biologie marina

De la Wikipedia, enciclopedia liberă.
Salt la navigare Salt la căutare

Biologie marină este ramura biologiei care se ocupă cu marine ecosisteme (sau thalasses, din greacă Thalassa θάλασσα, mare), lor biocenozelor și organisme care își desfășoară viața lor (sau o parte din ea) , în mare și care includ specii submicroscopice până la cetaceele , cele mai mari organisme de pe planetă. Categoriile în care biologia marină aceste organisme sunt înscrie , prin urmare , ecologice categorii: plancton , bentosul , necton , neuston și să includă toate împărățiile care trăiesc ființe : monere , protists , Animalia , plante , ciuperci .

Direcția predominantă a zoologiei marine este deci ecologică, dar implică și probleme taxonomice complexe, mai ales datorită faptului că cunoștințele speciei sunt încă incomplete și se găsesc și descriu continuu specii noi al căror rol în biocoenozele marine este esențial.

Biotopo

Curba hipografică: reprezintă extensiile oceanelor și continentelor și altitudinile acestora în raport cu nivelul mării.

Oceanele și mările ( hidrosfera ) acoperă 71% din scoarța terestră cu o extensie de aproximativ 361 milioane km². Pe pământ, zonele locuite nu depășesc de obicei câteva zeci de metri deasupra suprafeței terestre și nu mai mult de un metru sub aceasta; oceanele, pe de altă parte, sunt locuite de la suprafața lor până la capătul cel mai adânc și, prin urmare, marea oferă 99% din spațiul de locuit de pe planeta noastră.

Având în vedere o adâncime medie a mării de 3 800 m [1] [2] , apele marine ar avea un volum de aproximativ 1 370 km³, adică aproximativ 1/800 din volumul total al Pământului. Cea mai mare adâncime a oceanului cunoscută este abisul Vitjaz, Mariana Trench , este de 11 022 m [3] [4] [5] ; există zone de ape puțin adânci care ocupă aproximativ 8% din suprafața totală a oceanelor, care se extind în afara anumitor coaste continentale (rafturi continentale) și care reprezintă marginile continentelor care se sprijină pe plăci în mișcare care formează scoarța terestră. [6] .

Mediile marine sunt clasificate după cum urmează:

  • Zona de coastă sau regiunea litorală , care se extinde de la limita superioară a apei la o adâncime de aproximativ 30 m;
  • Zonele marginilor continentale scufundate ( apele neritice ) și platoul continental subiacent;
  • Peretele abrupt al maselor continentale ( versant continental), la baza căruia există o pantă mai blândă ( bază continentală );
  • Fondul oceanului ( câmpia abisală );
  • Creste mid-oceanice , întinse lanțuri montane care se ridică din planul abisal până la 2.000 m și care uneori ies în afară formând insule mid-oceanice;
  • Regiunea Adal , în contextul tranșeelor ​​oceanice adânci: fisuri în planul abisal care se scufundă de la 6.000 m la peste 11.000 m .

Apa de mare

Pictogramă lupă mgx2.svg Același subiect în detaliu: apa de mare .
Salinitatea medie anuală înregistrată în toate mările și oceanele de pe Pământ.

Apa de mare este elementul în care are loc viața marină. Conține în soluție aproape toate elementele chimice cunoscute în natură (84 din cele 103 prezente pe Pământ), în principal săruri dizolvate, în medie 35 ‰ (sau 35 grame pe litru), dar există zone cu salinitate redusă ( Golful Botniei de la 1 ‰ la 7 ‰ [7] , Marea Baltică de la 6 ‰ la 18 ‰ [7] ) și zone cu salinitate foarte mare ( Canalul Suez 43 ‰, Lacurile Amare 50 ‰ [8] , Marea Moartă 275 ‰, Marea Caspică (sânul Kara Bagaz) 285 ‰). Marea Mediterană are o salinitate medie de 38,5 ‰ [9] .

Apele de coastă pot avea o salinitate mai mică datorită diluării făcute de apă dulce în râuri sau chiar mai mare datorită evaporării intense în regiunile tropicale, cu toate acestea, proporțiile sărurilor din apa de mare rămân constante între ele. Prin urmare, salinitatea poate fi estimată prin determinarea concentrației unei singure sări.

Salinitatea și temperatura influențează densitatea apei de mare și, de asemenea, mișcările acesteia. Dacă se întâlnesc două mase de apă la aceeași temperatură, cea cu salinitate mai mare se va scufunda sub cealaltă și dacă se întâlnesc două mase de apă cu salinitate egală, cea mai rece se va scufunda sub cealaltă.

Densitatea medie a apei de mare este de aproximativ 1,026 g cm -3 [10] datorită substanțelor dizolvate, cu un maxim teoretic la -3,5 ° C; îngheață la -2 ° C și are un punct de fierbere peste 100 ° C. PH-ul este în medie de 7,8-8,3.

Sărurile dizolvate în ea, în g / l sunt:

Spre deosebire de sărurile principale, elementele conținute în cantități mai mici au adesea proporții variabile în spațiu și timp, deoarece sunt supuse influenței factorilor biologici; de exemplu nitrații , nitriții , sărurile de amoniac și fosforul sunt folosite de algele verzi ale planctonului și, prin urmare, dispar complet în zona fotică, similar cu ceea ce se întâmplă pentru siliciu (silice) în apele reci, unde este folosit de diatomee pentru fabricarea cojilor lor.

Apa de mare conține gaze dizolvate care derivă în general direct din atmosferă: unele dintre ele participă la reacții chimice și procese biologice care au loc în mediul marin. Cel mai abundent este azot (N2) , până la un maxim de 18 cm / l, care , totuși , în forma sa elementară nu intervine în procesele biologice; urmărește oxigenul (O 2 ) până la 9-10 cm³ / l care participă la toate procesele oxidative și la respirația organismelor acvatice. Dioxidul de carbon (CO 2 ) intervine în fotosinteza clorofilei și participă la reacțiile care implică carbonați și bicarbonați.

Ușoară

Absorbția luminii sub apă. Intensitatea luminii scade logaritmic cu gradientul adâncimii.

Cea mai mare parte a luminii solare care ajunge la suprafața mării este difuză și reflectată pe baza „ unghiului de incidență , care variază în funcție de latitudine , ora din zi și anotimp .

Acea parte din ea care reușește să pătrundă în apă este utilizată de organismele fotosintetice pentru producția primară . În apele oceanului translucide și în condiții de iluminare completă, producția fotosintetică poate avea loc până la aproximativ 250 de metri adâncime; în apele de coastă destul de transparente până la aproximativ 50 m și în apele tulburi doar pentru câțiva centimetri. Din aceasta rezultă că fixarea primară a energiei luminii în compușii organici este un fenomen limitat la apele de suprafață.

Într-un ecosistem acvatic, zona fotică (din greacă, care înseamnă „iluminată”) este o zonă în care există un nivel optim de lumină solară, suficient pentru a permite fotosinteza plantelor și a bacteriilor fotosintetice. În consecință, producția primară de materie organică derivată din fotosinteză depășește consumul de materie organică provenită din respirație. De obicei, este în jur de 30 m în apele de coastă și 150 m în oceanul deschis: tot gradientul de adâncime rămas este afotic și sub 1000 m [11] lumina este insuficientă pentru orice proces biologic: dincolo de această adâncime oceanul este întunecat, cu excepția lumina produsa de organisme.

Absorbția luminii este selectivă, în funcție de lungimea de undă. Cele mai pătrunzătoare lungimi de undă sunt cele cuprinse între 400 și 500 nanometri, adică cele verde-albastru care, în zonele tropicale, sunt văzute până la aproximativ 450 de metri adâncime. Roșul este absorbit deja în primii 10-15 metri, la o adâncime de 5 metri este redus cu 95%; ultraviolete în jur de 180 de metri, galben în jurul valorii de 250 de metri. Prima culoare care dispare este roșu , care apoi urmează toate celelalte culori urmând spectrul vizibil (deci portocaliu , galben etc.). La o adâncime de jumătate de metru, intensitatea luminii a fost înjumătățită; în cele mai transparente ape adânci deja de la 100 de metri adâncime rămâne doar 1%.

Relația dintre scădere ușoară și adâncime se exprimă prin așa numitul coeficient de extincție K j:

K j = 2,30 (log I jd1 - log I jd2 ) / d 1 - d 2

unde I jd1 și I jd2 sunt intensitățile luminii de lungime de undă j la adâncimi d 1 și d 2 . [12]

Fotoinhibiție

Iradierea sau intensitatea luminii se măsoară în wați pe metru pătrat ( W / m² ) sau în Langleys ( Ly ) pe unitate de timp. Un exces de iradiere a luminii este dăunător atât pentru acțiunea distructivă a radiațiilor ultraviolete, cât și pentru excesul de energie luminoasă în procesele de foto-oxidare. Aproape de suprafață, un exces de lumină provoacă o fotoinhibiție, în timp ce în profunzime intensitatea luminii scade la valori limită. Valorile medii pentru punctele critice sunt de aproximativ 170 W / m² pentru debutul fotoinhibiției și 120 W / m² pentru saturație în general, dar specii diferite și grupuri de alge diferite au valori caracteristice diferite [13] .

Colorarea mării

Culoarea mării depinde atât de caracteristicile apei, cât și de reflexia culorii cerului [14] . În afară de aceasta din urmă, care este foarte variabilă, culoarea este în primul rând legată de difuzia luminii, care afectează lungimile de undă mai scurte ale spectrului vizibil ; prin urmare, în apă destul de limpede domină indigo , urmat de albastru și în cele din urmă verde . Verde este adesea legat de prezența fitoplanctonului abundent, în timp ce culorile gălbui sunt adesea cauzate de materiale tulburi, cum ar fi cele descărcate din râuri. Tendințele către gri și roșu se explică prin prezența poluanților (care, de exemplu, dau culoarea roșiatică care caracterizează Marea Roșie a Eritreii în anumite perioade ale anului).

Temperatura și termoclina

Pictogramă lupă mgx2.svg Același subiect în detaliu: temperatură și termoclină .
Diagrama temperaturii adâncimii

Lumina soarelui are și efectul de a crește temperatura apei. Apa de suprafață primește cea mai mare parte a căldurii solare, devine mai puțin densă și are ca rezultat un corp cald și subțire de apă plutind deasupra unei mase mult mai mari de apă rece și densă. Interfața dintre aceste două straturi, sau mai exact zona de schimbare rapidă a temperaturii, se numește termoclină . Termoclina este o caracteristică de peste o mie de metri adâncime; sub el temperatura oceanului variază de la maxim 5 ° C la minim 0,5-2 ° C.

La suprafață, temperatura poate varia în funcție de latitudinea de la -2 ° C în mările polare până la +36 ° C în Golful Persic [15] [16] .

Importanța acestei diferite densități de suprafață / fund este că produce o barieră în calea amestecării celor două mase de apă; aceasta înseamnă că toate substanțele solubile luate din apa din zona fotică și încorporate în țesuturile vii care traversează termoclina din cauza gravitației, nu pot fi reciclate prin amestecare locală; apele de deasupra termoclinei pot fi, prin urmare, complet epuizate de substanțe nutritive solubile, în timp ce apele de fund pot deveni excesiv de bogate. Acești nutrienți sunt apoi aduși înapoi la suprafață prin ascensiune, permițând reutilizarea acestora de către producători [17] .

Chimioclinică

Anumite condiții locale pot determina formarea unui strat de apă adâncă în condiții anoxice, adică o stratificare a apelor marine (dar și a lacului) cauzată de un gradient vertical puternic produs de o modificare a proprietăților chimice ale apei. Fenomenul numit Chemoclină (Ex. Marea Neagră) [ necesitate citare ]. În aceste medii, numai organismele anaerobe supraviețuiesc, iar organismele aerobe pot trăi numai deasupra chemoclinei în care prosperă bacteriile fotosintetice anaerobe, cum ar fi Chromatiales care exploatează atât energia solară de sus, cât și hidrogenul sulfurat (H2S) produs de bacteriile anaerobe subiacente.

Mișcările mării

Mișcarea apei este critică pentru multe procese ecologice, având în vedere importanța sa specială pentru circulația nutrienților și a oxigenului (O 2 ).

Maree

Pictogramă lupă mgx2.svg Același subiect în detaliu: Marea (fenomen natural) .
Mareele sunt cauzate de atracția gravitațională a Soarelui și a Lunii asupra maselor de apă ale Pământului. Când Soarele și Luna sunt aliniate între ele, ele atrag cu o forță mai mare decât atunci când sunt aranjate în unghi drept.

Mareele sunt o mișcare periodică regulată și previzibilă a apelor marine; constau în oscilații ritmice cu creșteri (fluxuri) și coborâri (refluxuri) ale nivelului mării cauzate de atracția gravitațională combinată a Lunii și a Soarelui pe masele de apă care acoperă Pământul.

Această atracție este destul de mică, dar atunci când este măsurată pe întreaga suprafață a oceanului, are multe efecte preconizate. Având în vedere reciprocitatea mișcărilor de rotație ale Pământului și Lunii, pe lângă periodicitatea fenomenului, valul este deosebit de evident atunci când Soarele și Luna sunt aliniate pe aceeași linie (maree sigizial) și mai puțin atunci când Soarele și Luna sunt între ele.în unghiuri drepte (maree neapărate).

În general, mareele apar de două ori pe zi, două fluxuri și fluxuri pentru fiecare zi lunară, adică 24 de ore și 50 de minute (maree semi-zilnice), dar există zone în care există doar un reflux și un reflux într-o zi lunară. maree) și există zone în care cele două maree semi-diurne au amplitudini diferite (maree mixte).

Creșterea se numește scufundare a valului mare și scăzut ; diferența dintre aceste două niveluri de apă se numește amplitudinea mareei care, în anumite locuri, poate ajunge până la 15 m altitudine ( Golful Fundy , Canada ).

Mișcările mareelor ​​produc amestecuri în apă puțin adâncă.

Valuri

Pictogramă lupă mgx2.svg Același subiect în detaliu: valul mării .
Undă de rupere

Mișcarea undelor se datorează în principal suflării vântului care dă o parte din energia sa stratului de apă de suprafață prin presiune și frecare; acest strat superficial, forțat să se miște, tinde să tragă cu acesta stratul subiacent mai lent. În marea liberă, unde influența fundului mării nu este afectată, există unde de oscilație pentru care particulele de apă sunt supuse doar mișcărilor circulare, prin urmare nu există deplasări orizontale (nu există transport de apă).

Apropiindu-se de coastă, de îndată ce grosimea apei devine mai mică de jumătate din lungimea de undă, valul se sparge și cade în jos, formând spumă, dând naștere unor valuri sau rupturi.

Înălțimea valurilor nu depășește, în general, 7-9 m (15-18 în cazul cutremurelor submarine care generează tsunami ); lungimea valului este de aproximativ 30 de ori înălțimea, pentru lungimi maxime de 180-200 m. Viteza de propagare este strict dependentă de cea a vântului, în medie , 30-40 km / h , dar în zonele oceanice în care comerciale vânturile insist, se ajunge la 70 km / h; în valurile provocate de cutremure submarine viteza lor devine enormă, chiar și de 500-900 km / h.

Curenți

Pictogramă lupă mgx2.svg Același subiect în detaliu: curentul oceanului .
Reprezentarea principalilor curenți oceanici.

Cele două mișcări principale pe scară largă ale apelor marine sunt curenții, legați de factorii de densitate-temperatură și fenomenele de ascensiune și opusul lor.

Ascensiunea indică mișcările apelor de la adâncimile oceanice spre zona fotică , adică sunt mișcări paralele cu gradientul de adâncime și perpendiculare pe suprafață; sunt mijloacele prin care cantități mari de substanțe nutritive pot fi transportate din regiunile afotice la suprafață.

Upwelling poate fi produs prin trei procese principale:

  • când curenții de adâncime întâlnesc un obstacol, cum ar fi o creastă oceanică , se flexează în sus și pot ajunge la suprafață;
  • la determinarea zonelor de divergență datorită faptului că două mase de apă adiacente tind să se separe (de exemplu masele de apă imediat la nord și sud de „ ecuator care tind să se deplaseze respectiv spre nord și sud ca urmare a forțelor Coriolis ). Prin separare, ele produc un gol care tinde să fie umplut de apele de adâncime care, prin urmare, se ridică. Adâncimea de la care se ridică apele depinde de cantitatea de apă care se mișcă la suprafață și de viteza sa curentă;
  • când vântul împinge mase de apă de suprafață de pe linia de coastă, creând un gol care tinde să fie umplut de apele care vin din fund. În zonele în care platforma continentală este mică, apa în creștere provine de la adâncimi relativ mari.
Zonele de ascensiune

Dimpotrivă, zonele în care are loc fenomenul coborârii apei sunt cele în care apar fenomene de convergență a maselor de apă sau unde apa este împinsă de vânt spre linia de coastă: în ambele cazuri, apă se poate deplasa doar în jos și prin această mișcare apele de suprafață se amestecă cu cele de adâncime. Aproximativ 50% din produsele din pește sunt capturate în zonele de creștere (5% pescuit de coastă și 1% în celelalte situri). În oceane, principalii curenți de suprafață sunt orientați de vânturi și se deplasează de-a lungul căilor predeterminate de topografia fundului mării și de forțele Coriolis. Acțiunea vânturilor nu atinge o adâncime mai mare de 200 de metri, dar este importantă în distribuția organismelor care trăiesc la suprafață.

Cei mai importanți curenți marini sunt cei din cauza variațiilor densității apei; adică se generează valuri descendente care, orientate de forma fundului mării, provoacă mișcări compensatorii în sus. Densitatea apei de mare se modifică ca urmare a modificărilor de temperatură și / sau salinitate: apa rece este mai densă decât apa fierbinte, dar salinitatea este un factor mai decisiv decât temperatura în schimbările de densitate.

Biocenoza

Pictogramă lupă mgx2.svg Același subiect în detaliu: Biocenoza .

Ecosistemele marine

Pictogramă lupă mgx2.svg Același subiect în detaliu: Ecosistem .

Ecosistemul marin ocupă aproape întreaga hidrosferă . Marea constituie un singur ecosistem, deși de o dimensiune imensă, parte a biosferei în sine considerată drept cel mai mare ecosistem. Motivele practice pentru studiu conduc și restricționează acest concept la entități care sunt mai ușor de investigat.

În cea mai simplă definiție, un ecosistem este produsul unei interpenetrări active și interacțiuni între un biotop și o biocenoză . Prin biotop înțelegem fracția anorganică, adică fundul mării, apa, curenții, vânturile etc. fracția organică prin biocenoză. Acesta constă din subsistemul producătorilor , care în mare sunt bacterioplancton, fitoplancton și alge macrofite, și subsistemul consumatorilor format din lumea animală. Pe margine, există ruptori care, la diferite niveluri, transformă materia organică în forme care pot fi refolosite de către organismele fotosintetice și / sau consumatori.

Consumatorii sunt, în general, aranjați liniar în lanțuri alimentare de tip a eat b care la rândul lor sunt consumate de c etc., de exemplu fitoplancton → zooplancton → carnivor primar → carnivor secundar → etc. În general, 10% din energie este transferată de la un nivel al lanțului trofic la altul, prin urmare, cu cât lungimea lanțului trofic este mai mică , cu atât mai multă energie ajunge în organismul terminal. În mare există de obicei 5-6 pasaje (niveluri), dar funcționarea lanțului alimentar marin și reciclarea materialelor organice sunt mult mai eficiente decât în ​​ecosistemele terestre.

Pomeroy [18] calculează că rețeaua alimentară marină este alimentată de un debit de 1000 Kilocalorii pe metru pătrat de suprafață oceanică pe an de productivitate a fitoplanctonului (10 Kcal corespund unui gram de carbon fix). Eficiența transferului de energie către țesuturile bacteriene este foarte mare, aproximativ 50%, în timp ce cea a carnivorelor nectonice și bentice este aproape de 10%.

Producția de compuși organici în ocean este limitată la zone fotice și superficiale. În acest strat de apă de suprafață și în zonele litorale, dioxidul de carbon este fixat prin fotosinteză, iar nutrienții sunt încorporați în țesuturile vii. Organismele care realizează această producție sunt micile organisme fitoplanctonice și algele macrofite. Planctonul este sursa directă de hrană pentru speciile erbivore, în timp ce algele macrofite contribuie la biocenoză, practic ca detritus. În general, biomasa lor este estimată la aproximativ 4 miliarde de tone de materie organică (greutate uscată) care produce anual 55 de miliarde de tone (greutate uscată), de aproximativ 14 ori biomasa stabilă totală (pe continente valorile corespunzătoare sunt 1837 miliarde de tone și 115 miliarde de tone) [19] .

Cea mai mare parte a acestei producții fotosintetice este consumată în același loc în care este produsă: fitoplanctonul din zooplancton sau, în apele puțin adânci, din bentosul care are aparate de filtrare, algele bentice sunt consumate de erbivori (de exemplu, gastropode) și o parte, estimat la aproximativ 10%, este dispersat ca materie organică dizolvată. Din acesta din urmă începe un lanț alimentar paralel bazat pe bacterii heterotrofe și protiste, care sunt apoi consumate de alte specii zooplanktonice.

Cu toate acestea, particulele fecale ale organismelor zooplantonice conțin încă o mulțime de material cu putere nutritivă care, împreună cu substanțele detritice derivate din alge, formează un substrat pentru creșterea bacteriană, pentru protiștii heterotrofi și pentru metazoanii mici dependenți de bacterii. [19] . Când aceste agregări încep să se scufunde, acestea sunt consumate de zooplancton din care, sub formă de agregate reciclate, se depun pe fundul mării unde sunt utilizate de bentosul filtrant (care în regiunile de sub zona fotică depinde de producția bacteriană). În unele zone ale fundului mării, bacteriile pot fixa CO 2 prin chemosinteză și, de asemenea, pot furniza rețeaua trofică bentonică. Mai multe specii ale acestor bacterii chemosintetice sunt simbionți interni ai animalelor fără intestine cărora le oferă capacitatea metabolică necesară vieții (în același mod ca unele alge simbionte ale viermilor plat, cnidari, moluște etc.). [20]

Biomasa marină totală a fost estimată la 10 9 tone (greutate uscată), o valoare comparabilă cu cea a terenului, dar se crede că această biomasă produce în fiecare an o cantitate de materie organică de trei ori mai mare decât cea produsă pe uscat și în apă. dulciuri. Biomasă marină produce 3025 x 10 6 (greutate uscată) în timp ce producția continentală este de 900 x 10 6 (greutate uscată) [19] .

May și Beddington [21] estimează că biomasa totală a mării este de 3,9 miliarde de tone, din care 1 miliard de tone sunt oceanice, 0,3 neritice și cu apă în creștere și 2,6 litoral; comparativ cu productivitatea în miliarde de tone pe an, totalul de 55 de miliarde este împărțit după cum urmează: 41,5 oceane, 9,8 ape neritice și în creștere, 3,7 litoral. Comparând aceste date despre biomasă și productivitate din cele trei medii marine, se obține o imagine clară a cât de eficientă este productivitatea oceanică: raportul masă / productivitate este de fapt 1,4 în zona litorală, 32,6 în apele neritice și 41,5 în ocean. Deși biomasa litoralului este de 3,7 ori mai mare decât cea a oceanului, aceasta din urmă produce de 29,6 ori produsul celei dintâi.

Producția marină primară este mult mai mică decât producția terestră: pe de altă parte, producția secundară , care este de 1 / 0,008 pe uscat, pe mare este de 1 / 0,06, care este de aproximativ 8 ori mai mare. Acest rezultat se datorează a trei cauze:

  • digestibilitatea mai mare a produsului primar marin
  • eficiența mai mare a relațiilor trofice în mare
  • natura pecilotermală a consumatorilor marini (care cheltuiesc o parte minimă a energiei alimentare pentru întreținerea antitermică).

In prezent, oamenii de peste 77 x 10 6 tone (greutate umedă) de producție marine și aproape în întregime sub formă de carnivore neptonic. [22]

Toate filele organismelor vii sunt reprezentate în mare sau în zonele de tranziție de coastă; organismele terestre și de apă dulce reprezintă o grupare mult mai mică de filme cunoscute. Pe de altă parte, observând numărul de specii , estimat la aproximativ 5 milioane între speciile descrise și nedescrise, mai puțin de o zecime sunt marine (aproximativ 250.000).

Organismele care, evolutiv vorbind, s-au mutat de la mare spre continent, au suferit o diversificare incredibilă. Speciația , de fapt, în majoritatea cazurilor, necesită izolarea populațiilor mici din cauza barierelor geografice care limitează dispersarea acestora; dar oceanul este continuu, relativ stabil și uniform. Doar o mică minoritate a speciilor marine (aproximativ 2%) locuiesc în masele de apă, în timp ce majoritatea speciilor sunt asociate cu fundul care prezintă bariere biogeografice similare cu pământul.

Gradul de diversificare la specii este o măsură a succesului evoluției, dar și abundența unui grup (măsurată ca număr de indivizi, biomasă sau productivitate) și timpul de persistență sunt un alt tip de măsură. Din ultimul punct de vedere, multe dintre grupurile marine au un succes evolutiv ridicat.

Organismele marine pot fi împărțite în trei categorii în funcție de faptul că trăiesc în masa de apă ( pelagică ) sau pe fund ( bentică ) sau în interfața aer-apă ( pleustonică ).

Producția primară

Bacterioplancton
Eflorescență verde datorită cianobacteriilor.

În mare, energia provine din radiația solară ca energie luminoasă. Este folosit de organisme pentru a sintetiza molecule complexe în conformitate cu 3 procese diferite, dintre care două sunt limitate la anumite tipuri de habitate.

  • În cazul în care compușii organici dizolvați sunt deja prezenți în apă - ca urmare a unei activități fotosintetice anterioare - pot fi transformați în substanțe mai complexe prin procesul de fotoasimilare , în timpul căruia glucoza, acetații etc. înlocuiți dioxidul de carbon ca sursă de carbon; altfel procesul este similar cu alte fotosinteze.
  • În mediile anoxice, apare chemosinteza . Multe bacterii, în unele cazuri diferiți protiști, folosesc compuși precum sulfurile hidrogenate ca donatori de hidrogen și fotosinteza are loc conform ecuației

CO 2 + 2H 2 XCH 2 O + 2X + H 2 O

unde H 2 X este orice moleculă redusă, alta decât apa.

  • Adevărata fotosinteză implică introducerea hidrogenului în molecula de dioxid de carbon pentru a forma compuși cu formula CH 2 O, adică CO 2 este redus sau hidrogenat; este cel mai frecvent proces de peste ocean (fixare fotosintetică a carbonului) realizat de protiștii de fitoplancton cu apă ca donator de hidrogen, pentru care X este înlocuit cu oxigen:

CO 2 + 2H 2 OCH 2 O + O 2 + H 2 O

În acest fel, și spre deosebire de fotosinteza bacteriană, oxigenul este eliberat, astfel încât fotosinteza algelor este un proces similar cu cel care are loc la plantele terestre.

Lumina, pe lungimea de undă de 400-720 nm, furnizează energie primului și esențial stadiu al fotosintezei; este absorbit de diferiții pigmenți fotosintetici. Nei protisti dominanti (non nei batteri fotosintetici) il più importante di questi pigmenti è la clorofilla " a " che mostra picchi di assorbimento della luce su un range di lunghezze d'onda 670-695 nm.

Il Plancton, inoltre, possiede un corredo di altri pigmenti accessori che assorbono luce su lunghezze d'onda più corte , usandola sia per dissociare direttamente le molecole d'acqua, sia per trasferire l'energia luminosa alla clorofilla " a " e, grazie a questo loro corredo di pigmenti, ciascuno dei quali è specializzato ad assorbire una determinata lunghezza dell'onda luminosa, le alghe palnctoniche e bentoniche possono utilizzare per la fotosintesi un'ampia banda di lunghezze d'onda e differenti gruppi di protisti sono specializzati per utilizzare diverse lunghezze d'onda e di catturare così luce non assorbita da altre specie.

La fissazione fotosintetica realizza la formazione primaria di composti organici in mare (carboidrati, grassi, proteine, ecc.) e la quantità totale di carbonio costituisce la produzione primaria lorda . Quest'ultima segue tre vie diverse di utilizzazione:

  • parte verrà demolita dal metabolismo respiratorio dello stesso organismo fotosintetico
  • parte servirà alla crescita (produzione primaria netta disponibile per gli erbivori)
  • parte sarà liscivata dall'alga all'acqua circostante formando un "pool" di sostanze organiche disciolte.

Categorie ecologiche

Plancton

Magnifying glass icon mgx2.svg Lo stesso argomento in dettaglio: Plancton .
Le Diatomee sono un'importante fonte della produzione primaria negli oceani. Gradiscono acque fredde e perciò i mari freddi sono più pescosi.

Il termine plancton , coniato da Viktor Hensen nel 1887 (dal greco πλαγκτόν, vagabondo), indica una categoria ecologica che include tutti gli organismi viventi che sono trasportati passivamente nell'acqua.

Molti di questi organismi hanno la capacità di nuotare, ma poiché sono di piccole dimensioni, in genere l'avanzamento nell'acqua è relativamente lento e la loro distribuzione è spesso a chiazze, determinata dal movimento delle correnti oceaniche e delle maree.

Molti organismi planctonici sono di dimensioni microscopiche, (alghe unicellulari, protozoi etc.), larve, piccoli animali (come, ad esempio, i crostacei eufausiacei che formano il krill ), ma il plancton comprende anche organismi di grandi dimensioni come, ad esempio, grandi meduse la cui ombrella pulsante può essere larga 2 metri e con tentacoli lunghi fino a 20 metri, o come alghe pluricellulari galleggianti (quali i sargassi ), alcuni dei quali lunghi un centinaio e più di metri.

Dal centro dello strato superficiale fino a circa 2000 metri la biomassa planctonica declina quasi esponenzialmente; al di sotto di questa profondità diminuisce ancora più rapidamente fino a divenire solo una frazione di milligrammo di organismi viventi per metro cubo d'acqua.

Il plancton viene distinto in sette raggruppamenti, a seconda della grandezza degli individui:

  • Mega plancton 200–20 cm
  • Macro plancton, 20–2 cm
  • Meso plancton, 2 cm-0.2 mm-
  • Micro plancton, 200-20 µm
  • Nano plancton , 20-2 µm
  • Pico plancton, 2-0.2 µm include molti batteri
  • Femto plancton, < 0.2 µm, costituito dai virus .

Una classificazione più biologica divide il plancton in fitoplancton , piante alla deriva, e zooplancton , animali alla deriva. Oloplancton e meroplancton sono termini utilizzati per descrivere rispettivamente organismi che trascorrono tutta la loro vita o solo una parte della loro esistenza (di solito la fase larvale) trascinati passivamente dall'acqua [23] .

Bacterioplancton
Visione satellitare di una fioritura algale

L'ambiente pelagico abbonda di vari tipi di batteri gram-negativi molti dei quali mobili. Si nutrono di composti organici disciolti rilasciati dal fitoplancton vivente e lisciviati dai tessuti morti. Il bacterioplancton è di difficile studio; i tentativi di concentrarlo in piccoli volumi d'acqua per misurarne la produttività altera quasi immediatamente la natura del sistema. Tuttavia la rete alimentare mediata dai batteri risulta essere molto importante; nelle acque tropicali è stato stimato che la produzione del batterioplancton spesso eccede quella del fitoplancton e si presenta come una importante fonte di cibo. La produzione del bacterioplancton viene stimata nell'ordine di <1-50% quella del fitoplancton. [24]

Fitoplancton
Magnifying glass icon mgx2.svg Lo stesso argomento in dettaglio: Fitoplancton .

Il fitoplancton, con l'eccezione della zona litorale, costituisce l'unica risorsa di energia trofica disponibile per l'intera rete alimentare oceanica. Ha una dimensione compresa tra 2 e 200 µm e queste dimensioni microscopiche sono dovute al fatto che tutti gli organismi che permangono nella zona fotica devono lottare contro la forza gravitazionale esercitata su tutti i tessuti viventi che contengono sali e molecole organiche, quindi più densi dell'acqua di mare. Una particella di 2 µm di diametro affonda di 10 cm nell'acqua distillata a 20 °C in circa 8 ore, mentre nelle stesse condizioni una particella di 62 µm affonda di 10 cm in meno di 30 secondi.

Il peso è proporzionale al volume; ora, per un corpo sferico il rapporto superficie esterna/volume è dato dato da

→ cioè

Il rapporto è inversamente proporzionale al raggio, vale a dire che quanto più piccolo è il corpo tanto più favorevole è il rapporto superficie esterna/volume che si oppone come resistenza passiva all'affondamento. Oggetti piccoli con una estesa superficie esterna per unità di volume affondano con relativa lentezza e le piccole cellule fitoplanctoniche possono facilmente essere mantenute in sospensione sull'acqua. I movimenti dell'acqua provocati dalla turbolenza dei venti possono portare molti organismi foto sintetici fuori dalla zona fotica e molti erbivori possono consumare grandi quantità di alghe per unità di tempo.: tutto ciò significa che al fine di minimizzare le perdite e mantenere le popolazioni nella zona fotica, il fitoplancton deve essere capace di moltiplicarsi rapidamente e cioè che l'energia disponibile deve essere devoluta alla moltiplicazione piuttosto che allo sviluppo individuale. Il tasso intrinseco di accrescimento delle popolazioni, r max , è relativo al peso Wg secondo la relazione r max =0,025 Wg -0,26

cioè un organismo lungo 10 µm ha un tempo di generazione di 1 ora, mentre uno lungo 10 m ha un tempo di generazione di 10 anni.

Il terzo grande vantaggio di possedere piccole dimensioni è un più efficiente assorbimento dei nutrienti dato dall'alto rapporto superficie esterna/volume (massa/volume) e infatti nell'ambito delle dimensioni fitoplanctoniche le specie più piccole sono caratteristiche di aree in cui viene premiata l'efficienza nell'assorbimento dei nutrienti e la capacità moltiplicativa.

La maggiore densità di fitoplancton si trova nei mari freddi e nell'ambito delle correnti oceaniche fredde; ciò è dovuto ad una maggiore ricchezza di azoto e di fosforo nell'acqua. Queste sostanze vengono consumate negli strati superiori ma si accumulano poi negli strati inferiori; nelle regioni fredde l'abbassamento di temperatura notturno consente un rimescolamento delle acque migliore che ai tropici, quindi un maggiore sviluppo di plancton.

Per una vita pelagica, oltre alle dimensioni anche la forma è importante. Il fitoplancton presenta forme che offrono maggiore resistenza all'affondamento come dischi appiattiti, lunghi cilindri o filamenti che affondano più lentamente di sfere aventi uguale volume. Spine e peli possono ridurre la velocità di affondamento ma in alcuni casi il grado di affondamento può aumentare a causa della densità della parete cellulare. Molti organismi fitoplanctonici contengono gocce di olio, grandi vacuoli ed alcuni sono chiusi in capsule gelatinose di densità estremamente piccola.

Zooplancton
Magnifying glass icon mgx2.svg Lo stesso argomento in dettaglio: Zooplancton .
Zooplancton

Lo zooplancton comprende organismi unicellulari e pluricellulari (larve e/o adulti); inoltre, delle circa 135.000 specie di invertebrati bentonici, circa 100.000 hanno una fase larvale liberamente natante che dura in media 2-4 settimane.

Lo zooplancton comprende specie eterotrofe o erbivore (che si nutrono di fitoplancton) oppure predarici (che si nutrono di altre specie dello zooplancton).

Il 75% della "produzione primaria" pelagica viene dissipato nei primi 300 metri di profondità ed il 95% nei primi 1000 m per il suo consumo dovuto allo zooplancton. Si stima che la produzione giornaliera di zooplancton può arrivare ad una media di 75 mg/cm³ nelle acque neritiche delle regioni costiere, di 40–60 mg/cm³ nelle acque di piattaforma e 12–16 mg/cm³ nelle acque tropicali oceaniche. Il rapporto tra produzione primaria e secondaria indica un fatto importante e cioè che l'abbondanza di zooplancton (erbivori) dipende da e non controlla l'abbondanza di fitoplancton. L'efficienza ecologica del flusso di energia nel mare è generalmente maggiore del 10% stimato nell'ecologia terrestre e nell'interfaccia fitoplancton-erbivori essa può approssimarsi al 20% per la maggiore disponibilità di fotosintetizzatori marini, decrescendo al 15-10% via via che si procede nella rete alimentare. [25]

Benthos

Magnifying glass icon mgx2.svg Lo stesso argomento in dettaglio: Benthos .

Benthos indica la comunità che vive a contatto col fondo, al di sopra o all'interno del substrato dei mari e degli oceani, e varia dalle foreste di alghe e le barriere coralline in acque basse fino alla fauna particolare associata ai sedimenti molli della zona abissale. [26] .

Le risorse bentoniche di alimento si accumulano per sedimentazione della colonna d'acqua sovrastante. L'habitat bentonico, a differenza di quello pelagico che è tridimensionale, è essenzialmente bidimensionale, superficialmente simile a quello terrestre. Ad eccezione dello strato superficiale, i sedimenti marini sono in anaerobiosi e quindi inospitali per la maggior parte degli organismi. Nei sedimenti profondi vi è abbondanza di acido solfidrico, metano, ioni ferrosi che provengono da attività biologiche. I materiali organici che si depositano sul fondo vengono incorporati dai substrati per essere decomposti dai batteri. Dove la frazione di consumo dell'ossigeno è superiore alla domanda, respirazione e fermentazione procedono utilizzando composti ossidati (organici ed inorganici) come accettori di idrogeno (es. nei percorsi alternativi delle foto e chemio sintesi batteriche) e questi processi metabolici anaerobi producono ammoniaca, acido solfidrico, ioni ridotti e molecole tossiche. Tra le due aree di decomposizione, anaerobica ed aerobica, vi è una zona di rapida transizione dove il potenziale redox (Eh) varia in modo drastico ( strato di discontinuità redox ) la cui profondità nel sedimento dipende dalla quantità di materia organica utilizzabile per la decomposizione e dalla velocità con la quale l'ossigeno trasfonde dall'acqua che ricopre il sedimento. Alcuni anaerobi obbligati sono confinati nello strato solforoso di discontinuità redox (muoiono a contatto con l'ossigeno) e formano il tiobiota , con una catena alimentare basata sui batteri. Gli animali mostrano numerosi adattamenti come batteri simbionti , assenza di mitocondri , suddivisione del gradiente redox fra le varie specie, distribuzione geografica molto ampia. [27] Gli organismi che vivono sotto lo strato di discontinuità redox devono ossigenare la zona circostante: alcuni costruiscono gallerie aperte nelle quali convogliano una corrente d'acqua fino ad un metro di profondità nel sedimento.

In genere il Benthos viene distinto in:

Il benthos comprende anche la maggior parte delle piante e alghe marine pluricellulari. Fatta eccezione per le Fanerogame marine, il fitobenthos marino comprende esclusivamente Alghe (prevalentemente Phaeophyceae e Rhodophyceae); generalmente esse aderiscono alla roccia con la parte basale del tallo, a forma di disco adesivo o uncino. Substrati incorenti, a fango o sabbia, sono colonizzati solo da pochi generi (es. Caulerpa ) [28] . Il maggiore rigoglio della vegetazione algale è tipico delle regioni temperate.

La fauna dei sedimenti molli (tiobios) comprende generalmente Nematodi , Gastrotrichi , Rotiferi ecc, mentre gli organismi che vivono sulla superficie del fondo ( epibenthos ), Policheti , Molluschi , Crostacei , Echinodermi , differiscono in modo marcato a seconda della natura del substrato. La ricchezza in specie ed in diversità del Benthos, specialmente sulle piattaforme continentali, ha un andamento decrescente dalle zone tropicali ai poli.

Filtratori e detritivori

Numerosi animali del benthos raccolgono il nutrimento loro necessario rimanendo ancorati al substrato ed intercettando organismi planctonici e/o materia organica particellata. Gli animali filtratori setacciano le particelle di cibo mentre esse sono ancora in sospensione mentre i detritivori le raccolgono quando si sono depositate sul fondo. I filtratori appartengopno a numerosi phyla e sono più numerosi là dove le correnti trasportano particelle nutritive provenienti da grandi aree di raccolta. Utilizzano ciglia, muco adesivo o entrambi per intrappolare le particelle alimentari e trasportarle alla bocca. Gli Arthropoda , che mancano di ciglia, utilizzano reti costituite da peli e setole.

L'apparato filtratore può essere esterno, come la corona di tentacoli o setole a simmetria radiale di Cnidaria , Bryozoa , Phoronida , Polychaeta , Arthropoda , Echinodermata , Hemichordata , oppure interno, come le cavità dei coanociti dei Porifera , le lamelle dei Bivalvia , i lotofori dei Brachiopoda e le faringi ciliate e lamellate dei Tunicata .

Il benthos ospita un folto gruppo tassonomico di organismi detritivori. Questi organismi sono capaci di vivere su sedimenti abbondanti che ingeriscono per estrarne i microrganismi associati al detrito o alle particelle minerali; hanno quindi bisogno di ingerire grandi quantità di sedimento per estrarne cibo a sufficienza. Poiché tendono a vivere su substrati incoerenti, essi sono generalmente più mobili dei filtratori, mostrano maggiori adattamenti per la locomozione, mancano di simmetria radiale e di forme coloniali che sono invece caratteristiche di molti animali filtratori.

Considerando i quattro componenti che partono dal fitoplancton (pascolanti, filtratori, materiali organici disciolti e tessuti morti) Pomeroy [18] valuta l'efficienza degli scambi di alcune sequenze della catena trofica del benthos: filtratori a rete mucosa (17%), zooplaconti erbivori (19%), plancton carnivoro (13%), detritivori bentonici (33%); un'altra sequenza presenta efficienze con valori intorno al 30% per tutti questi quattro gruppi, ognuno dei quali con propri valori stabili di biomassa.

Necton

Magnifying glass icon mgx2.svg Lo stesso argomento in dettaglio: Necton .
Banco di Aringhe
Clupea harengus
( Clupeidae , Actinopterygii )

Il necton comprende gli organismi acquatici che nuotano attivamente. Fanno parte del necton i pesci , policheti pelagici, molluschi (es. calamari ), crostacei pelagici (es.gamberi), rettili marini , uccelli marini , mammiferi marini , ecc.

Il necton viene diviso in fasce a seconda della sua distribuzione:

A differenza del plancton, il necton ha la capacità di muoversi su un piano orizzontale in relazione alla massa d'acqua in cui vive. Molte specie (e quasi tutte quelle di interesse alimentare) utilizzano questa loro abilità per portarsi nelle zone più ricche di cibo e per selezionare il tipo di habitat ottimale per i differenti stadi del loro ciclo biologico. Questa possibilità è di grande importanza dove la produzione primaria (e quella zooplanctonica) è stagionale.

Harden Jones [29] rappresenta come un triangolo il percorso di molte specie nectoniche per raggiungere i tre siti di deposizione delle uova, area nido e territori trofici per gli adulti. Questa rappresentazione vale anche sul piano verticale per quanto riguarda le specie di acque profonde che si spostano vicino alla superficie per deporre le uova, le cui larve vivono nella zona fotica ei cui giovani adulti migrano poi verso la zona afotica.

In questi percorsi le specie nectoniche possono coprire anche grandi distanze: le balene grigie percorrono 18 000 km in ciascun circuito, ad esempio, e le aringhe, lunghe appena 30 cm, fino a 3 000 km. Queste migrazioni sfruttano il flusso delle correnti per minimizzare il costo energetico degli spostamenti e regolando la profondità in modo da sfruttare il moto delle masse d'acqua che scorrono in direzioni diverse a diversa profondità. L'industria ittica sfrutta la regolarità nel tempo delle differenti fasi di migrazione e le rotte percorse dalle singole delle specie, che risultano essere stabili.

L'organizzazione in banchi è un vantaggio importante per le specie migratrici perché facilita la locomozione, la scoperta della preda, la difesa dai predatori e l'incremento numerico. Molte di queste specie producono suoni come segnali di comunicazione e di navigazione. Il banco può essere formato da pochi fino a milioni di individui appartenenti alla stessa specie; circa 10.000 specie di pesci danno luogo alla formazione di banchi. Nel banco non si osservano differenze comportamentali tra i componenti; inoltre esso non ha un capo e non vi sono rapporti di sudditanza; gli individui si muovono come un unico organismo cioè tutti i membri di un banco tendono a fare le stesse attività insieme. Il cambiamento di direzione all'interno del banco sembra essere un'azione concertata, istantanea da parte di tutti i membri.

Neuston

Magnifying glass icon mgx2.svg Lo stesso argomento in dettaglio: Neuston .

Il neuston è un gruppo caratteristico di specie permanentemente associato all'interfaccia aria-acqua. Gli organismi che vivono al di sotto della linea di galleggiamento sono raggruppati nell'iponeuston, gli organismi che vivono invece nell'interfaccia superiore sono raggruppati nel epineuston.

Di esso fanno parte organismi come Velella , Physalia , Scyllaea pelagica ( Cnidaria ), Lepas ( Crustacea ), Janthina Glaucus ed Argonauta ( Mollusca ), ed anche l'unico genere di insetti che vive in mare aperto, Halobates ( Rhynchota , Heteroptera ).

A parte Halobates , che cammina letteralmente sull'acqua sfruttando la tensione superficiale del liquido, tutti questi organismi sono provvisti di vari e diversi sistemi di galleggiamento.

Organismi

Alghe

Magnifying glass icon mgx2.svg Lo stesso argomento in dettaglio: Alghe .
Relazione tra frequenza luminosa ed alghe.

Le piante sono relativamente rare sott'acqua; la loro nicchia ecologica nell'oceano è generalmente occupata dalle alghe sessili o planctoniche.

Le poche piante che tollerano la salinità del mare si ritrovano nella zona littoranea, come le mangrovie o piante del genere Spartina , Zostera , Ammophila ecc.

Ad esclusione di quelle ad organizzazione procariotica, le alghe sono considerate un unico taxon [30] per il fatto che presentano in comune quattro caratteristiche che consentono di separarle da tutti gli altri organismi viventi:

  • vivono in ambienti acquatici o molto umidi
  • sono fotosintetizzanti perché dotati di clorofille ed altri pigmenti
  • hanno corpo unicellulare, coloniale o pluricellulare [31]
  • producono gametocisti e sporocisti , quasi sempre unicellulari, delimitati solo dalla parete della stessa cellula che li produce.

Le dimensioni delle alghe possono essere microscopiche, come ad esempio l'alga flagellata unicellulare Chlamydomonas o le gigantesche alghe brune che possono superare i 100 m di altezza. Le grandi macroalghe vivono in un ambiente ideale per lo sviluppo dei vegetali. La fotosintesi non viene limitata dall'essiccazione, né dalla eccessiva insolazione, il moto ondoso mantiene le foglie delle alghe in costante movimento portandole alla massima esposizione luminosa ed incrementando l'assunzione dei nutrienti, la cui fonte è mantenuta ricca dal mescolamento prodotto dal vento e dalla risalita delle acque profonde. Le alghe sono divise tre stipiti ( Rhodophyta , Chromophyta , Chlorophyta ) più un quarto ancora incertae sedis e in 10 classi, anche se sulla sistematica delle alghe non esiste ancora una piena concordanza tra i vari studiosi [32] :

Come le piante terrestri, anche le alghe sono dotate di plastidi che vengono chiamati genericamente cromatofori .Generalmente i cromatofori hanno colore verde quando la clorofilla non è mascherata da altri pigmenti ( cloroplasti ), ma spesso il colore verde della clorofilla non appare per la presenza di altri pigmenti che impartiscono ai cromatofori ed all'alga colorazioni che vanno dal rosso al bruno.

I pigmenti dei cromatofori sono di tre tipi:

In tutte le alghe è presente la clorofilla a ; inoltre clorofilla b nelle Chlorophyta e nelle Euglenophyceae, clorofilla c nelle Chrysophyceae e Chromophyta , clorofilla d nelle Rhodophyta .

Carotinoidi e ficobiline hanno l'importantissima funzione di assorbire la luce di quelle lunghezze d'onda non utilizzate dalle clorofille e di trasmettere poi ad esse l'energia così assorbita; inoltre essi proteggono le clorofille dall'azione foto-ossidante della luce.

Le alghe si riproducono con tre modalità: riproduzione vegetativa (scissione), sporogonia , riproduzione sessuale ; manca la riproduzione per gemmazione .

Molte specie hanno importanza per l'economia e l'alimentazione umana; da esse si ricavano inoltre mangimi per la zootecnia, farine, colliganti, farmaci, cosmetici, ecc. Specie del genere Laminaria , ad esempio, vengono raccolte per circa 3-4 milioni di tonnellate all'anno.

Animalia

Negli ambienti marini sono presenti quasi tutti i phyla animali:

Porifera , Cnidaria , Ctenophora , Platelminta , Nemertea , Rotifera , Gastrotricha , Entoprocta , Acanthocephala , Loricifera , Priapulida , Nematomorpha , Nematoda , Sipunculomorpha , Phoronidea , Brachiopoda , Bryozoa , Mollusca , Anellida , Echiura , Tardigrada , Arthropoda , Pogonophora , Chaetognatha , Echinodermata , Hemichordata , Tunicata , Leptocardia , Vertebrata .

Pesci

Magnifying glass icon mgx2.svg Lo stesso argomento in dettaglio: Pesce .

Con oltre 32 000 specie [34] di organismi hanno un ruolo importante nell'alimentazione umana: le proteine ittiche coprono circa il 20% del fabbisogno mondiale quotidiano di proteine [35] .

Un tempo essi erano compresi in una classe unica, ma più recentemente [36] è stata chiarita la loro origine polifiletica dividendoli in tre classi:

La vecchia sottoclasse degli Osteichthyes , o pesci ossei, è stata così ripartita:

Gli Actinopterygii, con circa 62,7 milioni rispetto ad un totale di 76,9 milioni di tonnellate di organismi marini pescati o raccolti [37] , costituiscono il principale prodotto del mare (81%): aringhe ( Clupea harengus ), acciughe ( Engraulis encrasicolus ), eglefini ( Melanogrammus aeglefinus ), merluzzi ( Merluccius merluccius ), carangidi ( Carangidae ), scorpenidi ( Scorpaenidae ), serranidi ( Serranidae ), gronghi ( Conger conger ), sgombri ( Scomber scombrus ), tonni ( Thunnus ), sogliole ( Soleidae e Pleuronectidae ) sono alcuni dei nomi popolari con cui questi pesci sono conosciuti.

Per molti paesi poveri essi sono la principale risorsa alimentare: ad esempio nel Bangladesh l'80% delle proteine animali viene consumato sotto forma di pesce [38] .

Molluschi

Magnifying glass icon mgx2.svg Lo stesso argomento in dettaglio: Mollusca .

I molluschi costituiscono il secondo phylum di animali per numero di classi e di specie (8 classi e 110.000 specie) dopo gli insetti. Comprendono specie piccolissime fino a organismi enormi come il calamaro Mesonychoteuthis hamiltoni , lungo più di 14 metri.

Colonizzano il mare e poche specie le acque dolci e la terraferma. Vivono in tutti gli ambienti marini per cui colonizzano il plancton (larve), il benthos ed il mare aperto.

Se ne raccolgono circa 4,2 milioni di tonnellate delle specie bentoniche e circa 1,6 di quelle pelagiche ogni anno. [39]

Il phylum è diviso nei due sub-phylum Aculifera e Conchifera e dà luogo a forme diversissime di organismi. La caratteristica comune è la conchiglia , incerta o assente negli Aculifera ma ben presente nei Conchifera , tra i quali però i gruppi più evoluti tendono ad obliterarla nel corpo (come nel caso dei calamari , dei totani e delle seppie ) oppure a perderla del tutto (come nel caso dei polpi ).

Crostacei

Magnifying glass icon mgx2.svg Lo stesso argomento in dettaglio: Crustacea .
Un pescato di cannocchie.
Squilla mantis
( Squillidae , Malacostraca )

I Crostacei (gamberi, granchi, aragoste, ecc.) rappresentano un gruppo di grande importanza negli ecosistemi marini. Se ne raccolgono ogni anno circa 3 milioni di tonnellate delle specie bentoniche e centomila tonnellate di quelle pelagiche [39] . Sono considerati un sub-phylum degli Artropodi .

Nei mari gli artropodi sono presenti anche con sei specie di Xiphosura ( Merostomata - sub-phylum Chelicerata ) e con qualche centinaio di specie di un gruppo particolare, Pycnogonida , da alcuni considerati classe dei Chelicerata e da altri un sub-phylum, o phylum , a sé.

I Crostacei sono animali fondamentalmente marini; solo qualche specie ( Oniscus ) ha colonizzato la terraferma, alcuni le acque dolci ma la stragrande maggioranza di essi, circa 40.000 specie, sono marini. La loro sistematica attualmente comprende sei classi: Branchiopoda , Remipedia , Cephalocarida , Maxillopoda , Ostracoda , Malacostraca .

Cetacei

Magnifying glass icon mgx2.svg Lo stesso argomento in dettaglio: Cetacea .

I cetacei sono mammiferi marini riadattati alla vita pelagica acquisendo forme pisciformi ed altri importanti adattamenti. Tuttavia, come tutti gli animali terrestri riadattati alla vita marina (uccelli, rettili) essi sono vincolati alla respirazione aerea e non possono rimanere indefinitamente immersi.

I cetacei comprendono circa 80 specie marine divise nei sottordini Mysticeti e Odontoceti . Gli specialisti di cetologia pensano che essi derivino da un artiodattilo primitivo dell' Eocene (dai 55,8 ± 0,2 milioni di anni fa (mya) ai 33,9 ± 0,1 mya, [40] [41] ), Pakicetus .

I misticeti si nutrono generalmente di krill ( Euphausiacea ), piccoli organismi planctonici, e di piccoli pesci.

Gli odontoceti predano organismi di dimensioni maggiori come Cephalopoda , soprattutto calamari ( Teuthida ), e pesci. Le orche ( Orcinus orca ) si cibano anche di mammiferi marini, quali Otariidae e Phocoenidae .

I misticeti sono i più grandi organismi del pianeta: la Balaenoptera musculus , ad esempio, con i suoi 33 metri di lunghezza e 180 tonnellate di peso [42] , capace di immergersi fino a 100 m di profondità per anche più di mezzora [43] .

Ogni anno vengono catturati circa 15.000 balene di taglia medio-larga, 175.000 pinnipedi e circa 600 tonnellate tra delfini, piccole balene, ecc [39] .

Altri mammiferi marini

Magnifying glass icon mgx2.svg Lo stesso argomento in dettaglio: Mammiferi marini .

Mentre i Cetacei vivono permanentemente nelle acque, altri mammiferi sono diventati acquaioli, pur svolgendo parte delle loro attività sui litorali, ad esempio i trichechi ei Pinnipediae che, pur essendosi adattati alla vita marina, si riproducono e vivono gran parte della loro vita sulla terraferma; tra questi il tricheco Odobenus rosmarus , i Phocidae come la foca monaca Monachus monachus o il leone marino di Steller Eumetopias jubatus . Ogni anno ne vengono catturati 5 milioni di quintali [39] .

La lontra di mare Enhydra lutris ( Mustelidae - Mammalia ) è mammifero marino che ha occupato una la nicchia ecologica dell'ambiente marino subcostiero.

Rettili

Magnifying glass icon mgx2.svg Lo stesso argomento in dettaglio: Rettili .

I rettili furono i primi vertebrati propriamente terrestri e furono anche i primi vertebrati terrestri a dirigersi nuovamente verso il mare. Ciò avvenne già nel Triassico ma in seguito, nel Giurassico e nel Cretaceo essi diedero luogo a specie perfettamente adattate all'ambiente marino, trasformando anche gli arti in pinne ma rimanendo sempre vincolati all'ambiente aereo per la respirazione.

Dei 7 gruppi riconosciuti di rettili marini ( Nothosauria , Placodontia , Ichthyosauria , Plesiosauria , Mosasauridae , Crocodylia e Chelonia ) sono sopravvissuti solo gli ultimi due.

I Reptilia che abitano stabilmente, o anche solo frequentano, l'ambiente marino sono le tartarughe marine , le iguane marine , i serpenti di mare (come la Laticauda colubrina , velenosissima ma poco pericolosa, oi serpenti del genere Hydrophis ) ei coccodrilli d'acqua salata (come il Crocodylus porosus , che è anche il più grande rettile oggi vivente).

Non essendo dotati di branchie devono comunque respirare tramite i polmoni (anche se alcuni serpenti marini possono comunque ricavare una minima parte di ossigeno dall'acqua [44] ), e quindi risalire in superficie per rifornirsi d'aria, anche se dopo lunghe apnee .

Tutti i rettili marini sono ovipari ed hanno uova cleidoiche (autosufficienti), e hanno quindi bisogno di deporre le loro uova sul terreno. La maggior parte di queste specie vive vicino alle coste più che in oceano aperto. Alcune specie ormai estinte , come l' Ittiosauro , si erano evolute in modo da essere vivipari e non aver più bisogno di deporre uova.

Ogni anno vengono catturati 4000 tonnellate di tartarughe marine [39] .

Uccelli marini

Magnifying glass icon mgx2.svg Lo stesso argomento in dettaglio: Spheniscidae , Laridae e Diomedeidae .

Gli uccelli marini sono specie di uccelli che si sono adattate alla vita marina, alcuni mantenendo la capacità del volo come gli albatri oi gabbiani , altri perdendola durante l'evoluzione e mutando quindi le ali in mezzi di locomozione marini, come i pinguini , che per quanto goffi sulla terraferma sono perfettamente idrodinamici sott'acqua, raggiungendo anche elevate velocità [45] .

Sebbene passino la maggior parte della vita nell'acqua, devono comunque deporre le uova sulla terraferma, e possono percorrere anche 120 chilometri nell'entroterra ghiacciato dell' Antartide [45] per raggiungere i luoghi di cova, come nel caso del pinguino imperatore (sul quale è stato realizzato un documentario nel 2005 , dal nome La marcia dei pinguini ).

Habitat particolari

Trottoir a vermeti

Magnifying glass icon mgx2.svg Lo stesso argomento in dettaglio: Trottoir a vermeti .
Trottoir a vermeti.

Il trottoir a vermeti (letteralmente “marciapiede”, francese; it. “piattaforma a vermeti”) è una piattaforma litoranea che si espande verso il mare, formata in seguito ad un processo di cementificazione di gusci di alcune specie di molluschi della famiglia dei Vermetidi e di altri taxa .

È tipica del Mar Mediterraneo [46] e per molti versi analoga alle barriere coralline . La sua crescita avviene per l'azione di due specie di molluschi gasteropodi : Dendropoma cristatum e Vermetus triquetrus .

Coralligeno

Magnifying glass icon mgx2.svg Lo stesso argomento in dettaglio: Coralligeno .

Un'altra importante biostruttura è il coralligeno , una biocenosi di organismi bentonici calcarei (vegetali e animali) che colonizza rocce e fondali rocciosi (ma anche sabbiosi) poco illuminati tra i 25 ei 200 metri di profondità [47] .

Il coralligeno è comune in tutti i mari del mondo, e nel Mar Mediterraneo cresce nella fascia tra i 25 ei 200 metri in tutte le fasce costiere e sulle secche marine, costituendo un importante habitat per le svariate specie bentoniche che lo caratterizzano.

Barriera corallina

Magnifying glass icon mgx2.svg Lo stesso argomento in dettaglio: Barriera corallina .
Ambiente bentonico della Grande barriera corallina .

È una formazione tipica dei mari e oceani tropicali, con temperature dai 20 ad addirittura 40 °C, ma si può sviluppare anche in acque più fredde, fino ad un minimo di 18 °C [11] . È composta da formazioni rocciose sottomarine biogeniche costituite e accresciute dalla sedimentazione degli scheletri calcarei dei coralli e degli scarti calcarei di alghe coralligene della famiglia della Corallinaceae . Queste strutture sono di supporto ad un grandissimo numero di specie animali, coralli inclusi, andando a formare un habitat in cui la biodiversità è enorme.

La barriera corallina è un indicatore biologico sensibilissimo alle variazioni climatiche, e risente di ogni minima variazione di temperatura e di acidità dell'acqua.

Fosse oceaniche

Magnifying glass icon mgx2.svg Lo stesso argomento in dettaglio: Fossa oceanica .
Una fumarola nera nel mezzo dell' Oceano Atlantico .

Le profondità oceaniche, nonostante la pressione dell'acqua raggiunga valori estremi e non ci sia luce solare , sono anch'esse abitate da animali marini, altamente specializzati per la sopravvivenza in tali ambienti.

Il punto più profondo mai registrato è la Fossa delle Marianne , nell' Oceano Pacifico vicino alle Filippine , che arriva fino a 10 994 ± 40 m [3] [4] [5] metri di profondità. Nonostante le condizioni estreme la spedizione del batiscafo Trieste , nel 1960 , trovò alcuni esemplari di Soleidae e di gamberi.

Altre fosse oceaniche degne di nota sono il Monterey Canyon , nell' Oceano Pacifico , profondo fino a 3 600 m [48] , la Fossa di Tonga (che si spinge fino a 10 882 m [49] [50] ), la Fossa delle Filippine ( 10 497 m [51] ), la Fossa di Porto Rico ( 8 380 m [52] ), la Fossa di Java ( 7 450 m [53] ), la Fossa delle Sandwich Australi ( 8 428 m [54] ).

Piane abissali

Magnifying glass icon mgx2.svg Lo stesso argomento in dettaglio: Piana abissale .

In generale il mare profondo viene considerato tale a partire dalla zona afotica , cioè da dove la luce solare non riesce più a penetrare; in tale zona l'unico tipo di luminosità è quella biologica . Molte delle creature che vivono a tali profondità infatti hanno la capacità di emettere luce, sia per attirare le prede che per nutrirsi.

La maggior parte della vita nelle profondità oceaniche si accumula in prossimità delle dorsali oceaniche , spesso in corrispondenza delle fumarole nere (o black smoker ), delle bocche idrotermali che come oasi attirano la vita supportando biomi unici: gli Archaea [55] , ad esempio, per sopravvivere devono convertire il calore estremo (oltre 250 °C [56] , talvolta oltre 400 °C [57] [58] ) e le esalazioni di metano e zolfo in energia, tramite un processo di chemiosintesi . Altri organismi a loro volta si nutriranno di loro in modo da creare una catena alimentare che possa fornire sostentamento anche a grandissime profondità [59] .

Alcuni tipici adattamenti [11] a queste profondità solo la colorazione pressoché uniforme (grigia o nera e rossa negli invertebrati, che tende a mimetizzare l'animale) e la presenza di occhi di dimensioni molto grandi, che permettano la visione anche in condizioni di luce pressoché assente. Va detto però che oltre i 2000 metri di profondità questo adattamento, in quanto la luce è assente, viene sostituito dall' atrofia o dall'assenza di questi organi.

Note

  1. ^ Aringa, e Peter J. Clarke, Malcolm R., Oceani profondi , New York, Praeger Publishers, 1971.
  2. ^ Per altri autori la profondità media è leggermente differente:
    • Kester, Dana R., Gli oceani del Mondo , in Enciclopedia mondiale del libro , vol. 14, 2006, p. 651. : 4 000 m
    • Smith, Robert H., Pianeta Terra , Time-Life, 1992, p. 113. : 3 700 m
    • Parker, Sybil P., Enciclopedia di Scienze dell'Atmosfera e dell'Oceano , McGraw-Hill, 1980, p. 362. : 3 729 m
  3. ^ a b ( EN ) Japan Atlas: Japan Marine Science and Technology Center , su web-japan.org . URL consultato il 21 settembre 2007 .
  4. ^ a b Fossa Marianne è profonda 10994 metri , in Ansa.it .
  5. ^ a b Scientists map Mariana trench , in Telegraph.co.uk . URL consultato il 29 aprile 2019 (archiviato dall' url originale il 10 novembre 2014) .
  6. ^ Vedi Tettonica delle placche
  7. ^ a b Mats Walday, Tone Kroglund, Norwegian Institute for Water Research (NIVA), Il Mar Baltico , in La biodiversità in Europa - Regioni biogeografiche e mari - Mari attorno l'Europa , Agenzia Europea per l'Ambiente, p. 3.
  8. ^ Enciclopedia Treccani , Mar Rosso , su treccani.it , 28 marzo 2012.
  9. ^ Enciclopedia Treccani , Mar Mediterraneo , su treccani.it , 28 marzo 2012.
  10. ^ F. Stravisi, G. Pieri, P. Bergher, Golfo di Trieste: risultati delle misure correntometriche 1951-1954 ( PDF ) [ collegamento interrotto ] (PDF), in Bollettino della Società Adriatica di Scienze , LXV, 1981, pp. 23-35.
  11. ^ a b c P. Carpentieri, Introduzione alla ecologia marina, parte 1 (Università di Roma "La Sapienza", Laurea Triennale in Scienze Naturali e Scienze Biologiche) ( PDF ), su dipbau.bio.uniroma1.it , 21 ottobre 2005. URL consultato il 20 settembre 2007 (archiviato dall' url originale il 12 maggio 2011) .
    P. Carpentieri, Introduzione alla ecologia marina, parte 2 (Università di Roma "La Sapienza", Laurea Triennale in Scienze Naturali e Scienze Biologiche) ( PDF ), su dipbau.bio.uniroma1.it , 21 ottobre 2005. URL consultato il 20 settembre 2007 (archiviato dall' url originale il 5 luglio 2010) .
  12. ^ Cinelli F., La vita del mare ,ED.Riuniti, Roma, 1982
  13. ^ Stewart WDP,Algal Physiology and Biochemistry , Oxford, Blackwell Scientific Publications, 1974.
  14. ^ La radiazione solare in acqua , su biologiamarina.eu .
  15. ^ Diversamente dalle acque dolci, la densità dell'acqua di mare decresce uniformemente con il decrescere della temperatura fino a -2 °C. Le acque dolci hanno massima densità a 4 °C.
  16. ^ Temperature of Ocean Water , su windows2universe.org .
  17. ^ Vedi Circolazione termoalina
  18. ^ a b Pomeroy RL, Secondary production mechanisms of continental shelf communities , in Ecological Processes in Coastal and Marine Systems , New York, Plenum Press, 1979.
  19. ^ a b c Menzies, RJ, RY George, GT Rowe, Abyssal Environment and Ecology of the World Ocean , New York, John Wiley & Sons, 1973.
  20. ^ Ólafsson EB, Density Dependence in Suspension-Feeding and Deposit-Feeding Populations of the Bivalve Macoma balthica: A Field Experiment , in F.anim.Ecol. , 1986.
  21. ^ Robert M. May, John R. Beddington, Colin W. Clark, Sidney J. Holt, Richard M. Laws, Management of Multispecies Fisheries , in Science , vol. 205, n. 4403, New York, 1979, pp. 267-277, DOI : 10.1126/science.205.4403.267 .
  22. ^ Cinelli F., La vita del mare , Roma, ED.Riuniti, 1982.
  23. ^ Organismi planctonici (parassiti esclusi) - da Barnes & Hughes, Ecologia marina ,Piccin, Padova, 1990. ISBN 88-299-0867-3
  24. ^ Sorokin YI, On the role of of bacteria in the productivity of tropical oceanic waters , Int.Rev.ges. Hydrobiology,56, 1971
  25. ^ Joseph H. Connell, Diversity and the Coevolution of Competitors, or the Ghost of Competition Past , in Nordic Society Oikos , vol. 35, n. 2, Copenaghen, Blackwell Publishing, 1980, pp. 131-138.
  26. ^ Organismi bentonici (parassiti esclusi) - da Barnes & Hughes, Ecologia marina, Piccin, Padova, 1990, ISBN 88-299-0867-3
  27. ^ Simon JL & Dauer DM, Re-establishment of a bentic community following natural defaunation , in Coull BC (ed.) Ecology of Marine Benthos , University of South Carolina Press, Columbia, 1977
  28. ^ Mägdefrau, Phycophyta in Strassburgher, Trattato di Botanica , parte sistematica, Antonio Delfino Editore, Roma, 1992, 7ª ed.
  29. ^ Harden Jones FR, The nekton: prodution and migration patterns. , in Barnes RSK & Mann KH (eds), Fundamentals og Aquatic Ecosystem , Blackwell Scientific Publications, Oxford, 1980
  30. ^ Le alghe azzurre, classe Cyanophyceae ,pertanto sono escluse dalle vere alghe in forza della loro organizzazione procariotica
  31. ^ ma le alghe pluricellulari sono prive di differenziazione di veri tessuti e perciò riferibili a talli
  32. ^ Qui applichiamo la sistematica più semplice ricavata da Gerola, FM, Biologia vegetale - Sistematica filogenetica , UTET, Grugliasco (TO), 1988 - ISBN 88-02-04264-0 .
  33. ^ Gerola, FM, Biologia vegetale - Sistematica filogenetica , UTET, Grugliasco (TO), 1988 - ISBN 88-02-04264-0
  34. ^ Vedi FishBase , su fishbase.org . URL consultato il 9 maggio 2008 .
  35. ^ Cibo ed energia dai fondali , su torinoscienza.it . URL consultato il 3 febbraio 2021 (archiviato dall' url originale il 13 aprile 2013) .
  36. ^ Baccetti B. et al, Trattato Italiano di Zoologia , Zanichelli Editore, 1995, ISBN 978-88-08-09366-0 .
  37. ^ Dati FAO
  38. ^ Bangladesh - FAO Country Profile , su fao.org .
  39. ^ a b c d e Harden Jones FR, The nekton: prodution and migration patterns , in Fundamentals og Aquatic Ecosystem, Blackwell Scientific Publications , Oxford, Barnes RSK & Mann KH, 1980.
  40. ^ Stratigraphy
  41. ^ ( EN ) Global Boundary Stratotype Section and Point (GSSP) of the International Commission of Stratigraphy. Status del 2009 , su stratigraphy.science.purdue.edu . URL consultato il 26-04-2010 .
  42. ^ Animal Records , su nationalzoo.si.edu , Smithsonian National Zoological Park. URL consultato il 29 maggio 2007 .
  43. ^ (Sears, 1998)
  44. ^ Serpente di mare , su it.encarta.msn.com . URL consultato il 21 settembre 2007 (archiviato dall' url originale il 17 gennaio 2008) .
  45. ^ a b ( EN ) University of Michigan Museum of Zoology: Aptenodytes forsteri , su animaldiversity.ummz.umich.edu . URL consultato il 13 settembre 2007 .
  46. ^ Chemello R., Dieli T. & Antonioli F., Il ruolo dei "reef" a molluschi vermetidi nella valutazione della biodiversità , in Mare e cambiamenti globali - Aspetti scientifici e gestione del territorio , Roma, ICRAM, 2000, pp. 105-118.
  47. ^ Daniela Pica, Facoltà di Agraria, Università di Pisa , Studio sull'effetto dell'aumento della sedimentazione su un popolamento coralligeno ( PDF ), su etd.adm.unipi.it . URL consultato il 28 giugno 2007 .
  48. ^ Monterey Canyon System , su mbari.org , Monterey Bay Aquarium Research Institute (archiviato dall' url originale il 26 luglio 2009) .
  49. ^ Dawn J. Wright, Sherman H. Bloomer, Christopher J. MacLeod, Brian Taylor, Andrew M. Goodlife, Bathymetry of the Tonga Trench and Forearc: A Map Series , in Marine Geophysical Researches , vol. 21, n. 5, 2001, pp. 489-512, DOI : 10.1023/A:1026514914220 .
  50. ^ Bird, P., An updated digital model of plate boundaries , in Geochem. Geophys. Geosyst , vol. 4, n. 3, 2003, p. 1027, DOI : 10.1029/2001GC000252 .
  51. ^ Philippine Trench - Britannica Online , su britannica.com .
  52. ^ Puerto Rico Trench - Britannica Online , su britannica.com .
  53. ^ Java Trench - Britannica Online , su britannica.com .
  54. ^ Deepest parts of the Sea , su blog.sailception.com (archiviato dall' url originale il 31 marzo 2014) .
  55. ^ ( EN ) Ken Takai, Tetsushi Komatsu, Fumio Inagaki, Koki Horikoshi (Frontier Research Program for Deep-Sea Extremophiles, Japan Marine Science and Technology Center), Distribution of Archaea in a Black Smoker Chimney Structure , DOI :10.1128/AEM.67.8.3618-3629.2001 .
  56. ^ ( EN ) John A. Baross (School of Oceanography, Oregon State University), Jody W. Deming (Chesapeake Bay Institute, Johns Hopkins University), Growth of 'black smoker' bacteria at temperatures of at least 250 °C , DOI : 10.1038/303423a0 .
  57. ^ ( EN ) Found: The hottest water on Earth , in New Scientist Environment , 4 agosto 2008. URL consultato il 4 agosto 2008 .
  58. ^ ( EN ) Andrea Koschinsky, Dieter Garbe-Schönberg, Sylvia Sander, Katja Schmidt, Hans-Hermann Gennerich, Harald Strauss, Hydrothermal venting at pressure-temperature conditions above the critical point of seawater, 5°S on the Mid-Atlantic Ridge , in Geology , vol. 6, n. 8, pp. 615-618, DOI : 10.1130/G24726A.1 .
  59. ^ ( EN ) Hydrothermal Vent Communities , su botos.com . URL consultato il 21 settembre 2007 .

Bibliografia

Altri progetti

Collegamenti esterni

Controllo di autorità Thesaurus BNCF 12124 · LCCN ( EN ) sh85081138 · GND ( DE ) 4169246-9 · BNF ( FR ) cb11931063m (data)