoidea , oltre a piccoli crostacei ( gamberi , krill ), varie specie di echinodermi ( ricci di mare e stelle marine nettamente più abbondanti nelle zone del reef dove le spugne sono state ferite o morenti, suggerendo che potrebbero essere utilizzate come bioindicatori della salute della barriera corallina e delle spugne stesse).
Alcuni pesci, comprese diverse specie di scorfani sembrano trarre beneficio o dipendere dalla barriera corallina (alcuni scorfani vivono negli spazi disponibili tra le spugne; e sono state osservate femmine gravide e giovani che suggeriscono che usano la barriera corallina di spugne come deposizione delle uova e area vivaio.
I foraminiferi abbondano intorno alle barriere coralline, ma le diatomee sono rare.
Secondo Krautter (2001) le comunità viventi (animali e batteriche) associate alle ultime scogliere di spugne contemporanee sono probabilmente cambiate poco dal Giurassico .
A differenza delle barriere coralline e stromatolite , le barriere spugnose svolgono solo un ruolo molto minore nel ciclo del carbonio , ma in passato hanno svolto un ruolo importante nel ciclo della silice .
Il loro ruolo attuale nel ciclo biogeochimico deve ancora essere specificato (sembra più locale).
La silice non è rara negli oceani, e un semplice calcolo del budget di assorbimento della silice alla scala di una barriera corallina di 425 km 2 mostra che questa barriera corallina avrebbe solo un lieve impatto sul " bilancio-silice " dell'intera regione.
Le barriere coralline sono una finestra sulla vita oceanica dei tempi antichi. Ma interessano anche esperti di biomimetica , biomineralizzazione , chimica bioinorganica e nanotecnologie per la capacità di queste spugne di catturare, condensare e modellare la silice in soluzione per produrre biominerali ibridi, grazie in particolare a un gene che controlla la produzione di enzimi e proteine speciali come Cathépsins, Glassines e Silicatéins)). Le diatomee sanno anche come manipolare la silice, ma su scale molto più piccole. Capire come le spugne di vetro biomineralizzano la silice può permetterci di stampare fibre ottiche o materiali isolanti e traslucidi in acqua o altro materiale, senza inquinare e consumare quasi nessuna energia.
Queste barriere coralline sono in un certo senso superorganismi costituiti principalmente da esattinellidi (chiamate spugne "di vetro") che sono caratterizzati da:
Le "spugne di vetro" sono state trovate singolarmente o in piccoli gruppi sparsi per il mondo, mai in superficie, raramente in acque moderatamente profonde e quasi sempre in acque profonde o molto profonde ( fondali marini profondi ). Ma sembrano ancora formare vere barriere coralline solo a una profondità intermedia e sulla piattaforma continentale del Canada occidentale.
Stesso discorso per le comunità di spugne della famiglia Rosselidae, capaci di formare "stuoie di spugna": sono costituite da specie ampiamente distribuite negli oceani, presenti principalmente nei canyon del Nord Atlantico, nell'Artico canadese e nell'Antartico Piattaforma continentale, ma questi due gruppi di specie si uniscono solo per formare vere barriere coralline in pochi punti:
La biomassa secca di una grossa spugna silicea ha un peso molto modesto, ma i bioermi di barriera che formano raggiungono comunemente i quasi venti metri di altezza, e sono ricoperti su un'area stimata oggi a circa 700 km. 2 di uno strato vivente di spugne esattinellidiche alta circa 1,5 m. In passato, hanno formato i cosiddetti strati geologici " biostrome ".
Gli esacinellidi sono esclusivamente marini . Antichissimi, ben adattati a forti pressioni e non bisognosi di luce, colonizzarono i fondali profondi dell'oceano mondiale in tutto il globo (spesso a più di 1000 m).
Nello Stretto di Hecate e nel Bacino della Regina Carlotta, sono frequenti i “ downwellings ” (masse d'acqua che scendono dall'alto verso il basso), soprattutto in inverno. Ma occasionalmente in estate si verificano anche “ risalite di acqua salata ”; questi ultimi risalgono da acque fredde e arricchite di nutrienti dal mare profondo, probabilmente giocando un ruolo importante nella nutrizione delle barriere spugnose.
Come molti organismi di acque profonde, le spugne silicee crescono lentamente (sebbene siano state osservate crescite di 7 cm / anno) e sembrano vivere a lungo (es .: 220 anni stimati per alcuni soggetti). Quando una spugna silicea muore, la sua carne si rompe rapidamente, ma il suo scheletro rimane al suo posto. I propaguli di spugna della stessa specie possono quindi aggrapparsi ad essa e ricolonizzarla. A poco a poco i sedimenti vengono intrappolati negli intrecci di spugne e la barriera corallina si ispessisce e / o si allarga.
Come tutti i poriferi , gli esattinellidi sono organismi filtranti che consumano sali disciolti prelevati direttamente dal terreno e (in misura minore) microparticelle.
Queste spugne secernono potenti antimicrobici e nessun predatore o organismo è noto per attaccare le barriere coralline di spugne sane (oltre agli umani ). [5] Ciò può essere dovuto al fatto che le spugne hanno pochissimo tessuto organico e le spicole che compongono il loro scheletro sono minuscoli pungiglioni (90% del peso corporeo della spugna).
Non sappiamo come allevarli al di fuori del loro ambiente naturale e non sappiamo quasi nulla della loro riproduzione .
Per le barriere coralline conosciute, le spugne che costruiscono direttamente i biorecef appartengono tutte all'ordine Hexactinosa. Includono le seguenti tre specie ( Chonelasma ):
Altre specie di spugne, abbondanti anche sui banchi di spugne, appartengono all'ordine Lyssactinosa e alla famiglia Rosselidae; loro includono
Le spugne Rosselidae si insediano sui banchi di spugne, ma senza partecipare direttamente alla loro costruzione, perché il loro scheletro siliceo "intessuto" o molto "sciolto" non persiste dopo la morte della spugna; Possono, tuttavia, formare "stuoie di spugna" associate alla barriera corallina e dopo la loro morte, le loro spicole vengono integrate nel sedimento intrappolato dalla barriera corallina.
Nella barriera corallina vive anche un gran numero di altre specie (pesci, crostacei, invertebrati, batteri, ecc.).
Le spugne esattinellidiche sono fossili viventi di cui le prime tracce conosciute (fossili) sono datate al tardo proterozoico. I primi esattinosiani furono trovati negli strati geologici del tardo devoniano.
I veri scogli spugna hexactinellidian sono stati identificati nel Triassico medio (245-208 milioni di anni fa), ma hanno raggiunto il loro piena fioritura nel Giurassico (208-146 milioni di anni fa).) Con l'allora una barriera corallina che si estende in modo discontinuo oltre 7.000 km a lungo dalla bacini settentrionali del Mare di Teti fino al Nord Atlantico. Questa catena di gigantesche barriere coralline di spugne sembra addirittura essere stata la più grande biostruttura conosciuta mai esistita sulla Terra.
Queste barriere di spugne sono poi regredite in tutto il Cretaceo man mano che le barriere coralline e rudiste sono diventate sempre più importanti.
Un'ipotesi (ancora da confermare) è che la diffusione nel mondo delle diatomee che sono microalghe con uno scheletro siliceo potrebbe aver danneggiato le spugne esactinellidiane attraverso la competizione per la silice come risorsa vitale per ciascuno di questi organismi.
Alcune comunità di barriera corallina sono comunque sopravvissute nel Pacifico nord-orientale, ma sembrano richiedere condizioni di crescita speciali, che sono ancora poco conosciute. Queste condizioni ora sembrano essere soddisfatte raramente:
Lo scheletro siliceo delle spugne di barriera è fragile. Questi animali si rompono o sono facilmente schiacciati da reti da traino e draghe. [2] Quasi dopo la loro scoperta, gli scienziati hanno scoperto che le tre barriere coralline nel bacino della Queen Charlotte erano già degradate dalla pesca industriale ( rete da traino e dragaggio ).
Gli scienziati stanno trovando tracce parallele lasciate sullo sfondo a intervalli di 70-100 m, tracce che possono estendersi per diversi chilometri, a profondità di 210-220 m. Su queste “cale a strascico” e nelle vicinanze le spugne sono rotte, morte o morenti o sono completamente scomparse. Il trascinamento dell'attrezzatura risospende anche i sedimenti, che possono interferire con la guarigione della barriera corallina.
Meno pericoloso della pesca a strascico, della pesca con la rete e della pesca a fondo, così come la cattura dei crostacei (nasse / trappole), tuttavia, danneggia anche le barriere coralline. Qualsiasi ancora, dispositivo posizionato o trainato sul fondo o che possa impigliarsi nelle spugne può rompere le spugne per diversi metri. Sono stati trovati “monconi” di spugne rotte e spugne con pezzi mancanti in aree in cui si pratica la pesca con l'amo e la trappola / trappola.
La rottura delle spugne di scogliera vicino alla loro base può avere conseguenze disastrose per il reclutamento di nuove spugne, poiché è sullo scheletro di spugne morte che le larve di spugna costruiscono il proprio scheletro siliceo (che solleverà il precedente più in alto) sopra il substrato e il materiale che si deposita nella barriera corallina).
Anche l'industria petrolifera e del gas può rappresentare una fonte di minaccia per queste specie, direttamente attraverso i lavori di esplorazione e sfruttamento effettuati in mare, sempre più lontani dalle coste ea profondità crescenti, e indirettamente tramite inquinanti persi accidentalmente o meno dalle perforazioni piattaforme (perdite, incidenti, ecc.) e tramite il contributo dei combustibili fossili al cambiamento climatico .
In effetti, le specie che compongono queste barriere sembrano tutte richiedere basse temperature. Il riscaldamento del pianeta e ancor di più quello delle acque profonde (e forse le variazioni di salinità legate allo scioglimento dei ghiacci?) Potrebbero quindi essere anche causa di declino e morte delle barriere di spugne silicee.
Sta avvenendo l'inizio della protezione di questi ecosistemi straordinari e unici.
Si tratta in particolare di una migliore conoscenza della posizione di queste scogliere e la creazione di aree marine protette dedicate alle barriere spugnose e alla loro periferia. Il primo obiettivo è eliminare i danni causati dalla pesca industriale .
Una prima area marina protetta è stata l '"Area marina protetta di Hecate Strait and Queen Charlotte Basin Siliceous Sponge Reef "