[EDUNEXT] Università degli Studi di Pavia

Adattamenti biologici alle condizioni fisiche subacquee

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Come cambia la vita all’aumentare della profondità? Partendo dal concetto fisico di pressione e dal suo aumento scendendo lungo la colonna d'acqua, l’episodio esplora gli effetti che le alte pressioni esercitano sugli organismi marini e gli straordinari adattamenti evolutivi sviluppati per sopravvivere negli abissi. Tra enzimi resistenti alla pressione, membrane cellulari specializzate, riduzione dei gas corporei e organismi estremi della Fossa delle Marianne, un viaggio nella fisica e nella biologia di uno degli ambienti meno esplorati ma più affascicnati, gli abissi marini.

C'é luce in profondità? Partendo dalla fisica della radiazione luminosa e dall’interazione tra luce, colore e materia, questo episodio esplora il progressivo assorbimento delle diverse lunghezze d’onda nell’acqua marina e la conseguente scomparsa dei colori con l’aumentare della profondità. Dalle zone fotiche agli ambienti afotici, dal giorno alla notte fonda, passando per il crepuscolo. L'episodio spazia tra bioluminescenza, camouflage e straordinari adattamenti degli organismi profondi, fino ai celebri animali “all black”, capaci di assorbire quasi completamente la luce per mimetizzarsi nell’oscurità degli abissi.

Temperatura e salinità sono le proprietà fondamentali che regolano la densità dell’acqua marina e, di conseguenza, l’intero funzionamento del Sistema Oceano. In questo episodio si esplora come variazioni di calore e concentrazioni saline influenzino la stratificazione delle acque, la formazione di termoclini e picnoclini, il movimento delle masse d’acqua e la circolazione oceanica globale. Dalle correnti profonde ai fenomeni di upwelling e downwelling, un viaggio nella fisica che muove gli oceani e sostiene la produttività biologica marina su scala planetaria.

Il mare è un ambiente tutt’altro che silenzioso. In questo episodio vi incuriosiamo sulla la natura fisica del suono, il modo in cui le onde sonore si propagano nell'ambiente acquatico e perché sott’acqua percepiamo i suoni in maniera così diversa rispetto all’ambiente terrestre. Frequenza, velocità di propagazione ed ecolocalizzazione, l’episodio racconta il ruolo fondamentale del suono nella vita marina, con particolare attenzione ai cetacei: dai click ultrasonici degli odontoceti ai canti "spaziali" a bassa frequenza dei grandi misticeti, veri protagonisti acustici degli oceani.

Galleggiare trasmette tranquillità e leggerezza, ma quella che sembra un'azione così semplice è invece il risultato di un equilibrio continuo tra spinta di Archimede e forza peso. In questo episodio si analizzano i principi fisici che determinano se un corpo affonda, risale o resta in sospensione, collegandoli direttamente all'attività subacquea ed al corretto assetto che noi esseri umani necessitiamo per avvicinarci agli organismi marini.
Dopo una parte dedicata ad assetto idrostatico e idrodinamico in immersione, l’episodio esplora le principali strategie evolutive degli organismi marini per regolare la propria galleggiabilità: camere d’aria, lipidi, strutture leggere e sistemi specializzati come la vescica natatoria nei pesci ossei o il fegato ricco di squalene nei Selaci. Un quadro essenziale ma completo di come la vita marina abbia adattato la propria “fisica” all’ambiente acquatico.

La vita sott’acqua è profondamente influenzata dal comportamento dei gas. In questo episodio si analizza come ossigeno, azoto e anidride carbonica si sciolgano nell’acqua in funzione di pressione e temperatura, attraverso la Legge di Henry, e perché questi processi siano cruciali sia per gli organismi marini sia per l’attività subacquea.
Cosa comporta l'aumento di profondità? Cosa succede ad Ossigeno e Azoto se ci spostiamo su e giù per la colonna d'acqua? Viene inoltre evidenziato il ruolo della CO₂ nella chimica degli oceani e nel fenomeno dell’acidificazione, con impatti diretti sugli ecosistemi marini e sugli organismi calcificanti.
Un episodio che collega fisica, fisiologia e oceanografia, mostrando come la solubilità dei gas sia un principio chiave per comprendere il funzionamento del mare e delle immersioni.

Muoversi in acqua significa confrontarsi continuamente con un ambiente molto più denso e viscoso dell’aria, dove ogni gesto è ostacolato da resistenze fisiche significative. Densità, viscosità e attrito sono fattori chiave che determinano il costo energetico del movimento in ambiente acquatico.
Capiremo cosa sia il "DRAG" e come forma del corpo, velocità e superficie esposta influenzino direttamente l’efficienza del nuoto, sia per i subacquei sia per gli organismi marini. L’episodio evidenzierà l’importanza di assetto e idrodinamicità, esplorando le principali tipologie di nuoto dei pesci e mostrando come l’evoluzione abbia ottimizzato diverse strategie di locomozione in funzione di ambiente, velocità e consumo energetico. Un quadro che unisce biomeccanica ed ecologia del movimento in acqua.

Quando si parla di Cambiamento Climatico alziamo la testa e lo sguardo al cielo, ma il cambiamento ha inizio negli Oceani. In questo episodio si analizza il ruolo degli oceani come principali regolatori termici e serbatoi di calore e CO₂, evidenziando come l’aumento delle temperature e delle emissioni antropiche stia alterando gli equilibri fisico-chimici del sistema marino.
Vengono approfonditi i principali meccanismi alla base di questi cambiamenti, come la riduzione della solubilità dei gas, l’aumento della stratificazione e la comparsa delle marine heatwaves, con effetti diretti su ossigenazione, produttività biologica e metabolismo degli organismi. L’episodio collega inoltre questi processi a impatti ecologici concreti, tra cui sbiancamento dei coralli, spostamenti di specie e alterazioni delle reti trofiche.

Un quadro integrato che mostra come fisica, chimica e biologia siano strettamente interconnesse quando si affronta un tema mai così attuale come quello del Cambiamento Climatico.