Introduzione INTRODUZIONE I molluschi bivalvi marini, in particolare la specie Mytilus galloprovincialis in quanto organismi filtratori e bioaccumulatori possono essere presi come indicatori biologici dell inquinamento marino. La concentrazione raggiunta dagli inquinanti nei tessuti biologici può superare in maniera significativa quella presente nell ambiente e, per questo i bioaccumulatori forniscono importanti informazioni sugli inquinanti presenti e sulla loro biodisponibilità. Anche gli organismi vegetali si comportano come bioaccumulatori, in particolare alcune macroalghe brune e verdi sono utilizzate per le loro proprietà di accumulare metalli pesanti, mentre in genere non sembrano accumulare inquinanti organici. I requisiti richiesti nella scelta di un bioaccumulatore, sono essenzialmente: - alta tolleranza agli stress ambientali - capacità di bioaccumulo - sensibilità all inquinamento - ampia distribuzione - facile raccolta e maneggiabilità - facile identificazione - ciclo vitale pluriennale - adeguate conoscenze sull anatomia, fisiologia ed ecologia della specie. Questi organismi viventi non subiscono passivamente gli effetti di un alterazione ambientale ma attuano una serie di risposte che tendono a ripristinare l omeostasi. Tali variazioni 1
Introduzione concernono la fisiologia, ma anche la morfologia. Questo sta a significare l importanza di un analisi istopatologica del bioindicatore unitamente alla valutazione di parametri biochimici, enzimatici che nell insieme sono volti a definire il grado di stress o di benessere dello stesso. Nel nostro lavoro abbiamo scelto come organismo bioindicatore la specie Mytilus galloprovincialis soprattutto per la sua ampia diffusione sia nel nostro mare Adriatico sia nell intera area Mediterranea, in modo tale da avere una vasta reperibilità di informazioni relative alle patologie che questi molluschi bivalvi possono sviluppare. 2
Capito 1- Criteri tassonomici CAPITOLO 1 CRITERI TASSONOMICI Mytilus galloprovincialis (Lamarck, 1819) Regno: Animalia Phylum: Mollusca Classe: Bivalvia Ordine: Mytiloida Famiglia: Mytilidae Genere: Mytilus Specie: galloprovincialis Classificazione: (Lamarck, 1819) Distribuzione: Mar Mediterraneo, Mar Nero, Oceano Atlantico, dalla Manica fino alle coste del Marocco. Descrizione: la conchiglia è divisa in due valve uguali, ed è formata di carbonato di calcio che il mollusco estrae dall acqua. E di forma allungata, la parte verso l umbone è appuntita mentre il margine posteriore è arrotondato. Osservandola bene si notano dei sottili cerchi concentrici che rappresentano le fasi di crescita della conchiglia. Il colore della superficie è nero-viola lucido, l interno è madreperlaceo. La specie raggiunge una lunghezza di 6-8 cm in circa 14 mesi e la vita media è di circa 4 anni. Vive attaccata a superfici dure alle quali aderisce tramite dei filamenti prodotti dalla 3
Capito 1- Criteri tassonomici ghiandola del bisso, composti di cheratina che solidificano a contatto con l acqua. Il mantello visibile all interno della conchiglia ha un bordo violetto e comprende gli organi interni. Note: Riesce a resistere fuori dall acqua anche parecchi giorni. Il mantello cambia colore ed aspetto a seconda dello stadio di maturità sessuale in cui si trova il mollusco: da bianco-giallastro tipico del periodo di riposo sessuale, a giallo-crema nei maschi e rosso-arancio nelle femmine durante la maturità sessuale quando avviene l emissione di gameti. Habitat: Si trova nella zona di marea. Colonizza qualsiasi corpo naturale ed artificiale sommerso nell infralitorale, vive in comunità molto numerose, su rocce o substrati duri. La salinità di crescita è intorno al 28/34 (ottimale: 27/30 ) e l optimum della temperatura è tra gli 8 C e i 25 C. Alimentazione: essendo un organismo filtratore, si nutre di plancton e di particelle organiche in sospensione. Riproduzione: si riproduce fra marzo e giugno, all inizio della primavera le larve si fissano ad un substrato. Trascorsi circa 6-8 mesi dal momento della fissazione ad un substrato il mollusco entra nella fase di maturità sessuale. I gameti, sia maschili che femminili, vengono emessi nell acqua, e qui avviene la fecondazione. Le larve attraversano vari stadi e nell ultimo, quando ormai hanno acquisito l aspetto adulto, si fissano grazie al bisso.( www.istitutoveneto.it) 4
CAPITOLO 2 ANATOMIA E FISIOLOGIA DEI MITILI Fig. 2.1 Schema dell organizzazione interna di un mollusco bivalve. A) sezione longitudinale; B) sezione trasversale. 1) scheletro; 2) muscolatura; 3) piede; 4) branchie; 5) bocca; 6) ano; 7) orifizio genitale; 8) rene; 9) cuore; 10) organi riproduttori; 11 )cavità corporea; 12) fegato; 13) stomaco; 14) cervello; 15) palpi labiali; 16) innervazione; 17) intestino. Da: Alfredo Mengoli (1998). 5
2.1 Conchiglia La conchiglia è nera, bluastra, composta da due valve simmetriche, bombate di forma quasi triangolare. Sono separate dai relativi lobi del mantello e destinate a proteggere i visceri. La parte anteriore è quella appuntita, quella posteriore è quella arrotondata. Sulla parte esterna delle valve si osservano delle linee concentriche di forma ovale: sono le strisce di accrescimento. La parte interna si presenta di colore madreperlaceo e mostra le impronte delle inserzioni dei muscoli adduttori. Le valve unite da un legamento e da una cerniera sono costituite da una matrice organica formata da proteine, mucopolisaccaridi e cristalli di carbonato di calcio, generalmente sotto forma di calcite o aragonite. Il legamento è fissato ai bordi dosali delle valve e grazie alla sua elasticità e alla sua posizione determina l apertura delle valve. Nei mitili la cerniera o articolazione delle valve è poco sviluppata. I muscoli adduttori inseriti perpendicolarmente rispetto alle valve, si oppongono all azione meccanica del legamento e chiudono la conchiglia. 6
2.2 Mantello Il mantello è formato da due lobi di tessuto che racchiudono completamente l animale all interno della conchiglia. Fra il mantello e gli organi interni si trova una grande cavità detta cavità palliale. Il mantello è costituito da tessuto connettivo, contiene vasi emolinfatici, nervi e muscoli particolarmente ben sviluppati vicino ai margini del mantello. Le ciglia, localizzate sulla superficie interna del mantello svolgono un ruolo importante nel convogliare le particelle sulle branchie. Periodicamente il materiale di scarto è espulso attraverso una chiusura forzata ed improvvisa delle valve, che garantisce una completa espulsione del materiale dalla cavità del mantello. Nei mitili il mantello contiene la maggior parte delle gonadi. I gameti si formano all interno del mantello e sono trasportati lungo canali ciliati ai gonodotti che terminano nella cavità del mantello. Dopo il rilascio dei gameti, il mantello diventa sottile e trasparente. Il mantello non è solo la sede della gametogenesi, ma rappresenta anche la sede di accumulo di sostanze di riserva e specialmente di glicogeno. Tali sostanze si depositano in estate per essere utilizzate in autunno ed in inverno per la produzione di gameti. Il mantello nei mitili svolge un importante ruolo nel bioaccumulo di metalli e contaminanti organici anche se le branchie, il rene e la ghiandola digestiva sono considerati organi di accumulo più importanti. I contaminanti organici sono attivamente metabolizzati ed eliminati attraverso il rene mentre i metalli pesanti si legano ad un specifico gruppo di proteine, chiamate metallotioneine, che si trovano nelle branchie, nel mantello e nella ghiandola digestiva oppure si accumulano nei lisosomi della ghiandola digestiva e anche nelle cellule renali. 7
2.3 Sifoni I bordi del mantello si prolungano formando dei sifoni o condotti per l entrata e l uscita dell acqua: in tal modo distinguiamo un sifone inalante superiore, che nelle femmine permette anche l ingresso dello sperma, e un sifone esalante inferiore con funzione escretoria. 8
2.4 Apparato respiratorio Fig. 2.2 Sezione trasversale schematica di un mitilo. Si nota per ogni branchia : la branchia diretta (1) e la branchia riflessa (2) del filamento esterno; la branchia diretta (3) e la branchia riflessa (4) del filamento interno. Da: Alfredo Mengoli (1998). 9
La respirazione viene effettuata attraverso le branchie, che sono responsabili sia dello scambio gassoso sia della captazione delle particelle alimentari che penetrano nella cavità palliale o cavità del mantello. Gli scambi di ossigeno e di anidride carbonica che si verificano con la respirazione avvengono, in realtà, prevalentemente nella cavità del mantello, dove l elevato volume di acqua circolante consente un adeguato ricambio gassoso e dove le pareti del mantello, essendo permeabili ai gas disciolti nell acqua, permettono il passaggio per diffusione dell ossigeno disciolto dal mezzo idrico al liquido ematico. Le branchie sono situate a sinistra e a destra del corpo, tra la massa viscerale e il mantello. Nei mitili hanno una struttura estremamente semplice di tipo filamentoso e vengono chiamate filibranchie. L aumento di complessità della struttura delle branchie nella classe dei bivalvi è volta quasi esclusivamente alla specializzazione nella captazione del cibo. Per cui quanto più primitiva è la struttura della branchia, tanto più predomina la funzione respiratoria su quella alimentare. Le branchie sono formate da filamenti che si diramano da un asse longitudinale, detto asse ctenidiale, in cui scorre il nervo branchiale, il vaso emolinfatico afferente e quello efferente. 10
Fig.2.3 Schema di una branchia di mitilo mostrante le correnti nutritive. Si vede che le particelle non sono dirette verso i solchi dorsali, che captano solo quelle che si trovano nelle loro immediate vicinanze. Tutte le altre vengono convogliate verso i solchi marginali. Da: Alfredo Mengoli (1998). 11
Ogni branchia è costituita da numerosi filamenti (aspetto a W in sezione trasversale) che hanno uno scheletro interno ricco di collagene con funzione di sostegno. Ogni V del filamento, meglio conosciuta con il termine di emibranchia, è composta da lamelle ascendenti esterne e lamelle discendenti interne. I filamenti branchiali sono rivestiti da un epitelio abbondantemente cigliato sulla superficie esterna che serve per una corretta circolazione dell acqua attraverso la branchia. La superficie branchiale supera di molto le necessità respiratorie: un mitilo di 6-7 cm. di lunghezza possiede una superficie branchiale di 100-110 cm. quadrati. Per la respirazione basterebbe solamente il 5-10% di tale superficie. Da ciò deriva che le malattie gravi che colpiscono le branchie (parassitosi, contaminazioni) causano la morte del mollusco non per asfissia ma per inanizione. Le branchie sono responsabili del bioaccumulo di pesticidi, metalli pesanti e idrocarburi. L esposizione ad alte concentrazioni di zinco, rame e piombo possono causare vari tipi di danni, come la degenerazione delle cellule mucose secretrici, perdita delle ciglia e fusione di filamenti. I tessuti branchiali, così come la ghiandola digestiva sono ricchi di metallotioneine, proteine specializzate nel legame dei metalli pesanti, L-glutatione-perossidasi e vitamina C. 12
2.5 Piede Fig. 2.4 Mitilo previa asportazione della valva sinistra. Da: Alfredo Mengoli (1998). 13
Tra i lobi del mantello si trova il piede che appare come una formazione impari disposta lateralmente in mezzo alle branchie. Si presenta con la forma di piccola lingua, molto estensibile, e la sua superficie ventrale o pianta è ricoperta di ciglia. Il piede è costituito da strati muscolari circolari e longitudinali. Sulla linea medio-ventrale del piede si apre la ghiandola bissogena, la quale produce dei filamenti o bisso che, partendo in fascio divergente dal suo orifizio, si fissano ad un substrato mediante la propria estremità allargata a forma di lente. Questi filamenti sono costituiti prevalentemente da aminoacidi e la loro abbondanza e resistenza dipende dallo stato fisiologico del mollusco. La ghiandola bissogena è particolarmente attiva negli stadi giovanili e il piede ha anche una piccola capacità locomotoria. Infatti quando l animale non gradisce rimanere nel luogo in cui si trova, si avvicina il più possibile al ciuffo del bisso, poi lancia dei nuovi filamenti nella direzione desiderata, passa il piede nei vecchi filamenti e man mano li rompe. L apparato del bisso è costituito da quattro parti: la radice, il fusto, il filamento e la placca. La radice si trova alla base del piede circondata da tessuto muscolare, il fusto è diviso in sezioni dalle quali si dipartono i filamenti. Ogni filamento termina in una placca dove avviene la fissazione al substrato. Nei mitili adulti i filamenti raggiungono una lunghezza di 2-4 cm, hanno un diametro di 0,2-0,3 mm e sono attaccati con placche del diametro di 2-3 mm. Il nucleo di ogni filamento è costituito da collagene ed elastina: il collagene è prevalente a livello di placca mentre le fibre elastiche sono maggiormente presenti nella parte terminale del fusto. Il filamento è ricoperto da proteine polifenoliche che ne conferiscono la robustezza nel tempo. Si tratta di un rivestimento che ha le caratteristiche di un collante. 14
2.6 Apparato muscolare L apparato muscolare è costituito da due muscoli adduttori anteriori, un muscolo adduttore posteriore e dai muscoli retrattori del piede. I muscoli adduttori sono composti, nella maggior parte dei bivalvi, da fibre muscolari lisce di aspetto madreperlaceo e da fibre muscolari striate d aspetto vitreo. Il muscolo liscio, fornisce contrazioni lente e a basso consumo energetico, mentre invece i muscoli striati danno luogo a contrazioni rapide ad alto consumo energetico. Sono queste ultime che presiedono alla chiusura rapida delle valve mentre le prime provvedono alla chiusura protratta per lunghi periodi di tempo. I muscoli adduttori presentano un attività ritmica costituita da un periodo di rilassamento, che si effettua con lentezza e lascia una fessura tra le due valve, seguito da una contrazione rapida che provoca la chiusura delle valve stesse. Entrambi i tipi di muscoli partecipano al realizzarsi di questo ritmo. Questi muscoli rivestono un ruolo importante nella sopravvivenza dei molluschi, infatti dalla chiusura delle valve dipende: a) la possibilità di potersi difendere dai predatori ; b) la loro sopravvivenza dopo la depurazione, grazie alla possibilità di captare l ossigeno atmosferico a condizione che le loro branchie restino umide. Da ciò deriva l importanza di poter mantenere le valve più o meno chiuse per trattenere il liquido intervalvare mantenendo così umide le branchie il più a lungo possibile. 15