STUDI SUI CORALLI
2018-2020 Strategie di risposta all’acidificazione del mare: plasticità morfologica e variazioni dell’ecosistema microbico dei coralli (STRAMICRO)
Progetto Alma Idea finanziato dall’Università di Bologna, ha lo scopo di studiare gli effetti dell’acidificazione del mare su accrescimento, caratteristiche scheletriche e comunità microbiche in popolazioni di coralli Mediterranei che colonizzano naturalmente i fondali in prossimità di emissioni vulcaniche di anidride carbonica. Il progetto multidisciplinare utilizza laboratori naturali presso le isole di Ischia e di Panarea, integrando approcci ecologici, fisici e microbiologici, grazie alla collaborazione con il Dipartimento di Fisica e Astronomia e con il Dipartimento di Farmacia e Biotecnologie dell’Università di Bologna.
Progetto Alma Idea finanziato dall’Università di Bologna, ha lo scopo di studiare gli effetti dell’acidificazione del mare su accrescimento, caratteristiche scheletriche e comunità microbiche in popolazioni di coralli Mediterranei che colonizzano naturalmente i fondali in prossimità di emissioni vulcaniche di anidride carbonica. Il progetto multidisciplinare utilizza laboratori naturali presso le isole di Ischia e di Panarea, integrando approcci ecologici, fisici e microbiologici, grazie alla collaborazione con il Dipartimento di Fisica e Astronomia e con il Dipartimento di Farmacia e Biotecnologie dell’Università di Bologna.
Valutazione dello stato di salute del corallo coloniale Astroides calycularis lungo le coste italiane
Il progetto è svolto in collaborazione con il Laboratorio di Ecologia Marina dell’Istituto per l’Ambiente Marino Costiero – Consiglio Nazionale delle Ricerche – di Castellammare del Golfo, Trapani (Dott. Fabio Badalamenti). Lo scopo è l’identificazione di aree idonee all’istituzione di SIC (Siti di Importanza Comunitaria) fornendo linee guida per la gestione e conservazione dell’habitat di questa specie. Sono previste collaborazioni con il Dipartimento di Fisica e Astronomia (UniBo) per le analisi di tomografia computerizzata e risonanza magnetica nucleare.
Effetto dell’acidificazione del mare su coralli tropicali di Papua Nuova Guinea
Progetto in collaborazione con l’Australian Institute of Marine Science (Dott.ssa Katharina Fabricius) il cui obiettivo è studiare l’effetto a lungo termine dell’acidificazione del mare sulle caratteristiche scheletriche di sei specie di coralli tropicali che crescono naturalmente nei pressi di emissioni vulcaniche di CO2 a Papua Nuova Guinea. Sono previste collaborazioni con il Dipartimento di Fisica e Astronomia (UniBo) per le analisi di risonanza magnetica nucleare per determinare la distribuzione delle classi di taglia dei pori nello scheletro dei coralli oggetto di studio.
Temi di ricerca su coralli del Mediterraneo
Biologia riproduttiva
Utilizzando tecniche istologiche si definiscono i cicli riproduttivi di scleractinie del Mar Mediterraneo. La definizione della sessualità e della modalità riproduttiva avviene con l’osservazione di preparati istologici mediante microscopia ottica. I rilevamenti citometrici vengono effettuati utilizzando dei software di analisi d’immagine. Le osservazioni consentono di identificare e quantificare le cellule germinali che compaiono nei singoli polipi delineando così le fasi di maturazione delle gonadi, il periodo di fecondazione e l’embriogenesi che culminerà con la planulazione di nuovi individui. Il ciclo di riproduzione sessuale è influenzato dalle variazioni stagionali della temperatura dell’acqua e del fotoperiodo. Le analisi vengono svolte su popolazioni caratterizzate da diversi parametri ambientali, per verificare la loro influenza sulle caratteristiche riproduttive delle specie studiate.
Utilizzando tecniche istologiche si definiscono i cicli riproduttivi di scleractinie del Mar Mediterraneo. La definizione della sessualità e della modalità riproduttiva avviene con l’osservazione di preparati istologici mediante microscopia ottica. I rilevamenti citometrici vengono effettuati utilizzando dei software di analisi d’immagine. Le osservazioni consentono di identificare e quantificare le cellule germinali che compaiono nei singoli polipi delineando così le fasi di maturazione delle gonadi, il periodo di fecondazione e l’embriogenesi che culminerà con la planulazione di nuovi individui. Il ciclo di riproduzione sessuale è influenzato dalle variazioni stagionali della temperatura dell’acqua e del fotoperiodo. Le analisi vengono svolte su popolazioni caratterizzate da diversi parametri ambientali, per verificare la loro influenza sulle caratteristiche riproduttive delle specie studiate.
Biometria e dinamica di popolazione
Vengono analizzati i rapporti tra le caratteristiche morfologiche degli scheletri nel corso della vita dell’animale. L’età degli scheletri raccolti può essere determinata tramite sclerocronorologia, ovvero l’osservazione delle caratteristiche bande di accrescimento annuale dello scheletro. Applicando modelli matematici, è possibile determinare i tassi di accrescimento dei polipi lungo l’intero arco della loro vita, sia partendo dai dati sclerocronologici, sia da misurazioni in campo. Da questi dati si ottengono le caratteristiche principali dell’accrescimento: estensione lineare, densità scheletrica e calcificazione. Analizzando le strutture di popolazione per classi di età ed applicando opportuni modelli, si stimano importanti parametri demografici delle popolazioni, come il tasso di mortalità, la vita media, e la produttività. Tutte queste caratteristiche vengono comparate tra popolazioni caratterizzate da diversi parametri ambientali e tra diverse specie di scleractinie.
Vengono analizzati i rapporti tra le caratteristiche morfologiche degli scheletri nel corso della vita dell’animale. L’età degli scheletri raccolti può essere determinata tramite sclerocronorologia, ovvero l’osservazione delle caratteristiche bande di accrescimento annuale dello scheletro. Applicando modelli matematici, è possibile determinare i tassi di accrescimento dei polipi lungo l’intero arco della loro vita, sia partendo dai dati sclerocronologici, sia da misurazioni in campo. Da questi dati si ottengono le caratteristiche principali dell’accrescimento: estensione lineare, densità scheletrica e calcificazione. Analizzando le strutture di popolazione per classi di età ed applicando opportuni modelli, si stimano importanti parametri demografici delle popolazioni, come il tasso di mortalità, la vita media, e la produttività. Tutte queste caratteristiche vengono comparate tra popolazioni caratterizzate da diversi parametri ambientali e tra diverse specie di scleractinie.
Biomineralizzazione
Viene analizzato il processo alla base della formazione degli scheletri di scleractinie, che sono composti da carbonato di calcio e da una matrice organica intrascheletrica. Per capire come avviene la formazione dello scheletro e il livello di controllo da parte dell’organismo, vengono svolte sia analisi sullo scheletro stesso, sia esperimenti di cristallizzazione in vitro. Lo scheletro viene analizzato tramite spettroscopia infrarossa (FTIR), diffrattometria a raggi X (XRD), e termogravimetria (TGA). Queste analisi servono per determinare la composizione degli scheletri e quantificare la percentuale di matrice organica presente al loro interno. Successivamente vengono eseguiti esperimenti di cristallizzazione in vitro in presenza di diverse concentrazioni di ioni magnesio (controllo ambientale) e matrice organica (controllo biologico) estratta dallo scheletro stesso. I prodotti degli esperimenti vengono analizzati attraverso tecniche microscopiche, per valutare eventuali cambiamenti morfologici, e spettroscopiche, per verificare il polimorfo di carbonato di calcio precipitato. Oltre al confronto fra le diverse specie, vengono anche valutati gli effetti dei parametri ambientali.
Viene analizzato il processo alla base della formazione degli scheletri di scleractinie, che sono composti da carbonato di calcio e da una matrice organica intrascheletrica. Per capire come avviene la formazione dello scheletro e il livello di controllo da parte dell’organismo, vengono svolte sia analisi sullo scheletro stesso, sia esperimenti di cristallizzazione in vitro. Lo scheletro viene analizzato tramite spettroscopia infrarossa (FTIR), diffrattometria a raggi X (XRD), e termogravimetria (TGA). Queste analisi servono per determinare la composizione degli scheletri e quantificare la percentuale di matrice organica presente al loro interno. Successivamente vengono eseguiti esperimenti di cristallizzazione in vitro in presenza di diverse concentrazioni di ioni magnesio (controllo ambientale) e matrice organica (controllo biologico) estratta dallo scheletro stesso. I prodotti degli esperimenti vengono analizzati attraverso tecniche microscopiche, per valutare eventuali cambiamenti morfologici, e spettroscopiche, per verificare il polimorfo di carbonato di calcio precipitato. Oltre al confronto fra le diverse specie, vengono anche valutati gli effetti dei parametri ambientali.
Genetica di popolazione
I tassi di autofecondazione sono studiati utilizzando tecniche di biologia molecolare che si concentrano su particolari sequenze del DNA dell’animale, chiamate sequenze microsatellitari. Tali sequenze permettono di valutare le differenze genetiche tra individui adulti e le loro rispettive progenie. E’ inoltre possibile stimare la variabilità genetica e la connettività tra diverse popolazioni.
I tassi di autofecondazione sono studiati utilizzando tecniche di biologia molecolare che si concentrano su particolari sequenze del DNA dell’animale, chiamate sequenze microsatellitari. Tali sequenze permettono di valutare le differenze genetiche tra individui adulti e le loro rispettive progenie. E’ inoltre possibile stimare la variabilità genetica e la connettività tra diverse popolazioni.
Proprietà meccaniche scheletriche
L’indagine delle proprietà meccaniche si avvale di recenti tecniche di nanoindentazione strumentata. Per indentazione si intende l’atto di portare in contatto la sonda-indentatore, di grande rigidità e quindi poco alterata dall’interazione, e il campione. Durante tale procedura lo strumento misura la forza applicata e la profondità di penetrazione in funzione del tempo. Il software è in grado di ricavare durezza (resistenza del materiale alla deformazione plastica) e modulo elastico di Young (risposta in regime di deformazione reversibile), le due grandezze che meglio descrivono le caratteristiche meccaniche di un corpo. Prima dell’indentazione viene effettuato uno studio della porosità tramite risonanza magnetica nucleare (NMR) nel dominio temporale, per ottenere informazioni sulla quantità e dimensione dei pori scheletrici.
L’indagine delle proprietà meccaniche si avvale di recenti tecniche di nanoindentazione strumentata. Per indentazione si intende l’atto di portare in contatto la sonda-indentatore, di grande rigidità e quindi poco alterata dall’interazione, e il campione. Durante tale procedura lo strumento misura la forza applicata e la profondità di penetrazione in funzione del tempo. Il software è in grado di ricavare durezza (resistenza del materiale alla deformazione plastica) e modulo elastico di Young (risposta in regime di deformazione reversibile), le due grandezze che meglio descrivono le caratteristiche meccaniche di un corpo. Prima dell’indentazione viene effettuato uno studio della porosità tramite risonanza magnetica nucleare (NMR) nel dominio temporale, per ottenere informazioni sulla quantità e dimensione dei pori scheletrici.
Progetti conclusi
Effetto dell’acidificazione del mare sul corallo Astroides calycularis
Progetto in collaborazione con il Laboratorio di Ecologia Funzionale ed Evolutiva della Stazione Zoologica Anton Dohrn di Napoli (Dott. Maria Cristina Gambi) finalizzato allo studio delle caratteristiche scheletriche e dell’accrescimento di Astroides calycularis presso le emissioni vulcaniche di CO2 ad Ischia. Questa attività si inserisce nel progetto High-CO2 Seas, finanziato da Total Foundation, che coinvolge anche la University of Perpignan, la University Pierre and Marie Curie, l’Istituto Nazionale di Oceanografia e Geofisica Sperimentale, la Stanford University, la University of California, e il Consiglio Nazionale delle Ricerche spagnolo.
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2014-2016 Topical Team: SpaceBioMat. Space bioreactor for marine mineralization material research
SpaceBioMat è un progetto finanziato dall’ESA (European Space Agency) nel 2014 sotto lo schema Topical Team (TT). I TT sono dei network di ricerca che ESA seleziona con lo scopo di incubare le idee progettuali da realizzare in future missioni spaziali. ESA garantisce ai membri del TT assistenza e supervisione per la realizzazione di esperimenti in diverse condizioni di gravità. Gli esperimenti, inizialmente condotti nelle Ground Based Facilities (GBF), piattaforme di ricerca situate a ESTEC (European Space Research and Technology Centre, Noordwijk, Olanda), potrebbero in futuro essere realizzati nella International Space Station (ISS). I principali proponenti dello SpaceBioMat sono Giuseppe Falini dell’Università di Bologna, Zvy Dubinsky della Bar-Ilan University, Jaap Kaandorp della University of Amsterdam, e Stefano Goffredo che insieme agli altri ricercatori MSG costituiscono questo Topical Team. Avvalendosi della supervisione tecnica di ESA, SpaceBioMat ha l’obiettivo di ideare un bioreattore acquatico che permetterà di svolgere esperimenti in condizioni di gravità alterata (superiori o inferiori rispetto a quella terrestre) utilizzando le piattaforme di ricerca, per comprendere come questa influenzi i processi di biomineralizzazione in alcuni organismi marini.
SpaceBioMat è un progetto finanziato dall’ESA (European Space Agency) nel 2014 sotto lo schema Topical Team (TT). I TT sono dei network di ricerca che ESA seleziona con lo scopo di incubare le idee progettuali da realizzare in future missioni spaziali. ESA garantisce ai membri del TT assistenza e supervisione per la realizzazione di esperimenti in diverse condizioni di gravità. Gli esperimenti, inizialmente condotti nelle Ground Based Facilities (GBF), piattaforme di ricerca situate a ESTEC (European Space Research and Technology Centre, Noordwijk, Olanda), potrebbero in futuro essere realizzati nella International Space Station (ISS). I principali proponenti dello SpaceBioMat sono Giuseppe Falini dell’Università di Bologna, Zvy Dubinsky della Bar-Ilan University, Jaap Kaandorp della University of Amsterdam, e Stefano Goffredo che insieme agli altri ricercatori MSG costituiscono questo Topical Team. Avvalendosi della supervisione tecnica di ESA, SpaceBioMat ha l’obiettivo di ideare un bioreattore acquatico che permetterà di svolgere esperimenti in condizioni di gravità alterata (superiori o inferiori rispetto a quella terrestre) utilizzando le piattaforme di ricerca, per comprendere come questa influenzi i processi di biomineralizzazione in alcuni organismi marini.
2010-2016 Corals and Global Warming: the Mediterranean versus the Red Sea
Progetto finanziato dal Consiglio Europeo della Ricerca sotto lo schema IDEAS del VII Programma Quadro. Ideato da MSG, ha lo scopo di studiare i potenziali effetti del riscaldamento globale e acidificazione dei mari sulla biologia ed ecologia dei coralli Mediterranei e del Mar Rosso. Il progetto è multidisciplinare, utilizzando approcci biologici, chimici e fisici, e si avvale della collaborazione tra laboratori dell’Università di Bologna e della Bar-Ilan University di Tel Aviv.
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Progetto finanziato dal Consiglio Europeo della Ricerca sotto lo schema IDEAS del VII Programma Quadro. Ideato da MSG, ha lo scopo di studiare i potenziali effetti del riscaldamento globale e acidificazione dei mari sulla biologia ed ecologia dei coralli Mediterranei e del Mar Rosso. Il progetto è multidisciplinare, utilizzando approcci biologici, chimici e fisici, e si avvale della collaborazione tra laboratori dell’Università di Bologna e della Bar-Ilan University di Tel Aviv.
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Questo progetto, finanziato dall’European Institutes of Advanced Studies (EURIAS), ha lo scopo di determinare la rilevanza dell’autofecondazione per il mantenimento delle popolazioni, così come gli effetti della demografia sui tassi di autofecondazione nel corallo Mediterraneo Balanophyllia europaea. Utilizzando i microsatelliti, sarà determinata la diversità genotipica di base e i tassi di autofecondazione saranno comparati tra siti a diversa densità di popolazione per testare le caratteristiche demografiche associate. Si ipotizza che all’aumentare della distruzione e degradazione dell’habitat i tassi di autofecondazione aumentino. Comprendere come i tassi di autofecondazione variano coi parametri ambientali servirà per stimare le future variazioni delle popolazioni di coralli associate ai cambiamenti climatici globali.
Modeling the main factors driving the ecology of the open waters of the northern gulf of Aqaba (Red Sea)
Grazie al progetto “Protecting the Gulf of Aqaba from Anthropogenic and Natural Stress” sostenuto dal programma “The NATO Science for Peace and Security Programme (SPS)”, verrà sviluppato modello finalizzato a verificare la situazione attuale e l’andamento futuro della qualità delle acque nel Golfo di Aqaba (Mar Rosso). Il modello sarà utile per valutare il peggioramento delle condizioni delle acque antistanti le città di Aqaba (Giordania) ed Eilat (Israele), prevedere le condizioni ambientali del golfo e quindi le azioni correttive che possono essere adottate per proteggerlo.
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Grazie al progetto “Protecting the Gulf of Aqaba from Anthropogenic and Natural Stress” sostenuto dal programma “The NATO Science for Peace and Security Programme (SPS)”, verrà sviluppato modello finalizzato a verificare la situazione attuale e l’andamento futuro della qualità delle acque nel Golfo di Aqaba (Mar Rosso). Il modello sarà utile per valutare il peggioramento delle condizioni delle acque antistanti le città di Aqaba (Giordania) ed Eilat (Israele), prevedere le condizioni ambientali del golfo e quindi le azioni correttive che possono essere adottate per proteggerlo.
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Temi di ricerca su coralli del Mar Rosso
Fungidae – Studio della distribuzione ecologica, dell’abbondanza e della dinamica di popolazione di coralli fungo tropicali del Mar rosso. Collaborazione internazionale Italo-Israeliana con l’Interuniversity Institute for Marine Science of Eilat.
Fungidae – Studio della distribuzione ecologica, dell’abbondanza e della dinamica di popolazione di coralli fungo tropicali del Mar rosso. Collaborazione internazionale Italo-Israeliana con l’Interuniversity Institute for Marine Science of Eilat.
“Operazione Balanophyllia europaea“
iniziata nel 1997, è stata la prima ricerca sulle modalità riproduttive e sulle caratteristiche demografiche di coralli madreporici del Mediterraneo.
Guarda la presentazione divulgativa
iniziata nel 1997, è stata la prima ricerca sulle modalità riproduttive e sulle caratteristiche demografiche di coralli madreporici del Mediterraneo.
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