La riproduzione dei coralli profondi: il caso di studio del corallo nero Mediterraneo Antipathella subpinnata

To date, the reproductive study of corals is mainly focused on shallow species, indeed for deep corals (> 40 meters) the reproductive ecology is still largely neglected. My master thesis aims to deepen both the asexual and the sexual reproduction of hexacorals and octocorals in the deep environment, through extensive bibliographic research, which highlighted that deep hexacorals are characterized by a predominance of broadcast and brooder species, while in octocorals the broadcast and brooder strategies are evenly distributed, with species exclusively gonochoric except for two cases of hermaphroditism. Although the Mediterranean Sea is one most studied area, very little is known on the reproduction of black corals. In this context, my thesis dissertation focused on the study of the sexual reproduction and larval ecology of Antipathella subpinnata, an important ecosystem engineer of the mesophotic zone, vulnerable to both anthropogenic and climatic stressors. The studied populations are located in Mezzo Canale shoal and Giannutri Island (Tyrrhenian Sea) in the depth range between 70 and 80 meters. A. subpinnata samples have been collected by technical divers in August 2021 and June-October 2022, and the reproduction has been described through histological analysis and resin inclusion. All the colonies collected were males and gonochoric, excepting for one undefined colony. The ratio males-females (sex ratio) is strongly skewed in favour of males, and the spawning turns out to be in August, although fertile colonies are still present in October, suggesting a prolonged spawning as already reported for other black coral species. The presence of only males is potentially supported by the possible contribution of reproductive propagules from adjacent deeper populations (deep refugia hypothesis). Another objective of this thesis is the study of the larval ecology in A. subpinnata, considering that, data on this topic are totally absent. For this purpose, different devices provided with various substrate material (ceramic, coralligenous and stainless steel) for the larvae adhesion have been built and placed in situ in August. No larvae have been found in the substrates collected in the following months; probably the position of our substrates immediately below the parent colonies was not appropriate to the larval characteristics. The absence of females and the potential dispersion of male gametes following the anticlockwise current circulation in the study area, could suggest a flux of reproductive propagules among adjacent populations. Further studies investigating the genetic population of black corals in the Tyrrhenian Sea are essential to understand the connectivity among populations, as well as different approaches to study larval ecology.

Fino ad oggi, lo studio della riproduzione dei coralli si è concentrato principalmente su specie superficiali, mentre per i coralli di ambiente profondo (> 40 metri) gli aspetti riproduttivi sono ancora ampiamente trascurati. La mia tesi di laurea ha come obiettivo approfondire sia la riproduzione asessuale che sessuale di esacoralli ed ottocoralli in ambiente profondo, tramite un’estesa ricerca bibliografica, da cui è emerso che gli esacoralli profondi sono caratterizzati da una preponderanza di specie broadcast e gonocoriche, mentre negli ottocoralli le strategie broadcast e brooder sono equamente distribuite, con specie esclusivamente gonocoriche ad eccezione di due casi di ermafroditismo. Nonostante il Mar Mediterraneo sia una delle principali aree di studio, le informazioni riguardanti la riproduzione dei coralli neri sono ancora molto scarse. In questo contesto, il mio elaborato di tesi ha avuto come target lo studio della riproduzione sessuale e dell’ecologia larvale di Antipathella subpinnata, importante specie strutturante della zona mesofotica, vulnerabile sia a fattori antropici che climatici. Le popolazioni in esame si trovano sulla secca di Mezzo Canale e l’isola di Giannutri (Mar Tirreno) in un range di profondità compreso tra 70 e 80 metri. Campioni di A. subpinnata sono stati raccolti da subacquei tecnici ad agosto 2021 e giugno-ottobre 2022, e la riproduzione è stata descritta attraverso analisi istologiche e inclusione in resina. Tutte le colonie sono risultate essere gonocoriche e di sesso maschile, ad eccezione di una il cui sesso non è stato determinato. Il rapporto maschi-femmine (sex ratio) è fortemente sbilanciato a favore dei maschi, e lo spawning risulta essere ad agosto, anche se colonie fertili sono presenti ad ottobre, suggerendo uno spawning prolungato come riportato per altre specie di corallo nero. La presenza di soli maschi è potenzialmente supportata dalla capacità della specie di riprodursi per frammentazione, o da un possibile contributo di propaguli riproduttivi da popolazioni adiacenti più profonde (deep refugia hypothesis). Un altro obiettivo della tesi è stato lo studio dell’ecologia larvale di A. subpinnata, vista la totale assenza di dati al riguardo. Per questo scopo, sono stati costruiti dei dispositivi con diverse tipologie di substrati per l’adesione delle larve (ceramica, coralligeno ed acciaio inox), posizionati in situ nel mese di agosto. Nessuna larva di A. subpinnata è stata trovata nei substrati raccolti nei mesi successivi; probabilmente la posizione dei substrati immediatamente al di sotto delle colonie fertili non è adeguata alle caratteristiche della larva. L’assenza di femmine e la potenziale dispersione dei gameti maschili grazie alla direzione antioraria della corrente nell’area di studio, potrebbe suggerire un flusso di propaguli riproduttivi tra diverse popolazioni limitrofe. Ulteriori studi che indaghino la genetica delle popolazioni di coralli neri nel Mar Tirreno sono necessari per comprendere la connettività tra le popolazioni, così come differenti approcci per lo studio dell’ecologia larvale.