Riassunto completo Biologia marina

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Biologia marina

1. L’ambiente marino

Il mare ricopre il 70% della superficie terrestre.

Il volume degli oceani non è distribuito in modo omogeneo tra i due emisferi: l’80% delle acque sono presenti nell’emisfero sud, mentre il 61% nell’emisfero nord.

La profondità media degli oceani è di circa 3682 m. Il punto più profondo è la fossa delle Marianne, oceano Pacifico, con 11 mila metri.

L’oceano meridionale è l’oceano Antartico, questo si fonde con gli altri quindi ha un range di profondità media variabile.

Il Mediterraneo è 1/5 dell’Artico ma ha una profondità di 1450 m.

C’è un punto profondo nel mar Mediterraneo che è di circa 5 mila metri, nel mar Ionio (“abisso Calipso”).

L’ambiente marino è costituito da acqua e sedimento.

Lo spessore del sedimento varia, abbiamo:

• Una crosta oceanica, è quella al di sopra della quale c’è l’acqua.
• Crosta continentale, è quella costituita dalle terre emerse.

Lo spessore sopra la crosta oceanica è costituito da sedimento. Infatti la maggior parte degli oceani presenta la piana abissale formata da sedimento “incoerente” cioè molle, formato da fango.

Questo sedimento che si deposita sopra, ha uno spessore variabile.

Lo spessore del sedimento dipende dall’età della crosta terrestre e da altri processi, quello del mare dipende dai detriti che portano i fiumi. Ha uno spessore variabile da 150 m ad oltre 11 km, la vita (protozoi, virus e batteri) è presente a diversi metri sotto il sedimento, quindi è molto importante.

Topografia dei fondali oceanici

Topografia dei fondali oceanici (4 zone principali).

La piattaforma continentale è una zona che va da 0 ai 200 m di profondità, ed è ricoperta d’acqua.

La scarpata continentale è una discesa molto pendente, si considera dai 200 m ai 4000 metri, ai piedi di questa c’è una zona pianeggiante che si chiama piana batiale che va dai 2000 ai 4000 metri.

Gli abissi vanno dai 4000 ai 6000 metri. La piana abissale è la parte più abbondante del fondale, questa è interrotta da strutture topografiche come montagne marine oppure dalla fossa adale, che può avere una profondità di 11000 metri, e dà spazio agli organismi bentonici.

Il litorale è la parte emersa e riguarda la spiaggia, poi c’è il sublitorale che è la prima porzione della piattaforma continentale.

Piattaforma continentale

Arriva fino ad una zona che si chiama “shelf break”, è il punto in cui si infrangono le onde, punto di confine tra la piattaforma continentale e la scarpata continentale. Lo “shelf breack” è una zona estrema per la vita degli organismi perché è sottoposta di continuo a stress provocato dalle onde, ma anche a forti escursioni di temperatura.

La piattaforma non è estesa nello stesso modo in tutte le zone, dove ci sono più fiumi che portano materiale e sedimento, la piattaforma è più ampia; mentre dove ci sono meno fiumi, la piattaforma è più ristretta.

Il moto ondoso serve per portare sedimento al mare.

Il sedimento si divide in biogenico (quello che deriva dal corallo) e non biogenico.

Steso

Scaricato da Valentina Costantinj (costantini.vn@gmail.com)

Il moto ondoso serve anche per dividere il sedimento: quello più pesante e sabbioso si accumula, mentre quello più leggero è trasportato più facilmente. Il sedimento che viene trasportato dalla piattaforma continentale fino giù alla scarpata continentale porta la formazione di canyon, strutture topografiche con un altissimo hotspot di biodiversità, c’è molta vita ma anche molta spazzatura.

Il “continental rise” è una linea di confine che c’è tra la scarpata continentale e la piana abissale, dove si accumula sedimento.

Piana abissale

È una porzione estesa che occupa l’80% dei fondali oceanici, zona piatta interrotta da varie strutture.

Furrows

Sono strutture strette tipo ferite nel fondale.

“dense shelf water cascading” (DSWC) è un processo che determina il trasporto di sedimento: correnti che generano una sorta di cascata di acqua densa di sedimento dalla piattaforma continentale.

Dorsali oceaniche

Montagne sottomarine lunghissime che percorrono l’oceano Atlantico ed emerge con delle isole a livello delle Azzorre.

Si estendono per 60000 km. Sono siti in cui si trovano le miniere dei minerali più nobili, ma sono anche siti attivi di eruzione vulcanica con temperature molto alte.

Queste montagne sottomarine possono costituire delle barriere che determinano, in mare, la separazione di condizioni chimico-fisiche diverse.

Quando le montagne sottomarine non vengono colonizzate da coralli e si chiamano “guyot”.

Le fosse oceaniche

Si formano perché la crosta oceanica subduce, sprofonda sotto a quella continentale.

La fossa delle Marianne è dovuta alla subduzione di due placche oceaniche.

Sono ambienti estremi, temperature calde o freddissime, molti terremoti.

Le fosse si formano dove due placche tettoniche convergono e una delle due sprofonda fino al mantello, che è la porzione intermedia tra costa e nucleo.

Divisione del volume degli oceani

Gli oceani possono essere suddivisi in:

• Dominio pelagico, riguarda tutto il volume di acqua presente negli oceani.
• Dominio bentonico, riguarda l’insieme dei fondali marini (riferito al bentos, organismi che vivono sul fondale).

Il dominio pelagico può essere diviso a sua volta in:

• Zona epipelagica è la porzione di acqua che si trova da 0 a 200 m di profondità, cioè l’acqua che si trova sopra la piattaforma continentale.
• Zona mesopelagica è la zona che va dai 200 ai 1000 m.
• Zona batipelagica comprende tutto il volume di acqua tra i 1000 e i 4000 m di profondità, al di sopra della scarpata continentale.

Stetti

• Zona degli abissi o zona abissale va dai 4000 ai 6000 m di profondità.
• Zona adale è quella rappresentata dal volume di acqua che vai dai 6000 m in poi.

Un’altra distinzione del dominio pelagico:

• Provincia neritica è la porzione di acqua che ricopre la piattaforma continentale.
• Provincia oceanica comprende tutta l’altra porzione.

La divisione del dominio pelagico può essere fatta anche su un altro criterio, cioè quello della penetrazione della luce in mare.

Questa è limitata in mare, infatti non raggiunge i 200 metri di profondità, poi si ha il buio totale.

La zona in cui penetra la luce blu è la più lunga e arriva a 200 m di profondità, in cui si trovano ancora organismi fotosintetici (es alghe coralline vivono fino ai 150-200 m).

Dopo la zona fotica, c’è la zona di penombra chiamata zona disfotica, che influenza molti processi di bioluminescenza, poi abbiamo la zona afotica (buio totale).

Dominio pelagico:

• Epipelagica, 0-200 m.
• Mesopelagica, 200-1000 m.
• Batipelagica, 1000-2000 m (afotica).
• Abissopelagica, 2000-6000 m.
• Adopelagica, 6000 m in poi.

Dominio bentonico:

• Piattaforma continentale.
• Scarpata continentale, che può avere a volte la piana batiale.
• Abissale.
• Adale.

I fondali oceanici si mappano mediante il side san sonar, che possono essere a singolo fascio o ad ampio fascio, cioè da questi sistemi si può far partire un fascio di onde che colpiscono il fondale o le strutture topografiche, per misurare la profondità del fondale.

Il tempo che si impiega a mandare e a ricevere il fascio di onde moltiplicato per la velocità di trasmissione del suono in mare, dà come risultato il doppio della profondità.

Proprietà e caratteristiche dell’acqua

• La capacità termica: a parità di massa, l’acqua per poter aumentare di un grado la sua temperatura, deve trasferire un’energia che è 3300 volte superiore rispetto a quella dell’aria. Questa alta capacità termica fa sì che il mare possa influenzare non solo la vita degli organismi marini ma anche i processi climatici.
• Il punto di congelamento: l’acqua congela a -2 per la sua salinità ma anche per effetto della pressione, punto crioscopico. Quando si forma il ghiaccio il sale viene rilasciato e scende.
• Alta tensione superficiale, è una coesione nell’interfaccia aria-acqua che fa sì che gli organismi possano restare adesi sulla superficie dell’acqua, senza sprofondare (microlayer si può considerare un ecosistema a sé, e favorisce gli scambi tra acqua e atmosfera).
• L’acqua sostiene i corpi molto più dell’aria (principio di Archimede).

L’acqua di mare è un solvente universale nel quale si possono sciogliere 92 elementi.

Offrono

NB: La salinità è l’ammontare totale di materia disciolta in mare.

In media il 3,5% degli oceani è formato da sali, mentre il 96,5% d’acqua (35 g di sale per 1 kg di acqua).

I sali abbassano il punto di congelamento a -1.9 gradi.

Il cloro è il più disciolto, poi sodio e solfato.

Tutti gli elementi presenti in terra sono anche in mare, nutrienti inorganici ed elementi in traccia, cioè che hanno delle percentuali trascurabili ma sono fondamentali perché influenzano e limitano la produzione primaria, questi sono il ferro e il cobalto.

I gas che sono presenti sono azoto, ossigeno, anidride carbonica e altri gas nobili.

Nell’emisfero nord e ad alte latitudini, la salinità è più bassa perché ci sono molti fiumi, infatti l’acqua dolce abbassa la salinità.

Nella zona equatoriale, la salinità è maggiore perché c’è un alto tasso di evaporazione.

Il mar Nero ha una salinità bassa (18), perché ci sono molti fiumi che ci sfociano.

Il mar Baltico ha una salinità bassa.

Il Mar Rosso ha una salinità di 41.

*La salinità cambia anche lungo la colonna di acqua.

Densità

La densità dipende dalla salinità, dalla temperatura e dalla pressione.

Negli oceani è di circa 1,020-1,040 g cm^-3.

1 L di acqua di mare pesa circa 2-3% in più di un litro di acqua pura a causa dei sali in essa contenuti.

L’acqua di mare è 830 volte più densa dell’aria, a parità di massa.

Proprietà importantissima per il moto delle masse d’acqua: le masse d’acqua più dense (di solito più salate) corrono sotto; mentre le masse d’acqua meno dense sono caratterizzate dalla temperatura più alta e una salinità inferiore e si trovano al di sopra.

Le correnti superficiali sono più calde. Le correnti di fondo sono le più fredde. Le correnti intermedie hanno una densità intermedia.

Le differenze di densità fra masse d’acqua sono causa di correnti, cioè masse d’acqua che hanno una densità diversa si spostano.

Dalla densità dell’acqua dipendono anche gli adattamenti degli organismi: in acque più dense troviamo organismi che hanno sviluppato strutture per poter galleggiare e vincere quest’acqua densa e più viscosa.

La massima densità è a zero gradi.

*Acqua densa anche più viscosa.

Variazione della densità dell’acqua di mare come funzione della profondità.

Quando la salinità cambia velocemente da 34 a 36 si parla di aloclino.

Strato picnoclino è lo strato d’acqua in cui si ha un brusco cambiamento di densità.

Le acque profonde e dense costituiscono circa l’80% del volume oceanico totale.

Per quanto riguarda la densità, basta un raffreddamento veloce della temperatura che si ha uno sprofondamento delle masse d’acqua (acque superficiali).

Elisa

Viscosità

È la resistenza allo scorrimento.

Dipende dalla temperatura e dalla coesione molecolare dei legami idrogeno.

L’acqua è più viscosa dell’aria di 60 volte.

La viscosità influenza la velocità con cui i corpi affondano, le caratteristiche morfologiche e le dimensioni degli organismi.

Le correnti marine

Le correnti marine sono i movimenti di masse di acqua, persistenti nel tempo, indotto da diverse cause, come venti, densità, rotazione dell’asse terrestre, capaci di trasportare volumi importanti di acqua e talora se si sviluppa in prossimità del fondale anche di sedimenti.

I venti influenzano maggiormente le correnti superficiali, fino ai 200 m di profondità.

Nell’emisfero nord, i venti formano delle correnti circolari che girano in senso orario (verso dx), mentre nell’emisfero sud verso sinistra.

Il fatto della presenza della rotazione dell’asse terrestre determina una deviazione sia dei venti che delle correnti superficiali.

Le correnti superficiali sono determinate dal sistema di venti e dalla rotazione della terra.

La rotazione della terra determina ed influenza “la forza di Coriolis”: le correnti superficiali subiscono una deviazione verso destra nell’emisfero nord, e verso sinistra nell’emisfero sud.

La forza di Coriolis nell’emisfero settentrionale fa deviare a destra di 45 gradi la corrente superficiale rispetto alla direzione del vento. Ogni strato di acqua sottostante viene deviato producendo una circolazione a spirale man mano che aumenta la profondità.

Trasporto finale di Ekman: 90 gradi rispetto al vento.

La forza di Coriolis aumenta andando verso alte latitudini, mentre all’equatore è nulla (cioè l’acqua si muoverà nella stessa direzione del vento, senza deviazione).

“La spirale di Ekman” è la deviazione che subisce una corrente superficiale a causa della forza di Coriolis, che dipende dalla rotazione della terra.

“Great Conveyor Belt” è il sistema di circolazione delle masse d’acqua degli oceani. È fondamentale non solo per il ricambio dell’ossigeno, perché le masse d’acqua più profonde sono più ricche di ossigeno, e trasportano nutrienti.

Nell’emisfero sud l’acqua fredda fluisce verso l’alto e ad una latitudine di circa 60 gradi fluisce in una zona intermedia, prendendo il suo posto.

Nell’emisfero nord la corrente fredda risale verso sud, e questa corrente che sprofonda richiama acqua più calda e salata che viene dal sud ovest, che viene chiamata “corrente del Golfo”.

La corrente del Golfo si genera del golfo del Messico.

C’è un nastro trasportatore fatto da correnti profonde, intermedie e superficiali che trasportano acqua in tutti gli oceani. Per ricambiare l’acqua negli oceani ci vogliono migliaia di anni.

Correnti verticali che si verificano quando il vento soffia dalla costa verso il largo, sposta le masse d’acqua verso il largo, vengono richiamate acque più profonde che risalgono verso l’alto.

La risalita di acque profonde, che sono ricche di nutrienti e sono anche degli hotspot di produzione primaria, portando nutrienti in superficie.

Il processo contrario: sprofondamento di masse d’acqua, serve per ossigenare gli ambienti profondi.

Atessa

Processi di upwelling: un vento costante allontana verso il largo, le masse di acqua costiera superficiali, determinando la risalita di acque profonde, porta nutrienti sulle masse di acque superficiali.

Processi di downwelling: un vento costante dal largo spinge verso la costa le masse di acqua determinano la discesa di masse di acqua.

L’importanza nella biologia ed ecologia degli organismi marini:

• Le correnti condizionano la distribuzione dei parametri chimico-fisici (temperatura, salinità e densità) e assicurano il ricambio dell’acqua e l’apporto di nutrienti agli organismi vegetali e di cibo agli animali sospensivori.
• Trasporto di materiale, nutrienti ed organismi tra diverse aree oceaniche.
• Influenzano l’insediamento degli organismi bentonici su substrati duri.
• Veicolano ossigeno e nutrimento alle maggiori profondità.

Le onde

I fattori responsabili della formazione delle onde sono la durata e l’intensità del vento, e il “fetch” cioè l’estensione della superficie marina su cui spira il vento.

Le maree

Le maree sono fenomeni periodici di innalzamento ed abbassamento del livello del mare, provocate dall’attrazione gravitazionale del sole e della luna sulla terra e dal loro movimento rotazionale.

Le maree sigiziali sono dovute alle forze attrattive del sole e della luna; le due forze attrattive si oppongono.

Le maree di quadratura sono date dall’allineamento del sole e della luna a 90 gradi.

Gli organismi hanno sviluppato adattamenti all’escursione di marea (mitili, molluschi, anche pesci).

Mare e terra a confronto

Il mare è ricoperto da acqua e ciò ha fatto sì che ci siano delle differenze negli adattamenti.

Il numero delle specie marine è di circa 2.2 milioni, mentre le specie terrestri sono circa 6.5 milioni.

Questi numeri sono dati da modelli, ma molte specie ancora non sono state scoperte o censite.

La maggior parte delle specie terrestri fanno parte del phylum degli Artropodi (Aracnidi, Crostacei, Miriapodi ed Insetti).

La maggior parte delle specie marine appartengono al phylum degli Animali (Poriferi, Cnidari, Nematodi, Molluschi, Briozoi).

Nuovi taxa vengono continuamente scoperti nell’ambiente marino, esempio “Granchio yeti”, “Kelp dorato” che è una macroalga.

La storia evolutiva

Inizia in mare, infatti qui abbiamo dei fossili marini che risalgono a 3500 milioni di anni fa. Gli stromat