Biologia delle alghe

Hanno la capacità di colonizzare ambienti estremi caratterizzati da bassa/alta radiazione

solare, deserti caldi/freddi, acque calde, neve, ghiaccio e condizioni di alto/basso pH.

Vengono usati come indicatori biologici della qualità delle acque.

Fioriture algali tossiche - HABs harmful algal blooms

Le alghe planctoniche sono i principali produttori di ossigeno e di biomassa nelle acque dolci

e marine. In determinate condizioni, l'eccessiva proliferazione di alcune specie

fitoplanctoniche può determinare l'insorgenza dei fenomeni detti di fioritura che tendono ad

abbassare il livello di ossigeno nelle acque, causando spesso danni ingenti agli altri esseri

viventi (ipossia o anossia). In associazione con ciò, molte specie, soprattutto marine, possono

sintetizzare sostanze tossiche che, per ingestione, risultano nocive per animali filtratori, pesci

e, proseguendo nella catena trofica, per l'uomo. Tali tossine agiscono principalmente sul

sistema nervoso centrale o a livello epatico, con conseguenze anche gravi.

Le “maree colorate” sono un insieme di fenomeni accomunati da due caratteristiche:

Causati da cianobatteri e microalghe (1-100 µm)

• Hanno un impatto negativo sulle attività umane

•

Attualmente si osserva un incremento di tali fenomeni a livello globale. Lungo le coste italiane

hanno interessato le coste del nord Adriatico, ma da alcuni anni questi fenomeni si sono

estese alle coste meridionali adriatiche e al Tirreno.

Effetti dannosi degli HABs

Delle 300 specie fitoplanctoniche note per dare origine a delle fioriture, oltre 40 sono

rappresentate da specie tossiche, appartenenti alle classi dei Dinoflagellati e delle Diatomee.

La concentrazione di queste specie fitoplanctoniche tossiche può variare da mille fino qualche

milione di cellule per litro.

In tutto il mondo, le tossine prodotte dalle alghe (comprese quelle prodotte dai cianobatteri)

sono ritenute responsabili, sull’uomo, di circa 60.000 casi di intossicazioni ogni anno. Le

tossine accumulate nei crostacei possono causare danni alla fauna selvatica e avere un

impatto economico negativo sulla molluschicoltura e, di conseguenza, sul turismo.

Rischio per la saluta umana: effetto tossico indiretto, mediato da organismi vettore,

• molluschi e pesci che attraverso il consumo alimentare raggiungono l’uomo causando

varie sindromi (almeno 2000 casi all’anno nel mondo fino agli anni ’90)

Impatto sulle risorse alimentari acquatiche: effetto diretto delle tossine sugli stocks

• ittici coltivati e non; danno meccanico di alcune alghe non tossiche.

Danni al turismo e all’utilizzo ricreazionale delle coste: discolorazione delle acque,

• produzione di schiume, odori ecc..

Danni agli ecosistemi acquatici: degrado ambientale e scarsa ossigenazione dei fondi.

•

Questi fenomeni sono oggi sempre più studiati perché di notevole interesse scientifico e in

relazione ai cambiamenti climatici. Sono causati da eutrofizzazione delle acque e derivano

spesso da forme preseti nelle acque di zavorra delle navi. Si diffondono grazie al trasporto di

stocks di molluschi da altri paesi. Hanno impatto sullo sfruttamento delle acque costiere.

Distribuzione e frequenza in acque marine

Le tossine prodotte dalle alghe marine vengono classificate in relazione al loro effetto

sull’uomo o sugli animali.

A differenza delle fioriture che si verificano in mari grandi e che risentono di fattori su larga

scala, nel Mediterraneo le fioriture sono un fenomeno più localizzato, comunemente legato

alle aree con un dinamismo più vincolato, come nelle baie, lagune, porti, spiagge ed estuari. In

queste aree una maggiore crescita del fitoplancton non solo porta ad una colorazione

dell'acqua percepibile lungo la costa, ma anche ad un deterioramento della qualità dell'acqua

stessa.

Le lagune, per esempio, sono tra gli ecosistemi più interessanti dal punto di vista biologico, in

quanto assommano le caratteristiche biologiche del mare e dello stagno. La mescolanza delle

acque salmastre e di quelle dolci seleziona una fauna (e una flora) unica ed estremamente

Interessante, anche per quanto riguarda le alghe.

Produzione primaria

È il tasso netto d’incorporazione del carbonio nei composti organici: comprende il carbonio

conservato nelle piante e rilasciato come essudato o pezzi di tessuto; non include il carbonio

che ritorna nell’ambiente come CO attraverso la respirazione o la fotorespirazione.

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Contrariamente alla terraferma, negli oceani quasi tutta la produzione primaria è dovuta alle

alghe e le piante vascolari apportano solo un piccolo contributo.

Un'altra differenza con la terraferma è data dal fatto che la maggior parte della produzione

primaria degli oceani è dovuta ad organismi microscopici, il fitoplancton (ad esempio

diatomee). Gli autotrofi più grandi, come le fanerogame e le macroalghe, sono confinati nella

zona litoranea e in acque relativamente basse, dove possono attaccarsi al substrato ma essere

ancora all'interno della zona fotica. Un'eccezione viene dalle alghe brune appartenenti al

genere Sargassum.

Flusso di energia

L’energia necessaria per consentire lo svolgersi i tutte le funzioni vitali degli organismi

proviene dal sole. Essa entra nell’ ecosistema come energia luminosa, le piante la trasformano

in energia chimica durante la fotosintesi e la immagazzinano sotto forma di sostanze

organiche al loro interno. Le sostanze vegetali, però, sono fonte di cibo e di energia per tutti gli

organismi dell’ecosistema.

Quando un erbivoro si nutre di una pianta, tuttavia, l’energia che è in grado di ricavare dai

suoi tessuti è inferiore a quella che la pianta ha assorbito dal sole; a sua volta il consumatore

utilizza questa energia per le sue funzioni vitali, oppure la disperde sotto forma di calore e,

solo una parte, passa al livello trofico successivo della catena alimentare.

Così, l’energia in esse contenuta ”viaggia” nelle catene alimentari attraverso gli erbivori, i

carnivori e i decompositori.

Quindi, passando dalle piante agli erbivori e ai carnivori, la quantità di energia disponibile si

riduce sempre più: di solito la quota di energia che riesce a trasferirsi da un livello trofico al

successivo è intorno al 10%.

L’energia dispersa nell’ambiente non è più riutilizzabile, per cui si dice che in un ecosistema vi

è un FLUSSO di ENERGIA e non un ciclo come per la materia, cioè essa si muove solo in

un’unica direzione

Esempio di piramide alimentare

Phytoplankton Zooplankton pesci piccoli pesci grandi

à à à

Il tasso di riproduzione del fitoplancton è così rapido da rimpiazzare gli organismi mangiati

dallo zooplancton.

Origine abiotica del petrolio

Teoria secondo la quale il petrolio si è formato in profondità, nel mantello e nella crosta

terrestre, da processi non biologici. Secondo questa teoria, i giacimenti individuati ad alcuni

chilometri di profondità, si formarono da petrolio e da gas (metano) provenienti da depositi

ancora più profondi e che, a causa di diversi fattori sono emersi in depositi sotterranei più in

superficie. Per confermare tale teoria, ancora oggetto di controversie, si dovranno ancora

effettuare ricerche e indagini, e, per avere dati certi, raggiungere livelli di profondità di

trivellazioni maggiori. Secondo tale teoria, il processo per cui giacimenti esauriti vengono

riforniti da fonti profonde si verifica a velocità diverse.

Teoria biogenica del petrolio e metano

Secondo tale teoria, il materiale biologico dal quale deriva il petrolio è costituito da organismi

unicellulari marini vegetali e animali (fitoplancton e zooplancton) rimasti sepolti nel

sottosuolo centinaia di milioni di anni fa, in particolare durante il paleozoico, quando tale

materia organica era abbondante nei mari.

in particolare la decomposizione della materia organica ad opera di batteri anaerobi (cioè che

operano in assenza di ossigeno) porta alla produzione di ingenti quantità di metano.

Successivamente, a causa della continua crescita dei sedimenti, si ha un innalzamento della

temperatura (fino a 65-150 °C) che porta allo sviluppo di processi chimici di degradazione

termica e cracking, che trasformano il cherogene in petrolio.

Usi

L'agar agar, ricavato da varie specie di rodofite, è la fonte dell'agarosio utilizzato per le piastre

⇒ di coltura microbiologiche.

Alcune alghe producono solfuro dimetile, una sostanza che condensa le particelle di vapore

⇒ acqueo provocando la formazione di nubi e combattendo l'effetto serra.

Recupero acque reflue

⇒ Biofertilizzanti e stabilizzanti del suolo – Rimedio per i suoli contaminati

⇒ Estrazione polisaccaridi e produzione di sale

⇒ Vengono fatte coltivazioni su larga scala ( vasce aperte, fotobioreattori tubulari o a pannelli)

⇒ per la produzione di biomasse algali destinate a: nuove biomolecole per uso farmaceutico;

biocombustibili. Cianobatteri clade nel dominio di batteri

Secondo un albero filogenetico costruito secondo la sequenza genica della subunità 16s di

rRNA, i cianobatteri e i plastidi rappresentando il gruppo più abbondante di batteri.

Sono i primi microorganismi autotrofi comparsi sulla terra (3,5 miliardi di a.) e i primi con

capacità fotosintetiche che hanno permesso il cambiamento della biosfera. Hanno dominato la

vita sulla terra per più di 1,5 miliardi di anni. Sono i progenitori dei cloroplasti; prime cellule

capaci di sintetizzare le closofille e le ficobiliproteine. La tendenza a stabilire simbiosi con

eucarioti eterotrofi ha permesso l’evoluzione della diversità vegetale.

Caratteristiche

Sono procarioti unicellulari con parete Gram negativa; possono vivere come cellule singole o

in colonie di forme filamentose o tondeggianti. Possono essere presenti delle cellule

specializzate a parete spessa chiamate eterocisti: sono la sede del processo di azotofissazione

e se in posizione basale servono per l’adesione al substrato.

In alcuni cianobatteri unicellulari una cellula può dividersi in numerose endospore sferiche,

per sopravvivere a condizioni avverse. Altre forme di resistenza, nei cianobatteri filamentosi,

sono gli acineti, cellule ingrossate dalla parete resistente e ricche di sostanze di riserva:

queste particolari cellule s’organizzano in gruppi di alghe filamentose e quando le condizioni

tornano ad essere favorevoli, in corrispondenza dell’acinete, il filamento si stacca e ciascuna

cellula dà origine a un nuovo filamento.

Parete cellulare pluristratificata, Gram-negativa, contiene peptidoglicani e più

• esternamente lipopolisaccaridi

Rivestimenti mucillaginosi esterni (EPS)

• DNA circolare, 1 cromosoma, poliploidia, no istoni

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