Facoltà di Scienze Matematiche Fisiche e Naturali
ECOLOGIA MARINA – aa 20015-16
Corso della LM in Biologia I anno, 6 cfu, con esercitazioni
Inquinamento da idrocarburi
progetto Olio – ASI
El Nino e la Nina (ENSO)
Climatic Global Changes
Ecologia Marina aa 2014/15
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Prof. Luigi Lazzara
Ecologia marina applicata
Le Bioinvasioni
(v. Della Croce et al.)
Tapes philippinarum
Rapana venosa
Mnemiopsis macradyi ctenoforo Mar Nero
Caulerpa taxifolia
>600 specie…
Le aree marine protette in Italia AMP
L’erosione dei litorali
La balneabilità
http://www.arpat.toscana.it/temi-ambientali/acqua/acque-marine-e-costiere
L’ Inquinamento da idrocarburi
Ecologia Marina aa 2014/15
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Prof. Luigi Lazzara
L’inquinamento oceanico da petrolio
l’introduzione di idrocarburi in ambiente marino è da considerarsi inquinamento nella misura
in cui sia causa di effetti deleteri quali :
•
danno alle risorse viventi,
•
rischio per la salute umana,
•
ostacolo alle attività marittime compresa la pesca,
deterioramento della qualità dell'acqua per i vari usi dell’ acqua marina
e per una riduzione delle sue attrattive.
•
Viene stimato in 6 * 106 tonnellate lo scarico annuo in mare, tra
bottiglie di plastica, materiale da imballo e altri litters tossici.
•
Poche sono le coste nel mondo che attualmente rimangono non
contaminate dal petrolio o dai suoi derivati.
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Prof. Luigi Lazzara
Distribuzione dell’inquinamento da petrolio
da Miller, 2002
Ecologia Marina aa 2014/15
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Prof. Luigi Lazzara
Il Mar Mediterraneo
25% del traffico mondiale di greggio
0.7% della superficie
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Prof. Luigi Lazzara
Endemismi terrestri
Biodiversity Hot spot della regione mediterranea
Ecologia Marina aa 2014/15
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Prof. Luigi Lazzara
Sversamenti e recuperi
Ecologia Marina aa 2014/15
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Prof. Luigi Lazzara
Dispersione…
vento, moto ondoso,
processi fisici chimici biologici…
Ecologia Marina aa 2014/15
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Da Della Croce et al
Prof. Luigi Lazzara
Evaporazione , ossidazione, separazione …
Emulsione, sedimentazione, degradazione
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Da Della Croce et al
Prof. Luigi Lazzara
Exxon Valdez
Alaska 1989
250000 barili
1 barile
=130 kg
350000 tons
Da Miller
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cap 12
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Mar Ligure
Haven
11/4/1991
a 30-80m
50000 tons
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Da Della Croce et al
Prof. Luigi Lazzara
Ecologia Marina aa 2014/15
2010 Golfo Mexico Deepwater- Horizon
piattaforma BP
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delta Mississipi
spiaggiamenti mammiferi
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Prof. Luigi Lazzara
Progetto OLIO
(Agenzia Spaziale Ital.)
Partners Partecipanti
http://gos.ifa.rm.cnr.it/olio/
UniFi - Università di Firenze
CNR- IAMC - Messina
OGS - Osservatorio Geofisico Sperimentale - Trieste
SZN - Stazione Zoologica A. Dohrn – Napoli
UniNA - Università di Napoli, Federico II
Telerilevamento dell’ inquinamento da idrocarburi in mare
• Identificazione automatica da satellite e sorveglianza continua
di inquinamento marino da idrocarburi,
• previsione della dispersione di tali inquinanti,
• definizione di una strategia di intervento in caso di sversamento o
incidente a breve termine (1 o 2 ore) e a lungo termine (settimane e mesi)
• controllo delle fasi di bonifica e degli effetti biologici.
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Prof. Luigi Lazzara
Sviluppo di un sistema integrato per il monitoraggio e la
previsione dell'inquinamento da idrocarburi nel Mediterraneo Satelliti COSMO-Skymed telerilevamento SAR ed ottico
Moduli: Telerilevamento, Idrodinamica, studio Impatto
1
Obbiettivi del Modulo
Impatto
1) Definire quali siano le aree a maggior rischio ambientale da
inquinamento da idrocarburi lungo le coste italiane
2) Fornire concrete valutazioni dell’impatto sull’ecosistema marino di
un versamento di HCs osservato
3) Dare indicazioni per interventi di recupero e di mitigazione dei
danni da HCs
4) Valutare anche l’ Impatto degli Oil Spill operativi per l’ambiente
oceanico
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Prof. Luigi Lazzara
Componenti e Flusso di informazione
mappe tematiche dei mari italiani
biocenosi tipiche, tipo di habitat, uso del territorio… =>
pregio ambientale, alla vulnerabilità e resilienza, all’esposizione al rischio
=> mappe di rischio
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Aree Sensibili: Aree Marine Protette (AMP)
AMP prossima istituzione
Aree Marine di
Reperimento
AMP istituite
Informazioni da integrare
in ambiente GIS, sia del valore naturalistico che di quello socio-economico
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Modelli
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complessi ed integrati di tutti i processi
che portano alla definizione di impatto ambientale
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Definizione di parametri tossicologici specifici
Necessità di calibrazione dei parametri ecotossicologici e trofici su
organismi planctonici e filtratori specifici e regionali
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Prof. Luigi Lazzara
Esposizione/effetti nella colonna d’acqua e nel sedimento
Effetti tossici
acuti
Effetti tossici
acuti e cronici
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Esempio di modelli trofici
BCF Kow (da modello
ecotossicologico)
Modello catena trofica
Ecopath
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Modello Ecologico
Banca dati
ecotoxicologica
Banca dati di
rete trofica
Modello
ecotoxicol
Modello di
rete trofica
Valutazione Impatto
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I batteri idrocarburoclastici (BIC)
Utilizzo dei parametri relativi ai BIC nel monitoraggio e nel recupero di
ambienti marini contaminati da petrolio
• I BIC sono ubiquitari negli ambienti marini
• I BIC sono filogeneticamente affini (sonde)
• I BIC dànno luogo a “Blooms” in seguito a
sversamento di petrolio in mare
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Un esempio applicativo
Thalassolituus oleivorans
- Genoma: 2.9 Mbp
-Substrati accessibili:
Idrocarburi alifatici e derivati,
acetato
-Contiene geni AlkB
EVK3-CT-2002-00077
• Metabolismo specializzato
• Distribuzione associata alla
presenza di idrocarburi
spatial variation total
T-RFLP
Thalassolituus ol.
(abbondanza relativa)
M essina 3
M essina 2
sites
M essina1
Augustaext
Augusta18
Augusta42
M ilazzo M 4
0%
20%
40%
60%
80%
100%
relative abundance
60
75
81
90
96
118
119
120
141
156
163
189
277
292
294
296
297
298
299
300
301
302
303
305
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3
199
207
242
307
440
540
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uso dei mesocosmi
•
•
5 metri x 1.5 x 1.5
•
Parametrizzazione del “bioindicatore” per l’osservazione
Studio di correlazioni fra distribuzione/attività dei BIC e l’impatto dello
“spill” sulla macrofauna
Ottimizzazione di interventi di risanamento
ogni vasca (acciaio scatolato ricoperto di vetroresina)
è rivestita internamente di gel coat e top coat a base
isoftalica per ridurre al minimo l'adesione degli
idrocarburi e provvista di impianto di ricircolo che
simula le variazioni mareali (30cm di ampiezza in 6
ore). Disoleatore.
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http://www.ist.me.cnr.it/sabie/ab1.htm
Prof. Luigi Lazzara
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Il telerilevamento da satellite
delle risorse biologiche marine
• Indagine spaziale ampia
• Scansione temporale
• Sinotticità
• Specificità (analisi spettrale)
SST
El Nino in atto
http://www.elnino.noaa.gov/
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El Nino - Southern Oscillation
condizioni di El Nino in atto
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anomalia SST
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condizioni di
El Nino
Inversione degli alisei… arresto upwelling…
Periodicità ca 10 anni 1997-98 il più forte…
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El Nino - Southern Oscillation
alternanza
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Ripercussioni anche a latitudini elevate … periodicità irregolare
Da Miller
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Il “Nastro trasportatore” di CO2 e di calore dovuto alla formazione di acque dense
nel Nord Atlantico : una ipotetica interruzione per riscaldamento globale
comporterebbe cambiamenti climatici su tutto il globo
da Miller
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Le Problematiche ecologiche più attuali
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
Carbonio di origine antropica nel ciclo globale ed effetto serra.
Cambiamenti climatici e calamità naturali
Inquinamento delle falde acquifere e disponibilità di acqua dolce
Limiti delle risorse e distribuzione delle risorse (Nord-Sud)
Sostenibilità dello sviluppo, ottimizzazione dei trasporti e della produzione di
energia
Inquinamento chimico di aria, suolo e acqua
Eutrofizzazione di acque interne e costiere
Diminuzione della biodiversità globale
Inquinamento biologico: le invasioni alloctone e gli OGM
conseguenze possibili e/o cambiamenti recenti :
Scioglimento dei ghiacci polari e innalzamento livello medio del mare
Acidificazione degli oceani per discioglimento della CO2
Diminuzione della pesca oceanica (stocks in calo)
Morte delle barriere coralline (coral bleaching)
Diminuzione delle foreste pluviali x disboscamento, desertificazione
Declino degli anfibi
(da WWI, State of the World 2001)
www.worldwatch.org
www.edizioniambiente.it
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Prof. Luigi Lazzara
+3-5 mil tonn annui
320 ppm
400 ppm
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Mauna Loa
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Prof. Luigi Lazzara
incremento a
effetto serra
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Arctic sea-ice
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Prof. Luigi Lazzara
CO2
Cicli glaciali
CFC
CH4
Testi :
Gates Climate Change Simauer
Casati Pace Scienze della Terra
Zanichelli
WWI State of the World Edizioni Ambiente
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NO2
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Prof. Luigi Lazzara
Ecologia Marina aa 2014/15
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Prof. Luigi Lazzara
Cicli Milankovitch
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Prof. Luigi Lazzara
Ecologia Marina aa 2014/15
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Prof. Luigi Lazzara
Riscaldamento in atto, ma dove ?
Differenza rispetto al valore medio negli anni 1951-97
Ecologia Marina aa 2014/15
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Prof. Luigi Lazzara
GPP
Situazione attuale modello MAPPS
diminuzione tundra e taiga
aumento foreste temperate…
Ecologia Marina aa 2014/15
… e con raddoppio CO2 (tra 60 anni)
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Prof. Luigi Lazzara
Possibili
Effetti del
Riscaldamento
Globale
soglia
dei 28°C
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Prof. Luigi Lazzara
danni
da UV
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Prof. Luigi Lazzara
Cloro Ozono ed UV
CFC
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Prof. Luigi Lazzara
Ozono stratosferico
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Prof. Luigi Lazzara
