Tutte le Bolle del Mare

La biologia marina è la branca della biologia che si occupa degli ecosistemi marini (o talassici, dal greco θάλασσα thálassa, mare), delle loro biocenosi e degli organismi che svolgono la loro vita (o parte di essa) nel mare e che comprendono specie submicroscopiche fino ai cetacei, gli organismi più grandi del pianeta. Le categorie nelle quali la biologia marina inscrive questi organismi sono quindi categorie ecologiche: plancton, benthos, necton, neuston e comprendono tutti i regni dei viventi: monere, protisti, animalia, piante, funghi. L'indirizzo prevalente della zoologia marina è dunque ecologico ma comporta anche complessi problemi tassonomici, soprattutto per il fatto che le conoscenze delle specie sono tuttora incomplete e continuamente vengono ritrovate e descritte specie nuove delle quali è indispensabile conoscere il ruolo nelle biocenosi marine.

IL BIOTOPO

Oceani e mari (idrosfera) coprono il 71% della crosta terrestre con una estensione di circa 361 milioni di km². Sulla terra le zone abitate non superano comunemente le poche decine di metri al di sopra della superficie terrestre e non più di un metro al di sotto di essa; gli oceani invece sono abitati dalla loro superficie fino all'estremo più profondo e perciò il mare offre il 99% dello spazio vitale sul nostro pianeta. Considerando una profondità media del mare di 3 800 m, le acque marine avrebbero un volume di circa 1 370 km³ cioè circa 1/800 del volume totale della Terra. La maggiore profondità oceanica conosciuta è l'abisso di Vitjaz, Fossa delle Marianne, è di 11 022 m; vi sono aree di acque poco profonde che occupano circa l'8% della superficie totale degli oceani, estendendosi all'infuori di certe coste continentali (piattaforme continentali) e che rappresentano gli orli dei continenti i quali poggiano su placche in movimento che formano la crosta terrestre..

Gli ambienti marini sono così classificati:

• Zona di costa o regione litorale, che si estende dal limite superiore dell'acqua fino a circa 30 m di profondità;

• Aree dei margini continentali sommersi (acque neritiche) e la sottostante piattaforma continentale;

• Parete scoscesa delle masse continentali (scarpata continentale), alla cui base vi è una più dolce pendenza (zoccolo continentale);

• Pavimento oceanico (piana abissale);

• Dorsali medio-oceaniche, vaste catene montuose che si sollevano dal piano abissale fino ai 2 000 m e che talvolta fuoriescono formando isole medio-oceaniche;

• Regione adale, nell'ambito delle profonde fosse oceaniche: fenditure del piano abissale che sprofondano dai 6 000 m fino ad oltre 11 000 m.

L'ACQUA DI MARE

L'acqua di mare è l'elemento nel quale si svolge la vita marina. Essa contiene in soluzione quasi tutti gli elementi chimici conosciuti in natura (84 dei 103 presenti sulla Terra), principalmente sali disciolti, mediamente il 35‰ (o 35 grammi a litro), ma vi sono zone a bassa salinità (Golfo di Botnia da 1‰ a 7‰, Mar Baltico da 6‰ a 18‰) e zone ad altissima salinità (Canale di Suez 43‰, Laghi Amari 50‰, Mar Morto 275‰, Mar Caspio (seno di Kara Bagaz) 285‰). Il Mediterraneo ha una salinità media del 38,5‰. Le acque costiere possono avere una salinità inferiore per la diluizione operata dall'acqua dolce dei fiumi o anche maggiore a causa dell'intensa evaporazione nelle regioni tropicali, tuttavia le proporzioni dei sali nell'acqua marina rimangono costanti tra loro. La salinità, quindi, può essere stimata determinando la concentrazione di un solo sale. Salinità e temperatura influenzano la densità dell'acqua di mare ed anche i suoi movimenti. Se si incontrano due masse d'acqua alla stessa temperatura, quella con salinità maggiore affonderà sotto l'altra e se si incontrano due masse d'acqua con uguale salinità, la più fredda affonderà sotto l'altra. La densità media dell'acqua di mare è circa 1,026 g cm-3 in ragione dei soluti, con un massimo teorico a -3.5 °C; congela a -2 °C ed ha un punto di ebollizione superiore ai 100 °C. Il pH è mediamente 7.8-8.3.

I sali disciolti in essa, in g/l sono:

• Sodio (Na)            10,770

• Magnesio (Mg)      1,300

• Calcio (Ca)            0,409

• Potassio (K)          0,388

• Stronzio (St)          0,010

• Solfato (SO4)         2,710

• Bromo (Br)            0,065 (come Bromo)

• Cloro (Cl)              19,370 (come Cloro)

• Carbonio (C)          0,023 a pH 8,4, fino a 0,027 a pH 7,8 (come carbonato, bicarbonato, CO2)

A differenza dei sali principali, gli elementi contenuti in minore quantità presentano spesso proporzioni variabili nello spazio e nel tempo poiché sono soggetti all'influenza dei fattori biologici; ad esempio nitrati, nitriti, sali ammoniacali e fosforo sono utilizzati dalle alghe verdi del plancton e quindi spariscono del tutto nella zona fotica, analogamente a quanto avviene per il silicio (silice) nelle acque fredde dov'è utilizzato dalle diatomee per fabbricare i loro gusci. L'acqua di mare contiene gas disciolti che in genere derivano direttamente dall'atmosfera: alcuni di essi partecipano alle reazioni chimiche ed ai processi biologici che avvengono nell'ambiente marino. Il più abbondante è l'azoto (N2) fino al massimo di 18 cm³/l, che però nella sua forma elementare non interviene nei processi biologici; segue l'ossigeno (O2) fino a 9-10 cm³/l che partecipa a tutti i processi ossidativi e nella respirazione degli organismi acquatici. L'anidride carbonica (CO2) interviene nella fotosintesi clorofilliana e partecipa alle reazioni che interessano carbonati e bicarbonati.

LA LUCE

La maggior parte della luce solare che giunge alla superficie del mare viene diffusa e riflessa in base all'angolo d'incidenza, che varia in base alla latitudine, all'ora del giorno e alla stagione. Quella parte di essa che riesce a penetrare nelle acque viene utilizzata dagli organismi fotosintetici per la produzione primaria. In acque oceaniche translucide ed in condizioni di piena illuminazione la produzione fotosintetica può avvenire fino a circa 250 metri di profondità; in acque costiere abbastanza trasparenti fino a circa 50 m e in acque torbide solo per pochi centimetri. Da ciò deriva che la fissazione primaria dell'energia luminosa nei composti organici è un fenomeno limitato alle acque superficiali. In un ecosistema acquatico la zona fotica (dal greco, significa "illuminata") è una zona in cui si ha un livello ottimale di luce solare in entrata, sufficiente a permettere la fotosintesi da parte delle piante e dei batteri fotosintetici. Come conseguenza si ha che la produzione primaria di materia organica derivante dalla fotosintesi supera il consumo di materia organica derivante dalla respirazione. Essa di solito è intorno ai 30 m nelle acque costiere e 150 m in oceano aperto: tutto il rimanente gradiente di profondità è afotico e al di sotto dei 1000 m la luce è insufficiente per qualsiasi processo biologico: oltre questa profondità l'oceano è buio, fatta eccezione per la luce prodotta da organismi. L'assorbimento della luce è selettivo, a seconda della lunghezza d'onda. Le lunghezze d'onda più penetranti sono quelle comprese fra 400 e 500 nanometri, cioè quelle verdi-azzurre che, nelle zone tropicali, si vedono fino a circa 450 metri di profondità. Il rosso viene assorbito già nei primi 10-15 metri, a 5 metri di profondità è ridotto del 95%; l'ultravioletto intorno ai 180 metri, il giallo intorno ai 250 metri. Il primo colore a scomparire è il rosso, che, in seguito tutti gli altri colori seguendo lo spettro visibile (quindi arancione, giallo ecc.). A mezzo metro di profondità l'intensità della luce si è dimezzata; nelle acque profonde più trasparenti già da 100 metri di profondità ne rimane solo l'1%. La relazione tra la diminuzione della luce e la profondità viene espressa dal cosiddetto coefficiente di estinzione Kj:

Kj = 2,30 (log Ijd1 - log Ijd2) / d1 - d2

dove Ijd1 e Ijd2 sono le intensità della luce della lunghezza d'onda j alle profondità d1 e d2.