OBIETTIVI FORMATIVI

L’insegnamento intende fornire le conoscenze di base sulle caratteristiche e sul funzionamento degli ecosistemi marini costieri tropicali, e sul ruolo ecologico delle principali componenti/specie chiave di ciascun ecosistema. In particolare l'insegnamento si prefigge i seguenti obiettivi principali: 1) inquadrare gli ambienti marini costieri tropicali; 2) spiegare le interrelazioni funzionali tra praterie di fanerogame, mangrovieti e scogliere coralline; 3) descrivere le formazioni coralline, le teorie sulla genesi delle scogliere coralline, la relazione tra biocostruzione e biodiversità; 4) comprendere il ruolo ecologico, trofico, costruzionale, e biosedimentologico dei principali gruppi di organismi dei reef;  5) descrivere la zonazione dell’ecosistema di scogliera; 6) introdurre le quattro regioni marine tropicali del pianeta.

OBIETTIVI FORMATIVI (DETTAGLIO) E RISULTATI DI APPRENDIMENTO

La frequenza alle lezioni consentirà allo studente di acquisire le conoscenze necessarie per comprendere l'importanza dello studio dell'ecologia marina tropicale. In particolare, lo studente acquisirà la capacità di riconoscere e descrivere le principali componenti/specie chiave di ciascun ecosistema marino tropicale, definendone il ruolo ecologico nel mantenimento del funzionamento dell'ecosistema stesso. Acquisirà inoltre le conoscenze per riconoscere, grazie anche all'utilizzo e alla visione del materiale conservato nelle collezioni del DISTAV, i principali coralli costruttori del reef, i principali organismi bentonici presenti in un reef, le principali famiglie di pesci del reef. Sarà inoltre in grado di riconoscere e descrivere le differenti zone biogeografiche tropicali.

PREREQUISITI

Sono utili, per affrontare efficacemente i contenuti dell’insegnamento, le nozioni di base dell'ecologia e dell'ecologia marina costiera. Durante le prime lezioni del corso saranno comunque ricordate le principali caratteristiche degli ecosistemi marini costieri e il loro funzionamento, in particolare l'accoppiamento benthos-pelagos.

MODALITA' DIDATTICHE

L’insegnamento si compone di lezioni frontali, per un totale di 24 ore. Durante le lezioni frontali saranno spesso mostrati esempi di organismi tipici degli ambienti tropicali, conservati nelle collezioni personali del DISTAV, e in particolare esemplari di coralli costruttori del reef, che faciliteranno la comprensione delle loro caratteristiche e il riconoscimento delle principali famiglie.

Le lezioni frontali in aula sono erogate mediante presentazioni multimediali. Non essendo prevista l'adozione di un testo di riferimento, la frequenza a lezione è fortemente consigliata. Lo studente potrà avvalersi del materiale messo a disposizione su Aulaweb.

Si rimanda all'istanza AulaWeb specifica dell'insegnamento per eventuali aggiornamenti a causa di variazioni della situazione sanitaria ed epidemiologica.

PROGRAMMA/CONTENUTO

Il programma dell'insegnamento prevede:

Definizione di tropici e caratterizzazione della fascia oceanica intertropicale. Importanza dello studio dell'ecologia marina tropicale. Inquadramento degli ambienti marini costieri tropicali nell’ambito delle caratteristiche ecologiche generali dei sistemi costieri. Importanza del benthos e collegamento benthos-pelagos: flussi; cicli biologici; endosimbiosi. Zonazione spaziale nelle tre dimensioni. Produttività: paradosso di Darwin e possibili spiegazioni; categorie di produttori primari; plancton (oceanico, costiero, demersale). Eterogeneità e biodiversità. Teoria delle comunità parallele. Cenni sull’intertidale roccioso: natura delle rocce e formazione delle isole coralline. Cenni sulle spiagge sabbiose. Zonazione biotica: similitudini e differenze con i mari temperati. Interrelazioni funzionali tra praterie di fanerogame, mangrovieti e scogliere coralline. Concetto di meta-ecosistema. Lagune coralline e praterie di fanerogame. Importanza delle fanerogame marine. Diversità specifica e morfologica delle fanerogame marine tropicali. Composizione, struttura e zonazione delle praterie. Biota associato. Rete trofica dell’ecosistema a fanerogame. Consumatori delle fanerogame marine.

Mangrovie e mangrovieti. Distribuzione mondiale. Definizione di mangrovia. Adattamenti ecofisiologici delle mangrovie. Bilancio salino. Ciclo vitale, germinazione. Radici aeree, pneumatofore. Diversità morfologica e tassonomica delle mangrovie. Zonazione. Caratteristiche ambientali dei mangrovieti. Biota associato e comunità dei mangrovieti. Rete trofica dell’ecosistema della mangrovie. Formazioni coralline: comunità coralline e scogliere coralline. Tipi di scogliere coralline: 1) scogliera marginale o costiera; 2) barriera; 3) atollo; 4) scogliera tabulare o piattaforma, 5) pinnacolo. Morfologie costruzionali, morfologie ereditate, morfologie residuali. Teorie sulla genesi delle scogliere coralline, da Darwin a Purdy. Subsidenza ed eustatismo, “punto Darwin”, controllo glaciale, erosione marina, corrosione carsica. Piattaforme di abrasione, terrazze e grotte. Testimoni di erosione e di corrosione.

Biocostruzione. Aspetti biologici, geologici ed ecologici. Importanza della biocostruzione: scientifica, ecologica, economica, ambientale, climatica. Ciclo della CO2, cenni sul flusso di carbonio e sulla calcificazione: le scogliere coralline come sorgenti di CO2. Definizione e terminologia. Concetti di elevazione (topografia positiva), persistenza, resistenza idrodinamica. Ruolo dello stress e del disturbo. Costanza climatica. Biocostruzione e biodiversità. Cenni sulle biocostruzioni del Mediterraneo. Aspetti dinamici della biocostruzione. La biocostruzione come processo storico autorganizzato e imprevedibile. Relazioni tra biocostruzione e variazioni del livello marino. Modelli keep up, give up, catch up.

Concetti di impalcatura e di tessuto di crescita superstratale e constratale. Aggradazione e progradazione. Bioermi e biostromi. Formazioni coralline provviste o prive di impalcatura. Modelli di impalcatura: forme di crescita. Gli organismi biocostruttori: definizione di ermatipico, costruzionale, zooxantellato. Ruoli ecologici. Concetto di gilda o corporazione riferito alla genesi e mantenimento della scogliera corallina. Costruttori primari e secondari; legatori incrostanti; deflettori; produttori di sedimento; abitanti; distruttori. Bioerosione. Biodistruttori esterni ed interni. Distruzione meccanica e formazione di pezzame corallino. Diversità. Diversità del biota associato (cenni sulla diversità delle zooxantelle) e diversità dei costruttori. Scogliere oligotipiche e scogliere politipiche. Ipotesi sull’origine della diversità: 1) stabilità climatica; 2) produttività; 3) antichità. Ipotesi sul mantenimento della diversità: 1) eterogeneità ambientale (habitat e microhabitat); 2) specializzazione di nicchia; 3) lotteria; 4) disturbo intermedio. Gli organismi del reef. Diversità filetica e specifica. Tipologia ed importanza delle simbiosi fisiologiche e comportamentali. Ruolo ecologico, trofico, costruzionale, e biosedimentologico dei principali gruppi di organismi. Biologia ed ecologia dei coralli. Forme solitarie e forme coloniali. Struttura scheletrica; caratteristiche biomeccaniche. Cenni di anatomia funzionale. Ciclo nutrizionale nei coralli zooxantellati. Riproduzione sessuale: emissione e incubazione. Emissione di massa, sincronizzazione. Riproduzione asessuata, gemmazione intracalicinale ed extracalicinale. Accrescimento. Morfologie e riconoscimento delle specie. Principali forme di crescita (digitate, ramificate, tabulari, submassive, massive, colonnari, fogliacee, incrostanti). Variabilità intraspecifica. Descrittori tassonomici (biodiversità) e non-tassonomici (indicatori ecologici). Approccio al riconoscimento di alcune famiglie significative: Acroporidae, Faviidae, Poritidae, Fungiidae, Pocilloporidae, Dendrophylliidae. Cenni sui coralli potenzialmente costruttori del Mediterraneo. Relazione tra forme di crescita e fattori ambientali, abiotici (luce, idrodinamismo, sedimentazione) e biotici (competizione). Competizione indiretta o per sottrazione delle risorse: ombreggiamento; competizione diretta o per interferenza: digestione extracelenterica. Predatori dei coralli. Il fenomeno COT. Cenni sulle malattie dei coralli, concetto di consorzio microbico patogeno. Lo sbiancamento: ipotesi causali e conseguenze. Mortalità (parziale e totale), effetto fenice, recupero. Zonazione dell’ecosistema di scogliera. Il modello di Pichon. Biocenosi recifale (politrofica) e biocenosi subrecifale (planctotrofica). Cresta algale. Ruolo relativo di luce ed idrodinamismo. Zonazione verticale ed orizzontale delle forme di crescita. Morfologia della biocostruzione: spurs and grooves. Interrelazioni coralli – alghe – ricci - pesci erbivori. Controllo bottom-up e top-down. Il problema del cambiamento di fase (phase shift) nelle scogliere coralline. Influenza del clima e dell’uomo. Ecologia dei pesci delle scogliere coralline. Pesci pelagici e pesci di scogliera. Zonazione verticale dei pesci di scogliera. Nicchie temporali. Nicchie alimentari. Modalità di assunzione dell’alimento: suction feeding, ram feeding, manipulation. Erbivori, corallivori, piscivori, bentofagi, planctofagi, categorie di predatori. Meccanismi di difesa dai predatori. Pericolosità e tossicità. Simbiosi comportamentale. Importanza degli sciami. Mimetismo: cripsi o camuffamento; colori disruptivi o somatolitici; imitazione, mimetismo batesiano (mimo e modello) e mimetismo mulleriano (catena mulleriana). Livree di comunicazione faneriche o aposematiche. Ecologia comportamentale dei pesci pulitori. Principali famiglie di tipici pesci corallini e loro ruolo ecologico. Le quattro regioni marine tropicali del pianeta: 1) indo-pacifica occidentale; 2) atlantica occidentale; 3) pacifica orientale; 4) atlantica orientale. Caratteristiche e peculiarità (estensione, formazioni coralline, biodiversità). Affinità e differenze.

TESTI/BIBLIOGRAFIA

Non è prevista l'adozione di un testo di riferimento. A disposizione (scaricabili da Aulaweb) copia delle presentazioni usate durante le lezioni, materiale didattico e articoli scientifici per approfondimenti.