Daphnia magna:
la pulce d'acqua

Descrizione e distribuzione

Il genere Daphnia include più di 100 specie di crostacei planctonici d'acqua dolce appartenenti alla classe dei Branchiopodi. Le Daphnia sono classificate nel sott'ordine dei Cladoceri, caratteristicamente protetti da un carapace chitinoso semitrasparente.

La Daphnia magna è una delle specie più grandi, potendo raggiungere i 5 mm di lunghezza. Possiede due antenne ramificate esterne -usate per nuotare- e cinque appendici toraciche all'interno del carapace. Queste producono una continua circolazione d'acqua che procura ossigeno e nutrienti. La parte più caudale del corpo presenta due cercopodi a forma di artiglio, utilizzati per la pulizia del carapace. Le Daphnie possiedono un unico occhio composto anteriore ed un piccolo ocello. I maschi sono tipicamente più piccoli delle femmine (2 mm), ma hanno antennule più lunghe ed il primo paio di appendici modificate a forma di uncino, utilizzate per aggrapparsi alla femmina durante l'accoppiamento. Il corpo della Daphnia magna può apparire diafano, rendendo evidente il solo apparato digerente che assumerà il colore del cibo ingerito, ovvero tingersi di arancione per l'accumulo di emoglobina, che viene sintetizzata quando l'ossigeno è scarso.

La Daphnia magna ha una distribuzione quasi cosmopolita: Europa (Italia compresa), nord America (USA, Canada), Africa (Algeria, Marocco, Tunisia, Etiopia), Asia (Cina, Cipro, Iran, Israele, Mongolia, Russia, Turchia), tuttavia è sempre lontana dai climi equatoriali, essendo poco tollerante delle alte temperature.

Daphnia magna colonizza raccolte d'acqua sia dolce che salmastra (fino all'otto per mille di salinità). La temperatura ambientale ottimale ha un intervallo piuttosto limitato, 18-22°C, tuttavia le Daphnia sono in grado di tollerare valori ben più estremi, benchè questo vada a scapito della loro taglia (in acque calde restano più piccole) o del loro potenziale riproduttivo (a basse temperature smettono di riprodursi del tutto). Il mio ceppo in particolare si è mostrato in grado di continuare a riprodursi alla temperatura di 28°C e di poter resistere a punte di 30°C diurni, purchè la notte la temperatura scendesse sotto i 27°C. In queste condizioni estreme la colonia ha un ciclo vitale accelerato, consuma notevoli quantità di cibo ed è più sensibile agli inquinamenti. Parametri chimici limitanti per la sopravvivenza della Dahnia magna sono la presenza di sali di calcio (che devono superare i 0,5mg/l) ed un range di pH compreso tra 5,75 e 9.

Ciclo vitale

Le femmine di Daphnia magna producono solitamente covate partenogenetiche (senza fecondazione maschile) composte da 6-10 uova, ma nel picco della stagione riproduttiva (in aprile-maggio) -per una femmina al massimo sviluppo- possono arrivare eccezionalmente a 100. Queste sono mantenute in un'apposita camera d'incubazione all'interno del carapace, in posizione dorsale, ove schiudono in 3-4 giorni. I piccoli vengono quindi liberati in occasione della muta della madre, che avviene generalmente entro 2-3 giorni; nel frattempo sono nutriti dalla madre che passa parte del materiale filtrato nella camera d'incubazione. I naupli ricordano morfologicamente gli adulti ed in condizioni favorevoli sono tutte femmine; queste raggiungeranno l'età adulta dopo 4-6 mute, in 6-10 giorni. Ogni femmina depone mediamente 6-8 covate nel suo arco vitale, con punte eccezionali di 25.

Quando le condizioni ambientali divengono sfavorevoli (temperature limitanti, scarsità di cibo) le Daphnia magna modificano il loro ciclo vitale producendo una generazione in cui sono presenti i maschi. Segue una vera riproduzione sessuale con uova fecondate che vengono racchiuse in una apposita capsula protettiva, l'efippio. Queste non si schiuderanno, ma saranno rilasciate la successiva muta e resteranno in uno stato di diapausa all'interno dell'efippio, finchè le condizioni ambientali non torneranno favorevoli. Solitamente ogni efippio di Daphnia magna contiene solo due uova.

L'aspettativa di vita di una Daphnia magna varia in funzione della temperatura: a 20°C (l'optimum) è di 56 giorni, a 25°C 40 giorni. In presenza di condizioni ambientali irregolari, con forte escursione termica e/o con fluttuazioni dei livelli d'ossigeno e nutrienti, la vita della Daphnia si accorcia sensibilmente.

Comportamento

Daphnia magna forma gruppi molto numerosi per semplice coesistenza, ad oggi infatti non è stato possibile dimostrare alcuna forma di comunicazione o percezione tra i diversi individui (ad eccezione della riproduzione sessuata). Questa specie, nonostante sia il "gigante" tra le Daphnia, tende a scomparire quando messa in competizione con le più piccole, Daphnia pulex o Daphnia longispina, dotate di una più elevata capacità di resistere agli sbalzi ambientali ed alle alte temperature.

Le Daphnia magna usano le loro antenne a remo per muoversi attivamente (a rapidi "salti", da cui il soprannome di pulci d'acqua) esibendo fenomeni migratori verticali che le portano verso il fondo durante il giorno (per ridurre la predazione) e alla superficie durante la notte. Questo fenomeno è evidente in grandi raccolte d'acqua, mentre in piccole raccolte, in assenza di predatori, tendono ad aggregare nelle zone più illuminate, dove la proliferazione algale è più attiva. Il loro occhio composto, oltre a rispondere agli stimoli luminosi, può percepire movimenti nelle immediate vicinanze. Le Daphnia magna hanno anche la capacità di percepire stimoli chimici che le aiutano a localizzare sia potenziali fonti di cibo, che predatori.

Le Daphnia magna si alimentano filtrando le particelle sospese nell'acqua. Le cinque appendici toraciche, dette fillopodi, funzionano come piccole pompe in grado d'aspirare l'acqua esterna e costringerne la circolazione all'interno del carapace. In particolare il terzo e quarto paio sono dotate di ventagli di setole molto fitte, che catturano qualsiasi particella tra 1 e 50 micron di diametro. L'efficienza di questo apparato filtrante permette di catturare spore fungine, batteri, alghe e protozoi che vengono poi spinti, attraverso una scanalatura, verso la bocca. La Daphnia non operano alcuna selezione sul cibo, ingerendo tutte le particelle catturate compreso eventuale detrito inerte. Questa specie ha la particolarità, quando il cibo scarseggia, di muoversi contro il substrato del fondo per smuovere il detrito e poterlo così ingerire nel tentativo di procurarsi un po' di materia organica.

A causa della sua grossa taglia, la Daphnia magna è meno suscettibile alla predazione di alcuni piccoli invertebrati acquatici, tuttavia risulta più sensibile alla pressione predatoria dei pesci. Per questa ragione risulta più abbondante nelle raccolte d'acqua temporanee, soggette ad essiccamento nel periodo estivo.

Le ragioni per cui Daphnia magna viene allevata superano il suo mero utilizzo come cibo vivo, infatti questo piccolo crostaceo viene utilizzato come biomarcatore ambientale ed, in sede didattica, per poter osservare il suo ciclo vitale. Descriverò quindi di seguito alcune modalità che ho sperimentato personalmente ed orientate ai diversi usi cui saranno indirizzate le nostre pulci d'acqua.

Allevamento estensivo

Questa modalità d'allevamento prevede solo il mantenimento di una colonia stabile di Daphnia magna a scopo di osservazione, quindi non è utilizzata per produrre cibo vivo. In questo caso i nostri interventi saranno minimi e solitamente la colonia esibirà il suo normale ciclo vitale senza sostanziali oscillazioni del numero di individui.

A seconda dello spazio a vostra disposizione potrete usare un semplice secchio d'acqua, o una vasca/acquario di basso litraggio. Personalmente ho avuto esperienze positive sia con una piccola conca da 12 litri (in cui coltivo una ninfea nana sul terrazzo), sia con una minuscola vasca da un solo litro. Chiaramente se dedicherete loro un acquario da una ventina di litri potrete ricreare anche un piccolo stagno in cui le Daphnia daranno il meglio di sè (l'ho provato per alcune settimane... finchè non ho introdotto delle Betta). Qualunque sia la vostra scelta ricordatevi che il fine è avere un micro ecosistema quasi autonomo.

Il secchio sul terrazzo: metodo in assoluto meno impegnativo, consente di mantenere le Daphnia magna in condizioni naturali. Dovete solo preparare un secchio con acqua decantata, meglio se prelevata da un acquario. Aggiungete un po' di sostanza organica e di sali minerali senza esagerare (io uso una buccia di banana, o mezzo cubetto di lievito, più poche gocce di concime senza microelementi, perchè il rame è letale). Aspettate un paio di settimane per far sì che il microambiente si stabilizzi e compaiano le prime alghe, poi inserite poche Daphnia magna. Non fatevi prendere la mano: è meglio metterne 5 che 50, perchè è bene che siano loro a colonizzare progressivamente la raccolta d'acqua riproducendosi fino a raggiungere una popolazione d'equilibrio.

Se il vostro secchio ha un'esposizione luminosa e climatica adeguata in pratica non dovrete fare più nulla, salvo introdurre piccole quantità di cibo che servirà anche da concime (basta un pizzico di lievito di birra o un pezzetto di buccia di banana). Limitate i vostri interventi ad una sola volta a settimana, per non provocare pericolose oscillazioni numeriche o improvvisi inquinamenti.

I cambi d'acqua saranno molto rari e solo parziali, semmai dovrete rabboccare il secchio per contrastare l'evaporazione. Dato l'elevato gradimento del calcio, se abitate in una zona con acqua tenera, sarà bene aggiungere qualche pietra calcarea nel secchio, per mantenere al meglio le vostre Daphnia. Aggiungo per inciso che inserendo le Daphnia magna nel secchio delle mie ninfee non ho mai più visto una larva di zanzara, perchè le fanno morire di fame essendo filtratrici formidabili. Questa sì che è lotta biologica!

Il mini-acquario: se il secchio è indubbiamente comodo (può fungere anche da riserva d'emergenza, per chi pratica un allevamento intensivo delle Daphnia), non permette un'agevole osservazione dei piccoli crostacei. Chi, come me, ama osservare da vicino gli animali che alleva, dovrà quindi optare per una piccola vasca dedicata. Mentre le stavo mantenendo in un piccolo acquario in fase di avvio dove sicuramente la loro osservazione era facilitata, ma il filtraggio poneva seri problemi, mi venne l'idea di provare a spostare un paio di Daphnia in una micro vasca di un solo litro, arredata con poco ghiaino calcareo, dove mantenevo alcune chiocciole del genere Melanoides.

Questa vaschetta era in una posizione decisamente poco luminosa e riceveva, come unico apporto esterno, 2-3 scaglie di cibo in fiocchi somministrate a giorni alterni... una situazione davvero al limite. Eppure, contro ogni aspettativa, le Daphnia magna si moltiplicarono formando un piccolo "branco" 30-40 esemplari a vari stadi di sviluppo. La cosa che più mi ha stupito è che questo microscopico ecosistema si sia mantenuto stabile per mesi, nonostante non effettuassi cambi d'acqua se non una volta al mese (1/2 litro, aspirata dal fondo). Ne deduco che i batteri decompositori e qualche probabile protozoo/rotifero fornissero un nutrimento sufficiente al mantenimento della colonia. Chi dunque avesse poco spazio disponibile non avrà problemi a ricreare qualcosa di simile, ma non dimenticatevi di aggiungere le lumachine acquatiche (Melanoides, Physia, o Limnea vanno tutte bene) e di fornire una fonte di calcio.
Di seguito il link al filmato esplicativo.

Allevamento intensivo

Daphnia magna in vaso: questo metodo l'ho utilizzato per più anni con successo e permette di farvi produrre Daphnia sufficienti ad integrare l'alimentazione di un acquario ben popolato un paio di volte a settimana. Naturalmente espandendo il litraggio, o organizzandolo in batteria, la produttività sarà proporzionale... come anche il vostro impegno per mantenerlo.

Questo sistema si prefiggeva comunque di ridurre al minimo gli interventi ed in particolare i cambi d'acqua che -secondo i protocolli d'allevamento riportati in altri siti- dovrebbero essere frequentissimi. Ho utilizzato un grosso barattolo da conserva (5 litri), arredandolo minimalisticamente con un pezzo di legno prelevato da un acquario, alcuni sassi calcarei ed un ciuffo di Ceratophyllum demersum. Coinquiline alcune Physia e Limnea, per tenere i vetri abbastanza puliti. Il movimento dell'acqua era garantito da una piccola pompa ad aria da acquario, ma il tubo di emissione non era dotato di pietra porosa, perchè le bolle piccole possono penetrare nel carapace e portare galla le malcapitate Daphnia, condannandole a morte. Viceversa le grandi bolle, purchè non eccessive, non procurano alcun danno, neanche ai microscopici naupli.

Dopo alcuni giorni ho introdotto una trentina di Daphnia magna, che ho nutrito ogni sera con lievito di birra fresco. In questa fase d'avvio è necessario essere molto parchi col cibo: l'acqua deve apparire solo leggermente torbida, ma con buona visibilità in trasparenza. Una quantità di lievito pari ad una lenticchia è più che sufficiente. Dopo una settimana noterete un incremento esponenziale di naupli, mentre a 15 giorni dovrete incrementare la quantità di lievito per mantenere la colonia ormai avviata. A regime dovrete dosare il lievito cosicchè, tra una somministrazione e l'altra, l'acqua torni completamente limpida.

Oltre a nutrire quotidianamente le Daphnia, dovrete eliminare il massiccio rilascio di mute del carapace che si accumuleranno nel recipiente, rendendo l'acqua carica di detriti a causa del movimento creato dalla pompa. Questo di solito è attuato con cambi quasi totali dell'acqua, tuttavia ho sperimentato con successo che l'impiego di un piccolo filtro fatto in casa (un pezzo di bottiglia di plastica fissata ad un pezzetto di tubo rigido e caricata con lana di perlon), o di quelli usati per le caridine, funziona ugualmente bene. Il filtro, mosso dalla stessa pompa già presente, sarà utilizzato solo per 3-4 ore ogni settimana, rimuovendo così rapidamente tutte le mute flottanti. Il filtro tratterrà necessariamente anche molti naupli che potranno essere direttamente somministrati come cibo vivo. Se invece desideraste recuperarli, basterà sciacquare la lana di perlon in un piccolo recipiente e aspettare che le mute si depositino sul fondo. I naupli saranno invece versati in un setaccino per artemie e reintrodotti nel vaso di coltura. Questo accorgimento permette un risparmio idrico notevole, riducendo i cambi d'acqua ad un 50% del volume una volta al mese.

Se allevate le Daphnia magna come cibo vivo per pesci o anfibi, vi troverete a dover decidere le modalità di raccolta più adatte in base al bisogno. Per un acquario "fritto misto" con pesci di taglia diversa il metodo più semplice consiste nel raccogliere direttamente con un vasetto una parte dell'acqua di coltura con tutti i suoi abitanti. Per non versare quest'acqua carica di nitrati nell'acquario è sempre meglio passare tutte le Daphnia in un setaccino per artemie e somministrarle così (con questo sistema tra l'altro effettuerete senza interventi aggiuntivi i cambi d'acqua necessari per portare avanti la colonia).
In casi particolari vi potrebbero servire solo esemplari di Daphnia magna di taglia adulta, ovvero i loro naupli. Per "pescare" i primi conviene costruirsi un mini-retino di tulle con maglia adeguata. Tenete conto che con questo tipo di raccolta sottrarrete però sistematicamente le Daphnia con massimo potenziale riproduttivo dal vostro allevamento, che potrebbe risentirne.
Per selezionare i soli naupli dovrete invece passare nel retino di tulle (meglio farne uno ad hoc con maglia più fine) un bicchiere della vostra coltura di Daphnia, rimettendo le Daphnia rimaste nel retino nella coltura e raccogliendo i naupli passati con l'acqua reflua usando un setaccino per artemie.

NOTA: come conservare il lievito di birra. Scrivo questa breve nota per evitarvi un problema sottostimato, ma importante: il lievito di birra fresco si conserva bene in frigo finchè è racchiuso nella sua confezione integra, ma appena aperto soffre terribilmente sia l'umidità che la presenza di ossigeno, morendo in pochi giorni. Il lievito morto, rispetto al vivo, si riconosce perchè tende più al giallognolo-marroncino e soprattutto smette di sfaldarsi a "zolle" divenendo invece appiccicoso. Quando è così conviene buttarlo perchè diventa solo fonte di inquinamento. Per utilizzarlo tutto senza inconvenienti dovrete quindi usare due precauzioni: 1) non maneggiatelo mai a mani bagnate/umide; 2) richiudetelo bene, facendo aderire perfettamente la confezione al cubetto e avvolgendo il tutto con la pellicola trasparente da cucina, ben stretta (fuori tutta l'aria!).
Un'alternativa altrettanto valida per colture ben avviate (che consumano tutto il lievito somministrato in meno di 12 ore) è quella di prepararsi delle mini-dosi di lievito surgelato, da stemperare in poca acqua tiepida prima della somministrazione.
Ho letto che l'uso di crusca di riso omogeneizzata in acqua con un frullino ad immersione, e filtrata con un filtro a maglie da 60 micron, può essere utilizzata come alimento completo e sostitutivo al lievito, ma non l'ho mai provata, quindi se volete fare la prova a voi la scelta.
Di seguito il link al filmato esplicativo.

Allevamento intensivo con alghe: per chi ha bisogno di produzioni eccezionali di Daphnia magna diviene necessario procurarsi delle alghe planctoniche (es. Chlorella, Dunaliella, Scenedesmus, o Tetraselmis) e coltivarle per creare una vera catena trofica. Ho fatto per un breve periodo una simile esperienza ed in effetti si tratta dell'allevamento più produttivo e con meno stress da parte nostra. Però si raddoppierà lo spazio necessario e -se portato avanti nella brutta stagione- saremo costretti a mantenere artificialmente temperatura ed illuminazione delle colture algali, incrementando la bolletta elettrica.

Le alghe nella bella stagione possono essere coltivate in secchi sul terrazzo (ma attenti all'assalto delle zanzare), nella brutta in batterie di bottiglie illuminate per 14-16 ore al giorno da un tubo fluorescente fitostimolante, o a luce fredda, posto a pochi centimetri (sempre utile l'aggiunta di alcune gocce di concime, purchè privo di rame). Per ottimizzare l'illuminazione è utile porre della carta stagnola sul lato opposto delle bottiglie, così da concentrarla sulle colture. Il locale deve comunque garantire temperature che non scendano sotto i 18°C, meglio se intorno ai 25°, perchè le alghe si riprodurranno molto più rapidamente.

Usando alghe come cibo avrete il grande vantaggio di non dover alimentare artificialmente le Daphnia su base quotidiana: fintanto che l'acqua è colorata di verde non dovrete intervenire e, se l'ambiente è ben illuminato, le alghe continueranno a riprodursi anche nel contenitore delle Daphnia rimandando il vostro intervento. Questa presenza di cibo a "saturazione" permette alle Daphnia di dare il meglio, riducendo nel contempo il carico inquinante. Anche in questo caso è comunque utile garantire il movimento dell'acqua ed attuare saltuariamente una breve filtrazione dell'acqua di coltura. Una volta a settimana sarebbe meglio inserire comunque un po' di lievito per arricchire la dieta delle Daphnia magna con un cibo più vitaminico. Con questo approccio la produttività della vostra coltura dipenderà solo dal litraggio che vorrete dedicare alle vostre Daphnia, è quindi la più indicata per chi alleva specie che predano unicamente cibo vivo. Tenete comunque conto del fatto che le Daphnia magna sono un cibo costituito da molta scoria (il carapace) ed una ridotta massa corporea realmente assimilabile, ragion per cui possono risultare insufficienti se usate come unica fonte di cibo.

Conclusioni ed approfondimenti

Daphnia magna risulta un piccolo crostaceo di facile allevamento, l'unico rischio reale per chi cominci ad allevarla è quello di sovraccaricare di nutrimento la coltura, mandandola a pallino. Vi consiglio quindi, almeno all'inizio, di dedicare sempre un recipiente all'allevamento estensivo di qualche esemplare, che vi potrà servire per rigenerare eventuali allevamenti intensivi andati in crisi. Per chi volesse utilizzare questi crostacei per il nutrimento di avannotti, consiglio di passare alle Moina che sono di taglia minuta, più ricche in proteine, e molto più tolleranti delle alte temperature e dell'inquinamento. Eccovi dei link di riferimento da cui ho attinto le notizie biologiche su Daphnia magna:

Refs:
Introduction to Daphnia Biology
The ecological niche of Daphnia magna
ADW: Daphnia magna