Gli ambienti marini, in particolar modo costieri, suscitano sempre grande interesse per i panorami che riescono a offrire. Ad esempio le bianche scogliere di Dover, affacciate sul canale della Manica, hanno affascinato generazioni intere col loro candore. Bisogna però ricordarsi che spesso e volentieri in natura le apparenze nascondono realtà sensazionali. Dover è un lampante emblema: avreste mai pensato che la bianchezza delle loro rocce fosse dovuta a… dei microrganismi? Eppure è proprio così: stiamo parlando dei Foraminiferi, una componente poco conosciuta degli habitat marini che possiede, però, importantissimi ruoli ecologici. Scopriamoli insieme!

Cosa sono i Foraminiferi?

I Foraminiferi sono dei protozoi, ovvero dei microrganismi eucarioti unicellulari, appartenenti alla classe Foraminiferida. Tradizionalmente i protozoi sono distinti in classi in base alle loro modalità di movimento. In questo caso, ci troviamo nella superclasse dei Rizopodi: essi hanno la capacità di formare delle protrusioni dal corpo cellulare chiamate reticolopodi, filiformi e reticolate, utili sia per il movimento che per la nutrizione. Si tratta di organismi estremamente diffusi: rappresentano una porzione numericamente importante sia del plancton (l’insieme degli organismi acquatici trasportati dalle correnti) che del benthos (l’insieme degli organismi acquatici che vivono sul fondale).^[1] L’aspetto varia grandemente da specie a specie, anche nelle dimensioni: alcuni sono più piccoli di un granello di sabbia, raggiungendo un diametro massimo di 20 µm; altri esemplari, come quelli del Pacifico meridionale, sono abbastanza grandi da essere usati dai locali per realizzare gioielli; sono poi esistite specie ormai estinte, come i Nummuliti, che potevano arrivare anche a 14 cm di lunghezza!^[2]

Leggi anche: Plancton: piante e animali fantastici

Ciò che li caratterizza è la presenza di un guscio dalla struttura alquanto complessa. Esso possiede una sola apertura, per la fuoriuscita dei reticolopodi, attorno alla quale possono svilupparsi una sola camera (guscio monotalamico) o molteplici camere (guscio politalamico); in quest’ultimo caso i vari ambienti sono collegati da fori chiamati foramina. I gusci politalamici possono presentare geometrie fra le più disparate (lineari, a spirale, concentriche) I vari ambienti si vengono a generare in maniera progressiva per sovrapposizione graduale a partire da una camera iniziale detta proloculum.^[1]

Il ciclo di vita dei Foraminiferi

Altra peculiarità dei Foraminiferi è il ciclo vitale: essi infatti sono gli unici organismi animali a possedere un ciclo biologico eterofasico. “Eterofasico” dal latino significa “elementi diversi”, riferito alla presenza di due fasi vitali diametralmente opposte: una sessuale e una asessuale. La forma “adulta” del foraminifero è definita agamonte e si riproduce in maniera asessuale, ovvero dividendosi e generando dei cloni di se stesso. A un certo punto, alcune divisioni dell’agamonte daranno vita a nuove entità, i gamonti, capaci di produrre gameti e quindi riprodursi sessualmente; dall’incontro dei gameti avrà origine un nuovo agamonte e il ciclo riprenderà.^[1]

In alcune specie le due fasi avvengono all’intero delle camere del guscio, senza il rilascio di gameti nell’ambiente esterno: in questo caso si parla di autogamia, ovvero fusione di gameti generati da uno stesso individuo di partenza.^[1]

Foraminiferi fossili: una storia risalente al Carbonifero

Oltre a forma e numero di camere, altro aspetto che distingue le specie di Foraminiferi tra loro sono i materiali di cui il guscio è composto. La base, comune a tutti, è costituita di molecole complesse secrete dal microrganismo. Se non si aggiungono altre sostanze, il guscio risulta plastico e morbido. In alternativa esso può essere irrobustito da materiale proveniente dall’ambiente esterno, come sabbia e resti di altri invertebrati (gusci agglutinati) oppure cristalli di calcite (gusci calcarei).^[1]

I Foraminiferi dal guscio calcareo possiedono una nutrita testimonianza che ha permesso di ricostruirne il passato: la storia evolutiva di un qualunque gruppo di organismi, infatti, può essere ricavata dallo studio dei resti fossili, che rappresentano una documentazione geologica della loro presenza sulla Terra. Con le moderne tecniche molecolari, inoltre, è stato possibile anche stabilire la storia evolutiva delle specie dal guscio plastico che non hanno lasciato evidenze fossilizzate. Le conoscenze attuali suggeriscono che siano stati proprio questi i più antichi Foraminiferi, risalenti al Carbonifero – persino più antichi dei primi dinosauri; nel corso del tempo essi hanno acquisito sia strati calcificati che camere in più.^[3]

Leggi anche: Fossilizzazione: definizione e processi

La biomineralizzazione: istantanee dal passato

Alla base della formazione del guscio calcareo dei Foraminiferi c’è il fenomeno della biomineralizzazione. Affinché avvenga la calcificazione c’è bisogno di generare carbonato di calcio (CaCO₃) a partire da ione carbonato (CO₃^2–) e ioni calcio bivalenti (Ca²⁺). Gli ioni calcio sono abbondanti in ambiente marino, ma lo stesso non vale per il carbonato. I Foraminiferi hanno però evoluto un modo per produrlo da sé, sfruttando anidride carbonica (CO₂) e ione bicarbonato (HCO^–₃) a disposizione nel loro ambiente.^[5]

Come sono nate le bianche scogliere di Dover

Seppur minuti in dimensione, l’ingente quantità di fossili lasciato dai Foraminiferi ha da sempre reso possibile analisi stratigrafiche dei fondali marini e delle coste sui quali essi hanno sedimentato nel corso delle varie ere geologiche. Tali studi permettono di ottenere non solo importanti informazioni geologiche, ma anche tassonomiche. Al termine della loro vita i foraminiferi restano accumulati sui fondali, formando nel tempo strati sovrapposti di materiale. Andando a sezionare tali strati, in base a spessore, colore e altre caratteristiche si potranno distinguere dei “lassi temporali”, dominati di volta in volta dai microrganismi in quel momento storico più presenti. In uno studio del 2023 Besen e collaboratori hanno studiato proprio le stratificazioni di Foraminiferi in alcune zone cruciali della piattaforma continentale europea, tra cui il cosiddetto “bacino parigino”, comprendente Dover. È stato evidenziata, in particolare, una certa uniformità tassonomica dei Foraminiferi lì fossilizzati.^[4]

I foraminiferi possono “fotografare” il passato

La calcificazione dei Foraminiferi rappresenta un fenomeno cruciale negli ambienti marini, in quanto facente parte del ciclo del carbonio. Oltre a questo, però, va considerato un altro aspetto. La produzione di calcare da parte di questi microrganismi dipende da molteplici fattori ambientali, quali salinità, temperatura e pH. Dato che i gusci si accumulano nei sedimenti, essi rappresentano una sorta di istantanea del momento geologico nel quale si sono depositati: si tratta di un vero e proprio “archivio” dei cambiamenti climatici ed ecologici avvenuti in un certo territorio nel corso del tempo. Non a un caso vengono utilizzati per studi di natura paleografica e geostratigrafica.^[6] , volti ovvero a ricostruire la geografia e la tipologia di ambienti che caratterizzavano il pianeta nel passato.

Se poi volessimo ampliare ancora di più il quadro d’insieme, potremmo dire che i Foraminiferi rientrino a pieno titolo anche nella storia umana: dai loro depositi sono stati spesso ricavati blocchi di calcite usati nella costruzione di antiche strutture, come le piramidi!^[1]

Il valore ecologico dei Foraminiferi

Che i Foraminiferi fossero estremamente abbondanti era noto già ai naturalisti dell’epoca Vittoriana, ma un vero interesse nei confronti del loro ruolo ecologico è sorto solo verso gli anni ’60 del 900. Attualmente sappiamo non solo che i Foraminiferi rappresentano quasi il 50% della biomassa totale degli ambienti marini di profondità, ma anche che ricoprono cruciali ruoli all’interno delle comunità marine – al di fuori del ricircolo del carbonio.^[7]

Leggi anche: Ciclo del carbonio

Essi possono offrire ad altri microrganismi rifugio con la loro presenza fisica ma anche substrati utili alla crescita, in quanto influenzano l’aspetto e la composizione del particolato dei fondali marini. Ad ampie profondità, i mari si presentano come distese buie con scarse fonti di nutrimento (sono perciò definiti ambienti oligotrofici); protisti come i Foraminiferi, riuscendo a nutrirsi anche di detriti e batteri, possono occupare ambienti che altrimenti rimarrebbero abbandonati a loro stessi, contribuendo anche alla regolazione della decomposizione della materia organica.^[7]

In quest’ottica non si può ignorare come il fenomeno del riscaldamento globale stia colpendo anche questi microrganismi: si prevede che l’innalzamento delle temperature, assieme ai cambiamenti di salinità, porteranno di questo passo a un netto calo della loro diversità specifica.^[8]

Leggi anche: Le conseguenze dei cambiamenti climatici

I foraminiferi come bioindicatori nei saggi di tossicità ambientale

Alla luce della sensibilità dei Foraminiferi nei confronti delle condizioni ambientali, nel tempo si è voluto comprendere se questi potessero essere utilizzati come bioindicatori della tossicità di certi composti. In particolare ci si è concentrati sull’effetto che hanno sugli ambienti marini gli scarti della trivellazione, come fanghi, oli e cadmio. I Foraminiferi esposti a queste sostanze ne vengono danneggiati, e ciò si traduce in cambiamenti morfologici facilmente osservabili.^[9] Inoltre, La presenza di inquinanti porta a una diminuzione della presenza di foraminiferi nella zona, rendendoli un ottimo indicatore della quantità di prodotti tossici presenti nelle acque. ^[10]

Referenze

1. Argano, R., et al. (2007). Zoologia. Diversità animale, Monduzzi Editoriale;
2. Cushman, J. A., et al. (1998). Foraminiferan. Encyclopedia Britannica;
3. Pawlowski, J., et al. (2003). The evolution of early Foraminifera. PNAS, 100(20):11494-11498;
4. Besen, M. R., et al. (2023). Agglutinated foraminifera from the Turonian-Coniacian boundary interval in Europe – paleoenvironmental remarks and stratigraphy. Journal of Micropalaeontology, 42(2):117-146;
5. De Nooijer, L. J., et al. (2014). Biomineralization in perforate foraminifera. Earth-Science Reviews, 135:48-58;
6. Brummer, A. G.J. e Kučera M. (2022). Taxonomic review of living planktonic foraminifera. Journal of Micropalaeontology, 41(1):29-74;
7. Gooday, A. J. (1994). The Biology of Deep-Sea Foraminifera: A Review of Some Advances and Their Applications in Paleoceanography. Palaios, 9(1):14-31;
8. Förderer, E.M., Rödder, D., Langer, M. R. (2022). Global diversity patterns of larger benthic foraminifera under future climate change. Global Change Biology, 29(4):969-981
9. Denoyelle, M., et al. (2012). Innovative use of foraminifera in ecotoxicology: A marine chronic bioassay for testing potential toxicity of drilling muds. Ecological Indicators, 12(1):17-25;
10. Mojtahid, M., et al. (2006). Benthic foraminifera as bio-indicators of drill cutting disposal in tropical east Atlantic outer shelf environment. Marine Micropaleonotology, 61(1-3):58-75.

Immagine di copertina: Doc. RNDr. Josef Reischig, CSc. (Wikimedia Commons)