Tasso di clearance di Lithophaga lithophaga con diverse specie di microalghe

Filter-feeding bivalves play a crucial role in aquatic ecosystems due to their ability to remove suspended particles from the water through their filtration activity (Newell et al., 2004). This process can be quantified using the clearance rate (CR) equation, which is defined as the volume of water cleared by an organism per unit of time (Riisgård et al., 2001). The clearance rate is influenced by many biotic and abiotic factors, including temperature, phytoplankton concentration, individual filtering capacity, and food quality (Denis et al., 1999; Gosling, 2008). While most studies on clearance rates have focused on commercially relevant species such as Mytilus edulis or M. galloprovincialis, no studies have investigated the clearance capacity of Lithophaga lithophaga, despite its ecological role as an ecosystem engineer that is under threat from illegal harvesting. The present study investigates the clearance rates of L. lithophaga based on monitoring the decrease in the concentration of suspended particles in the water. Three microalgal species, two diatoms (Chaetoceros muelleri and Chaetoceros weissflogii) and one green algae (Isochrysis galbana) were used and two different concentrations were provided (high concentration of ~1 million cells/mL for I. galbana and C. weissflogii, and ~1 billion cells/mL for C. muelleri and low concentrations of ~100,000 cells/mL for I. galbana and C. muelleri, and 10,000 cells/mL for C. weissflogii) to test the influence of feed concentration on the clearance rates. Moreover, two bivalve sizes were selected (smaller of ~30 mm, larger of ~50 mm to test differences in clearance rate between smaller and larger individuals. The results indicate that clearance rates varied significantly between treatments, with smaller individuals generally exhibiting higher clearance rates than larger ones, indicating a higher metabolic activity per unit mass. In addition, clearance rates were higher in low concentration treatments and lower under high concentration treatments, suggesting a possible "physiological regulation" of suspension feeding in bivalves. Diet type influenced feeding efficiency, with diatoms being less assimilated than I. galbana, resulting in greater pseudofeces production. Further analysis of pseudofeces revealed that silica, a component of the diatom frustule, was not assimilated and was selectively released by the bivalves. Lithophaga lithophaga plays a key ecological role in coastal ecosystems both as an ecosystem engineer, through its rock-boring activity that creates microhabitats, and as a regulator of water quality and nutrient cycling. By filtering suspended particles, it facilitates benthic-pelagic coupling, transferring organic matter to the benthic environment and influencing local trophic dynamics. The observed variations in clearance rates as a function of bivalve size and microalgal concentration provide new insights into its feeding ecology, which remains poorly understood. Beyond its physiological feeding mechanisms, L. lithophaga influences silica availability in the benthos and enhances its biodiversity through biodeposition. Its role in diatom processing highlights its contribution to nutrient cycling and sediment dynamics. This study also contributes to the debate on the regulation of bivalve feeding, supporting the hypothesis that filtration is physiologically controlled rather than purely mechanical, although further research is needed to clarify the underlying mechanisms.

I bivalvi filtratori svolgono un ruolo cruciale negli ecosistemi marini grazie alla loro capacità di rimuovere le particelle sospese in colonna d’acqua attraverso l’attività di filtrazione (Newell et al., 2004). Questo processo può essere quantificato utilizzando l’equazione del tasso di clearance (CR), definito come il volume d’acqua ripulito da un organismo per unità di tempo (Riisgård et al., 2001). Il tasso di clearance è influenzato da numerosi fattori sia biotici che abiotici, tra cui temperatura, concentrazione di fitoplancton, capacità di filtrazione del singolo esemplare e qualità del cibo (Denis et al., 1999; Gosling, 2008). Sebbene la maggior parte degli studi sui tassi di clearance si sia concentrata su specie di rilevanza commerciale come Mytilus edulis o M. galloprovincialis, nessuna ricerca ha finora approfondito la capacità di clearance di Lithophaga lithophaga, nonostante il suo ruolo ecologico di ingegnere ecosistemico e la minaccia rappresentata dalla pesca illegale. Il presente studio analizza i tassi di clearance di L. lithophaga attraverso il monitoraggio della diminuzione della concentrazione di particelle in colonna d’acqua. Sono state utilizzate tre specie di microalghe: due diatomee (Chaetoceros muelleri e Chaetoceros weissflogii) e un’alga verde (Isochrysis galbana), fornite a due differenti concentrazioni: una alta (~1 milione di cellule/mL per I. galbana e C. weissflogii, ~1 miliardo di cellule/mL per C. muelleri) e una bassa (~100.000 cellule/mL per I. galbana e C. muelleri, ~10.000 cellule/mL per C. weissflogii), al fine di valutare l’influenza della concentrazione di microalghe sui tassi di clearance. Inoltre, sono stati selezionati bivalvi “piccoli” (~30 mm) e “grandi” (~50 mm) per testare l’influenza della taglia sul tasso di clearance. I risultati indicano che i tassi di clearance variano significativamente tra i diversi trattamenti, con individui più piccoli che generalmente mostrano tassi più elevati rispetto a quelli più grandi, suggerendo una maggiore attività metabolica per unità di massa. Inoltre, i tassi di clearance sono risultati più alti nei trattamenti a bassa concentrazione e più bassi in quelli ad alta concentrazione, suggerendo una possibile "regolazione fisiologica" dell’alimentazione dei bivalvi filtratori. Anche il tipo di dieta ha influenzato l’efficienza alimentare: le diatomee sono state meno assimilate rispetto a I. galbana, portando a una maggiore produzione di pseudofeci. L’analisi delle pseudofeci ha rivelato che la silice, componente del frustulo delle diatomee, non è stata assimilata ed è stata selettivamente espulsa dai bivalvi. Lithophaga lithophaga svolge un ruolo ecologico chiave negli ecosistemi costieri sia come ingegnere ecosistemico, creando microhabitat grazie alla sua attività di perforazione delle rocce, sia come regolatore della qualità dell’acqua e del ciclo dei nutrienti. Filtrando le particelle sospese, facilita la connessione tra benthos e pelagos, trasferendo materia organica all’ambiente bentonico e influenzando le dinamiche trofiche locali. Le variazioni osservate nei tassi di clearance in funzione della dimensione dei bivalvi e della concentrazione microalgale forniscono nuove conoscenze sulla sua ecologia alimentare, ancora poco conosciuta. Oltre ai suoi meccanismi fisiologici di alimentazione, L. lithophaga influenza la disponibilità di silice nel benthos e contribuisce ad aumentarne la biodiversità attraverso il rilascio di biodepositi. Il suo ruolo nella trasformazione delle diatomee evidenzia il contributo che fornisce al ciclo dei nutrienti e alla dinamica dei sedimenti. Questo studio contribuisce inoltre al dibattito sulla regolazione dell’alimentazione nei bivalvi, supportando l’ipotesi che la filtrazione sia fisiologicamente controllata piuttosto che puramente meccanica, sebbene siano necessarie ulteriori ricerche per chiarirne i meccanismi sottostanti.