Il plancton (dal greco planctòn, vagabondo)

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1 Il plancton (dal greco planctòn, vagabondo)
Le acque marine pullulano di una enorme quantità e varietà di piccoli organismi animali, vegetali e di batteri. L'insieme di questi organismi, incapaci di spostamenti autonomi e soggetti alle bizzarrie delle correnti, rappresenta l'anello più delicato della catena alimentare marina. Alimento di invertebrati, pesci e cetacei, il plancton potrebbe rappresentare, per l'uomo, un'ottima alternativa alle sempre più esigue riserve alimentari terrestri

2 Gli organismi planctonici vivono soprattutto nella zona eufotica ma
devono lottare costantemente contro l’affondamento

3 Dimensione degli organismi planctonici
alcuni di loro sono in grado di modificare la loro posizione nel piano verticale che permette di scegliere il tipo di ambiente più idoneo alla sopravvivenza. Dimensione degli organismi planctonici 0,2-2,0 m megaplancton (grandi meduse, pesci*) 2- 20 cm macroplancton (alcuni gamberi, pesci) 0,2- 20 mm mesoplancton (copepodi) mm microplancton (protozoi) 2-20 mm nanoplancton (flagellati autotrofi) < 2 mm picoplancton (batteri) * Gli esempi forniti spesso si sovrappongono alle categorie adiacenti Con il termine generico di plancton (dal greco planctòn, vagabondo) si intende l’insieme degli organismi che si lasciano trasportare liberamente e passivamente dalle correnti marine. Questi organismi sono incapaci di spostamenti orizzontali, tuttavia alcuni di loro sono in grado di modificare la loro posizione nel piano verticale. Il movimento verticale degli organismi planctonici permette loro di scegliere il tipo di ambiente più idoneo alla sopravvivenza.

4 Molti animali possono presentare degli stadi planctonici nella prima parte della loro vita e successivamente sviluppare la capacità di spostarsi autonomamente nell’ambiente marino (necton) o lungo il fondale (benthos). olopelagici trascorrono tutta la loro vita nelle zone pelagiche dell’oceano aperto, meropelagici trascorrono i primi stadi della loro vita trasportati passivamente dalle correnti, e successivamente sviluppare la capacità di spostarsi autonomamente nell’ambiente marino (necton) o lungo il fondale (benthos). In realtà la condizione planctonica può non rappresentare che una parte della vita di un organismo. Molti animali, infatti, possono presentare degli stadi planctonici nella prima parte della loro vita e successivamente sviluppare la capacità di spostarsi autonomamente nell’ambiente marino (necton) o lungo il fondale (benthos). Queste particolarità permettono di distinguere due grandi suddivisioni di organismi planctonici. Gli organismi olopelagici trascorrono tutta la loro vita nelle zone pelagiche dell’oceano aperto, mentre gli organismi meropelagici trascorrono parte della loro vita trasportati passivamente dalle correnti, e parte sul fondo. I biologi marini usano suddividere il plancton in: batteri, fitoplancton, zooplancton e plancton di transizione.

5 I biologi marini usano suddividere il plancton in:
batteri, fitoplancton, zooplancton

6 Adattamenti alla vita planctonica
Strategie di galleggiamento Gli organismi planctonici hanno la capacità di rimanere in sospensione nell’acqua grazie a particolari adattamenti che ne diminuiscono il peso specifico.

7 Strategie adattative del plankton: galleggiamento
Dimensione

8 diminuzione della densità del corpo
Densità dell’acqua di mare: 1,021-1,029 g/cm3 Densità citoplasmatica: 1,03-1,1 g/cm3 Densità pareti cellulari diatomee: 2,60 g/cm3 Densità pareti cellulari coccolitoforidi (placche calcite o aragonite): 2,70-2,90 g/cm3

9 A- variazione della composizione chimica degli ioni nel fluidi corporei
Mg2+ e SO42- Cl- e NH4+ Noctiluca scintillans ctenofori alcune salpe ….totani e calamari

10 B-secrezione di gas Physalia (caravella portoghese)

11 Difesa contro la predazione
Nel plancton, la mortalità delle uova prodotte può arrivare al 99 %. In Olanda, sono state stimate perdite del 14 % per ciclo di marea di larve di ostriche. Dei tre milioni di uova prodotte dal bivalve Mya arenaria solamente lo 0,001 % arriva all’insediamento (che significa circa 30 animali!). La mortalità è dovuta a: predazione perdite nella colonna d’acqua carenza di nutrimento, malattie. Le specie planctoniche devono quindi evitare di essere predati, oltre che all’assicurarsi cibo sufficiente.

12 strategie per minimizzare i rischi delle predazione
Deterrenti meccanici: sviluppo di spine del corpo e armature in molte specie zooplanctoniche aumentano le difficoltà di cattura e ingestione da parte dei predatori (oltre che risolvere il problema del galleggiamento, rallentando la velocità di affondamento). Es: molti crostacei larve nauplius e cypris di cirripedi; larva fillosoma di aragosta larve zoea e megalopa di crostacei

13 larva zoea larve megalopa di crostacei

14 Trasparenza: meduse, ctenofori, chetognati e altri gruppi sono difficili da avvistare in mare. Es: La larva fillosoma delle aragoste: è talmente trasparente che essa è molto difficile da individuare in un campione anche dopo averla catturata. larva fillosoma di aragosta

15 la trasparenza è dovuta all’elevato contenuto di acqua nei tessuti, questo fa si che il peso specifico degli organismi sia molto vicino a quello dell’acqua di mare consentendo un minimo dispendio di energia per rimanere in sospensione e nel contempo essere pressoché invisibili ai predatori.

16 Fuga: i potenziali predatori possono essere rilevati dalle cellule nervose associate con le antennule, come nei copepodi. La velocità di un copepode che fugge da un predatore poi è impressionante. Confrontando la velocità di un jet da guerra, della lunghezza di 17 m che vola a circa 597 m al secondo, con un rapporto lunghezza del corpo / secondo pari a 34,95, un piccolo copepode lungo circa 1 mm può viaggiare a circa 300 mm al secondo o 0,3 m al secondo, che corrisponde ad un rapporto lunghezza del corpo / secondo pari a 300 !

17 I batteri duplice funzione:
I batteri costituiscono un elemento essenziale nella catena alimentare marina. duplice funzione: decompongono la materia organica morta convertendola in sostanze nutritive destinate agli organismi vegetali; costituiscono una notevole fonte di cibo per molti animali marini, dai protozoi ai membri più elevati nella catena alimentare. Batteri. I batteri costituiscono un elemento essenziale nella catena alimentare marina. E’ stata dimostrata la loro presenza a qualunque latitudine e indipendentemente dalla profondità del mare. Le acque costiere ospitano in genere qualche decina di migliaia di batteri per millilitro; questo numero tuttavia varia notevolmente da un punto e l’altro della costa, arrivando anche a un milione di batteri per millilitro d’acqua. Talvolta invece si osserva una scarsità notevole, con poche decine di batteri per millilitro d’acqua marina. Il numero dei batteri decresce sensibilmente verso l’oceano aperto. A circa 1000 metri di profondità si trovano a volte solo pochi batteri per litro d’acqua. Considerando d’altra parte anche un valore di 10 batteri per millilitro, nelle acque pelagiche del mare aperto potrebbe essere ospitata una massa totale di circa 2 miliardi e 700 milioni di tonnellate di batteri. Fortunatamente, gli equilibri naturali favoriscono la stabilità nella concentrazione batterica. Molti batteri infatti vengono divorati oppure muoiono e si depositano sul fondo. Se non fosse così, il loro numero sarebbe destinato a raddoppiare ogni 1,3 e 8,5 giorni. La maggior parte dei batteri marini svolge utilmente una duplice funzione: da una parte decompongono la materia organica morta convertendola in sostanze nutritive destinate agli organismi vegetali; dall’altra, gli stessi batteri costituiscono una notevole fonte di cibo per molti animali marini, dai protozoi ai membri più elevati nella catena alimentare. Nell’ecosistema marino i batteri rivestono un’importanza particolare ma ancora non ben conosciuta. Tra i batteri presenti occasionalmente (ma sempre più frequentemente, purtroppo) nelle acque marine, dobbiamo citare quelli presenti quali agenti inquinanti a causa dei rifiuti rovesciati in mare dalle acque di scolo urbane (colibatteri). In alcuni tratti costieri soprattutto se altamente urbanizzati, la concentrazione di questi batteri dannosi può arrivare ad impedire la balneazione e la consumazione sia di pesci che di frutti di mare.

18 Cianobatteri (batterioplancton)
Sono molto piccoli (generalmente meno di 1 micron di diametro) sono autotrofi sono gli organismi più abbondanti nell’oceano Solo alcuni di loro sono capaci di fissare l’azoto atmosferico possono essere liberi o adesi alla superficie o ad altri organismi furono i primi organismi fotosintetici del pianeta

19 Nelle acque marine occasionalmente sono presenti colibatteri, a causa dei rifiuti rovesciati in mare dalle acque di scolo urbane La concentrazione di questi batteri dannosi può arrivare ad impedire la balneazione e la consumazione sia di pesci che di frutti di mare.

20 Fitoplancton. I vegetali planctonici sono sprovvisti di efficienti mezzi di locomozione e tenderebbero quindi a sedimentare lentamente verso il fondo. Per contrastare l'effetto della gravità e rimanere nella zona eufotica gli organismi fitoplanctonici dispongono di strutture che riducono il loro peso specifico e favoriscano il loro galleggiamento. Questo risultato è ottenuto con la produzione di guaine gelatinose o con l'accumulo di acqua, di gas o di goccioline di grasso dentro alla cellula. Il numero di questi piccoli esponenti della flora marina può essere enorme, e la loro presenza è stata segnalata un poco a tutte le profondità: i piccoli fitoflagellati eterotrofi (cioè che dipendono per il proprio fabbisogno nutrizionale da sostanze organiche elaborate da altri organismi, detti autotrofi) sono stati osservati tra 1000 e 5000 metri di profondità (Thorson, 1971).

21 Il fitoplancton è costituito prevalentemente da alghe unicellulari microscopiche, con la sola eccezione di Sargassum bucciferum, alga pluricellulare dalle notevoli dimensioni (raggiunge parecchi decimetri di lunghezza) che si incontra in abbondanza in quella zona dell'Atlantico centrale chiamata appunto Mar dei Sargassi. Nel Mediterraneo il fitoplancton è costituito prevalentemente, almeno in alcuni periodi dell'anno, dalle Diatomee.

22 Sargassum bucciferum, contiene le aerocisti, ovvero cellule piene di gas che permettono il galleggiamento delle fronde ed evitano che queste si spezzino.(raggiunge parecchi decimetri di lunghezza). Si incontra in abbondanza in quella zona dell'Atlantico centrale chiamata appunto Mar dei Sargassi. Alghe brune

23 Esempi di Fitoplancton
Diatomee Dinoflagellati Immagini tratte da Cerrano, Ponti, Silvestri, 1999: Guida alla Biologia Marina del Mediterraneo.

24 Diatomee -Hanno frustolo siliceo (dimensioni da 2 micron a 1mm, quando formano catene) -costituiscono il 45% dei tutto il fitoplancton -sono ubiquitarie ma sono molto abbondanti nelle acque fredde e ricche di nutrienti -formano spesso colonie per evitare di affondare -per lo stesso motivo possono produrre sostanze oleose con cui si ricoprono -i loro scheletri hanno creato enormi depositi di sedimenti silicei

25 Il guscio siliceo delle diatomee, dopo la morte dell’organismo, può cadere e depositarsi sui fondali marini originando, soprattutto nei mari più freddi, degli accumuli silicei noti con il termine di “farina fossile” (o diatomiti) e che può essere utilizzata industrialmente (per esempio, il così detto “Tripoli” della Sicilia). le diatomiti vengono usate come materiale inerte nella produzione di dinamite e come sostanza filtrante; per la durezza e le esigue dimensioni degli elementi silicei che le compongono sono anche utilizzate come abrasivi

26 Dinoflagellati -Costituiscono la seconda classe di fitotplancton più abbondante, con dimensioni che superano i 2 mm -possono muoversi per mezzo di un flagello in cerca di nutrienti -preferiscono le acque calde e non richiedono grandi quantità di nutrenti -generalmente la loro fioritura avviene dopo quella delle diatomee (estate o autunno) -alcuni presentano il fenomeno della bioluminescenza -il 50% sono eterotrofi (assorbono sostanze organiche) alcune sono parassiti -alcune specie costiere possono produrre una fioritura dannosa conosciuta come marea rossa -il colore rosso marrone è dovuto a pigmenti come carotene e xantofille

27 Dinoflagellati sono protetti da una robusta membrana di cellulosa e presentano due solchi, uno trasversale detto “anulus”, l’altro longitudinale detto “sulculus”, nei quali sono situati due flagelli. Alcuni generi, quando presenti in concentrazioni elevate (almeno individui per litro d’acqua) provocano delle colorazioni bruno-rossastre in molte acque tropicali (maree rosse), e allo stesso tempo liberano delle sostanze tossiche che possono rappresentare un serio pericolo per tutte le forme di vita marine e per tutti gli animali che si cibano di queste, uccelli e uomo compresi. Un altro importantissimo gruppo di alghe microscopiche del mare aperto è rappresentato dai dinoflagellati, un ordine di protozoi dotati di flagello, che vivono sia in acque marine che dolci. Nelle acque del Mediterraneo vi sono almeno 300 specie diverse di dinoflagellati. Questi organismi sono protetti da una robusta membrana di cellulosa e presentano due solchi, uno trasversale detto “anulus”, l’altro longitudinale detto “sulculus”, nei quali sono situati due flagelli. I dinoflagellati si riproducono per via gamica o agamica e presentano spesso delle colorazioni vivaci, a causa della presenza di ematocromo e plastidi di colore giallo. Alcuni generi, quando presenti in concentrazioni elevate (almeno individui per litro d’acqua) provocano delle colorazioni bruno-rossastre in molte acque tropicali, e allo stesso tempo liberano delle sostanze tossiche che possono rappresentare un serio pericolo per tutte le forme di vita marine e per tutti gli animali che si cibano di queste, uccelli e uomo compresi. non sono importanti come fonte di cibo, al contrario delle diatomee. Infatti non tutti gli organismi sono in grado di digerire i loro gusci di cellulosa, o di affrontare le lunghe spine di cui spesso il guscio è ornamentato.

28 Dinoflagellati bioluminescenti
Tra i dinoflagellati più importanti abbiamo il genere Ceratium (C. hirundinella, Ceratium furca, questi ultimi due presenti nelle nostre acque, etc.), il genere Gymnodinium (G. paulensi, presente nel Mediterraneo) ed il genere Peridinium (es. la specie nostrana P. brochi), ed il genere Gonyaulax, Dinoflagellati bioluminescenti Pyrocystis fusiformis (remarquez les scintillons) Noctiluca scintillans

29 Noctiluca scintillans
marea rossa” in Alto Adriatico N. scintillans è un dinoflagellato planctonico eterotrofo, le cui dimensioni possono arrivare a 1 mm di diametro, è una specie dominante durante l’estate nei mari temperati di tutto il mondo, predatore sia di fitoplancton che di zooplancton (ad esempio Copepodi e uova di pesci). Forma dei blooms sottoforma di “maree rosse”, svolge il suo ciclo vitale a livello della superficie ed è in grado di emettere bioluminescenza nelle ore di buio, da cui la terminologia di “mare in amore” utilizzata per definire le sue sciamature. Queste fioriture sono favorite da alte concentrazioni di nutrienti (fosfati e nitrati) essendo correlati positivamente con l’aumento di tali sostanze. Sono invece correlati negativamente con le concentrazioni di clorofilla “a” ed ossigeno disciolto; ciò indica che questa specie è in grado di operare un grazing efficiente sul fitoplancton, limitandone l’abbondanza Talvolta, è difficile assegnare determinati organismi al fitoplancton o allo zooplancton. Esiste allora il così detto plancton di transizione, presentante caratteri propri di entrambi i gruppi. Per esempio, ne fanno parte alcuni gruppi di flagellati, dal colore diverso dal verde, incapaci di produrre carboidrati e quindi difficilmente assegnabili al regno vegetale. Alcuni sono addirittura predatori, quindi potrebbero essere considerati dei veri e propri animali. L’esempio più noto è il flagellato Noctiluca, che si nutre principalmente di diatomee.