Ecofisiologia ecosistemi acquatici - Riassunto esame

CICLO VITALE DINOFLAGELLATI

 Plantonici: fase flagellata; frazione poco importante, non tollerano turbolenza. Ma

possono fare bloom → red tides se nutrienti abbondanti + acque ferme e stratificate.

Mangiano di tutto → morìa altri organismi.

Di notte: bioluminescenza. Rispondono a turbolenza. Noctiluca scintillans è protozoo eterotrofo.

Luciferina ad anello porfirinico → ox → emissione luce

 Bentonici: fase resistente → cisti sul fondo. Pareti con sporopollenina. Alcuni tossici

(tossine liposolubili) 70/2000

dinoflagellati sono tossici. Resistere alla

turbolenza

Ciclo aplonte

Mitosi (n) → gameti (n) → gametogamia → zigote

2n flagellato → CISTI

Condizioni favorevoli → germinazione cisti 2n →

meiosi → 4 celle vegetative n

DINOFLAGELLATI ETEROTROFI

es. Protoperidinium

 fagocitosi inglobo

 peduncolo estroflessione a cannuccia → perforo → continuità citoplasmatica → succhio

 pallium avvolgo la preda con membrana esterna

Bacterioplancton

Troppo piccoli per sedimentare, non li vedo con luminescenza → colorare DNA

Eccito con UV → azzurri sono batteri

Eterotrofi → usano derivati dal fitoplancton

Riciclano s.o.

Secondo rRNA

 Eukaryota

 Archea estremi!

 Bacteria ← il grosso in mare

fotosintetici

◦ anossigenica: verdi + purpurei

▪ ossigenica: Cianobatteri

▪

eterotrofi

◦

Analizzare DNA per scoprire bacterioplancton marino

Mesoplancton 0,2-20 mm

Solo eterotrofi → Zooplancton Gen. Pluricellulari

es. copepodi, cladocedi

Macroplancton 2-20 cm

Robine gelatinosette. Es. krill

Megaplancton20-200 cm

Gelatinosi, animali semplici tipo meduse

Rete trofica

Alghe connesse a eterotrofi. Ma vegetali autotrofi → il grosso della produzione

Unicellulari eterotrofi:

 nanoflagellati eterotrofi (pico-, nanopl.)

 protozoi ciliati (micropl.)

Produzione primaria

 nuova: rimescolo/apporto → nutrienti → crescita microzooplancton

 rigenerata: Micro, nano, picolplancton → rialscio s.o. morta (DOM) → batteri

eterotrofi mineralizzano → riciclo nutrienti inorganici → microbial loop

Viral loop: infezione → lisi → rilascio nutrienti → batteri decompongono

alghe → rilascio s.o. → DOM & POM (particle) → nutrono batteri, flagellati, ciliati

Metazoi più piccoli → fecal pellets → nutrono batteri e flagellati

Marine snow: produzione alghe + decomposizione → POM che cade.

Tanta PP (zona eufotica) → tanta POM

Batteri decompongono POM → al fondo arriva poco (1%)

No turbolenza → aggrego POM → mucillagini

Estate → acqua evapora → croste di marine snow

Bioluminescenza

In 10% Dinoflagellata marini (es. Lingulodinium polyedrum)

Chemiluminescenza: luciferina (anello tetrapirrolico tipo clorofilla)

eccitato, luciferasi catalizza → ox → luce per tornare allo stato fondamentale.

Scintilloni: organello luminescente. Espansioni citoplasma allungate nel vacuolo, circondati

da tonoplasto. Acidifico interno scintilloni → cambiare pH per fare la rx

Stimolo meccanico → risposta DIFESA → luce

Emissione luce

 flash: emissione intensa, visibile

 lenta e prolungata

Luminescenza forse secondo orologio biologico interno (ritmi circadiani)

Zooplancton

Plancton eterotrofo 2 µm- m

 oloplancton: tutta la vita in acqua. Copepodi, cladocedi

 meroplancton: parte al fondo. Larve echinodermi

 ittioplancton: uova, larve di pesci trasportati dall'acqua

 microzooplancton: dinoflagellati, foraminiferi, ciliati

Ciliati: sono alveolati.

Ciglia → movimento + nutrizione

Frazione DOMINANTE in acque costiere

Nudi & tintinnidi (involucro a campana OPPURE strato di particellato; es. Myrionecta rubra)

Eufausiacei: crostacei più grandi dei copepodi. Es. Krill

Migrazioni verticali

Notte → superficie Dì → profondità

 evitare predazione

 acqua prof fredde → risparmiare energie

 sfruttare correnti → spostamenti orizzontali

Patchiness: distribuzione zooplancton, non omogenea

Fitoplancton di acqua dolce

Diversa composizione specifica

 Cianobatteri coloniali → grandi fo. Coloniali → colonie filamentose

oppure picoplancton ( Cianobatteri coloniali in acque dolci! Rari in mare)

 Cloroficee alghe verdi

 Diatomee

 Desmidiacee importanti! Caratteristici in acqua dolce!

 Dinoflagellati, protozoi

 Ciliati

 Zooplancton Rotiferi (SOLO acqua dolce), Cladoceri (crostacei)

Ciclo annuale del fitoplancton

Fattori, controllo crescita:

 abiotici: luce, nutrienti conta in primavera

 biotici: erbivoria conta in autunno

Tanta NPP → tanta NEP -----> più biomassa.

Es.: flagellati limitano batteri

Flusso C: in zona eufotica. Produco TUTTA e sola s.o. in zona eufotica

Più [nutrienti] in profondità → upwelling costieri portano su.

Venti // costa → corrente ┴ costa

Spirale di Ekman

Luce

Secondo latitudine. Decremento esponenziale in profondità.

Luce – fotosintesi: MAX fotosintesi è SUBSUPERFICIALE (c'è fotoinibizione superficiale)

Nutrienti

Acque profonde → più nutrienti rigenerati

Inverno → rimescolamento → alte [nutrienti]

Estate → stratificazione → basse [nutrienti]

In generale, nell'anno: + luce → - nutrienti

venti + Δ T det → Profondità strato mescolato

oceani → rimescolo solo parte superficiale

Relazione profondità strato mescolato – stagione (MAX prof invernale)

MAX [fitoplancton] primavera (eventuale secondo MAX autunno)

min estate

Acque polari → sempre mescolata → MAX luce d'estate → unico bloom estivo → zooplancton segue

dopo → andamento fito e zooplancton sfalsati

Tropici → stratificazione permanente → mai vero bloom

Sverdrup: ipotesi profondità critica

Considerare

 produzione (fotosintesi) / consumo (respirazione)

 profondità strato mescolato

se produzione > respirazione → crescita fitoplancton

Profondità critica: produzione = consumo → NPP = 0. Sopra ho crescita, sotto no

Fattori

 stagione: min invernale, approfondisce con luce

 latitudine

 trasparenza acqua

Strato mescolato meno profondo prof critica → produzione, bloom

 Inverno: strato mescolato profondo, sotto prof critica. Luce limitante → no bloom

 Primavera: strato mescolato < prof critica→ bloom

 Estate: nutrienti esauriti → limitazione → nuje di fâ

 Autunno: strato mescolato < prof critica→ possibile altro bloometto

Numero cellule

 tasso crescita pop

 erbivoria

 parassitismo → morti

 sinking

 rimescolamento → dispersione, diluizione

CRITICHE

Vedono che: inizio ricrescita, vero bloom → INVERNO! Con strato mescolato profondo!!!

NO relazione crescita – prof strato mescolato

IPOTESI DILUZIONE - DISACCOPPIAMENTO

Dim erbivoria → dim perdite fitoplancton → bloom primaverile

Disaccoppiamento: strato mescolato approfondisce → + crescita – perdite

Diluizione: impoverimento nutrienti & più erbivoria → fine bloom

Estate: consumo >> crescita Zooplancton influenza crescita fitoplancton!

IPOTESI TURBOLENZA CRITICA

Strato mescolato (MA rimescolato lento) sotto prof critica → posso comunque crescere

Altro modello

incontro acque a diversa densità → rimescolo strato sup → circolazione orizzontale → stratificazione

Strategie

Specie a selezione:

r

 riprodursi tanto.

Uso tante risorse, alto tasso crescita r → Opportunisti

Tante risorse iniziali → prevalgo all'inizio del bloom (primavera)

Prolifero a sbrego finché posso → mi limita la disponibilità nutrienti

Specie piccole es. Diatomee (bloom primaverile Skeletonema)

K

 Usare risorse bene, non andare oltre capacità portante K.

Puntare alla biomassa.

Presenti d'estate (stratificazione & pochi nutrienti)

Adattate all'ambiente.

Specie più grandi. Più basso tasso crescita dN/dt

Bene dove c'è stratificazione

es. Dinoflagellati mixotrofi (2 vie di nutrimento)

Risorse NON illimitate → capacità portante K → crescita logistica → dim tasso dN/dt vicino a K

CSR

Strategie di Grime

Stress limite esterno a tasso crescita

Disturbo qualcosa che distrugge biomassa

 C Competitive

bassi stress & disturbo: no lim nutrienti, no distruzione biomassa.

In habitat stabili con alta produttività (molti nutr)

→ red tides

Opportuniste, non tollerano turbolenza

 S Stress tolleranti

Alto stress, basso disturbo (es. stress: poca luce)

Specie estive a selezione K

 R Ruderali

Basso stress, alto disturbo (ho risorse e tutto, ma c'è distruzione biomassa)

Primavera → turbolenza = disturbo → nutrienti → spp. R → bloom primaverile

Specie opportuniste a selezione r, tollerano turbolenza

No stress, alta prod Stress, bassa prod

No disturbo, stabilità C S

Disturbo, instabilità R /

Cicli vitali

Diatomeæ

Scissione binaria → dim V → cell troppo piccole → meiosi ----> auxospora (spora agamica delle Diatomee,

più grande della cellula da cui proviene, rimpicciolita in seguito a ripetuta moltiplicazione per divisione)

Ciclo DIPLONTE: meiosi → gemetogenesi (2n → n)

D. centriche: oogame

D. pennate: isogame

Riproduzione sessuale → ripristinare dimensioni popolazione

Forme resistenti (dormienti): in fase diploide. Cell veg 2n → mitosi → cell dormiente 2n

Dinoflagellata

Ciclo APLONTE (n → n)

orologio biologico: notte → mitosi; alba → divisione

Scissione binaria

 Desmoschisi: perdo parte teca → celle figlie ereditano metà → devo riformare l'altra

 Eleuteroschisi: perdo tutta la teca → divido → celle figlie che si arrangino a rifarla tutta

Mitosi → gametogenesi → riproduzione sessuale → zigote 2n → al fondo, modif morph → CISTI

Cisti: bassa attività metabolica, accumulo sostanze utili

Faccio cisti PRIMA di scarsità nutrienti, a raggiungimento certa densità popolazione

NON TUTTI DINOFLAGELLATI FANNO CISTI!!!

Cisti temporanee: roba diversa!! ← mitosi. Perdono involucro, sopravvivenza a breve termine

ALEXANDRIUM SP.

tossiche (PSP, saxitossina) selezione r Meroplantonica

Condizioni favorevoli → c'è condizioni sfavorevoli → cisti sul fondo

Densità popolazione → mitosi → gametogenesi