I foraminiferi bentonici come proxy innovativo per il monitoraggio ambientale e la valutazione dell’impatto dell’inquinamento negli ecosistemi marini: studi di laboratorio sugli effetti dell'inquinamento causato da elementi in traccia e petrolio greggio

Progetto: Research project

Description

Oltre duemila pubblicazioni dimostrano come i foraminiferi bentonici siano gli organismi più utilizzati per ricostruzioni paleoclimatiche e paleoambientali. Questiorganismi unicellulari sono tra le forme più primitive e più organizzate dell'ecosistema marino. Essi hanno colonizzato tutti gli ambienti marini fino alle profonditàabissali; alcune specie sono persino presenti nei “Vents” idrotermali. La riproduzione e sopravvivenza di questi organismi dipendono dai classici fattori limitanti:temperatura, salinità, ossigeno disciolto, nutrienti, disponibilità di cibo, pH, torbidità delle acque e tipo di sedimento. Negli ultimi venti anni alcuni ricercatori si sonoposti la domanda se questi organismi, possono essere anche influenzati dagli inquinanti prodotti dall'uomo che in molti casi vengono scaricati lungo la fascia costiera.Gli scarichi fognari modificano tutti i parametri naturali delle acque marino-costiere alterando le naturali condizioni; essi oltre a modificare la presenza di materiaorganica e di conseguenza la concentrazione dell'ossigeno disciolto, modificano la salinità e il pH delle acque. Numerosi studi hanno evidenziato che i mineraliargillosi presenti nei sedimenti marino-costieri si legano a cationi metallici come Pb, Cd, Cr, Cu, Fe, Hg, As, Ni, Zn. In genere nelle aree costiere inquinate elevateconcentrazioni di metalli coincidono con alte percentuali di fango. I sedimenti marino-costieri possono contenere alte quantità di inquinanti organici ed inorganici chearrivano sino alla costa dagli scarichi fognari e dai fiumi. I foraminiferi bentonici sono fortemente legati ai sedimenti e sono quindi soggetti ai cambiamenti indotti daquesti inquinanti. Molti studi hanno mostrato che negli ecosistemi marino-costieri in coincidenza di elevate concentrazioni di metalli pesanti e petrolio greggio lebiocenosi a foraminiferi bentonici si modificano. In questi casi sono state riconosciute elevate percentuali di gusci deformati con elevate concentrazioni di cationimetallici (Pb, Cr, etc.) nei loro gusci calcitici. Le forme che in genere sono più tolleranti a forti variazioni di salinità, o che sono adattate ad ambiente “stressante”,sono quelle che riescono a tollerare elevate concentrazioni di inquinanti incorporandoli nei loro gusci. I meccanismi che favoriscono le deformazioni dei gusci calciticinon sono ancora chiari e non esiste un protocollo ufficiale per l'utilizzo dei foraminiferi bentonici come bioindicatori di inquinamento. Il principale scopo di questoprogetto di ricerca è quello di stabilire se, nelle acque marine e nei sedimenti, la presenza di metalli e petrolio greggio possono produrre modifiche importanti nellosviluppo e nella crescita di questi organismi unicellulari. Per questo motivo, la nostra unità di ricerca (Unità di Ricerca di Palermo, UP) analizzerà, tramite unapproccio multidisciplinare, tutti i campioni di organismi appartenenti a due taxa selezionati dall'Unità di Ricerca di Urbino (UU). I campioni da analizzare sarannoprelevati in un'area campione ubicata nel Mare Adriatico e sviluppati in mesocosmi, cui verranno aggiunte concentrazioni via via crescenti di Pb, Hg, Cr, As eidrocarburi. I foraminiferi provenienti dalla UU saranno analizzati dalla UP utilizzando diverse strumentazioni (XRD, ESEM- EDS, ICP-OES, ICP-MS, GC-MS,LA-ICP-MS, NMR). Lo scopo è quello di quantificare con estrema precisione a quale concentrazione degli elementi in traccia, si notino modifiche nell'associazionee/o nella deformazione dei gusci. I risultati ottenuti dalle varie tecniche analitiche per la misura degli elementi in traccia (nei

Layman's description

I foraminiferi bentonici sono tra i più importanti protozoi presenti in ambiente marino e sono caratterizzati da una enorme diversità specifica, soprattutto in ambiente di piattaforma continentale (Scott et al., 2001); essi sono fortemente influenzati dai parametri chimici-fisico delle acque di fondo e dei sedimenti in cui vivono. Grazie alla loro capacità di reagire alle variazioni ecologiche, sono capaci di registrare i cambiamenti ambientali, sia naturali che antropici (Scott et al., 2001), e quindi sono molto utili nelle ricostruzioni ecologiche nell'ambiente marino costiero. Negli ultimi decenni, un'attenzione crescente è stata rivolta alla deformazione dei loro gusci ritrovati nei sedimenti marini, in aree caratterizzate da differenti parametri naturali come per esempio salinità variabile (Stouff et al., 1999; Polovodova e Schönfeld, 2008), ipersalinità (Debenay et al., 2001a), alta energia (Geslin et al., 2002), disponibilità di cibo (Murray, 1963) e bassi valori di pH (Le Cadre et al., 2003). Negli ultimi 20 anni, i foraminiferi bentonici sono sempre più usati come bioindicatori di inquinamento marino, e sono molto utili per confrontare aree poco inquinate (Sharifi et al., 1991; Coccioni, 2000; Samir e El-Din, 2001; Geslin et al., 2002) con aree industriali molto inquinate (Cearreta et al., 2002) e aree portuali (Debenay et al., 2001b; Ferraro et al.; 2006) . Nonostante le numerose pubblicazioni su questo argomento, non c'è pieno accordo circa il loro utilizzo come bioindicatori per la valutazione dello stato di inquinamento marino. Per esempio Yanko et al. (1999) ritengono che nei siti inquinati i gusci dei foraminiferi possono essere di dimensioni minori e possono mostrare morfologie aberranti; diversi autori (Alve, 1991; Le Cadre e Debenay, 2006; Frontalini et al.; 2009) ritengono che le deformazioni morfologiche dei gusci sono dovute alla presenza di metalli pesanti nei sedimenti marini; Scott et al. (2005) hanno trovato correlazioni statistiche significative tra foraminiferi deformati e policlorobifenili (PCB). Lo studio di elementi in traccia presenti nei gusci di calcite dei foraminiferi è diventato un importante strumento per le ricostruzioni paleoceanografiche e paleoclimatiche. I gusci dei foraminiferi sono costituiti da calcite pura (circa il 99%) e da elementi in tracce come Mg, Sr, Ba Cd e altri (Lea, 1999). Questi elementi vengono incorporati direttamente dall'acqua marina durante la formazione del guscio per cui la sua composizione riflette sia le caratteristiche chimico-fisiche dell'acqua marina che le condizioni biologiche durante la precipitazione del carbonato di calcio (Lea, 1999).Lo studio del rapporto Mg/Ca misurato nei gusci dei foraminiferi è stato largamente applicato negli studi riguardanti la stima delle paleotemperature (Barker et al., 2005; Bergami et al., 2008; Allison et al., 2010) ma non è noto se la presenza di inquinanti in acque marino-costiere modifichi tale rapporto nei gusci. Negli ultimi anni alcuni studi hanno messo in evidenza che i gusci deformati di foraminiferi bentonici, provenienti da aree marine inquinate, possono contenere elementi in traccia come per esempio metalli pesanti. Per esempio, (Samir e El-Din, 2001; Cherchi et al., 2009; Frontalini et al. 2009) hanno scoperto, usando la spettrometria a dispersione di energia (EDS), che i gusci dei foraminiferi deformati possono contenere metalli in traccia (Fe, Cu, Zn, Cr e Pb) che non sono presenti invece negli individui non deformati. Samir e El-Din (2001) hanno trovato concentrazioni elevate di Cu, Zn, Cr e Pb nei gusci di individu

Key findings

Ambiente e cambiamento climatico
StatoFinito
Data di inizio/fine effettiva2/1/1310/20/15