La barriera corallina o scogliera corallina (in inglese coral reef) è una biocostruzione marina tipica delle acque costiere dei mari e degli oceani tropicali, originata principalmente dall'attività di calcificazione di animali bentonici, i coralli duri o madrepore, in determinate condizioni ambientali. Una barriera corallina è composta da formazioni sottomarine biogeniche costituite e accresciute dalla sedimentazione degli esoscheletri calcarei dei coralli, in endosimbiosi con microalghe dette zooxantelle, che danno luogo ad ecosistemi estremamente ricchi di biodiversità.
Il termine si riferisce in genere alla barriera corallina di acque basse, habitat ad alto irraggiamento solare tipico dei mari tropicali, ma esistono biocostruzioni analoghe anche in acque a bassa penetrazione della luce (cosiddetta barriera corallina mesofotica) o in condizioni di assenza di luce (barriera corallina di acque profonde).
Questo tipo di ambiente è unico in quanto le barriere hanno creato delle isole e delle lagune in mari profondi, modificando sia il fondo sia le coste (ricoperte di sabbia finissima, frutto dell'erosione marina sui coralli e dell'azione di alcuni pesci che si cibano dei polipi, meglio noti come "corallivori"). La barriera corallina fa parte di una piattaforma carbonatica, e generalmente ne costituisce la fascia marginale verso mare. Verso terra è spesso (ma non necessariamente) separata dalla costa da lagune molto alte. Nonostante le barriere coralline occupino solo lo 0,1% del fondo oceanico della Terra, supportano il 25% di tutte le specie marine del nostro pianeta. Il primo di giugno è la giornata mondiale dedicata alle barriere coralline.
Come suggerisce il nome, le barriere coralline sono costituite da scheletri di corallo provenienti da colonie di corallo per lo più intatte. Man mano che altri elementi chimici presenti nei coralli vengono incorporati nei depositi di carbonato di calcio, si forma l'aragonite.
Distribuzione delle barriere coralline
I coralli duri o madrepore vivono in tutti i mari del globo, ma mentre nei mari freddi e temperati costituiscono colonie piccole, nelle zone tropicali e subtropicali assumono un notevole sviluppo tale da formare le barriere coralline. L’osservazione della distribuzione geografica delle barriere coralline evidenzia come il loro sviluppo dipenda dal verificarsi di precise condizioni ambientali, riscontrabili solo in alcune acque costiere tropicali.Le barriere coralline sono diffuse in tutta la fascia intertropicale tra i 30° di latitudine Nord e i 30° di latitudine Sud. Le aree geografiche con maggiore sviluppo delle barriere coralline sono i Caraibi, il Mar Rosso, l’Oceano Indiano (Africa orientale, India, Maldive), l’arcipelago della Sonda (Malesia, Indonesia, Timor), l’Australia settentrionale, la Polinesia e le Antille. Si stima che le barriere coralline coprano 284.300 km² (109.800 miglia quadrate), poco meno dello 0,1% della superficie degli oceani. La regione indo-pacifica (che comprende Mar Rosso, Oceano Indiano, Sud-Est asiatico e Pacifico) rappresenta il 91,9% di questo totale. Il sud-est asiatico rappresenta il 32,3% di quella cifra, mentre il Pacifico, inclusa l'Australia, rappresenta il 40,8%. Le barriere coralline atlantiche e caraibiche invece rappresentano il 7,6%.
In Australia, al largo delle coste del Queensland, si snoda la più grande barriera corallina del mondo, la Grande barriera corallina australiana (The Great Barrier Reef): 2.900 barriere collegate tra loro, 900 isole, 345.000 chilometri quadrati, oltre 2.200 km di lunghezza. Ospita circa 1.500 specie di pesci.
Caratteristiche generali delle barriere coralline
Nell'immaginario collettivo e non solo, le barriere coralline rappresentano un mondo sommerso variopinto e altamente ricco in biodiversità. Le caratteristiche uniche dell'habitat che si crea a ridosso dei reefs (altro modo, anglosassone, per riferirsi alle barriere) sono dovute alla presenza dei coralli stessi che offrono riparo e protezione a migliaia di specie.
La parte superiore delle barriere coralline, termine oggi riservato esclusivamente a quelle di maggiori dimensioni e poste lontano dalla costa (Grande Barriera Corallina australiana, Belize, ecc), fino a 5 m di profondità, è un ambiente ad alto o altissimo irraggiamento solare. Pochi cm al di sotto della superficie dell'acqua si possono raggiungere i . Ma già a di profondità, la quantità di luce si dimezza, attestandosi intorno ai nella fascia dei . La luce è il “carburante” della barriera, in quanto viene catturata dai pigmenti fotosintetici delle zooxantelle, le alghe (genere Symbiodinium) che vivono in strettissima simbiosi con i coralli, detti per questo zooxantellati, all'interno dei loro tessuti, stimolandone la crescita fornendo zuccheri e ossigeno e favorendo la costruzione dei loro scheletri calcarei.
A questa grande quantità di luce in natura si aggiunge un notevole idrodinamismo (movimento dell'acqua), percentuali bassissime di nutrienti in soluzione e una buona quantità di plancton.
Fattori ambientali limitanti
Le barriere coralline sono distribuite esclusivamente nelle calde acque costiere poco profonde delle regioni tropicali. Questo soprattutto perché il meccanismo di simbiosi tra le microalghe unicellulari e i coralli costruttori dei reef, per riuscire a produrre quantità di carbonato di calcio così elevate, necessita di un range di condizioni ambientali molto ristretto. La formazione delle barriere coralline è un processo antico e complesso che coinvolge numerosi organismi marini ed una grande varietà di processi e forze fisiche e chimiche.
Luce, profondità e trasparenza
Le barriere coralline necessitano di un forte irraggiamento solare, come è consueto nelle regioni tropicali. L’esigenza di un’elevata luminosità per poter esplicare al meglio la funzione fotosintetica delle zooxantelle spiega perché la crescita dei coralli costruttori dei reef avvenga soprattutto nei primi metri della zona eufotica, attorno a isole e continenti. I coralli costruttori crescono fin dove arriva la luce del sole, quindi sott’acqua possono raggiungere una profondità di 15-25 m con un massimo di 40-50 m. Senza una sufficiente illuminazione, la fotosintesi delle zooxantelle non può realizzarsi e ciò riduce la capacità dei coralli di produrre carbonato di calcio e quindi di ‘edificare’ i reef. La quantità di luce diminuisce al crescere della latitudine dove la penetrazione dei raggi solari in profondità può stagionalmente essere inferiore anche a 10 m. La quantità di luce che raggiunge le profondità massime è quella degli atolli corallini in oceano aperto. Per la crescita delle barriere coralline è fondamentale inoltre la trasparenza dell’acqua: l’acqua deve essere limpida senza sedimenti, sabbia o fanghi in sospensione. È anche per questo motivo che i reef si formano in zone lontane dalle foci fluviali o dai fondali fangosi, che sono ambienti molto torbidi.
Temperatura
I coralli costruttori dei reef tropicali sono molto sensibili e poco tolleranti alle variazioni di temperatura (non sono euritermi ma stenotermi): richiedono acque costantemente ma moderatamente calde. Sebbene i coralli possano sopportare brevi esposizioni a temperature estreme, nel corso dell’anno deve necessariamente esservi una temperatura costante dell’acqua: superiore in media ai 20 °C, comunque non inferiore ai 18 °C e non superiore ai 32 °C per tutti i periodi dell’anno. Sembra che la temperatura ideale per la crescita dei coralli sia compresa tra i 23 °C e i 29 °C. Dove la temperatura dello strato superficiale del mare non varia oltre questi limiti di tolleranza, l’area è potenzialmente idonea per lo sviluppo di barriere coralline. Questa prerogativa si verifica sostanzialmente solo nelle acque costiere tropicali: nei mari temperati infatti, come il mar Mediterraneo, le specie di coralli che nei mari tropicali danno origine alle barriere coralline sono assenti. Sulle coste occidentali dell’Africa e dell’America, comprese tra i tropici, le formazioni coralline mancano o sono molto ridotte soprattutto a causa di correnti fredde che in quelle zone raggiungono le latitudini tropicali. La temperatura delle acque influenza anche la presenza di alcune specie piuttosto di altre: così acque a 25-29 °C sono ottimali per coralli ramificati mentre sotto i 24 °C crescono per lo più forme lisce e compatte.
I coralli non riescono a sopportare temperature molto basse né troppo alte e in caso di fenomeni di abbassamento o di innalzamento eccessivo della temperatura dell’acqua muoiono rapidamente. Un aumento della temperatura anche modesto mette i coralli in forte difficoltà: è noto che quando la temperatura dell'acqua si mantiene a lungo sopra una temperatura limite i coralli tropicali vanno incontro a importanti fenomeni di sbiancamento (coral bleaching); fondamentalmente a causa dello stress termico perdono le loro piccolissime ma preziosissime microalghe simbionti che vivono all'interno dei loro tessuti (che oltre a fornire gran parte del nutrimento ai coralli e aiutarli nella calcificazione e quindi nella biocostruzione della barriera corallina, forniscono loro le colorazioni caratteristiche), e questo comporta la perdita della colorazione dei coralli, che appaiono parzialmente o completamente sbiancati, e uno stato di stress e di mancanza di nutrizione che può portare alla morte dei coralli. Della simbiosi tra coralli e zooxantelle e del fenomeno dello sbiancamento dei coralli se ne discuterà più approfonditamente in seguito. L’aumento della temperatura dell’acqua, anche di pochi gradi, provocato dalle modificazioni climatiche planetarie può avere importanti e drammatiche ripercussioni sull’intero ecosistema. Il passaggio nell’Oceano Indiano della corrente calda di El Niño proveniente dal Pacifico ha causato la morte di vasti tratti di barriera corallina. Le barriere coralline sono assenti nel Mediterraneo perché le temperature invernali delle acque del Mediterraneo scendono al di sotto dei 18 °C, sono quindi cioè troppo basse.
Salinità e sedimenti Per la formazione e la crescita delle barriere coralline occorre un valore di salinità delle acque costante (né troppo bassa, né troppo alta) e uguale a quella oceanica (i coralli costruttori sono quindi anche stenoalini oltre che stenotermi, non sopportano cioè importanti variazioni di salinità dell'acqua dell'ambiente in cui vivono). La maggior parte dei coralli costruttori di barriere coralline richiede acque molto saline in genere comprese tra 32 e 42‰ (cioè 32-42 grammi di sali per ogni litro d’acqua). Sembra che le condizioni di salinità ottimali per la crescita dei coralli siano comprese tra 34 e 37‰. I coralli quindi non sopportano differenze significative di salinità rispetto al normale. Di conseguenza, piogge abbondanti possono alterare la salinità dell’acqua e quindi danneggiare i coralli più superficiali. La necessità di acque molto saline spiega l’assenza di barriere coralline nelle vicinanze delle foci dei grandi fiumi, dove l’apporto di acqua dolce elevato diluisce l’acqua salata. Una grande responsabilità nell’interrompere a nord la Grande Barriera Corallina australiana è a carico dei fiumi della Nuova Guinea, così come la foce del Rio delle Amazzoni previene lo sviluppo di barriere coralline a sud dei Caraibi. Lo stesso accade in molte aree dell’Indonesia come alcune coste di Sumatra, Sulawesi, Borneo e lungo diverse coste indiane e malesi. D’altra parte zone ad alta concentrazione di sali come il Mar Rosso o il Golfo Persico vedono un abbondante sviluppo di coralli ed un’ampia diffusione di barriere coralline. Sebbene i coralli sembrino tollerare maggiormente alte concentrazioni di sale, vi sono anche in questo caso dei limiti ed una salinità di 45‰ è mal tollerata da quasi tutte le specie, solo alcune specie dei coralli Porites resistono a concentrazioni di 48‰.
Substrato, nutrienti ed inquinamento