Biologia marina

La biologia marina

È una disciplina di sintesi che attinge da vari ambiti della conoscenza, si tratta non solo di biologia ma anche chimica, fisica,

conservazione degli ecosistemi. Oceanografia fisica, meteorologia, caratteristiche fisico-chimiche, costituenti e principali

movimenti dell'ambiente marino, origine biodiversità, monitoraggio.

Il pianeta rimane ricoperto per il suo 70% da acque, ma l'ambiente marino è molto inesplorato infatti l'80% rimane

sconosciuto, mai osservato, non mappato.

2 domini principali: bentonico che ha a che fare con il fondale marino e pelagico che riguarda la colonna d'acqua.

Quadrattino rosso rappresenta lo spazio

fisico dove si svolgono il 99% delle

ricerche in ambiente marino e oceanico;

adiacente ce n'è un altro ancora più

piccolo, destinato all'indagine diretta

(subacquei) mentre quelli non diretti

usano sistemi avanzati come rov, batiscafi

comandati e filoguidati da navi

oceanografiche

Solo 4 esseri umani hanno visto il punto più profondo della crosta oceanica, fosse ad alice delle Marianne vs 12 astronauti che

han messo piede sulla Luna -> difficoltà esplorazione di mezzi e strumenti.

Mar mediterraneo è relativamente piccolo ma di importanza fondamentale, bacino semichiuso da terre emerse e grazie allo

stretto di Gibilterra comunica con l'Atlantico come unica forma di contatto naturale che esiste tra il bacino semichiuso di

concentrazione perché sottoposto a un'elevatissima evapotraspirazione delle acque e un bacino oceanico come quello

Atlantico, un mare adiacente. Un ulteriore punto di accesso al Mediterraneo, strategico da un punto di vista commerciale

marittimo in grado di mettere in contatto il mediterraneo con il Mar Rosso, un oceano in miniatura in quanto la placca

africana si sta allontanando verso Ovest mentre quella della penisola arabica si sta spostando verso est e probabilmente tra

qualche milione di anno il mar rosso diventerà un nuovo oceano del pianeta

Nonostante sia piccolo ha caratteristiche uniche, sviluppato sia longitudinalmente sia latitudinalmente in un'area temperata

occidentale del pianeta, ha il mare adiacente più grande del pianeta cioè il Mar Nero, 1/64 della superficie dell'atlantico ma

ospita il 17.5% delle specie marine note conosciute ->> estremamente ricco di biodiversità, hot spot di biodiversità grazie alle

caratteristiche di temperatura, morfologiche, fisico chimiche.

Parametrici fisici e chimici quindi fattori abiotici fondamentali per capire dinamiche a livello chimico-fisico degli oceani e

anche in parte dell'oceanografia dinamica che è influenzata direttamente da questi ma anche per intuirne quali sono quelle di

carattere biologico: temperatura, salinità, viscosità, densità, penetrazione della luce, pressione idrostatica.

TEMPERATURA

❖

Temperature superficiali degli oceani SST, stanno subendo un progressivo aumento delle temperature, e il 2020 è il 44esimo

anno di fila che questo processo di riscaldamento porta al superamento delle t del secolo scorso.

Gradiente termico superficiale che diminuisce spostandosi verso i Poli, e c'è una fascia tropico-equatoriale, compreso tra il

capricorno e il cancro e la fascia equatoriale, nella quale la temperatura media superficiale è costante (varia pochissimo nel

corso delle stagioni) e intorno ai 27° e 29.5° per la porzione occidentale del Pacifico legati al fotoperiodo quindi a climi

diversi e biomi diversi.

Ma grande differenza spostandosi dal polo sud al polo nord, cioè

corso delle stagioni) e intorno ai 27° e 29.5° per la porzione occidentale del Pacifico legati al fotoperiodo quindi a climi

diversi e biomi diversi.

Ma grande differenza spostandosi dal polo sud al polo nord, cioè

le aree artiche e antartiche hanno differenze così evidenti.

Influenzati da stagioni, vicinanza masse continentali, azione del

vento, correnti locali, nuvolosità.. Ma ciò che contribuisce

maggiormente a creare la differenza delle t medie superficiali

dei poli sono le correnti. Nella parte meridionale la temperatura

è molto più bassa e questo per via della corrente marina molto

fredda che si origina dall'Antartide, corrente circumpolare

antartica, l'unica che non subisce l'influenza delle masse

continentali, perché al di sotto dei 60° di latitudine sud, dopo capo Horn nell'America latina, non esiste più territorio fino alla

massa continentale antartica. Questa corrente spinta da questo drift di venti occidentali è quella che determina la differenza

di temperatura e l'avvicinamento allo 0 termico e in alcuni casi anche meno nell'oceano antartico. Mentre nell'oceano artico,

nel mar glaciale artico, questa t è assai più alta sia per l'effetto di correnti (a sud dell'Islanda arrivano le ultime propaggini

della corrente del Golfo calda) sia per le masse continentali.

La temperatura varia su un gradiente superficiale, latitudinale ma una cosa fondamentale per gli equilibri delle acque

pelagiche è la struttura di tutte le colonne d'acqua degli oceani influenzata dalla temperatura, uno schema che si ripete in

tutti gli oceani e a tutte le latitudini perché questo gradiente termico dipende dalla profondità definendo un gradiente

batimetrico, non dalla latitudine e clima.

Quella più superficiale compresa tra i 0-150m è detta epipelagica nel quale influenza della temperatura è direttamente

correlata alla radiazione solare calcolata in gradi ma illuminazione si misura watt*m^2, quella che subisce di più le variazioni

di temperatura quindi sottoposta a cicli stagionali, lunghezza del fotoperiodo, venti permanenti. Al di sotto c'è la fascia

batipelagica compresa tra 150 fino a 1000m è definito mixed layer o strato di mescolamento delle acque all'interno del quale

avvengono tutti i processi oceanografici, anch'esso sottoposto ad alta variabilità termica ma non solo.

Frazione abissopelagica estremamente stabile da un punto di vista termico, si abbatte notevolmente 2-3° e costante per

migliaia di metri (tra 1000 e 6000m), di conseguenza è un volume enorme di acqua in cui tutti i processi biologici sono stabili

in quanto è stabile l'intero ecosistema che lo caratterizza. Infine adopelagica, area limitata alle fosse oceaniche nelle quali la

temperatura scende ancora di più prossimi allo 0 o addirittura in alcuni casi al di sotto.

Gradiente termico: mixed layer con una temperatura di un certo tipo e poi una fascia in cui si ha una repentina diminuzione

della temperatura con la presenza del termoclino diminuzione stabile e costante, un gradino termico che si stabilisce nella

terza fascia e diminuirà fino ad arrivare vicino allo 0 termico nelle fosse. (3.5° temperatura media delle acque)

Omotermia (non omeotermia che riguarda omeostasi degli animali)

Il grafico a destra si riferisce alla densità, e siccome questa dipende da temperatura e salinità segue un andamento molto

simile al termoclino con il gradino definito picnoclino.

Come si misura la temperatura negli oceani?

Non semplice, soprattutto monitorare come varia la temperatura media.

Vari metodi che lavorano sfruttando la tecnologia, in modalità remota NOAA (organizzazione oceanografica che lavora

Vari metodi che lavorano sfruttando la tecnologia, in modalità remota NOAA (organizzazione oceanografica che lavora

strettamente con la NASA) ha lanciato un sistema di monitoraggio oceanico chiamato Argo per misurare vari parametri: fa

uso di boe flottanti che restituiscono al satellite l'informazione poi elaborata da computer che riportano un'immagine termica

delle acque superficiali e non solo degli oceani.

Queste boe flottanti vengono rilasciate in oceano aperto da barche oceanografiche, hanno vita di circa 10gg; stanno in

corrente e ricevono uno start di inizio attività da un segnale satellitare, fanno entrare acqua in uno dei comparti stagni del

loro sistema idraulico per approfondarsi fino oltre 2000 m in completa autonomia, hanno un drift per cui vengono trascinate

dalle correnti fino a 9 giorni, e registrano vari parametri fisici tra cui la t. Esaurito il loro compito, rilasciano acqua, tornano

in linea di galleggiamento e restituiscono tutti i dati raccolti al satellite che li trasmette ai centri oceanografici. È uno dei

sistemi più precisi di monitoraggio. Questo ha poi tutte le varie sottofamiglie come Euroargo, sezione argo in Italia,..

I satelliti hanno sensori laser per cui si può accedere in tempo reale alle informazioni: t, livello del mare, salinità,..

Approccio di tipo olistico usando la tecnologia

All'interno del bacino mediterraneo esiste un gradiente termico che aumenta t spostandosi da ovest verso est, così come uno

latitudinale da nord a sud, più caldo nella parte meridionale. È un mare temperato che risente l'influenza delle stagioni, quindi

termoclino molto variabile.

Indagine diretta attraverso sonda multi parametrica che registra una serie di parametri chimico-fisici tra cui la t, trasforma

acqua liquida in gassosa e poi la immette in una condotta sottomarina e la spedisce verso la penisola italiana.

A 110 metri è diminuita di più di 11°, scalino termico molto importante in un range piuttosto ristretto. Infatti a 20 m si può

notare già la prima diminuzione e poi via via diminuzione più drastica

Se invece la stessa misura nello stesso punto la conduciamo in inverno lo scenario cambia totalmente -> stagionalità. In

inverno la t della colonna non cambia -> influenza su alcune categorie ecologiche come il plancton

T-medNet piattaforma di monitoraggio che rileva t fino a 40m di profondità, livello di maggior criticità negli ultimi anni e per

intercettare alcuni fenomeni heatwaves responsabili di molti eventi di mortalità di massa MME negli ultimi 30 anni. Esempio

nel 1999 moria di milioni di gorgonacei, cioè cnidari che costituiscono l'essenza del piano infralitorale e coralligeno

mediterraneo.

*data loggers sono specifici per pochi o unici parametri

Quindi per capire quali possono essere possibili programmi di mitigazione della temperatura costiera

Valenza ecologica della temperatura, come influenza la diversità marina: discrimina gli organismi euritermi che tollerano

ampi range di variazione di t e quindi di maggior successo per l'aumento progressivo di t che si sta verificando e stenotermi

che sono adattati, acclimatati ad ambienti a range in cui la t non varia o varia in maniera costante in un range ristretto.

Esempi: Ctenoforo, un animale che fa parte del plancton gelatinoso, una specie aliena invasiva e ingressiva del mar nero e

mediterraneo, introdotta dalle acque di zavorra delle navi commerciali, una specie ad alta affinità termofila. Posidonia

oceanica, una fanerogama marina endemica del mediterraneo.

Fenomeni di meridionalizzazione e tropicalizzazione del mediterraneo, rappresentano due criticità piuttosto elevate ->

problema emergente nell'ambiente anche terrestre 1000 specie aliene alcune che hanno caratteristiche invasive, entrano in

competizione intraspecifica con specie autoctone o endemiche, hanno un'acclimatizzazione piuttosto rapida. Ingresso

accidentale, come per acque di zavorra, apertura canale di Suez (contatto tra fluidi con caratteristiche completamente

diverse, rosso e mediterraneo), poi si distribuiscono principalmente nel bacino levantino dove trovano condizioni termofile e

termiche decisamente migliori perché la t è decisamente più alta ma dopo poco tempo e a causa della progressiva

termiche decisamente migliori perché la t è decisamente più alta ma dopo poco tempo e a causa della progressiva

tropicalizzazione del mediterraneo queste si spostano verso il mediterraneo centrale e sempre più settentrionalmente come

ligure che ha 10ine di specie aliene differenti. Processo tutt'ora in atto e si cerca di limitare o eradicare ma in ambiente

marino arduo.

SALINITA'

❖

Parametro abiotico, determinante a livello di correnti ed ecologico. Contenuto di sali disciolti in un liquido ma questa

definizione ha subito varie evoluzioni:

Quantità totale espressa in grammi di materiale disciolto in un Kg di acqua marina, ha un valore adimensionale

- espresso in per mille.

Rapporto tra la conduttività elettrica di un campione d'acqua marina e una soluzione standard di cloruro di potassio a

- 15° e pressione atmosferica.

Anche questa è influenzata da altri parametri come evaporazione (concentra salinità in bacini limitati occidentale del

mediterraneo meno salino) apporti fluviali a livello locale ma anche laddove sono delta fluviali di enormi dimensioni, come il

bacino del Rio delle Amazzoni o Golfo del Bengala (nell'immagine blu scuro)

Oceano atlantico e pacifico hanno salinità differenti.

Varia anche in funzione latitudine e del bilancio idrico dei due oceani: quello atlantico ha un bilancio idrico negativo cioè

l'evaporazione supera le precipitazioni e flussi di acque dolci in ingresso. Sull'oceano atlantico le precipitazioni sono inferiori

a quelle sul Pacifico, l'evaporazione è maggiore e di conseguenza una maggior concentrazione di ioni disciolti a livello

superficiale.

Come varia la salinità lungo un gradiente batimetrico: dipende dalla circolazione termoalina profonda che sposta ingenti

quantitativi di acque fredde e salate dal mar glaciale artico verso l'equatore, i tropici -> mediterraneo salinità superiore di 1

unità rispetto al pacifico.

Alcuni mari hanno acque estremamente salate:

Nel mar morto, un bacino interno in cui si ha una sovrasaturazione di sali che si depositano sui fondali e sulle sponde del

bacino che viene definito mare proprio per la salinità (300%o (per mille)) , per contro ci sono mari adiacenti come il mare

del nord o il baltico dove la salinità è leggermente inferiore rispetto alla media delle acque superficiali dell'oceano atlantico

(rispettivamente 32%o o 15%o per questo in grado di ghiacciare). Vi sono poi bacini tropicali con forte evapotraspirazione

delle acque come mar rosso, golfo persico.

Il Mediterraneo essendo bacino semichiuso all'interno del quale evaporazione > entrate, ha una salinità media leggermente

più alta di quelle atlantiche ma inferiore del mar rosso. Spostandosi da ovest verso est, dallo stretto di Gibilterra/ mare di

Albora, proseguendo per la corrente algerina ci spostiamo verso acque levantine dove la salinità e temperatura sono molto

più alte.

Valore medio circa 38%o

Di inverno la colonna d'acqua ha un andamento omogeneo, c'è una maggiore salinità di 0.2 in prossimità dei 100 m, aloclino

che nella stagione estiva si sposta di profondità determinando questo gradino che è presente a circa 25m di profondità.

Delinea due gruppi fondamentali di individui per caratteristiche fisiologiche metaboliche riescono a tollerare elevate

concentrazioni di salinità come mugis cefalus, un pesce osseo eurialino che possiamo ritrovare anche in zone di

mescolamento ma anche portuali. E altre non lo sono affatto, stenoaline, come posidonia oceanica.

mescolamento ma anche portuali. E altre non lo sono affatto, stenoaline, come posidonia oceanica.

DENSITA'

❖

T e salinità hanno ruolo determinante su questo parametro

Proprietà fondamentale in quanto determina la profondità alla quale una massa d'acqua raggiunge il suo equilibrio. È

espressa dalla relazione --> p è funzione di temp, press, e salinità

Questi 3 parametri fanno sì che masse d'acqua trovino un equilibrio in funzione di questi 3 fattori abiotici

Aumentando la temperatura disunisce la densità quindi le masse d'acqua troveranno gli equilibri in funzione dei gradienti

batimetrici visti in precedenza.

Mentre la pressione è trascurabile perché non esercita una significativo effetto, l'equazione di stato prende in considerazione

solo temperatura e sale, questo consente di calcolare la densità facilmente grazie a sonda multiparametrica.

Profili verticali di campioni d'acqua stagionali: durante l'estate il diagramma mostra un gradiente che presenta un gradino

detto picnoclino, possiamo derivare il valore di densità che aumenta spostandosi dalla superficie in profondità, l'laddove

diminuisce la t aumenta densità di una massa d'acqua. Nella stagione invernale non esiste più gradino (sia di temp, salinità) ->

densità acqua è un elemento con una valenza biologica su organismi molto piccoli placton che non riescono attraverso il loro

nuoto passivo ad oltrepassare questi gradini e così se durante l'estate c'è componente concentrata in superficie e altre

relegate in profondità -> la colonna d'acqua essendo eteroterma presenta tutta una serie di gradini che non ne consentono lo

spostamento attivo degli organismi. In inverno invece essendo omoterma permette di migrare dalla profondità verso la

superficie non incontrando gradini.

La colonna non è uniforme ma contiene acque che non si rimescolano tra loro ma occupano una sezione della colonna d'acqua

ben preciso da un punto di vista volumetrico -> fino a porzioni

SAW surface atlantic water

- NACW north atlantic central water

- MW mediterranean water

- NADW north atlantic deep water

- VISCOSITA'

❖

Parametro abiotico influenza maggiore sugli organismi

Grandezza fisica definita come resistenza interna al flusso o scorrimento, attribuita alle forze di coesione e adesione delle

molecole del fluido stesso. Tutti i fluidi sono sottoposti a una viscosità intrinseca.

Ha un effetto efficace e condiziona eventi legati al galleggiamento, caratteristiche morfologiche per l'adattamento per il nuoto

o galleggiamento come antenne, appendici piumose, sete del plancton per il galleggiamento ma anche pinne per garantire

spinta e propulsione. Numero di Reynolds è un numero che descrive la resistenza che l'acqua oppone al flusso di un oggetto

che si sta muovendo all'interno, quindi un numero adimensionale che ci definisce quanto e come un organismo è in grado di