condizionano fortemente la vita che si svolge nei
mari;
sono strettamente connessi e concorrono a
determinare dei cambiamenti nei fenomeni biologici
che avvengono nell'ambiente marino.
400nm
700nm
L'1% penetra al massimo fino
a 200 metri, e la completa
oscurità domina il fondo degli
oceani.
La penetrazione della luce
solare è in funzione:
-della latitudine,
-della stagione,
-dell’ora del giorno
-dalla trasparenza dell’acqua
In rapporto alla penetrazione della luce si
distingue due zone
eufotica (illuminata) superficiale,
disfotica (poca luce, bassa attività
fotosintetica)
afotica (senza luce).
La profondità limite fra la zona eufotica e
afotica si trova fra i 100 e i 200 metri.
Nel Mar Baltico la luce giunge
difficilmente oltre i 40-60 m; nel Mar
Rosso oltre i 200 m.
Ovviamente, più l'acqua è torbida, più si
attenua l'illuminazione.
Le caratteristiche di illuminazione e trasparenza delle acque determinano una differente
ripartizione verticale degli organismi vegetali e animali. Nelle acque profonde manca la
vegetazione, poiché per compiere la fotosintesi è indispensabile la luce.
Alghe Verdi
Alghe brune
Alghe rosse
Zona fotica
Zona disfotica
Zona afotica
La distribuzione degli organismi
vegetali a seconda della
penetrazione della luce in mare
A profondita’ crescenti diversi tipi di vegetali vivono sui
fondali
Posidonia oceanica
Le piante superiori (con vere radici
fusto e foglie) come la Posidonia
oceanica possono vivere solo fino a
circa 50 metri di profondita’ (a
seconda della trasparenza delle
acque) perché utilizzano radiazioni
della luce solare che non penetrano in
profondita’.
Le alghe verdi assorbono le
radiazioni rosso-gialle e possono
vivere solo fino ai 30-40 m di
profondità
Le alghe brune assorbono le
radiazioni blu-verdi e possono
vivere a profondità maggiori
Le alghe rosse assorbono la luce
blu che penetra maggiormente
nell’oceano. Alcuni tipi possono
arrivare fino a 200m di
profondità
Luce solare
Molte specie animali hanno abitudini di vita influenzate
dalla quantità di luce presente nell'acqua.
L'importanza di questi comportamenti fisiologici legati
al variare della intensità luminosa è notevole anche per
le conseguenze sulla pesca.
Ad esempio, con le reti a strascico:
Nelle ore notturne: principalmente Sogliole, Canocchie,
Scampi (su fondali poco profondi),
Nelle ore diurne: Pagelli, Triglie e Calamari.
L’ attrazione con la lampara
è utilizzata da moltissimi anni per la cattura di Clupeiformi (Alici,
Sardine)
Temperatura
• Range: -2 a 40 C.
• Più del 90% degli oceani <5 C.
• Può controllare la distibuzione, tasso di
attività, e riproduzione di un organismo
• La temperatura controlla la velocità delle
reazioni chimiche e biochimiche
– La maggior parte degli organismi sono ‘coldblooded’ o ectotermi.
– Un aumento della temperatura di 10oC
causa un raddoppiamento della attività
Temperatura dell’acqua
superficie
da 1°C a +25-30°C
struttura dell’oceano
strato superficiale
strato termoclino
strato profondo
profondità
Atlantico:
2-3°C
Mediterraneo: 13°C
Il calore delle radiazioni solari è assorbito dall'acqua di mare che si riscalda
lentamente a causa dell'elevato calore specifico, per questo motivo le
differenze sono graduali, a differenza di quello che si verifica nell'ambiente
terrestre.
Gli strati superficiali sono quelli soggetti alle più ampie oscillazioni termiche
stagionali, particolarmente nelle zone temperate, ma al di sotto dei 150-200
metri dalla superficie si estinguono gli effetti dell'irraggiamento solare.
La temperatura in superficie varia nell'ambito della
stessa giornata, dipende dallo alternarsi delle stagioni,
dalla vicinanza dei blocchi continentali, dall'azione del
vento e delle correnti.
Nel Mediterraneo la temperatura anche a profondità di 4000-5000
metri, non scende al di sotto dei 12-13 °C (OMOTERMIA).
questa situazione permette ampi spostamenti verticali anche a
organismi che non sopportano sbalzi di temperatura (stenotermi).
lo stretto di Gibilterra forma una soglia alla profondità di circa 300 metri
che lascia entrare le correnti calde superficiali e fa uscire con le correnti
fredde di fondo.
-determina variazioni di densità e di viscosità dell'acqua,
influenzando oltre le correnti e i movimenti di rimescolamento,
anche il galleggiamento ed il nuoto degli organismi viventi.
-influenza la velocità delle reazioni chimiche determinando ad
esempio un rallentamento del metabolismo come avviene in
effetti negli animali delle acque fredde.
A livello biologico condiziona:
- il periodo riproduttivo
- la possibilità di sopravvivenza dei vari stadi giovanili delle
diverse specie
- gli spostamenti di alcuni pesci; euritermi e stenotermi:
(possono sopportare o no notevoli sbalzi di temperatura)
I pesci e gli invertebrati marini sono pecilotermi (a
sangue freddo), la loro temperatura è equilibrata a quella
dell'ambiente in cui si trovano.
Alcuni pesci, tuttavia, riescono a mantenere costante la
loro temperatura corporea, che è indipendente da quella
esterna. I teleostei omeotermici appartengono tutti alla
famiglia Scombridae e includono pesci spada, marlin e
tonni. Tra i condroitti, lo squalo.
I mammiferi marini invece sono omeotermi, mantengono
stabile la temperatura corporea, indipendentemente dalla
temperatura dell'ambiente dove vivono.
Adattamenti per conservare/disperdere calore:
-presenza di uno spesso strato di grasso sottocutaneo
-radiatori termici nelle pinne.
Effetto della temperatura: cirripedi
• il battito delle
cilia/min aumenta
con la
temperatura
Antifreeze Proteins in Fishes
How do Antifreeze Proteins Work?
• Secreted from the liver and into
the blood stream.
• Proteins surround tiny ice crystals
to lower the temperature at which
they seed additional ice growth.
• “Like putting a stocking around an
ice crystal.” (Goodman 587).
Ala-Ala-Thr
Circa il 94% dell'acqua presente sulla Terra è salata
e quindi imbevibile.
La salinità indica il contenuto grammi di sali disciolti per Kg di acqua di
mare
L'acqua marina contiene una quantità di sali che oscilla intorno
a 35 grammi per Kg.
Costituente
Sodio (Na)
Magnesio (Mg)
Calcio (Ca)
Potassio (K)
Stronzio (St)
Solfato (SO4)
Bromo (Br)
Cloro (Cl)
Carbonio (C)
carbonato, bicarbonato e anidride
carbonica
GRAMMI/LITRO
10,770
1,3
0,409
0,388
0,01
2,7
0,065
19,37
0,023 a pH 8,4
Fino a 0,02 a pH 7,8
In più, nelle acque marine sono disciolti quasi tutti gli elementi, compreso l'oro, in una quantità di 4 kg
per chilometro cubo d'acqua marina.
Le linee che uniscono i punti della superficie marina che hanno uguale
concentrazione salina sono dette isoaline.
Queste non
hanno decorso
parallelo e non
sono costanti, ma
si spostano al
variare delle
condizioni
climatiche e
quindi con
l'alternarsi delle
stagioni.
Zone equatoriali
<35‰
precipitazioni superano
del 40% l’evaporazione
Atlantico più salato di Pacifico
alisei trasportano vapore acqueo
da Atlantico a Pacifico attraverso
Panama
precipitazioni anche a ridosso di
Ande
Zone anticicloniche
>36‰
evaporazione elevata
precipitazioni scarse
Non tutti i mari hanno lo stesso tasso di salinità, che
dipende:
dall'evaporazione, infatti l'acqua di superficie è più
salata.
dall'apporto di acque piovane,
da quanto il mare preso in considerazione sia isolato
dal numero di fiumi che vi sfociano portando acqua
dolce.
I mari circondati da terre fredde e piovose hanno salinità bassa.
Nel mar Baltico, ad esempio,
in alcune zone, si hanno
concentrazioni inferiori al 3
per mille.
In alcuni mari artici arriva
solo all’1 per mille
Negli oceani si ha una salinità
media superficiale di 35-36
g/Kg.
Questa salinità, massima in
prossimità dell'Equatore [fra i
tropici del Cancro e del
Capricorno] decresce verso le
alte latitudini.
Tale comportamento è dovuto
essenzialmente alla evaporazione
e alle precipitazioni.
In corrispondenza delle fasce tropicali gli
oceani sono più salati: il Sole è più caldo e
l'acqua evapora facilmente, depositando
sali.
Il Mar Rosso e il Mediterraneo sono piuttosto isolati e circondati
da terre a clima secco e caldo. Infatti hanno una concentrazione
di sale più alta della media.
Malgrado il nome, il Mar Morto è in realtà un lago. In questa regione
il clima è desertico e l'evaporazione molto intensa.
Esso contiene circa 290-350‰, che corrispondono a 350 grammi di
sale per chilo!
A causa dell'elevatissima salinità non può essere abitato da pesci.
Il Mar Caspio è il più vasto lago
della Terra, posto fra l'Europa
sudorientale e l'Asia centrale
la salinità media del lago è del 13 per mille ma si
passa da zone in cui è quasi nulla (particolarmente
nel delta del Volga) ad altre in cui raggiunge
valori particolarmente elevati a causa dell'intensa
evaporazione, è quest'ultimo il caso
dell'insenatura di Kara Bogaz, dove la salinità
raggiunge il 300 per mille.
Nel Mediterraneo la salinità media è del 37 per mille, e presso Creta sale
a 39,5.
Tra i mari italiani, l'Adriatico, lungo la costa italiana, e
soprattutto nella parte settentrionale e centrale, presenta una
salinità media del 33 per mille, minore rispetto agli altri mari,
poiché risente moltissimo dell'influenza dei fiumi che scendono
dalle Alpi.
Negli organismi marini la capacità di tollerare
le fluttuazioni di salinità varia da specie a
specie. Gli organismi più sensibili alle
variazioni di salinità sono detti
stenoalini, quelli che invece possono
sopportare un ampio intervallo di salinità si
dicono eurialini
Perché il mare è salato?
Anche le cosiddette acque dolci, quelle dei fiumi e dei laghi, sono salate.
Infatti, sulle etichette delle acque minerali è sempre indicata la loro
composizione salina.
Il contenuto di ioni (i sali disciolti in acqua si decompongono in ioni)
dell'acqua dolce è però molto basso e variabile. L'acqua piovana è acqua
distillata, in seguito assume salinità nel suo percorso, attraverso il
contatto con rocce e suolo.
L'acqua di mare invece ha una
salinità molto simile e stabile in
tutti i mari della Terra e non
dipende da fattori locali, come
rocce e suolo, ma è il frutto di un
lunghissimo equilibrio bio-geochimico tra acque affluenti, attività
biologica (dissoluzione e
riprecipitazione dei gusci di
zooplancton e fitoplancton),
evaporazione, e circolazione
idrotermale lungo le dorsali
medio-oceaniche.
Effetto della salinità
• Può controllare la distribuzione o il comportamento
degli organismi.
– Gli organismi epipelagici sono più tolleranti di
quelli mesopelagici ai cambiamenti di salinità.
– Gli organismi sessili possono chiudere la
conchiglia.
• Disponibilità di elementi chimici dissolti (calcio e
silice) sono un fattore limitante la formazione della
conchiglia.
– Mancanza di silicio risulta in una diminuzione della
produzione di diatomee.
• I fluidi corporei degli organismi marini hanno + o la stessa concentrazione di sale dell’acqua di mare.
– Diffusione, osmosi e osmoregulazione.
Organismi
con
conchiglia
Organismi
senza
conchiglia
Effetto della salinità: diffusione
Processo fisico per cui le molecole si muovono
da un’area ad alta concentrazione ad aree a
bassa concentrazione.
Osmosi
Diffusione di molecole d’acqua attraverso una
membrana semi-permeabile da una soluzione
ipotonica ad una ipertonica
Osmoregulazione nei pesci marini
e d’acqua dolce
I pesci marini
devono controllare
la perdita d’acqua
per via dell’osmosi,
altrimenti rischiano
la disitratazione.
I pesci d’acqua
dolce devono
controllare
l’assunzione d’acqua
altrimenti si
gonfiano ed
esplodono.
Saltwater teleosts:
active tran.
passive diff.
H2O
drink
Na+, Cl-
Na+,
Cl-
Mg++, SO4=
Na+, Cl-
Mg++, SO4=
chloride cells
kidneys
Cellula del cloro
active
passive
sea water
Il cloro fuoriesce seguendo il gradiente di concentrazione
PC
pavement
cell
ClCl-
Cl-
+
carrier
Na+
Cl-
K+
chloride cell
internal
PC
Na+
Na+
Na+, Cl-
gut
accessory
cell
Na+
pump
Na+
Na+ K+ ATPase
mitochondria
tubular system
Freshwater teleosts:
active
passive
H2O
don’t
drink
Na+, Cl-
Na+, Cl-
Ion exchange
pumps; beta chloride cells
water
kidneys
pH
tra 7,95 e 8,13 per la presenza di carbonati.
L´acqua di mare, per l´elevato potere tampone, è comunque in grado di
contenere le variazioni di pH.
Negli ecosistemi acquatici il pH è funzione della quantità di C02 disciolta ed
è un indicatore del metabolismo delle comunità animali e vegetali
(fotosintesi e respirazione). Nelle acque marine di superficie il valore medio
di pH si aggira su 8.20. I valori più alti (es. 8.9 ) coincidono con valori elevati
di clorofilla e ossigeno. Nelle acque di fondo diminuzioni (< 0.2) si hanno in
coincidenza di stati ipossici/anossici che producono ambienti riducenti,
con formazione di sostanze tossiche (es. ammoniaca, idrogeno solforato)
dannose per le biocenosi di fondo.
CO2 + H2O ↔ H2CO3 ↔ HCO3- + H+
+ Ca++
CaCO3
Pressione idrostatica
• La pressione esercitata dalla
colonna d’acqua sugli organismi
aumenta all’aumentare della
profondità
– 10 m colonna d’acqua = 1 atm.
1atm= pressione
esercitata da una
colonna di mercurio
liquido alta 760 mm.
(1 kg/cm2)
Pressione idrostatica
3 bicchieri di polistirolo mandati a 5000 m di profondità
Con l'aumentare della profondità le acque sono soggette
ad un aumento di pressione.
A una colonna d'acqua di circa 10 metri= 1atmosfera.
Alle profondità di oltre 10000 metri, alle quali sono stati catturati
organismi viventi, la pressione deve salire ad oltre 1000 atmosfere.
I fluidi corporei sono incomprimibili, perciò sia le piante che gli animali
dell'ambiente acquatico non presentano problemi di schiacciamento.
Inconvenienti si possono manifestare quando questi animali
subiscono brusche variazioni di pressione salendo rapidamente in
superficie, specialmente se hanno cavità interne nelle quali può
avvenire la decompressione dei gas, per cui possono gonfiarsi sino
a scoppiare. Ecco perché gli animali abissali giungono in superficie
fortemente deformati.
Pressione idrostatica
I pesci usano la vescica natatoria contenente gas
per regolare la loro posizione in relazione alla
profondità.
•Come fanno gli organismi che vivono in profondità a
sopravvivere alle alte pressioni?
Risposta: molti non hanno cavità del corpo contenenti
gas (I gas sono più comprimibili dei liquidi).
La Globigerina costituisce gran parte
dei sedimenti calcarei del fondo marino
fino a 4000 metri.
Costituiscono gran parte dei
sedimenti silicei del fondo marino
fino a 4000-6000 metri.
densità
• densità
1,008 - 1,030 g/cm3
• dipende da salinità, temperatura e pressione
in genere
direttamente
proporzionale
inversamente
proporzionale
salinità - profondità
isopicniche
temperatura
profondità
linee che uniscono i punti
con uguale densità
parallele, crescenti
dall'alto verso il basso
temperatura
salinità
correnti
densità
distribuzione
diversa
instabilità
stabilità
Vescica natatoria e
galleggiamento
Densità ass. H2O = 1,00 kg/dm3
Densità ass. H2O di mare1,03kg/dm3
Densità ass. organi di pesci se escludiamo grassi e oli=1,06-1,09 kg/dm3
VESCICA NATATORIA riduce la densità ass. del
corpo del pesce
Fissi: rocce calcaree, vulcaniche (basaltiche)
scogliere madreporiche.
Mitili, Polpi, Triglie di scoglio
Molli: fondi fangosi (Scampi e Pannocchie), sabbiosi
(Vongole e Cannolicchi).
