L'oceano e la vita nell'oceano modellano le caratteristiche della Terra

Principio 2: l’oceano e la vita nell’oceano modellano le caratteristiche della Terra.

Erosione e Modificazioni della Linea di Costa

A. L’acqua in movimento può causare sia l’accrescimento che l’erosione delle coste, trascinando materiali terrestri da un posto all’altro e modellando la costa.

A.1. I litorali sono costruiti con materiali terrestri portati sulla riva da fiumi e onde.

A.2. Alcuni materiali terrestri provenienti dal mare quali sabbia, conchiglie, coralli e rocce sono trascinati sulla riva dalle onde.

A.3. Alcuni materiali terrestri provenienti dai continenti quali rocce, sabbia e suolo sono trascinati sulla riva dai fiumi.

A.4. L’erosione è il logoramento di rocce, suolo, conchiglie e altri materiali che compongono il pianeta Terra.

A.5. Le onde possono infrangersi su e logorare scogliere, spiagge e materiali portati sulla riva cambiando la forma dei litorali.

A.6. Rocce, conchiglie, coralli, piante e altri materiali possono essere frantumati fino a diventare sabbia.

Principio 2: l’oceano e la vita nell’oceano modellano le caratteristiche della Terra.

 Ciclo delle Rocce

A. Molte rocce che si trovano sulla terraferma si sono formate nel mare.

A.1. Alcune rocce che si trovano sulla terra si sono formate dalla compattazione di sedimenti marini.

A.2. I sedimenti sono formati da materiale, tra cui conchiglie di organismi marini morti, che scende verso il fondo dell’oceano.

A.3. Gli organismi morti che cadono nei sedimenti marini possono diventare fossili.

A.4. I fossili marini possono essere trovati sui continenti in luoghi una volta coperti dal mare (ad es. le Alpi e gli Appennini).

 A.5. Alcune rocce che si trovano ora sulla terraferma si sono formate nell’oceano attraverso l’attività vulcanica.

Erosione

B. Il movimento dell’acqua erode e deposita materiale che modella la costa.

B.1. Il movimento dell’acqua può abbattersi su scogliere, rocce e altri materiali di spiaggia, cosa che modifica costantemente l’aspetto e la posizione del litorale.

B.2. Le spiagge sono composte di diversi materiali quali sabbia, roccia, limo e materiale organico.

B.3. Le rocce e i minerali del litorale o provenienti dall’entroterra sono frammentati in ciottoli, sabbia, limo e argille.

B.4. Le conchiglie e altri materiali duri provenienti da organismi viventi sono anch’essi frantumati diventando sabbia, limo e argilla.

B.5. La maggior parte della sabbia presente su gran parte delle spiagge marine arriva dai fiumi.

B.6. I granelli di sabbia si presentano in molte forme, taglie e colori che forniscono indizi sulla loro origine.

B.7. I fiumi portano sedimenti verso valle fino al mare.

B.8. I sedimenti sono depositati alle foci dei fiumi contribuendo alla formazione della costa.

B.9. Onde e correnti muovono i sedimenti lungo il litorale.

B.10. Grandi quantità di sedimento provenienti da un’area possono essere depositati in altri luoghi lungo la costa.

Principio 2: l’oceano e la vita nell’oceano modellano le caratteristiche della Terra.

Cambiamento Geologico

A. Molti cambiamenti delle caratteristiche geologiche hanno luogo dove l’oceano incontra la terraferma.

A.1. Molte forme del paesaggio sono il risultato di una combinazione di forze costruttive e distruttive che agiscono dove l’oceano incontra la terraferma.

A.2. La degradazione atmosferica consiste nella frammentazione di rocce, suoli e minerali attraverso processi fisici, chimici e biologici.

A.3. La degradazione biologica è causata da organismi viventi (es. quando i ricci di mare scavano fori nelle rocce).

A.4. Gli organismi possono rilasciare acidi organici che incrementano la degradazione chimica.

A.5. La degradazione chimica rompe e altera la composizione chimica di rocce e minerali attraverso idrolisi, ossidazione ed acidificazione.

A.6. La degradazione fisica delle rocce può essere causata da cicli di congelamento-scongelamento, cristallizzazione di sali, azione idraulica, rilassamento delle rocce, abrasione eolica e/o espansione termica.

A.7. Le fratture nelle rocce diventano luoghi dove può avvenire un’ulteriore degradazione.

A.8. L’erosione e la deposizione di rocce, sedimenti e altre particelle dovute a vento, pioggia, onde, ghiaccio, gravità o organismi viventi può alterare il litorale.

A.9. Le forti tempeste possono causare drastici cambiamenti dei litorali sia a breve che a lungo termine.

A.10. I profili delle spiagge cambiano stagionalmente a causa di una diversa azione di onde e correnti.

A.11. In inverno l’azione potente delle onde rimuove i sedimenti dai litorali. In estate l’azione delicata delle onde ricostruisce le spiagge.

A.12. I depositi di sedimento portati dai fiumi rimpiazzano la sabbia rimossa da onde e correnti.

A.13. La superficie della terraferma è modellata dai cambiamenti del livello del mare.

A.14. Il livello del mare è influenzato da cambiamenti climatici ed attività tettonica.

A.15. Le variazioni del clima globale influenzano il volume d’acqua nell’oceano perchè modificano la dimensione delle calotte polari e dei ghiacciai, causando così cambiamenti relativi del livello del mare.

A.16. Le variazioni del livello del mare possono creare, distruggere, esporre e coprire forme del paesaggio quali piattaforme continentali, isole, terrazzi marini, spiagge e mari interni.

A.17. Possiamo trovare organismi marini fossilizzati, antiche barriere coralline e spiagge sulla terraferma lontano dalle attuali coste.

Tettonica delle Placche

A.18. L’attività tettonica tra placche oceaniche e continentali può dare origine a vulcani, terremoti e formazioni montuose nei pressi della costa.

A.19. L’attività tettonica causa innalzamento e subduzione, cui conseguono cambiamenti relativi del livello del mare.

Ciclo delle Rocce

B. Molte delle rocce esposte sulla terraferma si sono formate nel mare.

B.1. Alcune rocce ignee si formano nell’oceano (es. nei vulcani, nei punti caldi e nelle dorsali oceaniche).

B.2. Alcune rocce metamorfiche si formano nell’oceano (es. nelle zone di subduzione).

B.3. Molte rocce sedimentarie si formano nell’oceano da sedimenti organici.

B.4. Molti organismi marini hanno strutture scheletriche carbonatiche o silicee che contribuiscono alla formazione di rocce sedimentarie (es. dolomiti e diaspri).

B.5. Alcuni organismi, come cianobatteri, alghe coralline e coralli costruiscono strutture complesse (es. stromatoliti e scogliere).

B.6. I cianobatteri secernono una mucillagine che intrappola periodicamente i sedimenti fini formando larghi tumuli chiamati stromatoliti.

B.7. Le stromatoliti sono una delle principali componenti del record fossile per i primi 3.5 miliardi di anni della vita sulla Terra.

B.8. Le scogliere coralline sono prodotte da organismi viventi che secernono un esoscheletro di carbonato di calcio (CaCO3).

B.9. Le strutture scheletriche formate da alcuni organismi (es. conchiglie di molluschi, pareti cellulari di foraminiferi, coccoliti, radiolari e diatomee) affondano lungo la colonna d’acqua e sono depositati sul fondale dell’oceano dove, con il tempo, formano rocce sedimentarie (calcari e diaspri).

Principio 2: l’oceano e la vita nell’oceano modellano le caratteristiche della Terra.

Tutta la materia sulla Terra circola attraverso diverse riserve: l’atmosfera, l’idrosfera, la biosfera e la litosfera.

Ciclo delle Rocce e Tettonica delle Placche

A. Tutte le rocce presenti sulla terraferma finiranno prima o poi nell’oceano a causa della degradazione e dell’erosione. La continua formazione e distruzione delle rocce costituisce il Ciclo delle Rocce.

A.1. Le rocce sono costantemente frantumate e riciclate attraverso la degradazione, l’erosione ed i processi associati alla Tettonica delle Placche quali subduzione e sollevamento.

A.2. Molti prodotti della degradazione e dell’erosione entrano nell’oceano attraverso i fiumi e la deposizione atmosferica. Tutta la materia rimane nell’oceano per intervalli di tempo diversi (tempi di residenza).

A.3. Le placche oceaniche sono più dense delle placche continentali e quindi sono subdotte al di sotto di esse, quando le due collidono, causandone l’innalzamento.

A.4. La subduzione può portare rocce e sedimenti marini nel mantello superiore o sul margine continentale.

A.5. Le fosse oceaniche, gli archi insulari e alcune catene montuose (es. Ande) sono esempi di elementi geologici associati alla subduzione.

A.6. Alcune parti dell’oceano (es. il Pacific Rim) sono dominate da margini di placca in subduzione.

A.7. Le rocce sono costantemente formate attraverso accrescimento, sedimentazione, vulcanesimo e processi magmatici.

A.8. L’accrezione è il processo tramite cui i materiali sono aggiunti ad una placca tettonica attraverso subduzione ed innalzamento, cambiamenti del livello del mare e azione delle onde.

A.9. La sedimentazione nell’oceano può avvenire tramite il processo di deposizione del materiale dalla colonna d’acqua sul fondale oceanico o tramite correnti e onde che muovono il materiale sul fondo dell’oceano.

A.10. Il vulcanesimo ai margini delle placche e al loro interno, così come l’innalzamento e l’esposizione di rocce ignee e sedimentarie, crea nuove formazioni rocciose.

 Cicli Biogeochimici

B. L’oceano gioca un ruolo chiave nei cicli biogeochimici che sono fondamentali per la vita sulla Terra.

B.1. Tutti gli elementi chimici sono presenti nell’acqua dell’oceano a varie concentrazioni. Molti elementi nell’oceano sono necessari per tutti gli organismi viventi. Questi includono C, P, N, S, O, altri metalli (Fe, Zn) ed elementi chimici (Na, K). Altri ancora (Si, Sr) sono necessari per alcuni organismi in particolare.

Ciclo del Carbonio

B.2. L’oceano è il più grande serbatoio di carbonio organico ed inorganico a ciclo rapido sulla Terra.

B.3. Il carbonio, in forma di diossido di carbonio (CO2) nell’atmosfera, entra nell’oceano per diffusione, miscelamento convettivo e intrappolamento di bolle. Il carbonio è presente nell’oceano in forme inorganiche disciolte (CO2, H2CO3, HCO3, CO3, CH4), organiche (carboidrati, lipidi, aminoacidi) e particolate (minerali carbonatici ed organismi vivi e morti).

B.4. Il carbonio inorganico è convertito da foto- e chemioautotrofi in materia organica nel processo di fissazione del carbonio (es. foto- e chemiosintesi).

B.5. La maggior parte del carbonio organico è riconvertito in carbonio inorganico attraverso il processo della respirazione.

B.6. Una parte del carbonio organico affonda lungo la colonna d’acqua e si accumula nel tempo sul fondale dove può diventare combustibile fossile.

B.7. Il carbonio inorganico disciolto nell’acqua dell’oceano è usato da alcuni organismi quali coralli, protozoi e molluschi per formare gusci di carbonato di calcio (CaCO3) ed altre parti dello scheletro.

B.8. Una gran parte del carbonato di calcio dei gusci si dissolve nell’oceano profondo.

B.9. Una parte del carbonato di calcio dei gusci e dei coralli si accumula a formare rocce sedimentarie, cioè calcari, chalk e banchi di carbonato.

B.10. I processi di innalzamento e accrescimento, così come i cambiamenti di livello del mare, possono spostare rocce sedimentarie contenenti carbonio sia organico che inorganico sulla terraferma, dove queste possono subire degradazione ed erosione prima di tornare col tempo nell’oceano.

B.11. La combustione antropica di carburanti fossili converte il carbonio organico (petrolio) in carbonio inorganico (CO2) rilasciandolo di nuovo in atmosfera con effetti sul clima e sull’equilibrio del pH dell’acqua marina.

 Ciclo del Fosforo

B.12. Tutta la vita sulla Terra dipende dal fosforo per ATP, DNA e fosfolipidi.

B.13. La degradazione atmosferica delle rocce è la fonte primaria di fosforo (P) nell’oceano.

B.14. Il fosforo è presente nell’oceano sia in forma disciolta inorganica (HPO4, PO4) e organica (fosfolipidi, zuccheri) che in forma particolata (es. minerali come l’apatite) e negli organismi viventi e non.

B.15. Il fitoplancton e gli altri produttori primari utilizzano il fosforo disciolto nell’acqua dell’oceano e lo convertono in biomassa che viene poi consumata dagli organismi eterotrofi più in alto nella catena alimentare. Nei processi di respirazione e rigenerazione, il fosforo organico particolato e disciolto è riconvertito in forme inorganiche disciolte. La risalita di acque profonde (upwelling) porta il fosforo inorganico nuovamente in superficie.

B.16. Alcune forme di fosforo organico (es. lipidi e zuccheri) ed inorganico (es. apatite) si accumulano nei sedimenti oceanici dove subiscono trasformazioni e, nel tempo, diventano parte di rocce sedimentarie.

B.17. I processi di innalzamento ed accrescimento, così come i cambiamenti del livello del mare, possono spostare rocce sedimentarie oceaniche contenenti fosforo sia organico che inorganico sulla terraferma. Qui le rocce possono subire la degradazione e l’erosione prima di ritornare col tempo nell’oceano.

B.18. Il carico antropogenico di fosforo, dovuto a fertilizzanti e acque reflue, presente nell’acqua (es. fiumi, ruscellamento superficiale, laghi e acque sotterranee) raggiunge l’oceano dove diventa disponibile per i produttori primari. Il fosforo può causare eutrofizzazione (es. fioriture algali intense) e alterare le reti trofiche.

 Ciclo dell’Azoto

B.19. Tutta la vita sulla Terra dipende dall’azoto (N) per gli aminoacidi e le proteine. La maggior parte dell’azoto sulla Terra è nell’atmosfera sotto forma di azoto molecolare (N2), che non può essere utilizzato direttamente dalla maggior parte degli organismi.

B.20. Alcuni batteri presenti nell’oceano, inclusi i cianobatteri, possono fissare l’N2 dall’atmosfera e convertirlo in forme organiche a livello cellulare rendendolo disponibile ad altri organismi marini.

B.21. Nell’oceano l’azoto è continuamente trasferito attraverso vari stati di ossidazione (NO3, NO2, NH4)  e composti (aminoacidi e urea) da processi di trasformazione mediati biologicamente quali fissazione dell’azoto, nitrificazione, denitrificazione, assimilazione, ammonificazione ed ossidazione anaerobica dell’ammonio.

B.22. Il fitoplancton e altri produttori primari prelevano l’azoto disciolto dall’acqua dell’oceano e lo convertono in biomassa che viene poi consumata dagli organismi eterotrofi più in alto nella catena alimentare. Nei processi di respirazione e rigenerazione, l’azoto organico disciolto e particolato è riconvertito in forme disciolte inorganiche. La risalita di acque profonde (upwelling) porta l’azoto inorganico nuovamente in superficie.

B.23. Alcune forme organiche di azoto (es. lipidi e zuccheri) si accumulano nei sedimenti oceanici dove diventano parte della materia organica in rocce sedimentarie.

B.24. I processi di innalzamento ed accrescimento, così come i cambiamenti del livello del mare, possono portare rocce sedimentarie contenenti azoto sulla terraferma dove esse possono subire degradazione ed erosione prima di tornare col tempo nell’oceano.

B.25. Il carico antropogenico di azoto, dovuto a fertilizzanti, acque reflue e combustione di carburanti fossili, presente nell’acqua dolce (es. fiumi, ruscellamento superficiale, laghi e acque sotterranee) e nell’atmosfera può raggiungere l’oceano dove diventa disponibile per i produttori primari. L’azoto può causare l’eutrofizzazione (es. fioriture algali intense) e alterare le reti trofiche.

 Ciclo della Silice

B.26. Alcuni organismi marini (es. diatomee, radiolari e spugne) utilizzano il silicio (Si), sotto forma di silice (SiO2), per costruire la parte dura del loro corpo come gusci, frustuli e spine.

B.27. La degradazione terrestre delle rocce e le eruzioni vulcaniche sono le fonti primarie di silice nell’oceano. I fiumi trasportano la silice derivata dall’alterazione delle rocce dalla terraferma al mare.

B.28. La silice è presente nell’oceano in forma inorganica disciolta e particolata (argille ed altri minerali terrigeni, materiali scheletrici biogenici).

B.29. La maggior parte del materiale siliceo scheletrico biogenico viene disciolto nell’oceano dopo che l’organismo muore trasformandosi in silice inorganica disciolta. La risalita di acque profonde (upwelling) riporta la silice inorganica nuovamente in superficie.

B.30. Una frazione relativamente piccola della silice biogenica si accumula nei sedimenti oceanici dove subisce una trasformazione e, nel tempo, diventa parte di rocce sedimentarie come selci, diaspri e minerali argillosi.

B.31. I processi di innalzamento ed accrescimento, così come le variazioni del livello del mare, possono portare le rocce sedimentarie contenenti silice sulla terraferma dove possono venire degradate ed erose prima di tornare col tempo nell’oceano.

B.32. Le attività antropiche che alterano i tassi di degradazione continentale (es. piogge acide) e influenzano il ciclo dell’acqua globale possono cambiare il flusso di silice verso l’oceano.