Appunti esame biologia marina

Regolazione termica degli organismi

R_T è la regolazione termica dell'ambiente in cui vive. R₁ e R₂ sono i valori di consumo di ossigeno alle temperature T₁ e T₂. La maggior parte degli organismi pecilotermi marini ha un Q₁₀ di 2 o 3 (fino a 5). Quindi, con un aumento di temperatura di 10 °C, il consumo di ossigeno raddoppia o triplica (fino a quintuplicare). A temperature molto basse si ha un aumento della viscosità dei liquidi corporei e il congelamento delle strutture; a temperature molto alte non si ha l'adeguato rifornimento di ossigeno e si ha la denaturazione delle proteine e delle vie metaboliche. Le attività metaboliche degli organismi si svolgono entro dei limiti termici che sono tipici di ogni specie. Ogni organismo ha il suo optimum termico (temperatura alla quale si ha la crescita massima). La temperatura condiziona il periodo riproduttivo, la sopravvivenza degli stadi giovanili, gli spostamenti di alcune specie e il loro accrescimento. Le specie stenoterme

adattamento ad una nuova situazione ambientale con rapido recupero dei tassi metabolici. In Antartide c'è un gruppo di pesci chiamati Notothenioidei che è riuscito ad adattarsi perfettamente a temperature molto basse. Questi pesci hanno un elevato volume del sangue, una ridotta concentrazione di emoglobina, presentano un apparato cardiovascolare modificato con un aumento del volume del cuore, dei vasi sanguigni e ampia vascolarizzazione sanguigna. Questo sistema garantisce una ossigenazione sufficiente ai tessuti, una diminuzione dei tassi metabolici e una maggiore solubilità dell'ossigeno nei tessuti. Inoltre, ice fish come i Cannittidi non hanno geni che codificano per l'emoglobina e non hanno eritrociti. Per questo hanno il sangue incolore o bianco. Hanno una serie di glicoproteine antigelo che impediscono il congelamento dei fluidi fisiologici. Esistono diverse strutture di queste proteine che sono state trovate in 11 famiglie di pesci. Si è visto

Che pesci distanti filogeneticamente hanno queste proteine. Gli ice fish rappresentano proprio l'esempio di come la temperatura abbia influenzato in maniera selettiva lo sviluppo in un ambiente polare. Probabilmente c'è stato uno sviluppo indipendente all'interno di questi pesci che appunto mostrano delle glicoproteine differenti. Ci sono anche altri organismi che hanno la capacità di sopportare le basse temperature. Ad esempio, i batteri psicrofili vivono a temperature vicino agli 0 °C. Non soltanto alle basse temperature ma anche alle alte temperature si sono evolute diverse strategie. Le hydrotermal vents sono sorgenti d'acqua calda lungo le dorsali medio-oceaniche (3.000 m di profondità...ma non solo) con temperatura fra 5 e 250 °C (anche fino a più di 300 °C). In questi ambienti si hanno anche fumarole nere, si tratta di fuoriuscite di idrocarburi associate ad alte concentrazioni di acido solfidrico.

L'acidosolfidrico è tossico per gli animali. Quindi, molti animali devono vivere per forza in simbiosi con microrganismi. I procarioti ipertermofili vivono a temperature anche superiori di 113 °C, ma gli eucarioti in genere non tollerano temperature superiori ai 50°C. Gli animali delle hydrotermal vents possono vivere a contatto con pennacchi di acqua calda di 100-150 °C per poi subire sbalzi di temperatura quando tornano a contatto con masse d'acqua profonda (minore di 4 °C). Questi ambienti vengono chiamati oasi idrotermali perché sono caratterizzati da biomasse elevatissime. Hanno una biomassa fino a 1.000 volte più alta di quella dei deep sea. Nel deep sea gli organismi adottano strategie per riuscire a vivere. In alcuni casi infatti, gli organismi hanno una percentuale di lipidi molto alta. I lipidi diminuiscono la densità e sono considerati delle riserve energetiche. In questo modo riescono a far fronte a periodi di totale digiuno.

solfidrico che di solito è tossico per imetazoi e quindi forniscono anche il cibo al polichete. Questi animali possono venire a contatto con temperature di 100-150 °C nella zona più vicina alla fuoriuscita ma anche con acqua a temperatura molto bassa. Inoltre, questi animali hanno degli enzimi molto stabili. Le heat shock proteins proteggono gli enzimi dalla denaturazione.

In aria l'ossigeno costituisce il 21% dei gas mentre in acqua troviamo 5-10 ml L di-1 ossigeno (0,5-1%). La quantità di ossigeno disciolto che si trova in mare è molto variabile perché la saturazione dell'ossigeno in acqua dipende molto dalla temperatura, dalla salinità, da quanto ossigeno atmosferico si scioglie in mare. Di solito, man mano che aumenta la temperatura dell'aria si ha una minore solubilità in acqua. La concentrazione dell'ossigeno in mare dipende anche dalle stagioni o da fenomeni particolari anche legati alla produzione primaria.

Le concentrazioni diossigeno sono comprese tra 0,2-0,5 ml/L e sono cioè prossime allo zero. Nella superficie del mare fino a circa 200 m di profondità c'è un'elevata concentrazione di ossigeno grazie ai processi di fotosintesi. Man mano che si scende in profondità intorno ai 500-1.000 m di profondità troviamo la zona OMZ. Man mano che l'ossigeno viene prodotto viene anche consumato. L'ossigeno diminuisce per poi riaumentare più in profondità. Sotto si ha l'inclusione di acque ossigenate e soprattutto si ha una minore produzione di ossigeno (non c'è la fotosintesi) e si ha anche un minor consumo. Con l'aumento della temperatura atmosferica le concentrazioni di ossigeno sono sempre più basse in mare ed è per questo che queste zone si stanno espandendo. Inoltre, in mare si verifica anche il fenomeno dell'eutrofizzazione e cioè c'è una crescita eccessiva di alghe.

E un input eccessivo di materia organica che porta alla diminuzione di ossigeno. Tutti questi fenomeni (eutrofizzazione, alta temperatura, OMZ) concorrono scatenando effetti a cascata. La concentrazione dell'ossigeno in mare fa sì che gli organismi debbano adattare delle strategie particolari per poterlo utilizzare. La maggior parte degli organismi marini è aerobia. Questi organismi che vivono in condizione aerobia utilizzano l'ossigeno disciolto in acqua attraverso il tegumento (uova ed embrioni e organismi primitivi), attraverso le branchie e attraverso zone del tubo digerente (animali). I pigmenti respiratori servono per poter trasportare l'ossigeno in condizioni estreme. Questi pigmenti servono proprio per aumentare l'ossigenazione degli organismi. Tra i pigmenti respiratori ricordiamo l'emoglobina ossia pigmento rosso che contiene il ferro (pesci, policheti, bivalvi), le clorocruorine che sono dei pigmenti verdi che contengono il ferro (si trovano

La distruzione delle zone OMZ determina la diminuzione della biodiversità e quindi ha un effetto negativo sul funzionamento degli ecosistemi.