CompositionEdit
Animazione della biomineralizzazione degli otoliti di merluzzo
La composizione degli otoliti di pesce si sta rivelando utile anche per gli scienziati della pesca. Il carbonato di calcio di cui è composto l’otolite deriva principalmente dall’acqua. Mentre l’otolite cresce, si formano nuovi cristalli di carbonato di calcio. Come per qualsiasi struttura cristallina, durante la formazione dei cristalli esistono dei vuoti di reticolo che permettono agli oligoelementi dell’acqua di legarsi all’otolite. Lo studio della composizione degli oligoelementi o delle firme isotopiche degli oligoelementi all’interno dell’otolite di un pesce fornisce informazioni sui corpi idrici che i pesci hanno precedentemente occupato. Gli otoliti di pesci vecchi di 172 milioni di anni sono stati usati per studiare l’ambiente in cui i pesci vivevano. I dispositivi robotici di microfresatura sono stati utilizzati anche per recuperare registrazioni ad alta risoluzione della storia della vita, compresa la dieta e le temperature per tutta la vita del pesce, così come la loro origine natale.
La traccia più studiata e le firme isotopiche sono lo stronzio a causa della stessa carica e del raggio ionico simile al calcio; tuttavia, gli scienziati possono studiare più elementi traccia all’interno di un otolito per discriminare firme più specifiche. Uno strumento comunemente usato per misurare gli oligoelementi in un otolite è uno spettrometro di massa al plasma accoppiato induttivamente per ablazione laser. Questo strumento può misurare una varietà di elementi in tracce simultaneamente. Può essere utilizzato anche uno spettrometro di massa a ioni secondari. Questo strumento può consentire una maggiore risoluzione chimica ma può misurare solo un elemento in tracce alla volta. La speranza di questa ricerca è di fornire agli scienziati informazioni preziose su dove hanno viaggiato i pesci. In combinazione con gli annuli otolitici, gli scienziati possono aggiungere quanti anni avevano i pesci quando hanno viaggiato attraverso diversi corpi idrici. Tutte queste informazioni possono essere utilizzate per determinare i cicli di vita dei pesci in modo che gli scienziati della pesca possano prendere decisioni più informate sugli stock ittici.
Tasso di crescita ed etàModifica
Una coppia di sagittae di un merluzzo del Pacifico (Gadus macrocephalus).
I pesci (classe Osteichthyes) hanno tre paia di otoliti – le sagitte (singolare sagitta), i lapilli (singolare lapillo), e gli asterisci (singolare asterisco). Le sagittae sono le più grandi, si trovano appena dietro gli occhi e approssimativamente al loro livello verticale. I lapilli e gli asterisci (i più piccoli dei tre) si trovano all’interno dei canali semicircolari. Le sagitte sono normalmente composte da aragonite (anche se possono verificarsi anomalie di vaterite), così come i lapilli, mentre gli asterisci sono normalmente composti da vaterite.
Le forme e le dimensioni proporzionali degli otoliti variano con le specie di pesci. In generale, i pesci provenienti da habitat altamente strutturati come le barriere coralline o i fondali rocciosi (ad esempio, dentici, cernie, molti fusti e corvine) avranno otoliti più grandi rispetto ai pesci che trascorrono la maggior parte del loro tempo nuotando ad alta velocità in linee rette in mare aperto (ad esempio, tonni, sgombri, lampughe). I pesci volanti hanno otoliti insolitamente grandi, probabilmente a causa della loro necessità di equilibrio quando si lanciano fuori dall’acqua per “volare” in aria. Spesso, le specie di pesci possono essere identificate da distinte caratteristiche morfologiche di un otolito isolato.
Gli otoliti dei pesci accumulano strati di carbonato di calcio e matrice gelatinosa durante la loro vita. Il tasso di accrescimento varia con la crescita del pesce – spesso meno crescita in inverno e più in estate – che si traduce nella comparsa di anelli che assomigliano agli anelli degli alberi. Contando gli anelli, è possibile determinare l’età del pesce in anni. In genere si usa la sagitta, perché è più grande, ma a volte si usano i lapilli se hanno una forma più conveniente. L’asterisco, che è il più piccolo dei tre, è raramente usato negli studi di età e crescita.
Inoltre, nella maggior parte delle specie l’accrescimento di carbonato di calcio e di matrice gelatinosa si alterna in un ciclo giornaliero. È quindi anche possibile determinare l’età dei pesci in giorni. Quest’ultima informazione è spesso ottenuta al microscopio e fornisce dati significativi per i primi studi sulla storia della vita.
Misurando lo spessore dei singoli anelli, si è ipotizzato (almeno in alcune specie) di stimare la crescita dei pesci perché la crescita dei pesci è direttamente proporzionale alla crescita degli otoliti. Tuttavia, alcuni studi smentiscono un legame diretto tra crescita del corpo e crescita dell’otolite. In periodi di crescita inferiore o nulla del corpo, l’otolite continua ad accumularsi, portando alcuni ricercatori a credere che il legame diretto sia con il metabolismo, non con la crescita in sé. Gli otoliti, a differenza delle scaglie, non si riassorbono durante i periodi di diminuzione dell’energia, rendendolo uno strumento ancora più utile per invecchiare un pesce. I pesci non smettono mai di crescere completamente, anche se il tasso di crescita nei pesci maturi è ridotto. Gli anelli corrispondenti alle parti più tardive del ciclo di vita tendono di conseguenza ad essere più vicini tra loro. Inoltre, una piccola percentuale di otoliti in alcune specie presenta deformazioni nel corso del tempo.
Gli studi sull’età e sulla crescita dei pesci sono importanti per capire cose come i tempi e l’entità della deposizione delle uova, il reclutamento e l’uso dell’habitat, la durata larvale e giovanile e la struttura per età della popolazione. Tale conoscenza è a sua volta importante per la progettazione di adeguate politiche di gestione della pesca.
Ricerca sulla dietaModifica
Poiché i composti negli otoliti di pesce sono resistenti alla digestione, si trovano nei tratti digestivi e negli escrementi di uccelli marini e mammiferi marini piscivori, come delfini, foche, leoni marini e trichechi. Molti pesci possono essere identificati al genere e alla specie dai loro otoliti. Gli otoliti possono quindi, in una certa misura, essere utilizzati per ricostruire la composizione delle prede dei mammiferi marini e delle diete degli uccelli marini.
Gli otoliti (sagittae) sono bilateralmente simmetrici, con ogni pesce che ha una destra e una sinistra. Separare gli otoliti recuperati in destro e sinistro, quindi, permette di dedurre un numero minimo di individui preda ingeriti per una data specie di pesce. Le dimensioni degli otoliti sono anche proporzionali alla lunghezza e al peso di un pesce. Possono quindi essere utilizzati per calcolare le dimensioni e la biomassa delle prede, utili quando si cerca di stimare il consumo delle prede dei mammiferi marini e il potenziale impatto sugli stock ittici.
Gli otoliti non possono essere utilizzati da soli per stimare in modo affidabile la dieta dei cetacei o dei pinnipedi, tuttavia. Possono subire un’erosione parziale o completa nel tratto digestivo, alterando le misurazioni del numero di prede e della biomassa. Le specie con otoliti fragili e facilmente digeribili possono essere sottostimate nella dieta. Per affrontare queste distorsioni, sono stati sviluppati fattori di correzione degli otoliti attraverso esperimenti di alimentazione in cattività, in cui le foche vengono alimentate con pesci di dimensioni note, e il grado di erosione degli otoliti viene quantificato per diversi taxa di prede.
L’inclusione di vertebre di pesce, ossa mascellari, denti e altri elementi scheletrici informativi migliora l’identificazione e la quantificazione delle prede rispetto alla sola analisi degli otoliti. Questo è particolarmente vero per le specie di pesci con otoliti fragili, ma altre ossa distintive, come lo sgombro atlantico (Scomber scombrus) e l’aringa atlantica (Clupea harengus).