Daphnia
Daphnia magna con uova
Classificazione scientifica
Kingdom: Animalia Phylum: Arthropoda Subphylum: Crustacea Classe: Branchiopoda Ordine: Cladocera Famiglia: Daphniidae Genere: Daphnia Müller, 1785
Sottogenere
Sottogenere Daphnia Sottogenere Hyalodaphnia Sottogenere Ctenodaphnia

Daphnia è un genere di piccoli, crostacei acquatici, per lo più d’acqua dolce, generalmente tra .2 e 5 mm di lunghezza, appartenenti alla famiglia Daphniidae dell’ordine dei Cladocera, e caratterizzati da un singolo occhio composto, due antenne doppiamente ramificate, e un carapace generalmente traslucido. Le dafnie o dafnidi sono comunemente chiamate pulci d’acqua a causa del loro stile di nuoto a scatti o a salti (anche se le pulci sono insetti e quindi questi due gruppi sono solo molto lontanamente correlati come artropodi).

Tuttavia, il nome comune di pulce d’acqua è applicato anche ad altri animali, compresi i membri dell’ordine Cladocera in generale, così come i generi copepodi Cyclops e Diaptomus.

I dafnidi, che sono per lo più planctonici, vivono in vari ambienti acquatici che vanno dalle paludi acide ai laghi di acqua dolce, stagni, ruscelli e fiumi. Non ci sono rappresentanti marini conosciuti del genere Daphnia, e solo circa l’uno per cento dei cladoceri si trova al di fuori degli ambienti d’acqua dolce, per lo più in acqua salmastra.

Come altri taxa, le dafnie esibiscono una funzionalità a due livelli, promuovendo non solo la propria sopravvivenza, riproduzione e sviluppo, ma anche giocando un ruolo prezioso nell’ecosistema e per gli esseri umani. Ecologicamente, le dafnie sono componenti importanti delle catene alimentari d’acqua dolce, consumando alghe e altri piccoli organismi, ed essendo a loro volta prede di piccoli pesci e altri animali acquatici carnivori. Per gli esseri umani, le dafnie non solo aggiungono alla meraviglia della natura, ma sono anche una specie preziosa per la ricerca e come specie indicatrice. Il loro carapace traslucido le rende particolarmente eccellenti soggetti al microscopio.

Daphnia al microscopio

Daphnia testa

Dapnia addome

Descrizione

Anatomia della Dafnia

Cladocera e Crustacea

Le Dafnie sono crostacei (subphylum Crustacea), un gruppo di artropodi che include i familiari granchi, aragoste, gamberi, cirripedi, copepodi, krill e gamberi. I crostacei sono caratterizzati dall’avere appendici ramificate (biramose), un esoscheletro composto da chitina e calcio, due paia di antenne che si estendono davanti alla bocca, e appendici appaiate che agiscono come mascelle, con tre paia di apparato boccale mordente. Condividono con altri artropodi il possesso di un corpo segmentato, un paio di appendici articolate su ogni segmento, e un esoscheletro duro che deve essere periodicamente cambiato per la crescita. La maggior parte delle specie di crostacei sono marine, ma ci sono molte forme d’acqua dolce, come i gamberi e le Daphnia, e alcune forme terrestri.

L’ordine a cui appartengono le dafnie, Cladocera, è composto da organismi che nuotano liberamente, e la maggior parte si orienta con la parte dorsale in alto. Hanno un carapace a due valve, che generalmente copre la maggior parte del corpo tranne le appendici. La testa è tipicamente separata dal corpo da una profonda rientranza, ma può anche non essere separata. Si proietta in avanti come un becco o rostro. Sulla fronte c’è un occhio composto non accoppiato, risultato di due occhi fusi, e, nella maggior parte delle specie, un occhio naupliar semplice (un organo conservato dallo stadio larvale “naupliar”). Il numero di ommatidi che compongono l’occhio composto varia da specie a specie a seconda delle loro preferenze alimentari. La Daphnia che filtra il plancton ha un occhio di soli 22 ommatidi, mentre le carnivore Evadne e Leptodora ne hanno 80 e 300, rispettivamente.

Nei Cladocera, il primo paio di antenne che contiene gli organi sensoriali è abbastanza piccolo ed è attaccato al rostro. Il secondo paio, invece, è sproporzionatamente grande rispetto al corpo. Ogni secondo paio di antenne ha due rami, ed entrambi i rami hanno setole lunghe e piumose. Il secondo paio di antenne è l’organo primario sia per la locomozione che per la cattura del cibo nelle pulci d’acqua.

Sul lato inferiore della testa si trova la bocca, circondata dal labbro superiore di fronte, le mandibole ai lati e le mascelle (mandibole) sul retro. Il torace delle pulci d’acqua è molto corto e consiste di quattro o sei segmenti.

Daphnia

Nella Daphnia, la divisione del corpo in segmenti è quasi invisibile. La testa è fusa, ed è generalmente piegata verso il corpo con una tacca visibile che separa i due. Nella maggior parte delle specie, il resto del corpo è coperto da un carapace, con uno spazio ventrale in cui si trovano le cinque o sei paia di zampe. Le caratteristiche più evidenti sono l’occhio composto, il secondo paio di antenne e un paio di setae addominali.

In molte specie, il carapace è traslucido o quasi. Il cuore si trova nella parte superiore del dorso, appena dietro la testa, e la frequenza cardiaca media dei dafnidi è di circa 180 battiti al minuto in condizioni normali.

Il nuoto è alimentato principalmente dal secondo paio di antenne, che sono di dimensioni maggiori rispetto al primo paio. L’azione di questa seconda serie di antenne è responsabile del movimento di salto.

La durata della vita di una Daphnia non supera un anno ed è in gran parte dipendente dalla temperatura. Per esempio, i singoli organismi possono vivere fino a 108 giorni a 3°C mentre alcuni organismi vivono solo 29 giorni a 28°C. Una chiara eccezione a questa tendenza è durante l’inverno in cui le condizioni rigide limitano la popolazione e in cui le femmine sono state registrate per vivere più di sei mesi. Queste femmine generalmente crescono ad un ritmo più lento ma alla fine sono più grandi di quelle in condizioni normali.

Comportamento alimentare

Alcune Daphnia predano piccoli crostacei e rotiferi, ma la maggior parte sono filtratori, ingerendo principalmente alghe unicellulari e vari tipi di detriti organici compresi protisti e batteri. Mangiano anche forme di lievito, ma per lo più in laboratori o ambienti controllati. Le dafnie possono essere mantenute facilmente con una dieta a base di lievito.

Il battito delle zampe produce una corrente costante attraverso il carapace, che porta tale materiale nel tratto digestivo. Le particelle di cibo intrappolate sono formate in un bolo di cibo, che poi si muove lungo il tratto digestivo fino all’espulsione attraverso l’ano situato sulla superficie ventrale dell’appendice terminale.

La prima e la seconda coppia di zampe sono utilizzate nell’alimentazione del filtro degli organismi, assicurando che le particelle troppo grandi da gestire siano tenute fuori mentre le altre serie di zampe creano il flusso di acqua che scorre nell’organismo.

Ciclo vitale e riproduzione

Sacco di uova a riposo (ephippium) e il giovane dafnide che ne è appena uscito.

In condizioni ambientali favorevoli, le Daphnia si riproducono partenogeneticamente, di solito in primavera fino alla fine dell’estate.

Uno o più animali giovani vengono nutriti nella tasca della covata all’interno del carapace. Le Daphnia appena nate devono fare la muta diverse volte prima di essere completamente cresciute in un adulto, di solito dopo circa due settimane. I giovani sono piccole copie dell’adulto; non ci sono veri stadi ninfali.

Le femmine completamente mature sono in grado di produrre una nuova covata di giovani circa ogni dieci giorni in condizioni ideali. Il processo di riproduzione continua finché le condizioni ambientali continuano a sostenere la loro crescita.

Quando l’inverno si avvicina, o in condizioni di siccità, o in tempi di altre condizioni ambientali difficili, la produzione di nuove generazioni femminili cessa e vengono prodotti maschi partenogenici. Tuttavia, anche in condizioni ambientali difficili, i maschi possono costituire molto meno della metà della popolazione; in alcune specie i maschi sono sconosciuti. I maschi tendono ad avere dimensioni molto più piccole delle femmine e si distinguono anche per antenne più grandi (Clare 2002). Possiedono tipicamente un’appendice addominale specializzata, che è usata nell’accoppiamento per afferrare una femmina da dietro e aprire il suo carapace e inserire una spermateca, e quindi fecondare le uova. Queste uova fecondate sono chiamate uova invernali e sono dotate di uno strato extra di guscio chiamato efizio. Lo strato extra conserva e protegge l’uovo all’interno dalle dure condizioni ambientali fino ai tempi più favorevoli, come la primavera, quando il ciclo riproduttivo è in grado di avere luogo ancora una volta.

Oltre alla produzione di uova in grado di svernare, questo passaggio alla riproduzione sessuale è stato anche proposto per consentire una maggiore variazione della prole (attraverso la ricombinazione genetica), che può essere utile in condizioni varie o imprevedibili.

Importanza

Ecologicamente, le dafnie sono componenti importanti delle catene alimentari d’acqua dolce, consumando alghe e altri piccoli organismi, ed essendo a loro volta prede di piccoli pesci e altri animali acquatici carnivori, come le fasi acquatiche immature di libellule e damselflies.

Per gli esseri umani, le dafnie sono anche organismi modello per lo studio biologico. Il carapace traslucido le rende soggetti eccellenti per il microscopio poiché si può osservare il cuore pulsante. Anche sotto una potenza relativamente bassa, è possibile osservare il funzionamento del meccanismo di alimentazione, osservare i giovani immaturi che si muovono nella tasca della covata, osservare l’occhio mosso dai muscoli ciliari, e persino osservare i corpuscoli del sangue che vengono pompati nel sistema circolatorio dal cuore semplice. I dafnidi, come molti animali, sono inclini all’intossicazione da alcol, e sono soggetti eccellenti per studiare gli effetti del depressore sul sistema nervoso, grazie all’esoscheletro traslucido e alla frequenza cardiaca visibilmente alterata. Sono tolleranti all’osservazione, vivono sotto uno scivolo di copertura e sembrano non soffrire alcun danno quando tornano in acqua aperta. Questo esperimento può anche essere fatto usando caffeina, nicotina o adrenalina e osservando un aumento della frequenza cardiaca.

A volte le Daphnia possono essere usate in certi ambienti per testare gli effetti delle tossine su un ecosistema. Questo rende la Daphnia una specie indicatrice, particolarmente utile per questo scopo a causa della sua breve durata di vita e delle capacità riproduttive.

Le popolazioni di diverse specie di pulci d’acqua sono considerate minacciate. I seguenti dafnidi sono elencati come vulnerabili dalla IUCN: Daphnia nivalis, Daphnia coronata, Daphnia occidentalis, e Daphnia jollyi.

• Antunes, S. C., B. B. Castro, and F. Gonçalves. 2003. Risposte croniche di diversi cloni di Daphnia longispina (campo e ephippia) a diversi livelli di cibo Acta Oecologica 24(Supp 1): S325-S332. Recuperato il 14 maggio 2008.
• Clare, J. 2002. Daphnia: Guida per l’acquariofilo Caudata.org. Retrieved May 14, 2008.
• Dumont, H. J., and Ș. Negrea. 2002. Branchiopoda. Guide to the Identification of the Microinvertebrates of the Continental Waters of the World, 19. Leiden: Backhuys. ISBN 9057821125.

Tutti i link recuperati il 14 novembre 2017.

• Immagini e informazioni sulla Dafnia presso MBL Aquaculture