COLD SEEPS: OASI DI VITA IN FONDO ALL'OCEANO Costoya Jorge & Rosati Ginevra.

Presentazione sul tema: "COLD SEEPS: OASI DI VITA IN FONDO ALL'OCEANO Costoya Jorge & Rosati Ginevra."— Transcript della presentazione:

1 COLD SEEPS: OASI DI VITA IN FONDO ALL'OCEANO Costoya Jorge & Rosati Ginevra

2 METANO IN AMBIENTE MARINO Nei sedimenti marini ci sono due vie di formazione del metano: -Metano Biogenico  Metanogeni (Archea anaerobi) CO 2 + 4 H 2  CH 4 +2 H 2 O CH 3 COO - + H +  CH 4 + CO 2 4 CH 3 OH  3 CH 4 + CO 2 + 2 H 2 O -Metano Termogenico o Abiogenico  surriscaldamento del cherogene, pirolisi o da reazioni inorganiche che avvengono tra l’acqua, le rocce magmatiche calde e i metalli ¿DOVE VA IL METANO PRODOTTO? -Ossidazione anaerobica del metano (AOM) -Accumulo del metano negli idrati di metano gli oceani apportano dal 3% al 5% del metano che troviamo nell’atmosfera Produzione e utilizzo del metano nei sedimenti marini.

3 IDRATI DI METANO FORMAZIONE: - Bassa temperatura - Alta pressione -Acqua satura di metano -Altri fattori: Salinità, misura dei pori e presenza di altri gas. Condizioni di stabilità degli idrati CARATTERISTICHE - Sono infiammabili - Metano molto concentrato al loro interno (1m 3 di idrati  164 m 3 CH 4 ) - Si stima che la quantità di idrati di metano sia 100 volte più grande delle riserve conosciute di idrocarburi fossili - Sono instabili ¿COSA SONO? solidi cristallini composti da molecole di metano circondate da molecole d’acqua, le quali formano una gabbia detta “clatrato”

4 OSSIDAZIONE ANAEROBICA DEL METANO (AOM) La maggior parte del metano in risalita nei sedimenti marini viene intercettato biologicamente da questo processo. Il processo è mediato da consorzi di Archaea metano-ossidanti anaerobi stretti, (ANME-1, ANME-2 e ANME-3), in associazione con batteri solforiduttori (SRB) dei generi Desulfosarcina, Desulfococcus e Desulfobulbu La reazione nel complesso implica un trasferimento di elettroni dal metano al solfato, producendo gli anioni bicarbonato e idrogenosolfuro in rapporto stechiometrico 1:1. Reazioni chimiche: - Gli Archaea ossidano il metano: CH 4 + 2H 2 O  CO 2 + 4 H 2 - I batteri SR svolgono la riduzione secondo due vie: SO 4 2- + 4H 2 + H +  HS - + 4H 2 O CH 4 + SO4 2-  HCO3 - + HS - + H 2 O SO 4 2- + CH3COOH + 2H + + 2CO 2  H 2 S + 4H 2 O

5 PRECIPITAZIONE DEI CARBONATI - Il processo di ossidazione anaerobica del metano fa aumentare l’alcalinità nelle acque interstiziali, favorendo la precipitazione degli ioni calcio in soluzione e portando alla formazione di carbonato di calcio (CaCO 3 ) che cristallizza prevalentemente come Aragonite e Mg-calcite. - I tassi di calcificazione sono maggiori nei sedimenti sotterranei e nelle acque anossiche (es. nel mar nero) dove questi precipitati possono crescere nella colonna d’acqua formando costruzioni simili a torri, alte anche diversi metri, coperte da più strati di colonie batteriche in grado di compiere l’AOM e la riduzione dei solfati. - Queste formazioni derivanti da processi microbici rappresentano un deposito di carbonio e hanno rilevanza nel ciclo globale del carbonio e nei processi di cambiamento climatico.

6 COLD SEEP Perchè? compressione tettonica ai margini delle placche  rapida sepoltura dei sedimenti  acqua interstiziale sotto pressione cerca vie di fuga I flussi in risalita possono determinare la formazione degli idrati di metano (quando arrivano alla HSZ) e sono fonte di energia per comunità chemiosintetiche La natura e la velocità dei flussi determina formazione di depositi sul fondale: - “mud volcanoes” (violenti degassamenti alternati a periodi di inattività) -“pockmarks” (depressioni causate da eventi massivi di dissociazione degli idrati e collasso del fondale) - carbonati autigenici (concrezioni, lastre, torri…) Fuoriuscite di acqua e idrocarburi

7 Localizzazione geografica di cold seep fossili e attive. attive fossili

8 ECOSISTEMA Alti tassi di produzione primaria chemiosintetica (AOM e riduzione dei solfati) in un contesto altrimenti povero di nutrienti L’alta PP sostiene un’abbondante produzione di biomassa, paragonabile a quella dei sistemi marini più produttivi condizioni estreme (p, composti chimici) alle cold seep: gli organismi per viverci devono essere ben adattati Poche specie dominanti, elevata densità

9 SPECIE COLONIZZATRICI ENDEMICHE Chemioautotrofi a vita libera o simbionti Sfruttano la PP dei batteri SR: ossidano i solfuri ricavando energia Microrganismi: batteri dei generi Beggiatoa, Thioploca, Thiothrix, Arcobacter  Megainvertebrati bentonici: bivalvi delle famiglie Vesicomydae e Mytilidae e vermi tubicoli della famiglia Siboglinidae - sopravvivono in presenza di composti tossici come i solfuri grazie ai simbionti e altri adattamenti fisiologici - adattamenti per fornire ossigeno e solfuri ai simbionti - apparato digestivo ridotto o assente  ottengono il carbonio dai batteri La simbiosi con i solfossidanti è la più diffusa, ma generalmente i mitili hanno endosimbionti metanotrofici (o entrambe in alcuni casi)

10 CONSUMATORI ETEROTROFI La megafauna endemica fa aumentare la complessità dell’habitat  biocostruzione di tubi, conchiglie e filamenti del bisso  si creano nuove nicchie per la meiofauna eterotrofa (gasteropodi, attinie, nematodi, policheti, gamberetti e anfipodi) Protezione dai predatori e nutrimento - molti degli eterotrofi si nutrono degli Archaea metanotrofici - Hesiocaeca methanicola vive sugli idrati, nutrendosi dei metanotrofi - alcuni gasteropodi pascolano sulle colonie di Beggiatoa Carnivori superiori (polpi, pesci macruridi, granchi) e detritivori (Oloturie) sono per lo più frequentatori occasionali

11 MODELLO DI SUCCESSIONE 1) Cold seep attiva SUCCESSIONE PRIMARIA: le secie pioniere sono microrganismi chemioautotrofi a vita libera e megainvertebrati simbionti. Adattate a condizioni estreme 2) Flusso in decremento SUCCESSIONE SECONDARIA: diminuisce disponibilità di metano e solfuri: mitili metanotrofici diminuiscono progressivamente; i vermi tubicoli, che possono ancora arrivare alla zona dei solfuri con la parte posteriore del corpo, persistono. Le specie non endemiche assumono progressivamente maggior rilevanza.