Lascia che le ostriche si ammalino per ripulire il Chesapeake

Se stai cercando di ripristinare le ostriche autoctone ( Crassostrea virginica ) nella baia di Chesapeake, potresti provare a metterle in un ambiente in cui è più probabile che si ammalino. L'avvertimento: devi piantarne abbastanza per “pulire la casa”.

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Centro di ricerca ambientale Smithsonian

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Questa è solo un'idea suggerita da uno studio della scienziata Smithsonian Denise Breitburg, che ha esaminato gli effetti del basso ossigeno su una malattia paralizzante delle ostriche chiamata Dermo ( Perkinsus marinus ). Il parassita unicellulare che infetta il sangue di un'ostrica è originario della baia di Chesapeake e, quando le ostriche erano abbondanti, la malattia aveva scarso effetto sulla popolazione nel suo insieme. Ma dopo oltre un secolo di sovraccarico, perdita di habitat e aumento dell'inquinamento delle acque, le ostriche si sono ridotte al solo uno o due percento del loro numero storico. Dermo è ora un altro colpo che decima il gioiello della corona un tempo abbondante della Baia.

Gli sforzi per ripristinare le ostriche includono la diffusione di conchiglie caricate con spat (baby ostriche) nell'acqua, idealmente in luoghi in cui dovrebbero prosperare. Il lavoro di Breitburg, che è stato pubblicato oggi sulla rivista PLoS One, suggerisce un'opzione contro-intuitiva rivelando nuove dinamiche tra le ostriche e il loro ambiente.

È stato a lungo pensato che le acque poco profonde e vicine alla riva offrano un rifugio dall'esperienza di deprivazione di ossigeno degli animali nelle zone morte. Queste vaste aree di acqua a basso contenuto di ossigeno si trovano in posizioni più lontane dalla costa e talvolta possono persistere per settimane o addirittura mesi. In queste condizioni può sopravvivere ben poco, da cui il nome.

Breitburg spera che il suo studio possa aiutare a guidare la scala del restauro per produrre popolazioni di ostriche sostenibili. (Smithsonian Environmental Research Center Marine Ecology Lab)

Pur non essendo soggetto all'ossigeno esteso prolungato osservato nelle zone morte, i fondali bassi non sono immuni ai periodi di deprivazione di ossigeno. L'ultimo lavoro di Breitburg indica che le acque costiere potrebbero non fornire un sollievo assoluto da questi effetti soffocanti. "Stiamo scoprendo che un basso livello di ossigeno, anche se si verifica per un paio d'ore al giorno, può avere effetti molto forti sugli organismi nel sistema", afferma Breitburg.

Nei fondali bassi, una fornitura costante di nutrienti fluisce dalla terra e stimola la crescita di alghe o fitoplancton, che a loro volta producono ossigeno attraverso la fotosintesi durante il giorno. Di notte, tuttavia, la storia cambia. Sebbene la fotosintesi si fermi, gli organismi nell'acqua continuano a respirare e i livelli di ossigeno diminuiscono, a volte in modo drammatico. Quando le alghe muoiono, il processo di decadimento riduce ulteriormente i livelli di ossigeno.

Questi cicli diurni e notturni sono naturali, ma l'attività umana li sta amplificando come deflusso dallo sviluppo e dai terreni agricoli e gli scarichi dagli impianti di trattamento delle acque reflue pompano i nutrienti nell'acqua e alimentano un'abbondanza di alghe.

Uno spettro di diapositive mostra la salute di un'ostrica che soffre delle diverse intensità di Dermo (da sinistra a destra, da sana a gravemente infetta) mentre il parassita di Perkinsus si moltiplica (Smithsonian Environmental Research Center Marine Ecology Lab)

Attraverso una serie di esperimenti sul campo e in laboratorio, Breitburg ha scoperto che le ostriche nelle aree con le maggiori oscillazioni dei livelli di ossigeno diurno sono molto più inclini a contrarre Dermo. Inoltre, la malattia si diffonde più vigorosamente in tali aree. "Abbiamo scoperto che l'esposizione giornaliera a ossigeno disciolto basso potrebbe, in alcuni casi, raddoppiare o addirittura triplicare i tassi di acquisizione di Dermo", afferma. "Ha anche portato a infezioni più gravi e ha ridotto i tassi di crescita delle ostriche".

Mentre i ricercatori sapevano che il parassita prospera in condizioni di alta temperatura e salinità, ma questa è la prima prova degli effetti del basso ossigeno notturno sulla prevalenza della malattia. Breitburg iniziò le sue indagini con esperimenti sul campo in aree in cui Dermo era già noto per esistere. Ha sospeso centinaia di ostriche - alcune infette, altre no - nell'acqua in 14 siti. Dopo quattro mesi, scoprì che dovunque la bassa quantità di ossigeno fosse più estrema, il 100% delle sue ostriche non infette aveva contratto il parassita. Nelle ostriche precedentemente infette, la malattia è aumentata a livelli più intensi in siti sia con basso contenuto di ossigeno che con elevata salinità.

Nel laboratorio di Breitburg, un serbatoio di ostriche, soprannominato Room of DOOM (Dissolved Oxygen Oyster Mortality), imita le oscillazioni diurne e notturne che le ostriche sperimentano nelle acque basse della baia. (Centro di ricerca ambientale Smithsonian)

Di ritorno al wetlab del Smithsonian Environmental Research Center, Breitburg ha sviluppato un esperimento controllato che è diventato noto come "Room of DOOM", per la mortalità dell'ostrica di ossigeno disciolto. Lì espose le ostriche a vari livelli di basso ossigeno ciclico per imitare le oscillazioni diurne e notturne osservate sul campo. Entro il primo anno dell'esperimento, le giovani ostriche esposte a un basso livello di ossigeno avevano quasi tre volte più probabilità di essere infettate dal parassita rispetto alle loro controparti con un'esposizione costante di ossigeno salutare.

Non è ancora sicura di cosa stia succedendo. È possibile che gli animali fossero più stressati, il modo in cui un fattore di stress cronico rende le persone più vulnerabili alle malattie. Quello che può dire, però, è che le loro abitudini alimentari sono cambiate. Mentre i livelli di ossigeno calavano le ostriche rallentavano, si chiudevano e smettevano di nutrirsi. Ma quando i livelli di ossigeno sono tornati, sono andati tutti fuori, a volte nutrendosi più di quanto avrebbero se non avessero trascorso ore a "trattenere il respiro".

"Probabilmente non stanno cercando di compensare le opportunità di alimentazione perse", afferma Breitburg. "Pensiamo che probabilmente stiano ripagando il loro debito di ossigeno. Ma un'ostrica usa le sue branchie sia per nutrire che per ottenere ossigeno, quindi un aumento del movimento dell'acqua sopra le branchie finisce per aumentare l'alimentazione. "

Breitburg ritiene che l'aumento dell'alimentazione diurna suggerisca che, piuttosto che evitare le zone con un basso livello di ossigeno durante la notte, i progetti di ripristino delle ostriche potrebbero volerli cercare. Le condizioni potrebbero renderle più vulnerabili alle malattie, ma le rendono anche più efficaci nel filtrare l'acqua durante il giorno in cui il fitoplancton sta crescendo.

Poiché Dermo può impiegare un paio d'anni per uccidere un'ostrica, i molluschi possono avere un sacco di tempo per pulire l'acqua e rovesciare l'ambiente a loro favore.

"Questo tipo di ipossia (basso ossigeno) è particolarmente diffuso in acque molto poco profonde", afferma Breitburg, "Tutto il nostro lavoro si è svolto in meno di due metri, a una profondità dell'acqua in cui la filtrazione delle ostriche potrebbe potenzialmente raggiungere l'intera colonna d'acqua. Se hai appena espulso alcune ostriche in queste condizioni, non faranno molto per cambiare la quantità di fitoplancton nell'acqua e la quantità di ipossia che si sviluppa. Ma se metti fuori abbastanza ostriche da filtrare l'acqua, riducendo la biomassa del fitoplancton, potrebbero essere in grado di cambiare la qualità dell'acqua da condizioni dannose a condizioni che non sono più dannose. Può aiutare a guidare le dimensioni del restauro necessario sia per produrre popolazioni di ostriche sostenibili sia per migliorare la qualità dell'acqua. ”

Il tecnico Rebecca Burrell scuote un'ostrica per l'analisi. (Smithsonian Environmental Research Center Marine Ecology Lab)