Riassunto esame Sistemi e Tecnologie di Approvvigionamento e Qualità dei Prodotti Ittici, prof. Nicastro

Origini e caratteristiche di oceani e mari

Strutture principali: oceani e mari

La Terra era in origine un globo incandescente, poi raffreddato e consolidato. Un ulteriore abbassamento di T° ha portato alla condensazione del vapore acqueo che, trasformatosi in piogge torrenziali, ha solcato e dilavato la litosfera, a formare le prime masse oceaniche. Oceani e mari sono le strutture principali. L'insieme di essi copre il 70% della superficie terrestre, ossia 360 milioni di Km² (155 milioni nell'emisfero nord e 205 milioni nell'emisfero sud).

Per oceano si intende una vasta distesa di acqua salata che circonda un continente. Gli oceani hanno grande estensione, elevata profondità, comunicazioni reciproche ampie e coste appartenenti a continenti diversi. Sono: Pacifico (180M Km²), Atlantico (106M) e Indiano (75M). La classificazione inglese considera anche il Mare Glaciale Artico (Oceano Artico) e l'Antartide (Oceano Antartico). In definitiva si considerano quattro bacini principali:

• Artico, nella regione del Polo Nord, circondato dalle terre di Europa, Asia, Nord America, Groenlandia e numerose isole.
• Pacifico, il più grande oceano del mondo, occupa 1/3 della superficie terrestre.
• Atlantico, secondo oceano per grandezza, il suo nome deriva dalla mitologia greca (mare di Atlante).
• Indiano, terzo oceano per grandezza, occupa il 20% della superficie terrestre, è delimitato a nord dall’Asia e dall'Africa, a ovest dalla Penisola Arabica, a est dalla Penisola Malese, Isole della Sonda, Australia e Antartide.

I mari sono dipendenti dagli oceani e influenti, insieme alle acque continentali, sui loro caratteri fisici e dinamici. Si distinguono:

• Mari mediterranei, in genere smembrati e ricchi di isole, omeotermi in profondità e con sensibili sbalzi di salinità. Comunicano con l'oceano tramite strette aperture.
• Mari marginali, poco smembrati e poveri di isole, scarsamente salati. Un esempio è il Mare del Nord.
• Mari chiusi, in realtà grandi laghi salati, forse residui di antichi mari come il Mar Caspio e il Mare d'Aral.

Il mare Adriatico è il bacino più continentale del Mar Mediterraneo. Si può suddividere in tre bacini: settentrionale, del medio Adriatico e meridionale. Il bacino meridionale ha caratteristiche ecologiche e talassografiche peculiari che lo differenziano dal resto dell'Adriatico. Le sue acque, per l'assenza di rilevanti apporti fluviali, sono molto trasparenti e povere di sali nutritivi (oligotrofia), fatta eccezione per il Golfo di Manfredonia. Qui il Promontorio del Gargano ripara dai venti settentrionali e rallenta il flusso della corrente discendente, portando al formarsi di correnti circolari. Queste favoriscono la sedimentazione e la concentrazione dei sali nutritivi immessi in mare dal fiume Ofanto e dai torrenti Carapelle, Cervaro e Candelaro.

Strutture di secondo ordine sono baie, seni, golfi, canali e stretti, di varia origine, con nomi locali o convenzionali.

Caratteristiche fisico-chimiche delle acque marine

Illuminazione: I raggi solari penetrano nelle acque per spessori variabili in funzione di altezza del sole, nuvolosità, lunghezza d’onda, trasparenza dell’acqua. Le prime radiazioni che si estinguono sono quelle a maggiore lunghezza d’onda (giallo e rosso). Le più persistenti sono quelle relative a verde, azzurro e violetto. Pertanto, i vegetali marini non possono, come i terrestri, utilizzare le sole radiazioni nel rosso, in quanto, in queste condizioni, avrebbero una scarsa diffusione, solo nei primi strati batimetrici. Alcune classi di alghe marine viventi più in profondità, hanno sviluppato con l’evoluzione, dei pigmenti accessori, capaci di utilizzare le radiazioni più persistenti, che giungono più in fondo. Nelle Cianoficee (alghe azzurre), si riscontrano ficocianina e ficoeritrina (azzurri), carotenoidi e xantofille (giallastri). A seconda della penetrazione di luce alle diverse profondità, si distinguono tre zone:

• Eufotica, fino a 50m, dove avviene la fotosintesi clorofilliana.
• Oligofotica, da 50 a 500m, dove arrivano le radiazioni più filtranti e permane poca fotosintesi.
• Afotica, oltre i 500m, zona abissale dove la vita è consentita solo ad organismi eterotrofi.

Dunque la luce è importante in quanto condiziona tipologie e distribuzione degli organismi nelle acque marine. Vi sono specie fotofile, che si trattengono in luoghi luminosi e fotofobe che prediligono le zone abissali.

Temperatura: Le masse acquee si riscaldano e raffreddano lentamente (calore specifico elevato e scarsa conducibilità termica). La temperatura superficiale degli oceani decresce dall’equatore ai poli e le isoterme hanno decorso simile a quello dei paralleli terrestri, con i valori termici più elevati situati proprio lungo l’equatore, ma in una fascia più a nord detta equatore termico. A parità di latitudine, le parti settentrionali degli oceani sono più calde delle meridionali. Le masse oceaniche, in base alla temperatura superficiale, si distinguono in: tropicali, temperate, sub-polari e polari. Nelle regioni tropicali si superano i 25°C e in pieno oceano si arriva fino a 28°C. In senso verticale la temperatura decresce, in modo non uniforme, dalla superficie al fondo. Nelle stagioni calde, si riscalda solo una parte superficiale e ridotta di acqua, mentre quella sottostante conserva la propria temperatura. Si crea così un termoclino o salto termico, che si riscontra a livelli diversi a seconda di tipo e latitudine delle distese acquatiche. Nei climi temperati, durante l’inverno, si instaura uno stato di omeotermia (uniformità termica dalla superficie al fondo), seguito da uniformità di salinità che favorisce il rimescolamento delle acque da parte del vento. Le escursioni diurne sono minime in pieno oceano (non più di 1°C) e crescono in prossimità di coste poco profonde e nei mari, in particolare vicino al litorale. Il calore agisce direttamente su metabolismo e fisiologia degli organismi marini o modifica le condizioni fisico-chimiche dell’ambiente in cui essi vivono. In base a ciò si distinguono organismi:

• Stenotermi, sensibili alle oscillazioni termiche, possono vivere e prosperare solo entro intervalli ristretti.
• Euritermi, pur avendo delle preferenze, si adattano ad ampi intervalli di temperatura.

Pressione idrostatica: È la pressione esercitata dall’acqua su un corpo sottostante e aumenta con l’aumentare della profondità. Si misura in decibar (1/10 di bar, pari a circa 1 atm). Aumenta di circa 1 decibar per m, pertanto gli esseri viventi a 10mila m di profondità sopportano pressioni dell’ordine di 1000 atm. Se portati rapidamente a galla, per effetto della brusca decompressione, possono dilatarsi fino a scoppiare. Si hanno organismi euribati, che sopportano ampie variazioni di pressione e organismi stenobati, con limite di tolleranza minimo.

Densità e viscosità: La densità dipende da temperatura, salinità e pressione e diminuisce all’aumentare della temperatura. La viscosità non è altro che l’attrito interno dell’acqua; aumenta all’abbassarsi della temperatura e all’alzarsi della salinità.

Composizione chimica: Gli elementi chimici nel mare si suddividono in quattro categorie:

• Principali, i più abbondanti, condizionano le proprietà fisico-chimiche dell’acqua, in particolare la salinità (Na, Mg, K, Cl).
• Secondari, spesso in tracce, importanti per la vita di flora e fauna. Sono nei tessuti degli organismi marini (es. il Cu nell’emocianina, pigmento respiratorio del sangue di Molluschi e Crostacei). (Cu, Fe, Zn, I, Ag).
• Radioattivi, in tracce minime. Il principale contributo alla radioattività naturale in mare è dovuto a K-40, che ne genera più del 90%. I solidi disciolti nella maggior parte delle acque superficiali, contengono tracce di radionuclidi naturali, derivanti per lo più da rocce e depositi minerali con cui le acque sono state in contatto. Le rocce ignee (es. granito) contengono più materiali radioattivi rispetto alle sedimentarie. Il principale nuclide a lunga vita è il Ra-226.
• Gas disciolti. L’acqua marina, a contatto con l’atmosfera, contiene gli stessi gas di essa, in percentuali ovviamente diverse. 1 l di H₂O contiene pochi cc di O₂, contro i 210 cc di 1 l di aria atmosferica. La distribuzione dei gas nell’acqua varia sia in senso orizzontale che, soprattutto, verticale. La zona eufotica, dove si addensa la coltre vegetale, ne è più ricca e spesso è soprassatura. Vi è poi una zona intermedia carente e una più profonda in cui il contenuto di O₂ aumenta ancora, fino a diminuire in prossimità dei fondali. Esistono alcuni animali marini che esigono acque aerate e mosse e altri che possono con poco O₂ (alcuni pesci e crostacei). Il tenore in CO₂ può giungere fino a 40-50 mg/l. Varia in superficie a seconda di respirazione, fotosintesi, temperatura, salinità, ma tende ad aumentare con la profondità.

pH, alcalinità ed effetto tampone: Le acque marine sono leggermente alcaline (pH circa 8). Il pH è influenzato da pressione, salsedine, movimenti dell’acqua, CO₂, respirazione animale, fattori biologici, ecc. Il pH è piuttosto stabile in alto mare e variabile in prossimità delle coste, con oscillazioni sia diurne che stagionali. In superficie, aumenta andando dai poli verso l’equatore e varia secondo la profondità. È compatibile con la vita a valori compresi fra 6 e 8.3.

Salinità: La composizione chimica delle acque marine è abbastanza costante in quanto è costante il rapporto fra le concentrazioni dei componenti più importanti, fra cui prevalgono Cl^- e Na⁺. La salsedine indica il contenuto di sali disciolti in g/Kg. Poiché la determinazione della salinità è laboriosa, si determina la clorinità, ossia la quantità di alogeni in g (Cl, Br, I) in 1Kg di H₂O. La salinità varia sia orizzontalmente che verticalmente. Le isoaline (linee che uniscono i punti in cui la superficie marina ha salinità uguale), non sono né parallele, né costanti e non si spostano con l’andamento stagionale. Si distinguono organismi:

• Stenoalini, con limiti di sopportazione ristretti.
• Eurialini, vivono e si sviluppano in condizioni di salsedine diverse, resistendo a variazioni brusche.

Due ambienti particolari sono le acque salmastre (bassa salinità) e le acque soprassalate (alta salinità). Le salmastre derivano dalla mescolanza di acqua salsa e dolce. Il grado di salinità definisce acque oligoaline (0,5-5 ‰), mesaline (5-18 ‰) e polialine (18-30 ‰). Le soprassalate (iperaline), sono in stagni e laghi di origine marina, ora separati dal mare, specie in zone desertiche (Mar Morto e Grande Lago Salato o Great Salt Lake). In altri le acque sono in comunicazione con il mare tramite stretti canali e arrivano alla soprassaturazione. Qui si ha una fauna eurialina.

Movimenti marini

I movimenti del mare hanno importanti effetti biologici e sono: moti ondosi, maree e correnti. Le maree sono movimenti oscillatori periodici, causati dall’attrazione di Luna e Sole sulle masse fluide. Due volte al giorno l’acqua s’innalza nel flusso di alta marea e due volte si abbassa nel riflusso di bassa marea. L’alta marea si verifica in corrispondenza del meridiano su cui culmina la Luna e contemporaneamente sul suo antimeridiano. Ai meridiani che si trovano a 90° rispetto a questi, si verifica contemporaneamente la bassa marea. Tale fenomeno dipende dalla forza di attrazione gravitazionale esercitata dalla Luna sulle acque terrestri e dalla forza centrifuga derivante dalla rotazione del sistema Terra-Luna. Le maree provocano correnti che influiscono su salinità, temperatura e vita nelle acque. Le correnti marine sono traslazioni di masse acquee importanti, in superficie o profondità, in verticale o orizzontale, causate da fattori interni (condizioni termoaline) o esterni (venti, precipitazioni, rotazione terrestre). Possono essere stazionarie o variare intensità e direzione; periodiche, stagionali o costanti. Le correnti calde si muovono in superficie, quelle fredde in profondità. Maree e moto ondoso influiscono in particolare sugli organismi litoranei su cui esercitano una severa selezione; le correnti marine hanno grande importanza per la disseminazione della flora.

Biocenosi e divisione dell'ambiente marino

Col termine biocenosi si intende la comunità delle specie di un ecosistema che vive stabilmente in un determinato biotopo, ossia un’area in cui le condizioni fisico-chimiche e ambientali sono costanti. L’ecosistema è l’unità funzionale fondamentale, comprendente l’insieme degli organismi e l’ambiente circostante, aventi una certa omogeneità, almeno fisico-chimica. È il risultato del rapporto inscindibile fra la parte biotica (biocenosi) e la parte abiotica (biotopo). L’habitat è il luogo in cui un organismo vive. La nicchia ecologica è il posto che l’organismo occupa nell’ecosistema. Il biotopo è l’unità inorganica fondamentale dell’ambiente, costituito da un’area geografica con condizioni omogenee ideali per lo sviluppo di una biocenosi. Localmente, un biotopo può presentare predominanza di fattori ambientali che condizionano la presenza massiva di una o poche specie, senza alterare la composizione della biocenosi che vi si afferma. In tal caso si parla di facies, che quando si sviluppano in senso orizzontale, costituiscono le cinture.

L’ambiente marino si suddivide in due regioni: neritica, sovrastante la piattaforma continentale, e oceanica, sovrastante il resto. In senso verticale si distinguono due zone: sistema fitale dove l’illuminazione permette la vita vegetale e sistema afitale o profondo. Il sistema fitale è diviso in:

• Piano adlitorale, piano più alto sul livello medio del mare. È sotto l’influenza indiretta dell’acqua marina, che arriva su suolo e vegetazione sotto forma di vento salso o per infiltrazione capillare. L’ambiente delle sabbie è un ambiente estremo, dominato da fattori limitanti come l’instabilità del substrato e l’elevata salinità. Le rupi sul mare sono scarsamente popolate. Le specie sono poco numerose e poco presenti sulla superficie delle cogliere, tormentate dall’erosione. Tutti questi fattori, diminuiscono di intensità all’aumentare della distanza dalla battigia.
• Piano sopralitorale, reso umido dai soli spruzzi, mai sommerso. È limitato inferiormente dalla linea di alta marea e superiormente dalla massima altezza raggiunta dagli spruzzi. Presenta forti escursioni termiche, intensa radiazione luminosa e notevoli variazioni di salinità dipendenti dall'evaporazione e agli apporti di acqua piovana. Può comprendere la vegetazione delle coste rocciose (licheni, alghe incrostanti, molluschi gasteropodi del gen. Littorina, crostacei, insetti, granchi), vegetazione delle coste sabbiose (salicornie ossia piante terrestri, crostacei anfiodi come le pulci di mare) e pozze di marea (pozze sopralitorali), ad altissima salinità e sbalzi termici, con presenza di alghe unicellulari, protozoi, piccoli crostacei e insetti acquatici; le pozze sopralitorali sono alimentate dagli spruzzi di acqua marina e dall’acqua piovana. In esse si insediano specie vegetali in grado di resistere ai grandi cambiamenti dei fattori ecologici di questi microambienti, dove si presentano anche lunghi periodi di disseccamento. Nella stessa pozza, nell’arco di un anno, a causa delle variazioni si susseguono anche popolamenti a composizione diversa.
• Piano mesolitorale, fascia soggetta ai movimenti di marea, che alterna periodi di sommersione e emersione. Si trova fra i livelli di alta e bassa marea. Nel Mediterraneo le escursioni di marea variano intorno a valori medi di 20-30 cm, con picchi di 1,8 m. Vi sono forme di vita tipicamente marine adatte a sopravvivere a periodi di emersione, come alghe unicellulari incrostanti (cianoficee e cloroficee), alghe pluricellulari, crostacei cirripedi, granchi, attinie, spugne e nei substrati sabbiosi, specie in grado di insabbiarsi durante la bassa marea come molluschi bivalvi, anellidi, granchi. Spesso si possono trovare orizzonti o sottopiani (superiori o inferiori), ossia aree che tendono ad avere aspetti o facies differenti. Il sottopiano superiore, al di sopra del livello del mare, presenta manto vegetale discontinuo, accentuato periodismo stagionale e forte influenza edafica da parte della natura chimica e della consistenza della roccia. In condizioni ottimali in esso si distinguono tre orizzonti evidenziati da diverse cinture vegetali. Il sottopiano inferiore, al di sotto del livello del mare, è caratterizzato da manto vegetale denso e continuo. Durante la bassa marea, con mare calmo, resta scoperto a lungo, altrimenti è umettato di continuo. Si distinguono due orizzonti, evidenziati da cinture vegetali diverse anche secondo condizioni ambientali.

Un particolare ecosistema dell’ambiente costiero Mediterraneo è la prateria di Posidonia. La Posidonia Oceanica è una pianta acquatica, endemica del Mar Mediterraneo, della famiglia Posidoniaceae. Ha radici, fusto rizomatoso e foglie nastriformi lunghe fino a 1m unite in ciuffi di 6-7. Fiorisce in autunno e primavera e produce frutti galleggianti detti olive di mare. Forma una prateria sottomarina ecologicamente importante, che costituisce la comunità climax del Mar Mediterraneo, che protegge la linea di costa dall’erosione. Al suo interno vivono molti organismi animali e vegetali. La presenza di Posidonia è indicatore di buona qualità delle acque.