ECOSISTEMA Ecosistema marino ambiente caratterizzato dalla presenza di fattori abiotici e biotici in perfetto equilibrio tra loro Componente abiotica biotica Ecosistema marino Composizione chimica dell’acqua, salinità, temperatura, illuminazione, pressione, tipi di fondale

Classificazione degli organismi marini METABOLISMO AUTOTROFI: organismi in grado di compiere FOTOSINTESI CLOROFILLIANA, cioè convertono l'energia luminosa in energia chimica, sotto forma di legami covalenti presenti nella molecola di glucosio. ETEROTROFI: ricavano invece l'energia dalla demolizione di molecole organiche (infatti la rottura dei legami in esse presenti libera una certa quantità di energia chimica che il vivente è pronto a utilizzare).

2-Consumatori di 3° ordine 1-Produttori: Organismi fotosintetici 2-Consumatori di 1° ordine (erbivori, carnivori e onnivori di piccole dimensioni) 3-Decompositori batteri 2-Consumatori di 2° ordine (carnivori e onnivori predatori) 2-Consumatori di 3° ordine (superpredatori)

La culla della vita la condensazione del vapore acqueo formò gli oceani. La Terra divenne il pianeta blu.

forma di VITA sulla TERRA! 3,7 miliardi di anni fa Nei mari iniziarono a formarsi macromolecole organiche che costituirono strutture con attività biologica. La prima forma di VITA sulla TERRA! Questi organismi sono composti da una membrana e …acqua (98%) Vita 3.7 miliardi anni fa Bang Big 14 miliardi anni fa Dal Big Bang Oggi & Pianeti Sole 4.9 Ga Stelle & Galassie 12 miliardi anni fa

membrane lipidiche possono formarsi spontaneamente COACERVATI: goccioline protette da un rivestimento membranoso di tipo lipidico che “concentrano” molecole organiche (proteine, polissaccaridi e acqua), separandole dall’ambiente esterno. Esse consentono di isolare le reazioni biochimiche dall’ambiente circostante Purtroppo non ci sono molte tracce fossili delle prime cellule

In alcune rocce ritrovate in Sudafrica risalenti a circa 3 miliardi di anni sono stati trovati resti fossili microscopici a forma di bastoncino: I BATTERI Essi erano ETEROTROFI per cui ricavavano le sostanze nutritive dal brodo primordiale ed erano ANAEROBI ossia erano in grado di vivere senza ossigeno.

2,1 miliardi di anni fa. Alcuni ceppi batterici (cianobatteri) utilizzando l'energia solare, l’acqua e l’anidride carbonica, iniziarono a produrre ossigeno come sostanza di rifiuto. In breve tempo l’atmosfera inizia ad arricchirsi d'ossigeno. Stromatoliti: concrezioni di notevoli dimensioni di cianobatteri

DALLA CELLULA PROCARIOTA A QUELLA EUCARIOTA CELLULA EUCARIOTA (1,8 miliardi di anni fa) più complessa e, quindi più evoluta, con un nucleo ben definito e delimitato da una membrana nucleare e la presenza di organelli nel citoplasma Secondo l’ipotesi oggi più seguita, la prima cellula eucariota si sarebbe formata in seguito ad una simbiosi ossia ad una “convivenza” tra un batterio aerobio ed uno anaerobio (TEORIA DELLA SIMBIOSI). I primi eucarioti erano eterotrofi e con un meccanismo analogo al precedente si sarebbero formati gli eucarioti autotrofi.

Circa 650 milioni di anni fa . . . Nel mare comparirono i primi organismi animali pluricellulari. Erano organismi estremamente semplici, privi di parti dure, simili a meduse, coralli molli o dal corpo vermiforme.

LA FAUNA DI EDIACARA Nel 1946 nel sito di Ediacara, in Australia meridionale, furono scoperti dei fossili di animali che non appartenevano ad alcuno dei gruppi sistematici attualmente conosciuti. La fauna di Ediacara rappresenta probabilmente un tentativo evolutivo fallito, che non lasciò traccia negli esseri viventi delle ere successive.

550 milioni di anni fa: “esplosione del Cambriano”. Si differenziò la maggior parte degli attuali gruppi di invertebrati pluricellulari, spugne, madrepore e meduse, vermi segmentati, molluschi, artropodi dotati di un robusto scheletro esterno. Mollusco cefalopode spugne trilobite I Trilobiti sono gli organismi fossili più caratteristici dell’era Paleozoica; Essi comparvero e si estinsero lungo l’arco dell’intera era.

Spugne sono i più antichi organismi pluricellulari (600 milioni di anni fa)

Le spugne sono formate da un numero limitato di specie cellulari e la loro associazione nella formazione dell’individuo pluricellulare dipende dall’adesione cellulare. proteoglicani Affinché possano rimanere associate tra loro e localizzate nella giusta posizione nell’organismo, le cellule spongine secernono delle glicoproteine di membrana (tra cui le lectine) che fungono da recettori, e nella matrice extracellulare dei proteoglicani specializzati denominati fattori di aggregazione. Questi ultimi formano un ponte tra due recettori localizzate sulla superficie di due cellule adiacenti. Questa interazione è specie-specifica, avviene grazie al riconoscimento di glucidi di superficie che vengono esposti dal recettore

Da alcuni di questi si differenziarono i 400 milioni di anni fa I primi pesci fecero la loro comparsa. I primi pesci avevano una bocca semplice non suddivisa in mascella e mandibola (agnati), simili alle attuali lamprede; inoltre erano interamente coperti da un'armatura di piastre ossee. Essi sono generalmente raggruppati nella superclasse degli ostracodermi. Nel Devoniano compaiono pesci più evoluti, con bocca differenziata, ancora ricoperti da placche ossee: i Placodermi. Alla fine di questo periodo, circa 350 Ma, ritroviamo i pesci più evoluti con scheletro osseo: gli Osteitti. Da alcuni di questi si differenziarono i primi anfibi

Iniziarono a comparire i 260 milioni di anni fa Tutte le terre emerse erano ancora riunite in un unico supercontinente. Il clima era torrido. Iniziarono a comparire i primi Dinosauri. La vita è nata in mare e vi è rimasta per 3 miliardi di anni La vita ha passato 90% della sua storia nell’Oceano

35 Ma: Evoluzione delle balene (dall’habitat terrestre a quello acquatico in ~ 8 Ma) Pakicetus (50 Ma in Pakistan)

I cinque regni nell’oceano: Classificazione degli organismi REGNO di APPARTENENZA I cinque regni nell’oceano: Monera: Procarioti Protista: organismi unicellulari eucariotici Fungi : importanti per la decomposizione e reciclaggio. Metaphyta: piante che crescono attaccati ai fondali marini Metazoa: tutti gli organismi pluricellulari The five kingdoms

Monera procarioti -plantonici o bentonici -reciclano materiale organico -alcuni sono fotosintetici Alghe azzurre Now lets take a look at a few examples of marine organisms within each of the 5 kingdoms Monera are the bacteria, Monera are prokaryotes, which distinguishes them from all other lifeforms in that they do not have internal cell organelles, such as nucleus They can be either planktonic or benthic. Some get their food by heterotrophy, meaning they digest organic matter, or by photosynthesis Photosynthetic types such as Synechococcus or Prochlorococcus are very abundant in ocean and are responsible for a good part of the photosynthesis there, particularly in tropical waters.

Protisti Foraminiferi Alghe verdi Diatomee foraminiferi, diatomee, alghe -plantonici o bentonici -eterotrofi o autotrofi Foraminiferi Protista are also singlecelled. But are eukaryotes, in that they contain internal organelles and generally have more complex cell structure than the Monera. Vary in trophic mode, in that they can photosynthesize (such as diatom) or eat organic matter (such as foram). Notice that I’ve put seaweeds in with the protista, while the book puts them in with the Metaphyta. This is controversial, some schemes put them in with one, some the other. Alghe verdi Diatomee

Fungi: uni- o pluricellulari - decompositori - plantonici o bentonici Common in intertidal zone where they help keep algae from drying out.

piante multicellulari -produttori primari nella zona intertidale Metaphyta piante multicellulari -produttori primari nella zona intertidale -bentoniche Mangrovie poseidonia Metaphyta, Benthic only, and only in the littoral zone and perhaps a little beyond at depths where light penetrates enough for photosynthesis. Mangroves and saltmarsh plants very important in coastal ecosystems.

Metazoa: medusa pesci orca animali multicellulari -plantonici (meduse gamberetti), nektonici (pesci e cetacei), e bentonici (granchi e policheti). medusa Metazoa, multicelled animals. pesci orca

Classificazione degli organismi by lifestyle. Plankton –galleggiano passivamennte, piccoli spostamenti verticali, ma non controcorrente. Fitoplancton e zooplancton Nekton Attivi nuotatori (pesci, rettili, mammiferi, uccelli, ecc.) Benthos Epifauna, epiflora infauna Alcuni organismi passano da uno stile di vita all’altro durante il loro ciclo vitale, es. Alghe e bivalvi sono plantonici nei primi stadi e bentonici negli stadi tardivi. Another way of classifying organisms is by LIFESTYLE. This classification does not always pertain to an organism throughout its life-time. At some points in an organism’s life it can be planktonic, then later benthic or nektonic.

Epiflora Epifauna Infauna For benthic organisms, they can live either on the surface, or burrow under the sediments

platessa: Benthos o nekton??? Now sometimes this classification scheme breaks down, such as with the flounder, Spends time resting on bottom—therefore is epifauna But when it swims through water it is nekton.

vongola: Benthos o plankton??? Lifestage will also determine sometimes the lifestyle classification. Many clams for example pass through benthic and planktonic stages in its lifecycle. This helps with dispersal of gene pool as well as allows planktonic organisms to take adavantage of different foods available in the plankton. Much like seeds of land plants spreading by wind.

Calamaro: nectonico solo nella fase adulta

Meroplancton Sono animali bentonici o nectonici che possiedono larve planctoniche Sono importanti per la disseminazione di organismi sessili Pesci polipi e cirripedi sono esempi di organismi meroplanctonici

Benthos (bottom dwellers) Plankton (floaters) Nekton (swimmers) Benthos (bottom dwellers) Fig. 12.6

Interazioni interspecifiche degli organismi marini Competizione (-/-) - Se le risorse non sono limitate o se le due specie non hanno le stesse necessità, ripartizione delle risorse. Esclusione competitiva: due specie con le stesse necessità, cioè condividono la stessa nicchia, e/o le risorse sono limitate, non possono coesistere nello stesso posto. In community ecology, the competitive exclusion principle, sometimes referred to as Gause's Law of competitive exclusion or just Gause's Law, is a theory which states that two species competing for the same resources cannot stably coexist. Either of the two competitors will always have an advantage over the other that leads to extinction of the second competitor or an evolutionary shift of the inferior competitor towards a different ecological niche. As a consequence, competing related species often evolve distinguishing characteristics in areas in which they coexist. This aids in mate recognition, thus maintaining each species' superiority in exploiting slightly different ecological niches. The term niche differentiation (synonymous with niche segregation, niche separation and niche partitioning or resource partitioning), as it applies to the field of ecology, refers to the process by which natural selection drives competing species into different patterns of resource use or different niches. This process allows two species to partition certain resources so that one species does not out-compete the other as dictated by the competitive exclusion principle; thus, coexistence is obtained through the differentiation of their realized ecological niches. Niche differentiation is a process which occurs through several different modes and on multiple temporal and spatial scales. In most cases, niche differentiation has created a relationship between two species where current competition is small or non-existent. Because of this, the presence of niche differentiation can be methodologically difficult to prove or disprove. The lack of evidence for current or past competition can blur the line between 1) two competitive species differentiating their niches to allow coexistence as opposed to 2) two non-competing species which occupy similar niches. It is important to keep in mind that niche differentiation and inter-specific competition cannot always be considered linked. As an example of resource partitioning, seven Anolis lizards in tropical rainforest share common food needs — mainly insects. They avoid competition by occupying different sections of the rainforest. Some live on the leaf litter floor while others live on shady branches, thereby avoiding competition over food in those sections of the forest. All resources are subject to partitioning, for example; space, food, nesting sites. This minimizes competition between similar species.

Predazione (+/-) Predatore mangia la preda Perché un predatore possa esistere devono esistere delle prede. Coevoluzione: quando una specie evolve, esercita una pressione selettiva sull’altra affinché evolva per continuare l’interazione

Simbiosi: vivere insieme in stretta relazione Simbionte – organismo più piccolo ospite – organismo più grande Commensalismo Vantaggiosa per il commensale ed indifferente per l’ospite (+/0) - Parasitismo Il simbionte trae beneficio a spese dell’ospite (+/-) - Mutualismo Entrambi gli organismi traggono beneficio (+/+) Un esempio di mutua simbiosi è la relazione tra i pesci pagliaccio (genere Amphiprion, famiglia,Pomacentridae) che abitano tra i tentacoli degli anemoni di mare tropicali. Il pesce territoriale protegge l'anemone dai pesci che si nutrono di anemoni, e a loro volta i tentacoli urticanti dell'anemone proteggono il pesce dai suoi predatori, in quanto un muco speciale sul pesce simbionte lo protegge dai tentacoli urticanti.