Che materia stai cercando?

Biologia terrestre

Appunti di biologia sui seguenti argomenti:
-Struttura degli ecosistemi terrestri.
-Struttura degli ecosistemi marini, compresi i fondali marini.
Appunti basati su appunti personali del publisher presi alle lezioni del prof. Del Piero. Scarica il file in formato PDF!

Esame di Biologia docente Prof. D. Del Piero

Anteprima

ESTRATTO DOCUMENTO

sedimenti; questo tipo di noduli ricopre più del 50% della superficie di certe zone dei fondi del

Pacifico e dell'Indiano.

I sedimenti biogenici sono costituiti da resti di fitoplancton e di zooplancton, che sono organismi

marini unicellulari. Gli scheletri dei foraminiferi, dei coccoliporidi e degli pteropodi costituiscono la

maggior parte delle varietà carbonate. La quantità dei depositi di questo tipo è funzione sia del

numero di organismi nell'acqua, sia di altri fattori. Per esempio, sebbene le acque costiere abbiano

molti di questi organismi, la quantità di sedimenti che proviene dalla terraferma è così grande che

diluisce la porzione carbonatica. Anche la profondità e la chimica dell'acqua influiscono sul tasso di

carbonato, in quanto non si ha nessun accumulo al di sotto del livello chiamato compensazione

carbonatica profonda (CCD, la calcite viene disciolta in acqua, tasso di solvatazione è maggiore del

tasso di accumolo, 4000-4500 oceano P, 5000 oceano A, 4000-5000 oceano I). Un'altra classe di

sedimenti biogenici è formata dalle diatomee e dai radiolari, altri organismi planctonici con il

guscio di silice. Alle alte latitudini e nelle zone di risalita dell'acqua oceanica si trovano i fanghi

organogeni ricchi di diatomee. I fanghi radiolari si trovano principalmente nel Pacifico equatoriale.

Gli organismi marini con scheletro di apatite, un fosfato, sono altri componenti biogenici. Fra le

parti scheletriche fosfatiche le più comuni sono i denti di squalo e i fanoni di balena. Questo tipo di

sedimenti si trova nelle regioni dove vi è un tasso di sedimentazione molto lento.

I sedimenti cosmogenici sono costituiti da piccole sfere e noduli di origine extraterrestre. Essi si

trovano in zone dove vi è una lenta sedimentazione, con una minima immissione di sedimenti

terrigeni e biogenici. Questo materiale nero splendente è noto con il nome di tectiti.

Acqua interstiziale.

L’acqua del sedimento, che si trova negli spazi tra le particelle è detta acqua interstiziale ed è in

contatto con lo strato d’acqua che sta immediatamente sopra il sedimento. Il contenuto d’acqua

interstiziale varia secondo il tipo di sedimento ed in sedimenti sabbiosi è di circa il 50 % mentre in

sedimenti fini, fangosi, può arrivare al 65-70 %. Tra l’acqua interstiziale e quella che sta sopra il

sedimento avvengono scambi di sostanze inorganiche ed organiche, e di gas tra cui l’ossigeno che

dall’acqua di fondo penetra nel sedimento, dove viene rapidamente consumato, senza riuscire ad

arrivare a profondità maggiori di tre millimetri. Di conseguenza mentre nello strato di sedimento

superficiale è presente ossigeno disciolto nell’acqua interstiziale, negli strati sottostanti l’ossigeno è

completamente assente. In questo ambiente senza ossigeno (anossico) la decomposizione della

sostanza organica viene attuata da batteri che possono vivere in assenza di ossigeno e che nel

decomporre la sostanza organica producono acido solfidrico (H S), che nel sedimento si accumula

2

soprattutto in forma di ione solfuro (HS , S ). Nei mesi caldi quando le alghe crescono molto

- 2-

velocemente e si accumulano sul fondo, la concentrazione di ossigeno nello strato d’acqua vicino al

fondo si riduce di molto e, soprattutto durante la notte, può arrivare a zero. In queste condizioni non

arriva ossigeno nemmeno al sedimento superficiale che diviene rapidamente e completamente

anossico. La produzione di acido solfidrico ad opera dei batteri si estende così anche allo strato

superficiale del sedimento e da lì passa rapidamente nello strato d’acqua di fondo.

Conseguentemente a ciò acido solfidrico e ione solfuro (HS , S ) si accumulano oltre che nel

- --

sedimento anche nello strato d’acqua di fondo, raggiungendo in breve concentrazioni che sono

mortali per molluschi, crostacei e pesci. Quanto poi, per azione del vento o delle correnti di marea,

l’acqua viene rimescolata e l’ossigeno diviene nuovamente disponibile, l’acido solfidrico ed il

solfuro reagiscono con l’ossigeno e viene prodotto un composto dello zolfo (zolfo colloidale) che

non è tossico ed ha un colore biancastro. Se la produzione di zolfo colloidale è consistente, tutta la

massa d’acqua assume una aspetto lattiginoso dando luogo al fenomeno delle "acque bianche".

Quindi, quando si manifesta l’acqua bianca, l’anossia più grave e la contemporanea produzione di

acido solfidrico sono già finite e l’ossigeno sta lentamente tornando nell’acqua. Anche lo zolfo

colloidale che colora le acque reagisce successivamente con l’ossigeno sino a scomparire. Il

fenomeno della formazione di acido solfidrico e solfuro è stato riportato perché rappresenta un

importante e chiaro esempio di interazione tra il sedimento e l’acqua sovrastante. Nel determinare

lo stato di ossigenazione sono importanti la profondità (tanto più un corpo d’acqua è profondo

tanto più è stabile la stratificazione delle acque) e velocità di spostamento delle acque

(idrodinamica).

Zona bentonica.

La zona bentonica comprende tutti gli ambienti dei fondi marini, dal livello dell'alta marea alle più

grandi profondità, ed è suddivisa in tre zone.

La zona litoranea, che va dal livello dell'alta marea fino alla profondità di 200 m e comprende la

costa, le aree a questa limitrofe e la piattaforma continentale. In questa zona le piante e gli animali

che filtrano il nutrimento sono soggetti alle variazioni di temperatura e di salinità, all'influenza delle

onde e delle maree e, molto spesso, alla frequente rimozione e all'afflusso del sedimento di fondo.

A maggiori profondità, nella zona batiale, l'ambiente non è influenzato da forti sbalzi di temperatura

e di salinità e dall'azione delle onde e delle maree, e il fondo marino è solo occasionalmente

disturbato dalle correnti di densità.

La zona abissale, alle più grandi profondità oceaniche (generalmente oltre i 3000 m) è caratterizzata

da uniformità della temperatura e della salinità e da minima rimozione fisica del fondo; le comunità

di organismi, principalmente carnivori, si nutrono di detriti organici che provengono dalle zone

soprastanti.

Il benthos (o bentos) è la categoria ecologic che comprende gli organismi acquatici, sia d'acqua

dolce sia marini, che vivono in stretto contatto con il fondo o fissati ad un substrato solido, per parte

della vita o per tutta la vita.

Gli organismi bentonici possono essere suddivisi in base alle dimensioni:

macrobenthos, dimensioni > 1 mm

• meiobenthos, dimensioni > 0,063 mm e < 1 mm

• microbenthos, dimensioni < 0,063 mm

Il macrobenthos riveste un ruolo fondamentale per la funzionalità degli ecosistemi acquatici,

ricoprendo diverse funzioni nella rete trofica (vedere benthos). Rappresentano uno dei principali

motori biologici del fiume in quanto sono in grado di metabolizzare la sostanza organica alloctona

(ad esempio foglie, scarichi fognari, ecc) e di renderla disponibile ai livelli più alti della rete trofica

(ad esempio i pesci). Questa comunità è composta da un gruppo piuttosto eterogeneo di organismi,

appartenenti a svariati taxa (si va dagli artropodi agli anellidi). In particolare negli ecosistemi

d'acqua dolce sono considerati di grande importanza in quanto vengono utilizzati per la valutazione

della qualità ecologica come bio-indicatori.

Metodo di campionamento: Schema semplice -> Collezione dei dati -> Analisi statistica -> Test

dell’ipotesi -> Interpretazione e presentazione dei risultati;

E’ necessario stimare le densità numeriche e capire com’è la loro distribuzione: per farlo, bisogna

prendere in considerazione il n° medio di individui per campione e guardare la varianza;

se n° medio > varianza² => distribuzione regolare; se n° medio = varianza² => distribuzione

casuale; se n° medio < varianza² => distribuzione aggregata (è quella del benthos);

Nella strategia di campionamento bisogna raccogliere repliche; in substrati omogenei dovremmo

campionare 3 volte: 1 è il nostro campione, 2 sono VERE repliche. Se abbiamo un’area troppo

grande da fare, dobbiamo dividere il terreno in parti omogenee e campionare indipendentemente. In

un campionamento bisogna fissare anche l’errore e il grado di precisione. Si usa un’analisi non

parametrica per cercare di testare i dati contro l’ipotesi H0 simulata. Controllo: Oggetto di

sperimentazione a cui non è applicato il fattore che noi vogliamo studiare (effetto PRESTIGE).

Densità: n° individui per unità di volume, o area; n = t² SD² / (E X(medio))² dove n = n° delle unità

campionarie, t = t di student, SD = deviazione standard, E = errore che decidiamo di accettare,

X(medio) = media;

Il 10% dell’errore nei campionamenti può spesso essere incontrato dagli studiosi di piante terrestri.

Si stima che se noi dobbiamo valutare il tempo di campionamento, è stato empiricamente visto che

gli studi delle popolazioni che stanno nelle zone di marea richiedono un impegno maggiore di 5

volte rispetto a quello delle piante terrestri. E lo studio delle piante terrestri è 10 volte minore

rispetto a quello degli organismi bentonici. E’ meglio campionare la stessa area prendendo tante

unità piccole, piuttosto che poche grandi; così valuto anche l’eterogeneità. Chi dice che bisogna

dividere però non tiene conto dell’EDGE EFFECT (effetto limite: se in una zona rimuovo un

predatore, nel corso del tempo vedo se gli organismi infossati ne hanno risentito).

Campionamento casuale semplice (SRS): Noi sappiamo che dobbiamo lavorare contro il caso,

quindi per avere la coscienza in pace nel momento in cui andiamo a fare i prelievi dobbiamo

metterci in testa di non essere influenzati da alcunché (in realtà siamo influenzati dal denaro, dal

tempo atmosferico etc.. etc..)

Vantaggi: Facile da ottenere; Facile da spiegare; Facile da analizzare

Svantaggi: Può non condurre a un numero adeguato di campioni, necessario per analizzare le

sottopopolazioni; Può darsi che un campionamento casuale non porti a risultati soddisfacenti;

Assunzioni: Tutte le unità campionarie hanno la stessa probabilità di essere campionate; Le unità

solo selezionate indipendentemente una dall’altra; Il campionamento delle unità viene fatto in un

solo stadio;

Campionamento stratificato: La popolazione di N individui è prima divisa in subpopolazioni.

Queste subpopolazioni sono denominate strati; questi strati non hanno sovrapposizione e considerati

nel loro insieme compongono tutta la popolazione. Un campionamento quindi è estratto

indipendentemente da ognuno degli strati.

All’interno di ogni strato la nostra popolazione campionaria dev’essere omogenea; se questo non

succede, io per ogni strato dovrò fare calcoli quali media, varianza etc.., suddividere poi il tutto in

settori o strati (che siano omogenei) e poi mettere tutto assieme.

Se noi abbiamo una certa eterogeneità, dobbiamo cercare di demolirla in pezzetti che siano

all’interno omogenei fra di loro.

Esempio: La densità degli alberi varia fra le differenti aree di una foresta naturale di pini; Bisogna

quindi prima appurare che ci sono 3 zone soggette a densità differenti; per poter poi procedere con i

campionamenti.

Vantaggi: Assicura che la densità di ogni strato è ben misurata; Se il campionamento è ben gestito,

l’errore standard potrebbe essere molto basso; Differenti campioni possono essere campionati con

differenti strategie di campionamento;

Svantaggi: E’ più complicato del metodo di campionamento semplice casuale; C’è bisogno di

identificare gli strati prima del tempo. Per questo motivo, più informazioni sono necessarie a priori

del campionamento;

Campionamento sistematico: Supponiamo che le unità delle popolazioni sono numerate da 1 a n

per qualche ordine. Per selezionare un campione di N unità dobbiamo prendere un campione a

random dalle k unità e da lì avanti ogni unità k (prendere). Per esempio se k è 15 e se la prima unità

disegnata è 13, allora le successive unità ad essere disegnate sono 28, 43, 58 e così via.

I transetti sono delle linee ideali che vanno da un punto all’altro.

Vantaggi: Una volta che viene individuato il primo punto di campionamento, automaticamente

vengono identificati anche gli altri; E’ molto semplice da eseguire il campionamento se le unità

vengono numerate; Permette di disegnare la mappa dell’area campionata;

Svantaggi: Possiamo avere in origine un campione viziato (vado a campionarlo perché lo ritengo

indipendente e invece DIPENDE da una serie di eventi indipendenti) e non accorgercene; dobbiamo

avere comunque una sostanziale conoscenza della popolazione a priori del campionamento.

L’autocorrelazione, oltre alla variazione periodica, vizia il campione. Il prof dice che le repliche

necessarie sono 5, ma nella pratica 3 bastano.

Errore di 1° e 2° specie: Dai campioni tiriamo fuori delle conclusioni: Prima di tutto dovrei farmi

un’H0 (ipotesi nulla) che è sempre: tra 2 campioni non ci sono differenze e se ci sono, sono dovute

al caso. Poi c’è l’ipotesi H1, che dice che tra i 2 campioni ci sono delle differenze. Di solito, se non

è possibile rifiutare H0, allora la accettiamo.

Errore di 1° tipo: respingiamo H0 quando è vera; Errore di 2° tipo: accettiamo H0 quando è falsa

(più grave);

La grandezza del campionatore dev’essere proporzionata con la grandezza degli organismi che

vogliamo campionare. Se ci sono organismi di diverse dimensioni dobbiamo andare a

subcampionare all’interno degli stessi blot.

Si intendono per bentonici gli organismi che vivono sul fondo o che hanno per un periodo

significativo della loro vita un rapporto con il fondo. Appartengono al macrobenthos tutti i

microrganismi superiori al millimetro di lunghezza (in Italia) e a 0,5 mm (in Europa).

Dominio Bentonico: Organismi animali e vegetali che hanno per tutta o per una parte della loro

vita rapporti con il fondo marino; Il substrato può essere classificato in duro e mobile; Hanno una

distribuzione aggregata; Esiste nel comparto bentonico la terza dimensione: gli organismi possono

vivere nel substrato, e ciò condiziona la possibilità di valutare ad esempio la numerosità.

Campionare il benthos: La benna Van Veen che può essere dotata di sportellini superiori per il

prelievo dei campioni e con volumi di capacità differenti a seconda delle finalità di campionamento;

uno dei problemi frequenti in questo tipo di strumento è la predisposizione a dilavare il sedimento e

a modificarne il substrato. Non funziona sulla sabbia; Il Box corer serve a prelevare campioni di

sedimento dal fondale marino senza alterarne la stratificazione, e a prelevare una quantità di

campione di area nota. In questo modo è possibile analizzare i rapporti tra organismi all’interno di

ogni strato. Va giù a grandi profondità, non deforma il substrato, non funziona con la sabbia e

raccoglie così tanta roba che bisogna subcampionare;

ZONAZIONE BENTONICA MEDITERRANEA:

Provincia neritica: Piano sopralitorale(porzione che va dalle medie delle alte maree fino al limite

a cui arrivano gli spruzzi), piano mesolitorale(porzione che va dal livello medio delle basse maree

al limite superiore delle alte maree), piano infralitorale(va dal limite medio delle basse maree

normali a quello delle basse maree eccezionali, è il più ricco in biocenosi), piano circalitorale(dal

margine della bassa marea al limite inferiore delle Fanerogame marine; qui si sviluppa il

coralligeno);

Provincia oceanica: Piano batiale(fino a 3000 m), piano abissale(fino a 6500 m), piano adale; A

dividere le 2 province c’è la scarpata continentale, una discontinuità che ci fa passare in

pochissimo tempo da una zona a bassa profondità ad una molto maggiore. Susseguirsi di zone

passando dalla costa al mare aperto: Piattaforma continentale – Scarpata continentale – Pianure

abissali – Grandi fondali;

Nel tirreno le maree sono basse (5 cm), nel Nord Adiatrico sono di 50-60 cm, e nell’Atlantico sono

di 10-11 *cm.

Substrati: Maggiore è il diametro delle particelle, maggiore è l’energia dell’ambiente. In ordine

decrescente: Sabbia grossolana, sabbia, sabbia fine, sabbia pelitica, pelite sabbiosa, pelite;

Classi granulometriche: Argilla, fango, limo, sabbia, ghiaia;

Biocenosi: Insieme di individui di specie diverse aventi esigenze ambientali comuni, che

coesistono, riproducendosi, in uno spazio comune caratterizzato da parametri ambientali omogenei.

Hanno una composizione in specie caratteristica, normalmente costituita da poche specie dominanti

da un punto di vista quantitativo che caratterizzano la comunità e molte specie rare.

Classificazione in base al tipo di alimentazione: Sospensivori (suspension feeders): catturano

attivamente o passivamente le particelle nell’acqua: spugne, molluschi, policheti; Deposit feeders:

ingeriscono il sedimento e usano la materia organica o i batteri: policheti, crostacei; Erbivori: ricci

di mare, pesci bentonici e qualche polichete; Microalgal grazers: Chiton, policheti, gasteropodi;

Carnivori: asteroidei, crostacei, pesci, nemertini; Scavengers: saprofagi, “spazzini”, crostacei,

gasteropodi;

Deriva larvale: E’ alla base dei processi di reclutamento; possono essere trasportate per migliaia di

km; Invertebrati: ad es. 10-100 km; Pesci demersali: 50-200 km; Supply-side Ecology (non

dobbiamo pensare che il nostro sia un ecosistema chiuso; infatti esso in realtà è aperto e possiamo

importare diversi tipi di organismi).

Strategie riproduttive: R (Uova e sperma vengono rilasciati nelle acque in grandi quantità, ma non

c’è cura delle prole. Strategia diffusa in ambienti poco prevedibili, turbolenti); K (l’investimento

energetico nella discendenza è elevato, la prole è poco numerosa e la loro cura è lunga e articolata.

In acqua è difficile trovare organismi con questa strategia);

Metapopolazioni: Gli organismi metamorfici che conducono nelle fasi precoci vite molto diverse

da quelle che conducono da adulti hanno dinamiche nelle 2 fasi, molto diverse e particolari.

Studiate dal prof. Gallo, del politecnico di Milano;

Densità – Dipendenza: Risposta feedback che limita la crescita della popolazione in base alla

numerosità;

Densità – Indipendenza: Non c’è una regolazione della numerosità in base alla densità; Alcuni

studiosi canadesi hanno studiato il crostaceo Homarus Americanus e hanno capito che quello che è

fondamentale per questo organismo è la disponibilità di terreno. Fase compensatoria: Ad un

piccolo aumento del n° di adulti aumentano di molto le reclute; Fase densità-dipendente:

l’aumento degli adulti non porta ad un aumento considerevole delle reclute; Fase depensatoria:

All’aumentare degli adulti, i reclutamenti diminuiscono. Essa può instaurarsi anche a fase medie di

biomassa, senza che ci siano degli eventi premonitori.

Colonizzazione e successione nei fondi mobili: Sedimenti liberi vengono inizialmente colonizzati

da specie opportuniste (policheti, macrofauna); essi sono competitori deboli che poi vengono

scalzati grazie alle modificazioni del substrato che loro stessi hanno prodotto. I sedimenti a

profondità maggiore hanno processi di colonizzazione più lunghi. L’aumento del solo 1% in peso di

materiale vegetale (filtro o alghe) può portare al raddoppio del successo dell’insediamento. La 1°

colonizzazione viene quindi fatta da specie di piccola taglia a crescita rapida, la colonizzazione

successiva da organismi meno abbondanti, più grandi e a crescita lenta. Lotteria competitiva:

Modello che sostiene che non ci sono successioni precise e ben prevedibili tra i vari organismi

bentonici. Un anno, in un particolar luogo, sono arrivate le ostriche e non i mitili, perché in ritardo.

Questo è frutto del caso; Modello storage: Opposto al modello della lotteria competitiva; noi

abbiamo nelle comunità bentoniche una condivisione di habitat, e questi organismi possono essere a

vita breve, o molto breve. Il concetto del modello dice che la specie a vita lunga potrebbe, in teoria

essere a rischio, se, una volta scomparse le corti più numerose, non provvede un adeguato

reclutamento a sollevare le sorti della specie. Il metodo di Creeding viene utilizzato per varie

attività, tra cui anche il campionamento bentonico; in origine era un metodo per trovare filoni d’oro

in base alla disposizione delle rocce.

I bivalvi possono filtrare le particelle fino a 3 micron di dimensione. Quelle non nutritive vengono

attorniate da muco ed espulse da un foro sul mantello. L’organismo assume l’isotopo 15 dell’azoto

(per la crescita somatica) e quindi grazie ad uno speciale campionatore dotato di marker possiamo

effettuare campionamenti. In California, nelle baia di San Francisco, è stato mostrato che il

fitoplancton è controllato da bivalvi non nativi; si tratta di specie importante dal Giappone: Tapes

japonica, Musculus senhousia e Potamacorbula spp. Gli studiosi definiscono questo controllo come

top-down control.

Metodo delle coorti: Serve a valutare la produzione secondaria; P = B – B + B con B = n. ind

t-t0 t t0 m m

a t * peso ind al tempo t; Con le coorti: P = (n – n )*((w – w )/2); N e w numero e peso medio:

0 t-t0 t t0 t 0

le misure sono corrette se prese ad intervalli adeguati; Metodo della crescita cumulativa: Se le

coorti sono indistinguibili, la riproduzione continua o ripetuta si vede con l’incremento di peso

medio cumulativamente: P = sopra k, sotto i = 1) n g (incremento medio in peso

i i

nell’intervallo considerato);

Tassi di respirazione e taglia: R = a W ^0,75; a: costante che varia tra i taxa, l’esponente varia tra

0,7 e 0,8;

Eccezione: organismi che metamorfosano (astici); Tasso di crescita in peso: R = a l^b, dove l è la

lunghezza dell’organismo, e a e b sono costanti; Von Bertalanffy: Lt = Linf (1 – e^-k(t-t0)); In

acqua si pensa che gli organismi crescano in modo indefinito tendendo ad un asintoto;

Rapporto P/B: Biomassa e produzione sono più elevati in acque poco profonde e diminuiscono

con la profondità; Rapporti P/B della meiofauna sono + elevati della macrofauna e

corrisponderebbero a 10 cicli/anno (crescita e mortalità); Il valore generale per la macrofauna è di

uno-due cicli all’anno; I pesci di acque profonde hanno rapporti P/B bassi; Risultato curioso: il

turnover + rapido delle specie di piccola taglia (sebbene la biomassa sia inferiore) fa sì che siano

proporzionalmente i maggiori produttori bentonici;

Tasso metabolico: E’ legato alla massa corporea elevata ad un esponente inferiore a 1: a^b;

Biomassa: Massa prodotta per area unitaria, viva e morta in Kg o tonnellate o in termini di energia

J/m^2; Tra gli estuari sono stati stimati i più elevati livelli di produzione, poi vengono i mari

costieri; A parità di dimensioni, la biomassa è inferiore negli organismi tra i 4 e i 5 cm; Facies:

Specie che si sviluppano più delle altre in una biocenosi ma senza intaccare le altre specie; Fattori

che influenzano la biodiversità: C’è un gradiente di diminuzione dall’equatore ai poli; Le

comunità più vecchie sono le più diversificate (time hypothesis); Più eterogeneo è l’ambiente,

maggiore è la diversità (ipotesi di eterogeneità spaziale); Se non ci sono stravolgimenti prevale il

controllo biologico piuttosto che quello fisico (ipotesi della competizione); Più stabile è l’ambiente,

più specie ci sono (ipotesi della stabilità ambientale); Più produttivo è l’ambiente, maggiore è la

diversità (ipotesi della produttività);

Indice di Shannon: H1 = - (sopra j, sotto j = 1) pj log pj – (j – 1)/2N; Indice di Brillouin(si usa

solo se prevediamo dei sub campioni e siamo certi che tutti gli organismi sono stati enumerati): HB

= ln(N!) - sopra s, sotto i = 1) ln (ni!) / N; Indice di Margalef(il più gestibile): R = (S-1)/log

N;

Nicchia ecologica: Elton: Insieme di fattori biotici e abiotici che rendono possibile la

sopravvivenza di una specie; Hutchinson: Spazio multidimensionale in cui ogni asse rappresenta il

range di condizioni ambientali e di risorse entro cui può esistere la specie; Curve ABC(Abundance-

Biomass Comparison): In realtà si possono usare anche famiglie e taxa, non solo specie. Usando

questo metodo tra l’altro non sono necessari “controlli” perché ci si rifà all’andamento delle curve;

Background BSS(Biomass Size Spectra): Nati per il dominio pelagico, non sono direttamente

applicabili a quello bentonico. Valuta la distribuzione di biomassa in relazione alla taglia degli

organismi); Intermediate Disturbance Hypothesis: La diversità è massima a livelli intermedi di

disturbo; Effetti dell’oil spill: Acuti nel breve termine: Impedisce gli scambi gassosi (anossia);

Limita la penetrazione della luce (minore PP); Aderisce agli organismi; Cronici nel lungo periodo:

Alterazioni fisiologiche, fisiche e comportamentali; Modificazioni della composizione in specie;

Modificazioni delle interazioni ecologiche; Risposte all’oil spill: Gasteira e Davvin: Aumento

mortalità delle specie sensibili agli idrocarburi (crostacei); Più specie opportuniste dopo 1-3 anni

(Policheti); Parra: non c’è relazione tra l’ammontare di catrame e: ricchezza, biomassa, densità e

diversità di specie. C’è invece fra profondità e diversità, latitudine e densità, latitudine e ricchezza;

Ristabilimento di una sana comunità biologica: A causa dello stato naturalmente dinamico degli

ecosistemi: la comunità ristabilita può non avere esattamente la stessa composizione (e struttura

demografica) di quella esistente prima del danno; E’ impossibile dire se un ecosistema ripristinato,

dopo un incidente, sia lo stesso o sia diverso da quello che sarebbe stato se il fatto non fosse

avvenuto.

Campionamento marino: Pratica standardizzata per seguire nel tempo l’evoluzione di un

fenomeno con misure e osservazioni; Per un campionamento adeguato si dovrebbero trovare

variabili che hanno PICCOLI cambiamenti naturali nel tempo e GRANDI quando rispondono a un

disturbo.

Problematiche legate al campionamento: Confondimento spaziale (spatial confounding): si

verifica se viene confrontata l’area disturbata con UNA SOLA area di controllo valutando come

impatto un cambiamento che è naturale e dovuto a diverse velocità di variazione delle variabili

studiate.

SOLUZIONI: Underwood e Chapman propongono la scelta e il confronto di un sito impattato e più

aree di controllo (come unità sperimentali). Questa soluzione non è approvata da Stewart-Oaten e

Bence che non ritengono casuale la scelta del sito d’impatto e che quindi preferiscono, laddove sia

possibile, utilizzare serie storiche precedenti della zona impattata. Classi di disturbo: Pulse

disturbante (acuto): Fluttuazione a breve termine della variabile in studio; Press disturbante

(cronico): A lungo termine interessa la grandezza della variabile; Nel primo caso dobbiamo

intensificare il campionamento, nel secondo aumentare le aree di controllo; Campionamento del

benthos: PREGI: Buoni indicatori delle condizioni dell’habitat; Offre informazioni integrate nel

tempo; DIFETTI: Alti “costi” per smistamento, conteggio ed identificazione tassonomica degli

esemplari; Metodi di analisi del materiale campionato: Macrofauna: organismi trattenuti da un

setaccio con maglia di 0,5 mm o 1 mm; La scelta della misura determina l’attendibilità del risultato

e influenza la scoperta di un impatto; Sostenitori 0,5 mm: Studio più preciso della comunità; Non

c’è perdita della componente faunistica di piccole dimensioni; Sostenitori 1 mm: Buon

compromesso tra: risultati, sforzo e costi del monitoraggio; Frazione perduta non provoca

distorsioni significative ai parametri della comunità; La sufficienza tassonomica: Valutazione dei

cambiamenti strutturali delle comunità bentoniche, dovute a stress ambientale, identificando gli

organismi a livelli tassonomici superiori a quello di specie. PREGI: Analisi piccolo pool di specie

porta RISULTATI SIMILI a quelle fatte su intere comunità; Riduce i tempi di campionamento;

Riduce gli errori di determinazione; DIFETTI: Può diventare una scusante per l’inesperienza degli

operatori; SUGGERIMENTI: Piuttosto di identificare fino a livello di specie investire risorse per:

Raccolta maggior n° campioni; Infittire rete stazioni; Aumentare frequenze campionamenti;

Biodiversità ed ecosistemi: Abbiamo 3 modelli basici che descrivono la relazione tra la

biodiversità e la struttura degli ecosistemi: Ridondanza: Questo modello suggerisce che la

biodiversità di per sé non è importante: data una sufficiente biomassa, la funzione dell’ecosistema

richiede solo una specie rappresentativa da ogni gruppo funzionale; Keystone: Da ogni gruppo

funzionale, certe specie (specie chiave) sono considerate essenziali alla funzione dell’ecosistema,

altre risulterebbero ridondanti; Rivet: tutte le specie sono chiodini interdipendenti nella struttura

dell’ecosistema e ogni specie contribuisce alla funzione; Indice di Borja: Analizza l’evoluzione di

un ambiente in seguito ad uno stress; Sfruttando le tappe progressive di Salen-Picard si suddivide la

macrofauna del fondo molle in 5 gruppi in accordo con la loro sensibilità all’aumento dello stress:

GRUPPO I: specie molto sensibili; GRUPPO II: specie indifferenti; GRUPPO III: specie tolleranti

agli eccessi; GRUPPO IV: opportunisti di secondo ordine; GRUPPO V: opportunisti di primo

ordine; BENTIX: è stato predisposto per adattarsi agli ecosistemi bentonici mediterranei e costruire

uno schema numerico a cinque classi per la classificazione delle comunità bentoniche. Le categorie

in cui si dividono le specie di Bentix non coincidono con quelli di AMBI.

L’assenza di ogni specie sensibile produce un valore 2 e l’assenza di specie corrisponde ad un

valore 0 dell’indice. I limiti fra classi sono stati definiti dopo test multipli con dati reali costruendo

una scala a 5 gradi; M-AMBI: Rispetto ad AMBI, l’indice M-AMBI include nel calcolo anche la

ricchezza di specie e la diversità. Il calcolo è realizzato dallo stesso SW di AMBI. M-AMBI

consiste in un’analisi multivariata in cui l’Analisi Fattoriale combina i valori di AMBI con quelli di

diversità di Shannon-Wiener (H’) e numero di specie (S). Il primo step di M-AMBI è quello di

calcolare AMBI, la ricchezza specifica (S) e H’ per ogni stazione. Durante la seconda fase, sulla

base di queste tre variabili viene assegnato un valore ecologico, da bad a good; BOPA: Sviluppato

per le acque costiere della Manica. E’ basato sul rapporto tra presenza di policheti opportunisti e

anfipodi. Il valore di BOPA è basso quando la qualità ambientale è elevata, ed è quindi nullo quando

non sono presenti policheti opportunisti; BITS: Consente di determinare gli organismi a livello di

famiglia e non più di specie, permettendo risparmio in tempo e risorse. Esso calcola la qualità

ambientale delle acque di transizione, e questo indice è stato sviluppato da degli studiosi di Ferrara.

BITS=log[(6fl+fll)/flll+1)+1]+log[nl/(nll+1)+nl/(nlll+1)+0,5nll/(nlll+1)+1];

Studio di comunità dopo anossia: Il primo è uno stadio immaturo composto da organismi che

vivono in condizioni di ipossia; Il secondo è uno stadio composto da comunità disturbate; Il terzo è

uno stadio in cui l’ipossia per un determinato periodo può causare delle carenze nella numerosità

della fauna, ma poi si torna allo stadio di pre-anossia; Il quarto è uno stadio in cui gli organismi

sono risalienti; ossia c’è un ripristino asimmetrico, ci si avvicina allo stadio di maturità. Secondo

quanto proposto dagli studiosi, gli organismi passano molto tempo in stati immaturi prima di

arrivare allo stadio maturo.

La persistenza di una comunità ad uno stadio di non maturità o al primo stadio di maturità, si

chiama isteresi. Non tutti sono d’accordo che l’attività umana possa influire sulle ipossie. Concetto

di piano: Spazio verticale del dominio bentonico dove le condizioni ecologiche (dipendenti dalla

posizione rispetto al livello del mare) variano “regolarmente” fra due livelli critici e ben

identificabili che rappresentano i confini del piano. I diversi piani hanno popolamenti caratteristici

che cambiano in corrispondenza dei confini e sono una sorta di limite di condizioni medie

accettabili; Nel piano ci sono gli orizzonti, suddivisioni verticali con caratteristiche proprie. Più

orizzonti fanno un sottopiano; Più piani fanno un sistema: SISTEMA FITALE (O LITORALE),

SISTEMA AFITALE (O PROFONDO); Mediterraneo: 1. Mare di alboran(molte specie di

origine atlantica); 2. Mediterraneo occidentale(molti endemismi e specie di tipo subtropicale); 3.

L’adriatico(che può essere suddiviso a sua volta in centro-meridionale e settentrionale; quest’ultimo

è caratterizzato da basse profondità, elevati apporti fluviali e ampie variazioni di temperatura e

ospita le specie atlantiche); 4. Il mare egeo(a minor salinità e sotto l’influenza del Mar Nero); 5. Il

mediterraneo orientale(con diverse specie tropicali o subtropicali di origine indo pacifica, alcune

cosmopolite e altre lessepsiane di recente introduzione); Secondo le regole di Peres e Picard l’Italia

classifica le Benthic populations: 162 popolazioni circa nel Mediterraneo sono state censite, 61

delle quali di interesse per la conservazione; La piattaforma continentale è una porzione di

fondale marino caratterizzata dalla presenza di luce e quindi di produttori primari bentonici. La

produzione è molto elevata (risorse ittiche). E’ soggetta ad apporti terrigeni. Il brusco aumento della

pendenza segna l’inizio della scarpata continentale (200 m). La gran parte dei fondi della

piattaforma continentale è caratterizzata da sedimenti mobili. I fondi sabbiosi sono generalmente

occupati da organismi filtratori mentre i fondi fangosi sono dominati da organismi detritivori.

Climaticamente, può essere distinto un Mediterraneo Nord-Occidentale (con cui il mare Adriatico

e il mar Nero presentano notevoli affinità faunistiche) da uno meridionale (essenzialmente il bacino

di levante) con aree intermedie di transizione (mari Ionio ed Egeo). Dal punto di vista storico,

invece, il Mediterraneo Occidentale ha avuto una storia a parte ed indipendente dal Mediterraneo

Orientale e ancor più dal mar Nero.

Topografia del fondo

Il profilo di un margine continentale attuale comprende quattro elementi principali:

- Piattaforma e scarpata continentale, sono legati all’evoluzione della tettonica dei

continenti;

- Continental rise e Piana sottomarina (o abissale), sono elementi de posizionali.

Piattaforma continentale (dalla superficie a 140m)

Porzione di continente sommerso e delimitato dall’isobata (una linea continua che unisce i punti che

hanno la stessa profondità) a 200m. Delle ricerche recenti hanno individuato il ciglio della

piattaforma della zona del shelf break, cioè del margine della piattaforma poco profonda in cui

avviene la transizione dal fondale marino alla scarpata continentale, ad una profondità media di

130-140m, evidenziato da un drastico aumento della pendenza del fondale. I sedimenti tipici della

piattaforma sono sabbia e ciottoli provenienti dal continente.

Scarpata continentale (da 140 a 5000m)

Superficie inclinata del fondo marino che raccorda i fondi oceanici con le piattaforme continentali,

da una profondità di 140-200m sotto il livello del mare fino a 5 km. Le fasi successive di erosione e

sedimentazione, dopo la separazione dei continenti, hanno modellato la scarpata continentale,

caratterizzata da un settore superiore, soggetto a processi erosivi che rimuovono i sedimenti sia

attraverso frane sottomarine sia attraverso flussi gravitavi, e da un settore inferiore dove predomina

l’accumulo sedimentario. I sedimenti sono principalmente fangosi e argillosi.

Margine della scarpata o risalita continentale

Un’ampia, dolce pendenza che collega un fondo dell'oceano a una scarpata continentale. Una

risalita continentale è costituita principalmente da limo, fanghi e sabbia, e può essere di diverse

centinaia di miglia di larghezza. Anche se di solito ha una superficie liscia, a volte troncare da

canyon sottomarini

Piana sottomarina o abissale (5-10 km)

Superficie pianeggiante del fondo oceanico, successiva alla scarpata o la risalita continentale, che si

trova a profondità superiori ai 3 km, con una lunghezza di diverse centinaia di kilometri lungo

margini continentali passivi, come nell’Atlantico; mentre sono piuttosto ristrette lungo margini

irregolari, come quello della California, mentre costituiscono il fondo delle fosse oceaniche lungo i

margini continentali attivi. Rilievi sottomarini (tipo seamounts e guyot), colline abissali, dorsali

oceaniche e zone di frattura sono gli altri elementi morfologico-strutturali caratterizzanti le piane

sottomarine. I sedimenti presenti sulle piane sono costituiti in prevalenza da torbiditi sottili

(terrigeni e carbonatici). Il materiale sedimentato di origine pelagica (cioè dal mare aperto) è

composto principalmente da resti calcarei (carbonatici) e silicei di organismi planctonici

(coccolitofori, foraminiferi, pteropodi, diatomee e radiolari). Gli studi di sismica a riflessione hanno

rivelato che lo spessore dei depositi è variabile dai 100 ai 2000 m.

Zone oceaniche

Il dominio pelagico (o del mare aperto) può essere diviso in cinque zone: la zona epipelagica (dalla

superficie a 200m), che riceve abbastanza luce solare per sostenere la fotosintesi, quindi è ricca di

vegetali e animali; la zona mesopelagica (da 200 a 1000m), dove solo piccole quantità di luce

penetrano, insufficiente per la fotosintesi; la zona batipelacica (da 1 a 4km), sempre buia, in cui

sono presenti molti animali bioluminescent; la zona abissopelagica (da 4 a 7 km), vi vivono

organismi cechi e senza colori; e la zona adopelafica (oltre i 7 km), zona poco conosciuta .

Salinità

Rapporto esistente tra la massa di sale, misurata di solito in grammi, contenuta in una data quantità

di acqua e la quantità di acqua stessa, misurata in litri oppure in kilogrammi. Nel caso di acque

continentali (fiumi, laghi ecc.) la salinità, definita residuo fisso, rappresenta la massa del residuo di

sali, ottenuto per evaporazione di un litro di acqua filtrata, essiccato per quattro ore a 110 °C e

calcinato al rosso.

Densità

La densità di un corpo è definita come il rapporto tra la massa di un corpo ed il suo volume. Se m è

la massa e V il volume si ha dunque: p = m/V.

Forze dominanti nelle dinamiche oceaniche

Gravità: è la forza dominante, il peso dell’acqua nell’oceano produce pressione e il peso variabile

dell’acqua in diverse regioni del mare produce gradienti di pressione orizzontali. I cambiamenti

nella gravità, dovuti al moto del sole e della luna dispetto alla terra, produce le maree, quindi le

correnti e la miscelazione interna dell’oceano.

Galleggiamento: è la forza verticale, verso l’alto o verso il basso, che agisce su una zona d’acqua

della stessa densità dell’acqua che la circonda. Per esempio, quando l’aria fredda soffia sul mare,

raffredda le acque superficiali causandone una maggiore densità che la fa scendere in profondità.

Vento: il vento che soffia sulla superficie del mare traferisce una quantità di moto orizzontale sul

mare. Il vento trascina l’acqua in direzione del vento e crea una turbolenza che smuove gli strati

superficiali del mare che producono lo strato mescolato oceanico. Inoltre il vento soffia sopra le

increspature superficiali portando una distribuizione non uniforme della pressione sulla increspature

causando loro di crescere e diventare onde.

Pseudo-forze: sono forze apparenti che sorgono dal movimento curvilineo o in sistemi coordinanti

rotanti. Per esempio la prima legge di Newton afferma che non vi è alcun cambiamento di moto in

un corpo a meno che una forza non agisca sul corpo.

Forza di Coriolis: pseudo-forza dominante che influenza un sistema di coordinate fissate alla terra,

facendo spostare la direzione delle onde. Si tratta di una forza apparente che si manifesta sui corpi

che si spostano in direzione nord-sud sulla superficie della Terra. Tutti i corpi ruotano infatti alla

velocità della superficie terrestre, ma la superficie non ruota sempre alla stessa velocità: all’equatore

si sposta più velocemente e decresce andando verso i poli. Un vento che va dall’equatore verso i

Poli tenderà a mantenere la stessa velocità che aveva all’origine, quindi a spostarsi verso est. Al

contrario, un vento che spiri verso l’equatore tenderà a ovest.

Come si forma un ciclone?

I cicloni, detti anche uragani o tifoni, sono depressioni tropicali che si formano sulla superficie del

mare. Una grande massa di aria calda e umida, tende a salire e a ruotare su se stessa. Durante

l’ascensione, il vortice depressionario aumenta la sua velocità e la sua estensione e, allo stesso

tempo, l’aria si raffredda, cede calore provocando la condensazione dell’umidità che si trasforma in

nuvole e pioggia.

I Cicloni hanno una bassa pressione e ruotano in senso antiorario, mentre gli anticicloni hanno

un’alta pressione e ruotano in senso orario.

Upwelling

È un fenomeno oceanografico di risalita delle acqua profonde che coinvolge le acque dense, più

fredde, ricche di nutrienti controllate dal movimento del vento verso la superficie oceanica,

rimpiazzando l’acqua calda normalmente impoverita dai nutrienti. L’acqua ricca di sostanze

nutritive stimola la crescita e la riproduzione dei produttori primari come il fitoplancton. A causa

della biomassa fitoplanctonica e della presenza dell’acqua fresca in queste regioni, le zone di risalita

delle acque profonde superficiali del mare possono essere identificate tramite le temperature e le

concentrazioni di clorofilla-a. Le tre forze principali che lavorano insieme per causare gli upwelling

sono il vento, l’effetto di Coriolis e il trasporto Ekman. Queste tre forze operano in modo diverso

per i diversi tipi di risalite ma gli effetti sono gli stessi. Nel processo complessivo di risalita, i venti

soffiano attraverso la superficie del mare in una particolare direzione, provocando una interazione

vento-acqua, che, come risultato trasporta l’acqua di 90 gradi rispetto alla direzione del vento a

causa di forze di Coriolis e del trasporto Ekman. Il trasporto di Ekman provoca lo spostamento con

angolo di 45 gradi dellostrato superficiale dell'acqua rispetto alla direzione del vento, e l'attrito tra

quello strato e lo strato sottostante provoca il movimento degli strati successivi, creando una spirale

di movimento dell'acqua attraverso la colonna d'acqua. Poi, sono le forze di Coriolis che dettano che

direzione si muoverà l'acqua, nell'emisfero settentrionale, l'acqua viene trasportato alla destra della

direzione del vento. Nell'emisfero meridionale, l'acqua viene trasportata alla sinistra del vento.

Downwelling

È un processo fisico di accumulo e sprofondamento di acqua ad alta densità e bassa temperatura

attraverso acque a densità più bassa e temperatura più elevata. Negli oceani le acque fredde e ricche

di sali tendono a sprofondare attraverso masse di acqua meno densa, un fenomeno che si verifica

maggiormente nelle zone marine anticicloniche, o zone di downwelling, in cui grandi anelli di

correnti spinte dal vento causano un accumulo di acqua al centro degli anelli stessi (per effetto del

trasporto di Ekman), acqua che tende a sprofondare a causa della sua maggiore densità. L'acqua che

si accumula al suo interno, e che può creare un rigonfiamento di circa due metri di altezza, viene

spinta dalla gravità a sprofondare verso il basso, attraverso gli strati d'acqua laterali che sono meno

densi. Si tratta di regioni generalmente povere di vita acquatica: il movimento verticale dell'acqua

causa l'inabissamento del fitoplancton, fino a profondità in cui la luce è troppo scarsa per sostenere

la fotosintesi di conseguenza la produttività primaria si abbassa con effetti drastici sull'intero ciclo

alimentare di queste zone. I centri degli anelli oceanici non sono le uniche zone di downwelling:

esso avviene anche alle alte latitudini e nelle regioni costiere. Nel primo caso, nelle regioni polari la

bassa temperatura e l'elevata concentrazione salina tende a sprofondare al di sotto di acqua più calde

e meno dense.Il secondo caso si ha in prossimità delle coste, quando i venti causano un movimento

di acqua in direzione costiera: anche qui, l'accumulo di acqua spinta dal vento e dalle correnti ne

causa lo sprofondamento. Il downwelling oceanico, insieme al suo fenomeno opposto, l'upwelling,

contribuiscono a creare il fenomeno della circolazione termoalina.

Trasporto di Ekman

La teoria dell’oceanografo svedese spiega il trasporto netto di 90 gradi dello strato superficiale a

causa di forzanti eoliche. La direzione del trasporto è ad un angolo di 90 gradi verso destra della

direzione del vento e nell’emisfero meridionale si verifica con un angolo di 90 gradi a sinistra della

direzione del vento. Questa teoria spiega lo stato teorico di circolazione se le correnti d’acqua sono

stati guidati solo dal trasferimento di quantità di moto del vento. Nel mondo fisico questo è difficile

da osservare per la presenza di molte altre forze motrici (come la pressione e i gradienti di densità).

Sebbene la teoria si applica tecnicamente a questa situazione ideale in cui solo il vento regola la

circolazione, Ekman descrisse il movimento causato dal vento della circolazione superficiale del

mare. Le correnti superficiali hanno un angolo di 45 gradi rispetto alla direzione del vento a causa

della combinazione della forza di Coriolis e l’acqua trascinata dal vento. Se ipotizziamo il mare

diviso in strati sottili, la velocità diminuisce da un valore massimo (sulla superficie) finchè si

dissipa. La direzione cambia leggermente anche attraverso ogni strato successivo (a destra

nell’emisfero settentrionale e a sinistra nell’emisfero sud). Fenomeno noto come spirale di Ekman.

Spirale di Ekman

La spirale di Ekman si riferisce ad una struttura di correnti o venti attorno ad un limite orizzontale

in cui la direzione del flusso ruota quando ci si muove rispetto al limite. La spirale è una

conseguenza dell'effetto di Coriolis che provoca un movimento verso destra degli oggetti con

velocità diversa da nulla nell'emisfero nord e verso sinistra nell'emisfero sud.

ENSO

Uno dei più noti modelli climatici è l'El Niño. Ogni 3-7 anni, durante i mesi di dicembre e gennaio,

l'equilibrio tra, il vento, le correnti oceaniche, oceaniche e temperatura atmosferica e si rompe,

causando un grave impatto sul clima globale. In un anno normale, gli alisei soffiano verso ovest e

spingono l'acqua superficiale calda vicino l'Australia e la Nuova Guinea. Quando questa acqua

calda si accumula nel Pacifico occidentale, le acque fredde ricche di nutrienti sono costrette a

risalire dal'oceano più profondo appena al largo della costa occidentale del Sud America. Questo

acqua più fredda ricca di sostanze nutritive favorisce la crescita della popolazione ittica. Durante un

evento di El Niño gli alisei si indeboliscono, l’acqua calda e povera di nutrienti non è spinta verso

ovest e va ad occupare l’intera area tropicale dell'Oceano Pacifico. L'acqua fredda non è costretta

verso la superficie, quindi le acque costiere del Perù ed Ecuador sono insolitamente calde. L'acqua

più calda ha un impatto devastante sulla loro colture di pesca che si basano su fresche acque ricche

di nutrimenti. La regione sperimenta anche estremamente superiori importi medi di pioggia.

Oscillazione del Nord Atlantico o NAO

L'Oscillazione Nord Atlantica è un pattern di circolazione atmosferica localizzato nell'Oceano

Atlantico settentrionale e caratterizzato dalla fluttuazione ciclica (oscillazione) della differenza di

pressione al livello del mare tra l'Islanda e le Azzorre. Attraverso il moto di oscillazione est-ovest

della depressione d'Islanda e dell'anticiclone delle Azzorre, determina forza e direzione del flusso

zonale occidentale e la direzione delle perturbazioni lungo l'Atlantico settentrionale. La NAO è un

modo di variabilità strettamente atmosferico ed è una delle più importanti manifestazioni di

fluttuazione meteo-climatica nell'Atlantico settentrionale. Un sistema semipermanente di bassa

pressione sopra l'Islanda (Depressione d'Islanda) e un centro di alta pressione semipermanente sulle

Azzorre (anticiclone delle Azzorre) controllano direzione e forza dei venti occidentali sull'Europa.

Forza relativa e posizione di questi due sistemi variano di anno in anno e questa variazione è nota

appunto come NAO. Riferendosi ad una situazione di circolazione atmosferica media un'ampia

differenza di pressione tra i punti descritti (High NAO, fase NAO+) conduce all'incremento dei venti

occidentali e conseguentemente ad estati fresche e inverni miti e piovosi nel Centro Europa e lungo

la costa atlantica, contrapposte a scarsa piovosità sulle regioni del Mediterraneo. Al contrario se

l'indice è basso (Low NAO, fase NAO-) i venti occidentali sono ridotti, la circolazione è

prevalentemente antizonale e queste aree soffrono inverni freddi con la traiettoria delle

perturbazioni che si sposta verso sud ovvero verso il Mediterraneo. Ciò porta all'incremento di

attività perturbata, e con essa precipitazioni, nell'Europa meridionale e in Nord Africa. Quest'effetto

sembra essere particolarmente importante ai fini climatici ovvero: flussi di aria calda o fredda legati

alle oscillazioni NAO influenzano il clima di una buona parte dell'emisfero settentrionale. In

condizione di NAO+ le correnti occidentali vengono deviate verso nord-est portando aria calda da

zone di latitudine di circa 30°-40° fino ad aree sub-polari (~60°) con un aumento di temperatura che

può arrivare fino anche a 1,5 °C in tutta l'Europa settentrionale e gran parte dell'Asia.

Il periodo dell'oscillazione non è regolare: l'indice NAO può affievolirsi ed invertirsi nell'arco di

10-20 giorni ed anche con cadenza stagionale durante l'intero anno mostrando quindi una certa

variabilità meteorologica.

Cosa sono le correnti

Le correnti marine sono movimenti costanti delle acque, paragonabili a grandi fiumi che scorrono

attraverso gli oceani e che si distinguono dalle acque circostanti per temperatura e salinità. Le

correnti possono avere origine diversa: possono essere dovute all'azione combinata dei venti e delle

differenze di pressione atmosferica oppure essere innescate dalle maree oppure ancora dipendere

dalle differenze di densità dell'acqua del mare, causate, per esempio, dal diverso riscaldamento delle

varie parti degli oceani e da diversi valori di salinità.

Le correnti marine possono svilupparsi sia in superficie (correnti superficiali), sia in profondità

(correnti profonde) e si distinguono in:

correnti calde, se hanno una temperatura maggiore di quella delle acque circostanti (che

• interessano il lato occidentale dei continenti);

correnti fredde, se hanno una temperatura inferiore di quella delle acque circostanti (che

• interessano il lato orientale dei continenti) nel caso contrario.

Nel loro insieme, le correnti stabiliscono un circuito oceanico, cioè producono un moto ciclico delle

acque marine, che compiono lunghi percorsi chiusi all'interno di uno stesso bacino oceanico. Le

masse d'acqua alle latitudini polari hanno densità maggiore a causa dei forti raffreddamenti e

tendono a precipitare in profondità; espandendosi sui fondali marini, si muovono verso latitudini

con temperature più elevate. Lo sprofondamento dell'acqua polare richiama superficialmente altra

acqua proveniente da latitudini inferiori. Le acque calde superficiali delle basse latitudini

galleggiano in superficie e vengono così trasportate a latitudini più elevate, dove si raffreddano,

diventano più dense e affondano, ripetendo così il ciclo.

Circolazione generale del Mediterraneo

Nel bacino del Mediterraneo le correnti sono solitamente deboli e di direzione variabile. La

circolazione superficiale è fortemente influenzata dai venti che al largo possono generare correnti

superficiali di intensità fino ai due nodi. Poiché l'evaporazione dovuta all'effetto del sole è tale da

non poter essere compensata dall'apporto di acqua fluviale e piovana, è sempre presente una

corrente entrante dallo stretto di Gibilterra. In sostanza il Mediterraneo viene rifornito da acqua

oceanica che dopo aver passato lo stretto di Gibilterra fluisce verso Est, dividendosi in un ramo

principale e in altri secondari. In realtà in corrispondenza dello stretto la direzione della corrente

non è sempre entrante, ma ciò è dovuto alla sovrapposizione alla corrente di gradiente appena

descritta, della corrente di marea che in quell'area ha valori sensibili. Il ramo principale, sotto

l'effetto della forza di Coriolis, dirige verso destra e si addossa alla costa africana perdendo via via

intensità fino ad estinguersi.

Circolazione generale del’Adriatico

Il bacino del Mare Adriatico riceve un notevole apporto di acque dolci. Il principale corso d’acqua

dell’intero bacino dell’Adriatico è il fiume Po (da solo rappresenta il 28% dei contributi totali di

acque fluviali), che assieme agli altri fiumi presenti fra il delta e il Golfo di Trieste (Adige, Brenta,

Piave, Livenza, Tagliamento, Isonzo), ha determinato sia la morfologia del fondale del Nord

Adriatico sia la presenza di coste sabbiose lungo tutto il margine Ovest. L’apporto di acque dolci e

generalmente più fredde dovute al fiume Po condiziona inoltre significativamente la salinità e la

circolazione dell’Adriatico, alla pari di altri fattori forzanti, quali il vento o il flusso di calore. Un

altro complesso fluviale che determina un significativo apporto di acque dolci è quello croato-

albanese situato nel Sud-Est del bacino. Pertanto, la dinamica della circolazione marina risulta

fortemente influenzata sia dalle condizioni morfologiche sia da quelle meteorologiche

caratterizzanti il territorio nel quale è compreso il bacino stesso. Infatti, la stratificazione indotta da

forzanti atmosferiche e dall’apporto fluviale crea delle differenze orizzontali di densità in mare e

quindi di pressione che sostengono campi diversi di velocità delle correnti marine. Le correnti

dell'Adriatico sono schematicamente riconducibili a una circolazione generale in senso antiorario,

influenzata da fattori termici e di densità. Si hanno due correnti principali: una ascendente orientale

e una discendente occidentale, esse subiscono variazioni stagionali. In 'estate la corrente

occidentale, a causa dei maggiori apporti fluviali, è molto ampia, mentre quella orientale è piuttosto

ridotta, limitata praticamente al tratto costiero; d'inverno la situazione è capovolta.

Costituzione dell’acqua

La costituzione chimica dell'acqua di mare è estremamente complessa, dipende da: l'apporto delle

acque continentali, gli scambi e l'interazione tra superficie marina e atmosfera, i processi chimico-

fisici che avvengono tra gli ioni in soluzione e i minerali costituenti i sedimenti del fondo e in

sospensione, i processi biochimici, quali la fotosintesi e il metabolismo dei vari organismi presenti

nell'ambiente marino, e l'apporto degli scarichi di acque e materiali dovuti alle attività umane. I

principali costituenti, che determinano la salinità dell'acqua di mare, sono il sodio, il cloro, il

magnesio, il calcio, il potassio, il bromo, i gruppi atomici SO , CO₃ e HCO₃ . Gli elementi più

42- 2- -

importanti sono sodio e cloro. La salinità subisce variazioni soprattutto nell'ambito superficiale in

rapporto all'entità dell'evaporazione e degli apporti delle precipitazioni meteoriche e delle acque

continentali (fiumi e acque di fusione dei ghiacciai): nei mari polari la salinità superficiale è

inferiore a quella dei nei mari caldi delle fasce tropicali. In superficie e in prossimità delle coste la

salinità presenta variazioni anche stagionali, negli oceani invece rimane praticamente costante; in

profondità è, in genere, leggermente inferiore ai valori di superficie e non subisce sensibili

variazioni. I rapporti quantitativi tra i principali costituenti rimangono invariati al variare della

salinità e quindi è possibile determinare la salinità complessiva in funzione della concentrazione di

un solo elemento, in genere il cloro (clorinità). Oltre ai costituenti fondamentali della salinità

concorrono al chimismo delle acque marine altre numerose sostanze. I sali nutrienti, comprendenti

composti salini del fosforo e dell'azoto e la silice, sono essenziali alla vita nell'ambiente marino, si

formano in profondità a opera della demolizione biochimica degli organismi e risalgono in

superficie per azione della turbolenza e delle correnti marine; qui, dove è attiva la fotosintesi,

vengono consumati e utilizzati nelle sintesi organiche. La silice, pur non partecipando ai suddetti

processi biologici, è necessaria ad alcuni organismi (per esempio le Diatomee) per la formazione

dei gusci silicei. Gli oligoelementi sono sostanze disciolte in mare in percentuali molto piccole o

addirittura in tracce: di alcune, come il ferro, lo zinco, il rame. L'acqua di mare contiene disciolti

anche numerosi gas provenienti massimamente dal contatto tra superficie marina e atmosfera. La

composizione dell'aria disciolta è molto diversa da quella normale ed è in rapporto alla diversa

solubilità dei gas nell'acqua, e a molti altri fattori fisico-chimici. In generale le temperature più

basse e la bassa salinità aumentano il quantitativo dei gas disciolti; inoltre la solubilità è

notevolmente influenzata dalla pressione parziale del gas, dall'ampiezza e dallo stato di turbolenza

della superficie assorbente. Essendo l'ossigeno più solubile in acqua dell'azoto, l'aria disciolta è più

ricca in ossigeno di quella atmosferica, la quantità di ossigeno in soluzione è maggiore nei mari

freddi e minore in quelli tropicali, e diminuisce gradualmente con l'aumentare della profondità.

L'ossigeno disciolto viene consumato dagli organismi marini, ma viene a sua volta prodotto negli

strati superficiali dall'attività fotosintetica del fitoplancton. Anche l'anidride carbonica ha un ruolo

importante per la vita nel mare, dato che interviene nella fotosintesi; il quantitativo disciolto è tanto

più grande quanto più grande è la sua concentrazione nell'atmosfera soprastante, ossia la sua

pressione sulla superficie acquea (a parità di temperatura e di salinità). Parte dell'anidride carbonica

disciolta regola l'equilibrio dei carbonati e bicarbonati: un suo aumento provoca la soluzione dei

carbonati che passano a bicarbonati, una sua diminuzione fa passare i bicarbonati a carbonati che

precipitano, mentre l'anidride carbonica ritorna in soluzione per passare poi nell'atmosfera. Il grado

di acidità dell'acqua di mare varia acon la zona, la profondità, la stagione, ecc..

Densità

La densità dell’acqua marina dipende dalla salinità, dalla temperatura e dalla pressione

corrispondente alla profondità cui si trova l'acqua, e il suo valore segue le variazioni di questi tre

parametri. La densità aumenta con l'aumentare della salinità e decresce all'aumentare della

temperatura. A parità di salinità e di temperatura, la densità aumenta con la profondità essendo

l'acqua di mare comprimibile.

Cicli biogeochimici dei macro e micronutrienti

I principali cicli biogeochimici sono quelli del carbonio, dell'ossigeno e dell'azoto, detti anche cicli

gassosi in quanto le riserve o serbatoi principali dei rispettivi elementi sono principalmente

costituiti da gas atmosferici: diossido di carbonio, ossigeno e azoto, questi ultimi in forma di

molecole biatomiche (altri due importanti cicli naturali sono il ciclo del fosforo e il ciclo dello

zolfo).

Carbonio e Ossigeno

Il ciclo del carbonio, strettamente intrecciato al ciclo dell'ossigeno, si svolge attraverso due tappe

fondamentali:

1. fissazione del diossido di carbonio atmosferico, CO , cioè sua trasformazione in composti

2

organici, per mezzo della fotosintesi operata dalle piante terrestri e marine; in questa fase si

forma contemporaneamente ossigeno, O (che proviene dalla dissociazione dell'acqua).

2

2. Ritorno del diossido di carbonio all'atmofera in seguito all'ossidazione biologica della

materia organica (respirazione, decomposizione o fermentazione per opera di batteri e

funghi) e alle reazioni di combustione (incendi di vegetazione e uso di combustibili fossili).

In tutti questi processi viene consumato ossigeno.

Una piccola frazione di carbonio si accumula nei fondali oceanici come sedimenti costituiti da resti

di alghe e di animali marini, i cui gusci o scheletri sono formati da carbonato di calcio insolubile.

Questi sedimenti danno origine nel tempo a rocce calcaree. Negli strati superiori dell'atmosfera

l'ossigeno per azione della radiazione solare si trasforma parzialmente in ozono, che assorbe i raggi

ultravioletti dannosi per gli esseri viventi, riformando di nuovo ossigeno.

Il trasporto fluviale di materiale vegetale come carbonio particellato vivente e non, contribuisce in

misura minore in senso assoluto ma di elevata importanza in aree specifiche come foci ed estuari.

Azoto

Il ciclo dell'azoto, dominato dalla fase gassosa e dalle trasformazioni batteriche che comprendono

cambiamenti nello stato d’ossidazione, inizia con la fissazione dell'azoto molecolare (N ) — non

2

utilizzabile direttamente dalla maggior parte degli esseri viventi —, cioè con la sua trasformazione

in composti inorganici (per esempio, in forma di ammoniaca o di ione ammonio, di nitrati e di

nitriti). Ciò può avvenire in seguito a reazioni che si svolgono nell'atmosfera provocate dalla luce

solare (reazioni fotochimiche) o dall'azione di fulmini, oppure per opera di microrganismi

specializzati (azotofissatori) che vivono nel terreno liberi o nelle radici delle leguminose. Una terza

via è praticata dall'uomo attraverso la fissazione industriale di azoto nel corso della quale si

ottengono fertilizzanti azotati impiegati in agricoltura. L'azoto fissato viene incorporato dalle piante

in composti organici (amminoacidi e proteine), che attraverso la catena alimentare vengono

distribuiti agli animali (incapaci di utilizzare l'azoto minerale).

L'azoto organico viene restituito all'ambiente dagli animali e dalle piante sia sotto forma di scorie

azotate prodotte durante il loro metabolismo, sia sotto forma di spoglie dopo la loro morte. Speciali

batteri del suolo provvedono a trasformare le sostanze organiche secondo tre diversi processi:

- ammonificazione, deriva dalla decomposizione dell'azoto organico, i batteri e i funghi

degradando l'azoto amminico, liberano l'ammoniaca (NH nel terreno, dove può reagire

)

+

4

con diversi composti per formare dei sali d'ammonio.

- nitrificazione, le molecole d'ammoniaca (o i sali d'ammonio derivati), che vengono così

liberate nel suolo, possono subire un'ossidazione da parte di batteri liberi, i batteri

nitrificatori, trasformano l'ammoniaca in nitriti (NO ), ed i batteri nitratatori, ossidano i

2-

nitriti e contribuiscono alla produzione dei nitrati (NO ). L’azoto presente nelle acque sotto

3-

varie forme può provocare fenomeni di eutrofizzazione e di anossia dei corpi idrici recettori

e tossicità alla vita acquatica.

- denitrificazione, (da NO a N ), riduzione dei nitrati ad azoto molecolare che ritorna in

3- 2

atmosfera chiudendo il ciclo dell'azoto.

Fosforo

Il ciclo del fosforo descrive il movimento del fosforo attraverso la litosfera, l'idrosfera e la biosfera.

Diversamente da molti altri cicli biogeochimici l'atmosfera non assume un ruolo significativo nel

movimento del fosforo, dato che le forme in cui si presenta tale elemento sono di solito allo stato

solido nelle condizioni ambientali. Il fosforo è un elemento di grande importanza nel metabolismo

dei viventi in quanto rientra sia nella costituzione sia degli acidi nucleici sia dei composti energetici

per il normale metabolismo cellulare (ATP, GTP, NADPH ecc.). Il fosforo presente nel suolo deriva

dalla degradazione di rocce fosfatiche, apatite o di altri minerali simili. Il fosforo, una volta

raggiunto il suolo sotto forma di ioni fosfato (PO ), sedimenta e viene organicato, cioè reso

43-

disponibile per gli organismi viventi, da numerose specie di funghi e batteri che lo mutano nella sua

forma più solubile. Talvolta le piante superiori possono assorbire fosforo non ancora organicato

grazie alla presenza di micorrize, cioè ife (filamenti) fungine associate in modo particolare con le

radici delle piante.

Zolfo

Lo zolfo si presenta principalmente in forma ridotta come FeS (pirite) o in forma ossidativa SO 42-

2

(solfato), il suo ciclo è detto sedimentario. Lo zolfo presente nell'ambiente può derivare da eruzioni

vulcaniche, da attività industriali o da incendi che, in seguito alla combustione, liberano in

atmosfera ossidi di zolfo (SO ). Lo zolfo è un elemento importante perché si ritrova in molti

2

composti biologici quali proteine, enzimi e vitamine, viene utilizzato direttamente dai solfo batteri,

che lo utilizzano per la fotosintesi in ambienti anossici per ottenere gli atomi di idrogeno necessari

al processo di trasferimento dell'energia solare nelle molecole organiche. In questo processo non

viene liberato ossigeno, ma zolfo. In presenza di ossigeno questo zolfo viene ossidato a solfiti

(SO ) e solfati (SO ), questi ultimi vengono facilmente assorbiti dalle

32- 32-

piante. I solfiti invece possono formare idrogeno solforato, che viene riciclato dai solfobatteri, o

possono reagire con il ferro del suolo per formare solfito di ferro insolubile. Carbone e petrolio

spesso contengono solfiti di ferro. La presenza di questi solfiti causa problemi di inquinamento

quando questi combustibili sono esposti all'aria o vengono bruciati. In questi casi infatti i solfiti si

trasformano in SO ad opera di batteri o della combustione, che reagisce con le gocce d'acqua e

2

cade sulla Terra sotto forma di deposizioni acide.

Ciclo del Calcio e del Ferro

Il calcio e il ferro sono sia nutrienti essenziali per gli organismi, ma i due elementi presentano due

cicli geochimici molto diversi. Il calcio subisce un ciclo relativamente semplice dato che la

degradazione causata da agenti atmosferici rilascia ioni di calcio da carbonati e silicati, ad esempio

rocce, e li trasporta attraverso i sistemi fluviali all’oceano. In generale, lo stato di saturazione del

mare, rispetto al CaCO3, è stratificata. Le zone d’acqua superficiali sono sovra sature di carbonato

di calcio mentre le sono sotto sature. La precipitazione di CaCO3 nella superficie dell'oceano è

mediata dalla biologia, poiché gli organismi generano

molecole di carbonato durante il loro ciclo di vita. Quando gli organismi superficiali con scheletri di

carbonato di calcio muoiono, possono essere consumati da erbivori o cadere dalla superficie nelle

profondità oceaniche. Il carbonato di calcio inizia a sciogliersi una volta raggiunte le acque

sottosature, formando molecole di calcite, la cui quantità è controllata principalmente dalla

pressione dell’acqua. La formazione di CaCO3 nella superficie dell'oceano e il successivo trasporto

verso le profondità oceaniche dei sedimenti provoca una diminuzione del carbonio atmosferico, per


PAGINE

38

PESO

1.23 MB

PUBBLICATO

10 mesi fa


DETTAGLI
Esame: Biologia
Corso di laurea: Corso di laurea in Scienze e tecnologie biologiche
SSD:
Università: Trieste - Units
A.A.: 2016-2017

I contenuti di questa pagina costituiscono rielaborazioni personali del Publisher francescavpegorer di informazioni apprese con la frequenza delle lezioni di Biologia e studio autonomo di eventuali libri di riferimento in preparazione dell'esame finale o della tesi. Non devono intendersi come materiale ufficiale dell'università Trieste - Units o del prof Del Piero Donatella.

Acquista con carta o conto PayPal

Scarica il file tutte le volte che vuoi

Paga con un conto PayPal per usufruire della garanzia Soddisfatto o rimborsato

Recensioni
Ti è piaciuto questo appunto? Valutalo!

Altri appunti di Corso di laurea in scienze e tecnologie biologiche

Biochimica - carboidrati
Appunto
Biochimica
Appunto