Lecologia marina è la branca dell'ecologia che studia la biodiversità e il funzionamento degli ecosistemi marini e gli effetti delle attività antropiche e dei cambiamenti climatici sugli ecosistemi marini e sulla biodiversità.
In particolare, l'ecologia marina è la scienza che studia il funzionamento degli ecosistemi marini, le interazioni tra gli organismi marini e l'ambiente abiotico, e gli impatti delle attività umane come l'inquinamento, la pesca, il cambiamento climatico e le specie invasive sull'ambiente marino e sulla biodiversità ad esso associata. L'ecologia marina insegna i principi di base delle dinamiche ecologiche dell'ambiente marino, la biodiversità, le reti trofiche, e i metodi di conservazione delle risorse marine, con applicazioni pratiche nella gestione ambientale, nella ricerca e nel monitoraggio ambientale.
Organizzazione gerarchica dell'ecologia L’ecologia (concetto introdotto dal biologo tedesco Ernst Haeckel, 1866) è la scienza che studia le interazioni reciproche tra gli organismi viventi e tra gli organismi ed il loro ambiente. Con questa definizione non si fa riferimento solo alle interazioni tra organismi e ambiente ma si vuole comprendere anche le interazioni tra organismi e organismi, poiché gli organismi sono una parte importante dell’ambiente.
Gli ecologi studiano la natura utilizzando una gerarchia di livelli organizzativi. L’ecologia studia le interazioni tra gli organismi viventi ed il loro ambiente a vari livelli: vi sono pertanto diverse possibili scale di uno studio ecologico.
Un individuo è un singolo esemplare di una determinata specie in un determinato ambiente; l’ecologia dell’individuo (autoecologia) studia le caratteristiche del ciclo vitale, la fisiologia, l’adattamento all’ambiente, il comportamento (etologia), l’ecologia evolutiva.
Una popolazione è un gruppo di individui della stessa specie che occupa una stessa area nello stesso tempo; può essere studiata nello spazio e nel tempo attraverso dei parametri misurabili matematicamente (es. per sapere di quanti individui è composta una popolazione, come sono distribuiti gli individui nello spazio, i tassi di natalità e mortalità della popolazione, se la popolazione sta crescendo o calando ecc.).
Una comunità (o biocenosi) è definita come l’insieme di tutte le popolazioni di specie diverse che vivono e interagiscono in un ecosistema. Pertanto una comunità è l’insieme delle specie che vivono in una data area.
Un ecosistema è una comunità di organismi più l’ambiente fisico abiotico in cui essa vive. In un ecosistema coesistono sia proprietà biotiche (gli organismi di una comunità) sia proprietà abiotiche (fattori ambientali non viventi dell’ambiente, es. temperatura, salinità, luce, pressione ecc.). L’ecosistema può essere considerato come la risultante delle interazioni tra la comunità e l’ambiente fisico nel quale questa è inserita.
L'ecosistema quindi è un complesso sistema ecologico costituito da tutti gli organismi presenti in un’area, dalle interazioni biologiche reciproche tra gli organismi e dall’ambiente fisico abiotico con cui gli organismi interagiscono. L’ecosistema rappresenta il grado di complessità maggiore dell’organizzazione gerarchica dei sistemi biologici: fondamentalmente un ecosistema è una comunità di organismi viventi che vivono in una stessa area geografica più l’ambiente fisico, abiotico, in cui tale comunità vive. In un ecosistema quindi coesistono ed interagiscono sia le proprietà biotiche (biologiche, gli organismi viventi, che rappresentano una comunità) sia le proprietà abiotiche dell’ambiente. L’ecosistema può essere considerato come la risultante delle interazioni tra la comunità e l’ambiente abiotico nel quale questa è inserita.
Biodiversità marina In ecologia marina gli organismi marini vengono suddivisi in tre grandi categorie ecologiche a seconda della relazione con l'ambiente: il benthos, il plancton e il necton.
Il benthos rappresenta il 98% della biodiversità marina, mentre il plancton e il necton rappresentano solo il 2% di questa biodiversità.
Benthos
Il benthos comprende tutti quegli organismi che vivono in stretto rapporto con il substrato, all’interno di esso (organismi detti endobentonici o infaunali) o sulla sua superficie (organismi detti epibentonici o epifaunali). Nell’ambito di quest’ultimo gruppo è possibile distinguere il benthos sessile, costituito da organismi incapaci di muoversi perché fissati al substrato (ad esempio alghe, poriferi, coralli, briozoi, brachiopodi, foronidei, alcuni bivalvi, cirripedi, anellidi policheti tubicoli sedentari, crinoidi, ascidie) ed il benthos vagile, cui appartengono gli organismi che si muovono sul fondo, più o meno velocemente (ad esempio platelminti, anellidi policheti erranti, gasteropodi, crostacei, ricci di mare, stelle di mare).
Plancton
Il plancton include tutti quegli organismi che vivono nella colonna d’acqua e si spostano orizzontalmente e verticalmente in maniera passiva, trasportati dalle correnti, o hanno limitate capacità di movimento autonomo (come le meduse). All’interno del plancton è possibile distinguere il fitoplancton, costituito da organismi autotrofi fotosintetici (come diatomee, coccolitoforidi, dinoflagellati, cianobatteri ecc.) e lo zooplancton, costituito da organismi eterotrofi (foraminiferi, radiolari, meduse, ctenofori, copepodi, ma anche larve di gasteropodi, vermi, pesci e crostacei che allo stadio adulto fanno parte della comunità bentonica o nectonica).
Necton
Il necton è costituito dall’insieme degli animali marini che si muovono autonomamente nella massa d’acqua e che sono capaci di contrastare il moto delle correnti, come pesci, rettili marini, mammiferi marini e, tra gli invertebrati marini, i cefalopodi.
Hotspot di biodiversità Un punto caldo di biodiversitàSi veda:
Edward O. Wilson, La diversità della vita, edizioni Bur, 2011. ISBN 9788858601938. Franco Pedrotti, Cartografia geobotanica, edizioni Pitagora, 2004 - pagina 191. ISBN 9788837114879. Rita Colantonio Venturelli, Felix Müller, Paesaggio culturale e biodiversità: princìpi generali, metodi, ..., edizioni Leo S. Olschki, 2003. ISBN 9788822252722. Roberto_Cazzolla_Gatti, Biodiversità. In teoria e in pratica, Edizioni libreriauniversitaria.it, 2014 - pagina 30. ISBN 9788862925365. Edward O. Wilson, La diversità della vita, edizioni Bur, 2011. ISBN 9788858601938 (biodiversity hotspot) è una regione biogeografica con livelli significativi di biodiversità che è minacciata dall'insediamento umano.
Il Mar Mediterraneo ad esempio è un hotspot di biodiversità: nonostante copra soltanto circa lo 0,82% della superficie totale e lo 0,32% di volume dei mari ed oceani a livello globale, ospita circa 17.000 specie, corrispondenti al 7,5% della biodiversità marina mondiale. Inoltre, quasi il 30% di queste specie sono endemiche, cioè esclusive di questo bacino. A causa delle attività antropiche e dei cambiamenti climatici, questa biodiversità è oggi a rischio.
Le barriere coralline delle acque costiere tropicali sono un altro esempio di hotspot di biodiversità: sebbene occupino circa l’1% degli oceani del pianeta, ospitano il 25-30% della biodiversità marina globale. Questi ambienti, e la ricca biodiversità ad essi associata, sono minacciati dall'impatto antropico e dai cambiamenti climatici.
Norman Myers ha introdotto il concetto "hotspot di biodiversità" in due articoli pubblicati sul The Environmentalist nel 1988 e nel 1990, rivisto poi da Myers e altri in Hotspots: Earth's Biologically Richest and Most Endangered Terrestrial Ecoregions e un articolo pubblicato nel giornale Nature, entrambi nel 2000.
Zonazione dell'ambiente marino Le comunità marine presenta aspetti e composizione diversi a seconda della profondità. Si determina pertanto una zonazione in fasce verticali il cui numero e la cui ampiezza varia a seconda dei criteri adoperati. La zonazione in ecologia è l’individuazione di zone a cui sono associati specifici popolamenti (biocenosi) che li caratterizzano.
Dominio bentonico Per dominio bentonico si intende l'ambiente di fondo, il substrato. Il modello di zonazione del dominio bentonico più usato per il Mediterraneo è quello promosso da Pérès e Picard (1964), e sottolinea l’importanza dei fattori abiotici chimico-fisici nel controllare la presenza e la distribuzione delle biocenosi bentoniche: l’esposizione al moto ondoso e alle maree, l’illuminazione, la temperatura, la salinità, la granulometria ecc. creano un insieme di condizioni che favoriscono la crescita di specie che sono adattate alla vita in questo ambiente. La zonazione di Pérès e Picard si basa sulla suddivisione delle biocenosi bentoniche in una serie di piani. L’unità strutturale di base del modello di zonazione del benthos di Pérès e Picard è infatti rappresentata dal piano, definito come lo spazio verticale del dominio bentonico marino dove le condizioni ecologiche, funzione della situazione in rapporto al livello del mare, sono costanti o variano regolarmente entro due livelli critici che rappresentano i limiti del piano stesso. Tali piani hanno ciascuno dei popolamenti in vicinanza dei livelli critici che segnano le condizioni limite dei piani interessati. Un primo distinguo che si può fare nella zonazione del benthos è quello tra sistema fitale e afitale.
Il sistema fitale o litorale (8% dei fondi marini), esteso fino al limite della piattaforma continentale, è caratterizzato dalla presenza di luce, e questo fattore abiotico chiaramente condiziona in modo notevole la comunità bentonica di questa zona: si hanno vegetali autotrofi, quindi si ha molto ossigeno e molti organismi. Il sistema afitale o profondo (92% dei fondi marini), esteso dal limite della piattaforma continentale alle maggiori fosse oceaniche, è caratterizzato dall’assenza di luce.
Il sistema fitale è suddiviso in 4 piani:
il piano sopralitorale si trova nell’interfaccia tra l’ambiente marino e quello terrestre, è raggiunto direttamente dal mare solo occasionalmente da grandi maree e dagli spruzzi del moto ondoso; il piano mesolitorale o intertidale è compreso tra il limite superiore e inferiore delle maree, può essere più o meno esteso e questo dipende dalle escursioni delle maree stesse; il piano infralitorale è perennemente sommerso e delimitato superiormente dalla presenza di specie vegetali che non sono in grado di sopportare emersioni prolungate (es. Cystoseira), ed inferiormente dalla profondità massima in cui è possibile la presenza delle fanerogame marine (es. Posidonia oceanica), nell’infralitorale delle regioni tropicali si sviluppano le barriere coralline; il piano circalitorale è caratterizzato da scarsa luminosità, che si estende dal limite inferiore del piano infralitorale fino alla profondità massima di 150–200 m, oltre la quale le alghe pluricellulari non riescono ad esplicare la fotosintesi; tipico ambiente del circalitorale è il coralligeno.
Il sistema afitale è suddiviso in 3 piani:
il piano batiale si estende lungo la scarpata continentale a profondità tra i 200 e i 2.000 metri, presenta una luminosità da crepuscolare a quasi assente a seconda della profondità, in genere una tenue luce dall'alto è visibile durante le ore diurne, le temperature sono in genere piuttosto basse; il piano abissale si estende tra i 2.000 ed i 6.000 metri di profondità, si tratta di una zona in cui la luminosità del sole non riesce mai a penetrare, dunque è perpetuamente immersa nell'oscurità, questa zona è inoltre soggetta ad un'elevata pressione idrostatica che cresce con la profondità; il piano adale si estende da 6.000 a circa 11.000 metri di profondità, è presente nella parte più profonda delle fosse oceaniche.
Dominio pelagico