Ericaria amentacea és una macroalga que forma boscos en el fons marí de la Mediterrània. Moltes poblacions es troben en declivi la qual cosa ha motivat la recerca en estratègies de restauració. Rachel J. Clausing ha liderat una recerca sobre la restauració ex-situ d’E. amentacea. En un article que apareixerà en el número de novembre de Marine Environmental Research, Clausing et al. alerten que optimitzar el creixement de l’alga en cultiu de laboratori no sempre garanteix un creixement òptim en el medi natural. Al capdavall en el medi natural els estadis inicials de l’alga es troben amb estressos tèrmics (temperatures extremes), hidrodinàmics i nutricionals. El cultiu de laboratori acaba per perseguir la consecució de material algal que sigui resilient, encara que això vaig en detriment de la capacitat de creixement. Les condicions de cultiu en el laboratori més habituals són una temperatura constant de 20 °C i amb un medi sense onades i ben proveït de nutrients. Clausing et al. assagen l’efecte d’un cultiu a major temperatura (25 °C) i amb simulació d’onades. Paral·lelament assagen unes condicions de baix contingut de nutrients (el 10% del protocol estàndard), amb una simulació d’onades en l’etapa de post-cultiu. Les condicions d’elevada temperatura i d’onades provoquen un menor creixement dels plançons en el laboratori, però això no es tradueix en una menor capacitat de creixement posterior en el medi natural. L’excés de nutrients en el cultiu comporta estrès oxidatiu i un major creixement epifític, però això no es tradueix en una major capacitat de creixement posterior en el medi natural. La clau en el camp sembla consistir en la supervivència en els primers dies: si els substrats mantenen plançons vius al cap d’un mes generaran habitualment juvenils floreixents al cap de quatre mesos. Cúmuls més grans de plançons s’associen amb una major capacitat de supervivència inicial i de creixement futur. Clausing et al. remarquen la importància de fase d’assentament de zigots en l’establiment d’altes densitats de plançons, aspecte que caldria monitoritzar fenològicament en la població donadora. Les condicions de cultiu en el laboratori haurien de ser un reflex de la situació ambiental, amb un menor control, i sense por a induir-hi un estrès moderat, ja que això afavoreix la supervivència dels primers estadis algals. De retruc, aquestes condicions de cultiu són menys costoses i faciliten l’escalament.
‘Ericaria amentacea’, en el volum ‘Alghe italiane e dalmatiche illustrate’ (1842) de Giuseppe Meneghini. Clausing et al. han investigat els mètodes ex situ de restauració dels boscos d’aquesta alga, en el benentès que la clau de l’èxit és conferir resiliència d’entrada a les primeres plantacions. Troben que l’assentament d’alta densitat de zigots estimula la supervivència en les primeres setmanes. L’estrès experimentat en el cultiu de laboratori no tindria un efecte negatiu a llarg termini en el creixement de camp. La restauració requereix un assentament embrionari òptim, que caldria monitoritzar fenològicament. La connexió entre el laboratori i camp passa per aplicar unes condicions de cultiu en el laboratori el més realistes possibles, tenint present criteris de reducció de costos i d’escalament del laboratori al medi natural.
Boscos algals
Rachel J. Clausing (Department of Ecology and Evolutionary Biology de la University of California at Los Angeles, i del Departament de Ciències de la Terra, del Medi i de la Vida de la Universitat de Gènova) ha participat en la redacció de l’article, els gràfics, la validació, la supervisió, la metodologia, la investigació, l’adquisició de fons, l’anàlisi formal, l’obtenció de dades i la concepció.
Annalisa Falace (Departament de Ciències de la Vida de la Universitat de Trieste) ha participat en la redacció, validació, supervisió, recursos, administració de projecte, metodologia, investigació, adquisició de fons i concepció.
Gina De Le Fuente (Universitat de Gènova) ha participat en la redacció, validació, supervisió, recursos, metodologia, investigació, obtenció de dades i concepció.
Mariachiara Chiantore (Universitat de Gènova i Centre Nacional del Futur de Biodiversitat de Palerm) ha participat en la redacció, validació, supervisió, recursos, administració de projecte, metodologia, investigació, adquisició de fons, obtenció de dades i concepció.
Valentina Asnaghi (Universitat de Gènova i Centre de Palerm) ha participat en la redacció, metodologia, investigació, adquisició de fons, obtenció de dades i concepció.
Aquesta recerca s’ha finançat a través de l’instrument de la Comunitat Europea LIFE, en el marc del projecte ROC-POP-LIFE, i a través del projecte del Pla Italià de Recuperació i Resiliència.
L’article fou tramès a Marine Environmental Research el 19 de juny. L’article fou revisat l’11 d’agost, i acceptat el dia 19. Fou publicat on-line el 31 d’agost, amb una actualització definitiva del dia 3 de setembre.
Hem parlat en altres ocasions de la importància ecològica dels boscos algals (20/2024). Efectivament, aquests boscos marins forneixen hàbitat, refugi i aliment a comunitats ecològiques diverses. Per tot plegat és preocupant constatar la reducció del rang geogràfic i de la biomassa d’aquestes comunitats. La raó d’aquest declivi és particularment antropogènica: eutrofització, destrucció d’hàbitat, escalfament marí i fenòmens meteorològics extrems. Els boscos algals són substituïts per gespes algals de menor biomassa, inferior estructura i taxa de productivitat més baixa, de manera que hom perd tota una sèrie de serveis ecosistèmics. Establerta la gespa algal, aquesta resisteix el restabliment de boscos algals.
A la Mar Mediterrània els boscos marins són particularment integrats per espècies del grup Cystoseria. A principi de segle hom constatà les extenses reduccions de superfície d’aquestes comunitats i s’iniciaren projectes de restauració. D’entrada es tractà d’iniciatives de transplantament. Més endavant es treballà en el desenvolupament de mètodes sostenibles ex situ, és a dir en el cultiu de plançons en el laboratori per plantar-los després en el camp. Aquests mètodes ex situ evitaven la sobreexplotació de les localitats ‘donadores’ dels primers projectes.
Ericaria amentacea (=Cytsoseria amentacea, =Carpodesmia amentacea) és una d’aquestes espècies formadora de boscos. Ho fa en el litoral rocallós exposat de la Mediterrània. És considera una espècie bioindicadora de la qualitat ecològica del litoral mitjà. És nadiu de la zona vertical de la interfície entre la terra i la mar, que és precisament on més forts són els impactes humans. La plantació d’estadis inicials crescuts en el laboratori té precisament el repte de superar la mortalitat associada a l’estrès ambiental. A final de la dècada passada, el projecte ROC-POP establí protocols de cultiu en el laboratori i d’implantació posterior en el mar. Des de llavors hom ha treballat en el refinament de les condicions de cultius amb mires a maximitzar la resiliència dels plançons encara que sigui sacrificant-ne la taxa de creixement. La resiliència es manifesta en la capacitat de sobreviure a temperatures fluctuants i/o extremes, a l’exposició de raigs ultraviolats, a l’impacte de corrents i onades i a la manca de nutrients. Unes condicions de cultiu òptimes poden anar en detriment d’aquesta capacitat de resiliència i alhora estimulen el creixement epifític.
El grup de Clausing ha treballat doncs en el desenvolupament d’unes condicions de laboratori més estressants: il·luminació més tènue i variable, major temperatura, etc. En altres espècies (Gongolaria barbeta o G. nodicaulis) hom ha constatat els avantatges de la turbulència en la consecució de juvenils més resilients.
En aquest treball Clausing et al. comproven si estressos fisiològics i mecànics moderats poden imprimir una major resiliència dels plançons de cara a la seva introducció en el medi natural.
Àrees marines protegides
E. amentacea, espècie dominant en el litoral rocallós de la Itàlia occidental, ha experimentat un declivi substancial. Un exemple d’aquest declivi el trobem al Parco Nazionale – Area Marina Protetta de Cinque Terre, en l’extrem oriental de la Mar Lígur. El grup de Clausing identificà una franja litoral a Cinque Terre on caldria la restauració d’aquesta espècie. Val a dir que l’extirpació de E. amentacea en aquest indret s’hauria produït a principi del segle XX, probablement per la contaminació de l’aigua i per la forta sedimentació associada a les activitats d’excavació de la conca del riu Magra. En l’actualitat, però, la zona ha recuperat el seu caràcter oligotròfic. Des del 1997 la zona ja no rep, en principi, impactes humans directes. En aquest litoral rocallós hi domina actualment una gespa coral·lina acompanyada de frondes curtes de Cystoseira compressa. Els primers esforços de reintroducció de E. amentacea es feren a Punta Mesco.
El lloc donador d’aquests primers esforços era situat a l’Area Marina Protetta Portofino, concretament entre Punta Chiappa i Portofino, on hi havia una població saludable i adulta d’E. amentacea. Les activitats de la recerca que ara presenten Clausing et al. comptaren amb permisos expedits en el 2020 i en el 2021.
El 22 de juny del 2020 i el 5 de juliol del 2021 Clausing et al. recolliren àpices fèrtils d’E. amentacea de Portofino, que eren transportats al laboratori de la Universitat de Gènova en menys d’una hora en condicions de fred i de foscos. Al laboratori els netejaven d’epífits i de sediment, i els resuspenien en aigua marina filtrada. Després de 24 h a 5 °C en la foscos, els àpices eren posats en rajoles d’argila rodones plenes d’aigua marina a 20 °C prèviament filtrada i esterilitzada per radiació ultraviolada. L’endemà es retiraven als àpices i hom ja podia observar la presència de zigots a les rajoles. Després d’un altre dia, els zigots ja havien donat pas a embrions fixats a la superfície. En aquest moment, cada rajola era assignada a un aquari experimental, on tindria un medi de cultiu fresc i oxigenat.
En general el medi era aigua marina filtrada, tractada amb UV i enriquida segons el mètode de Von Stosch (500 μM of NO3 and 30 μM of PO4). Normalment la temperatura de cultiu eren 20 °C, amb un cicle de llum:foscor de 14:10 hores. Quan era necessari el medi era suplementat amb antibiòtics i amb òxid de germani (GeO2) amb la finalitat de reduir el creixement de bacteris i d’algues diatomees. Cada rajola era marcada closques de bivalve, i fotografiada individualment en tres punts temporals de cultiu: 1) primer canvi d’aigua (en el dia 3); 2) en el dia 12; i 3) abans de la transplantament (dia 18).
Els experiments del 2020 comparaven dos factors i feien quatre tractaments:
– 1) l’augment de la temperatura, és a dir de passar de 20°C a 25°C i la simulació d’onades.
– 2) la reducció del contingut de nutrients (que quedava al 10% en termes de N i de P) i la simulació d’onades.
Els experiments del 2021 repetiren els tractaments de nutrients, amb la finalitat de mesurar-hi l’estrès oxidatiu. Això darrer es feia al final de la incubació en recollir el material de la rajola i congelar-lo a −80 °C, prèvia eliminació d’epífits. Després es feia una extracció del teixit algal, del qual extracte es feia una determinació de proteïna total. Les espècies reactives d’oxigen eren avaluades espectrofotomètricament per mètode DFCH-DA. L’activitat superòxid dismutasa (SOD) era avaluada per la inhibició de la reducció del citocrom C en un sistema xantina oxidasa. L’activitat catalasa era mesurada pel consum de peròxid d’hidrogen. La peroxidació lipídica era avaluada per la reacció de l’àcid tiobarbitúric.
En els experiments del 2020 el període de cultiu fou de 20 dies, i en el 2021 de 21 dies. Al cap d’aquest període les rajoles eren transportades a Cinque Terre. Allà les rajoles eren fixades a la roca amb caragols protegits amb neoprè. A les 2, 4 i 17 setmanes les rajoles eren fotografiades en la mesura que ho permetien les condicions meteorològiques i les restriccions per la covid-19. Hom considerava la supervivència ni que fos d’un sol individu a la rajola.
L’establiment del cultiu
L’assentament de l’embrió és el primer pas en el cultiu. Val a dir que els tractaments experimentals assajats per Clausing et al. no produeixen canvis en l’assentament al cap de tres dies de l’alliberament de gàmetes.
L’efecte de la temperatura i de la simulació d’onades
Els plançons cultivats a 25°C presenten una menor supervivència i creixement que els cultivats a 20°C. La diferència és visible ben aviat, i augmenta amb el temps.
Els plançons cultivats amb moviment d’onades tenen un menor desenvolupament.
Val a dir que en les condicions de 20 °C i sense onades són les que més afavoreixen la formació d’una cobertura epifítica. Aquesta, però, és mínima i consisteix en petites algues verdes.
L’efecte de la restricció de nutrients
La restricció de nutrients no afecta el creixement dels plançons. Ara bé, sí que prevé la proliferació d’epífits en el cas de cultius sense onades. Els epífits dels cultius sense onades i rics en nutrients són sobretot cianobacteris, però també n’hi ha, com s’ha dit, petites algues verdes.
L’estrès oxidatiu
La restricció de nutrients redueix el contingut d’espècies reactives d’oxigen i també les activitats enzimàtiques SOD i catalasa.
L’èxit inicial en el camp
La coberta inicial de la rajola en el moment del transplantament és un bon predictor de l’èxit inicial de la reintroducció.
En la primavera del 2022 Clausing et al. mesuraren les longituds dels tal·lus, obtenint un valor mig de 7,6 ± 3,1 cm. La primavera del 2024 aquest valor havia pujat a 12,5 ± 2,2. Clausing et al. constataren que havien assolit ja la maduresa sexual.
Encara que un cultiu en el laboratori a 25°C es tradueix en un menor creixement dels plançons, aquests no es veuen després perjudicats una vegada transplantats a condicions naturals. Al cap de quatre mesos, ja no hi ha diferències amb els que havien estat cultivats al laboratori a 20°C.
La generació d’onades en el cultiu del laboratori té un impacte negatiu en el desenvolupament dels plançons. Ara bé això no es tradueix en diferències posteriors, una vegada s’ha fet el transplantament al medi natural.
La restricció de nutrients en el laboratori no es tradueix ni en alteracions en el desenvolupament durant aquest cultiu ni tampoc en alteracions posteriors després del transplantament al medi natural.
La combinació de restricció de nutrients i d’onades té la capacitat d’inhibir completament el creixement d’epífits en el cultiu de laboratori. Val a dir que les onades per si soles també fan una notable reducció del creixement d’epífits.
Lligams:
– Ex-situ restoration of the Mediterranean forest-forming macroalga Ericaria amentacea: Optimizing growth in culture may not be the key to growth in the field. Rachel J. Clausing, Annalisa Falace, Gina De Le Fuente, Camilla Della Torre, Mariachiara Chiantore, Valentina Asnaghi. Mar. Environ. Res. 202: 106718 (2024).
Des de la Mediterrània 