Aresta: valutiamo l'impatto degli inquinanti sull'ecosistema marino e studiamo per il recupero ambientale.
Direttore dell'Istituto SperimentaleTalassografico

Operazione di recupero del sistema di acquisizione dati, immerso nei pressi della base italiana in Antartide di Baia Terranova, per lo studio del comportamento alla corrosione di acciai inossidabili

Qual è in sintesi la storia dell'Istituto e quali nel dettaglio i suoi settori di ricerca?

L'Istituto Sperimentale Talassografico "A. Cerruti" di Taranto (ISTTA) ha iniziato la sua attività nel 1914, come Laboratorio Demaniale di Biologia Marina per la ricerca applicata alla molluschicoltura ed ottenne l'attuale sede nel 1932. Il Laboratorio, nato come struttura del Demanio Marittimo nell'ambito del Ministero delle Finanze e già componente del Regio Comitato Talassografico, nel 1946 passò temporaneamente al CNR. Subito dopo, assumendo la denominazione di Istituto Sperimentale Talassografico, fu affidato al Ministero Agricoltura e Foreste, cui appartenne fino al 1977 quando rientrò definitivamente al CNR.

La sede dell'Istituto è all'interno di un parco, in prossimità del canale navigabile che mette in comunicazione il Mar Piccolo con il Mar Grande. Si tratta di una posizione privilegiata per la facilità di accesso ai due mari. Essendo, poi, l'unica istituzione del CNR nell'arco ionico, i suoi rapporti con paesi emergenti del Mediterraneo sono assai frequenti.

Al Talassografico si sono succedute varie personalità che hanno fatto la storia della biologia marina italiana: Attilio Cerruti, fondatore del Talassografico; Aristocle Vatova, direttore negli anni '60; Pietro Parenzan, che, tra l'altro, istituì il Museo Oceanografico, tuttora ospitato dal Talassografico, che raccoglie centinaia di campioni di alghe, fanerogame marine, invertebrati marini e pesci, con esemplari di specie molto rare; Irma Pierpaoli, che organizzò un algario che oggi ha un grande valore ecologico e tassonomico.

La raccolta del dattero di mare sta causando la distruzione delle biocenosi bentoniche di fondo roccioso, uno degli ambienti con la più alta biodiversità

L'attività scientifica coniuga linee innovative ed emergenti a quelle tradizionalmente legate all'oceanografia chimica e biologica. Particolare attenzione è stata rivolta allo studio del bacino del Mar Piccolo di Taranto, sede di importanti attività di mitilicoltura. Il territorio tarantino negli ultimi decenni ha subito un notevole degrado ambientale in seguito all'intensa industrializzazione avviata dagli anni '60. L'Istituto Talassografico ha fornito importanti contributi all'analisi strutturale e funzionale della biodiversità degli ecosistemi marini, alla valutazione dell'impatto degli inquinanti sull'ecosistema marino e al controllo e recupero ambientale. In particolare, sono affrontati problemi di: oceanografia fisica, chimica e biologica; sistematica, biologia ed autoecologia degli organismi marini; interazioni funzionali a livello di comunità e tra comparti bentonici e pelagici; risposta delle comunità biologiche alle attività antropiche; biologia delle specie allevabili; monitoraggio, conservazione ed utilizzo sostenibile della biodiversità; microbiologia dei sedimenti e delle acque; cicli biogeochimici, chimica marina ed ecotossicologia; sviluppo di tecniche innovative chimico-analitiche e di strumentazione avanzata per il monitoraggio ambientale; analisi e trattamento dati; corrosione in condizioni estreme. Oltre a svolgere l'attività di ricerca ordinaria, l'Istituto Talassografico è stato ed è coinvolto in Progetti Strategici di rilevanza nazionale ed internazionale, quali: "Monitoraggio automatico dell'inquinamento marino", "Clima ed ambiente nell'area mediterranea", "Ambiente e territorio", "Criticità della disponibilità di acque ai fini potabili", "Artico", il "Programma Nazionale di Ricerca in Antartide", il Progetto di studio per il mare Adriatico "Prisma II", il Progetto CNR "Valutazione dei rischi da contaminazione industriale in aree ad alto rischio ambientale", i Progetti INTERREG "Italia-Grecia" e "Italia-Albania".

L'Istituto espleta consulenza scientifica e certificazione per enti pubblici e privati ed è anche consulente della Protezione Civile, afferendo al Gruppo di Lavoro per la "Valutazione dei rischi da inquinamento in aree industriali". L'attività di servizio rappresenta un notevole impegno per l'Istituto ed ha costituito, soprattutto negli ultimi anni, fonte di finanziamento della ricerca.

Nell'ambito dell'accordo CNR-MURST per la promozione degli organi di ricerca nel Sud, l'Istituto ha svolto e svolge un'intensa attività di formazione nei confronti di giovani laureati. Questa attività ha contribuito al potenziamento delle linee di ricerca ed al varo di nuovi progetti in collaborazione con l'Università.

Quali sono i risultati più significativi e quali quelli che hanno trovato un'immediata applicazione a livello locale e/o nazionale?

Le attività sono molte e numerosi sono anche i risultati. Per maggior chiarezza, dunque, li illustrerò per tematiche.

Fase di isolamento di identificazione di batteri di origine autoctona ed alloctona in condizioni sterili, sotto cappa a flusso laminare

Chimica ambientale ed Ecotossicologia
L'Area di Taranto, per la presenza di una tra le più imponenti realtà industriali d'Europa (IV Centro Siderurgico dell'ILVA e Raffineria Agip) è stata dichiarata dal Ministero dell'Ambiente "area ad alto rischio ambientale". Questa situazione crea notevoli problemi ambientali, soprattutto in considerazione della quantità di reflui industriali immessi nell'ecosistema marino (circa 150.000 m 3 /ora) e del relativo impatto su vaste aree destinate alla molluschicoltura. L'ISTTA è da anni impegnato nello studio dell'impatto ambientale e del destino di contaminanti, sia inorganici sia organici, in sedimenti ed organismi marini. Particolare attenzione è stata rivolta ai microinquinanti organici, quali gli idrocarburi policiclici aromatici, i fenoli e i policlorodifenili. Nell'area portuale di Taranto è stato studiato l'accumulo e la degradazione di composti organostannici (stagno tributile ossido), utilizzati come antifouling in vernici per uso marino.

Gli studi di ecotossicologia hanno consentito una valutazione delle risposte biologiche allo stress ambientale. Le ricerche su organismi bioindicatori, quale l'isopode Idotea baltica e i mitili (Mytilus galloprovincialis), hanno evidenziato risposte a livello genetico ed induzione di biomarkers (metallotioneine), in relazione all'accumulo di metalli pesanti.

Nel settore della chimica ambientale, l'Istituto partecipa al progetto "Prisma II" con uno studio sul ciclo biogeochimico del fosforo in sedimenti dell'Adriatico centro-settentrionale. Un importante settore di attività riguarda la messa a punto di metodologie chimico-analitiche avanzate sia nel campo del trattamento del campione, sia dell'analisi strumentale, con lo sviluppo di tecniche avanzate di cromatografia e gascromatografia anche accoppiate alla spettrometria di massa.

Oceanografia biologia dei Mari di Taranto
Il Mar Piccolo di Taranto, per le sue caratteristiche di confinamento e per le attività antropiche cui è soggetto (molluschicoltura, effluenti urbani, attività industriali e cantieristiche), costituisce un ecosistema molto particolare. La sua evoluzione temporale viene seguita anche attraverso il monitoraggio dei parametri chimico-fisici dell'acqua e della composizione biochimica della sostanza particellata in sospensione, con la successiva analisi delle mutue interazioni tra di essi.

Lo studio del plancton riparte dal fondo

Nei mari temperati l'abbondanza e la composizione dei popolamenti planctonici sono fortemente influenzate dalle fluttuazioni stagionali. Molte specie, in concomitanza di condizioni ambientali sfavorevoli, scompaiono dall'acqua, trascorrendo lunghi periodi sul fondo come stadi letargici bentonici, comunemente chiamati cisti. Quando le condizioni ambientali ritornano idonee, la loro riattivazione rifornisce la comunità planctonica di nuovi individui. Questo collegamento tra il pelagos e il benthos centrato sui cicli vitali delle specie viene studiato nel Mar Piccolo di Taranto utilizzando una nuova metodica che integra le tecniche classiche del plancton con quelle utilizzate per lo studio del benthos. I sedimenti, rappresentando "aree rifugio" per il plancton, costituiscono, specialmente nelle aree confinate, una riserva di biodiversità ed il loro studio diventa indispensabile per una gestione integrata di questi ecosistemi. Basti pensare agli interventi di recupero che comprendono dragaggi del fondo, soprattutto se condotti in aree costiere dove attività antropiche (e.g. coltivazione di mitili) sono basate sulla dinamica del plancton.

Componente eterotrofa picoplanctonica
Nella colonna d'acqua e nei sedimenti di ambienti costieri temperati viene determinata la distribuzione e l'abbondanza delle diverse frazioni dimensionali autotrofe, con particolare attenzione alle specie algali potenzialmente tossiche. Sono analizzate le relazioni tra la componente autotrofa e quella picoeterotrofa, nonché l'effetto dei fattori di controllo di tipo top-down e bottom-up sull'abbondanza di tali componenti. Il funzionamento del microbial loop viene inoltre confrontato in ambienti stressati e non stressati. Nell'ambito delle interazioni tra le componenti autotrofe ed il benthos sono valutati in vitro i tassi di sopravvivenza, il bioaccumulo ed i meccanismi di resistenza di organismi marini in presenza di ceppi fitoplanctonici tossici.

Nell'ambito del progetto "Salvaguardia nel Mar Adriatico", svolto in collaborazione con l'Istituto Superiore di Sanità, sono state realizzate la check-list e il ciclo annuale del fitoplancton e la valutazione della tossicità di specie algali potenzialmente tossiche.

Microbiologia marina
L'ISTTA da tempo studia la qualità microbiologica delle acque e dei molluschi eduli lamellibranchi con attenzione sia ai classici indicatori di contaminazione fecale sia ai vibrioni potenzialmente patogeni. Questi sono collegati allo studio della biodiversità, distribuzione, abbondanza della flora microbica autoctona ed alloctona in campioni di acqua e sedimento. Nell'ambito delle interazioni interspecifiche della flora autoctona sono stati valutati i meccanismi di difesa ed accumulo messi a punto da organismi planctonici e bentonici contro tale componente. Sono stati realizzati, in collaborazione con l'Istituto Superiore di Sanità, una check-list ed il ciclo annuale della flora batterica eterotrofa e dei vibrioni nell'Adriatico meridionale nell'ambito del progetto "Salvaguardia del Mare Adriatico". Altre attività sono state il monitoraggio delle acque costiere della Regione Puglia (L. 979/82) e la classificazione delle acque di zone di produzione e stabulazione dei molluschi eduli (L. 530/92).

Le macroalghe marine
Dalla fine degli anni '80 presso l'ISTTA è ripreso lo studio delle fitocenosi marine bentoniche delle coste pugliesi ed, in particolare, di quelle tarantine, al quale non si era più dato seguito fin dai primi studi della prof.ssa Pierpaoli. La conoscenza della vegetazione marina è indispensabile, in quanto le alghe costituiscono la struttura delle comunità bentoniche ed è pertanto fondamentale il loro contributo alla biodiversità degli ecosistemi costieri. Lo studio delle associazioni vegetali costituisce un mezzo indispensabile sia per l'individuazione delle aree integre, evidenziando le potenzialità naturalistiche della costa, sia delle aree degradate, eventualmente da risanare. In quest'ottica sono stati eseguiti studi vegetazionali del Mar Piccolo e del Mar Grande di Taranto e di altri tratti di costa pugliese. Il confronto con dati di letteratura risalenti anche all'inizio del '900 ha permesso di conoscere la natura e l'entità dei cambiamenti sopraggiunti negli ecosistemi a seguito della pressione antropica cui sono stati sottoposti. Le informazioni acquisite potrebbero essere di base per la pianificazione del risanamento delle aree degradate.

Nuove linee di ricerca sono in fase di valutazione per l'utilizzazione di alghe come biomasse per la produzione di chemicals e di fuels.

Particolare della fauna bentonica dei mari antartici. A bordo della nave oceanografica tedesca "Polastern" è attualmente in corso la spedizione EASIZ III che studia la biodiversità dei mari

Human predation
L'Istituto è da oltre un decennio impegnato nella valutazione dell'impatto causato dalla pesca del dattero di mare (Lithophaga lithophaga). Questo mollusco vive all'interno delle rocce calcaree e la sua raccolta provoca la desertificazione degli habitat costieri di maggiore pregio ambientale. Gli effetti di quest'attività, molto diffusa lungo le coste del Salento, nonostante sia vietata dalla legge, sono stati studiati in collaborazione con l'Università di Lecce. Dal punto di vista scientifico l'impatto della "predazione umana" ha dato lo spunto per altre ricerche di ecologia di base, quali quelle sui processi di ricolonizzazione, sull'importanza della riproduzione asessuale negli organismi del subtidale e sulle interazioni tra gli organismi.

La medusa immortale
Da una collaborazione tra ricercatori dell'ISTTA di Taranto, del Dipartimento di Biologia dell'Università di Lecce e dell'Università di Basilea è scaturita la scoperta dell'unico organismo, la medusa Turritopsis nutricola, capace di invertire il proprio ciclo biologico. Quando la medusa raggiunge la maturità sessuale, anziché morire e disintegrarsi, scende sul fondo e si ritrasforma nello stadio giovanile da cui era stata generata, ossia la fase di polipo. Se le condizioni ambientali sono favorevoli, dal polipo si sviluppa una fase di medusa, e così di seguito, indefinitamente. La ricerca ha svelato che il ringiovanimento della medusa è reso possibile dal transdifferenziamento cellulare: cellule della medusa altamente specializzate ritornano ad uno stadio totipotente attraverso il quale possono produrre nuove cellule con differenti caratteristiche. La scoperta delle potenzialità di questa medusa è di enorme interesse applicativo per la biologia generale e la biologia dello sviluppo. In particolare, la medusa di Turritopsis nutricula può costituire un sistema sperimentale per lo studio dei meccanismi molecolari che controllano la stabilità del differenziamento cellulare e l'eventuale cambiamento del destino delle cellule: un fenomeno che può essere canalizzato verso un preciso programma biologico di ringiovanimento dell'organismo, come per la medusa in questione, o che può essere del tutto indesiderato ed incontrollato, con effetti devastanti per l'organismo, come avviene nelle cellule tumorali dei vertebrati.

La scoperta della capacità di Turritopsis nutricula di invertire il ciclo biologico ha avuto ampia eco sulla stampa, che ha ribattezzato la specie come "medusa immortale".

Corrosione marina dei metalli in ambienti estremi (Artico e Antartico).
Il sempre maggior utilizzo di aree con condizioni ambientali estreme, come quelle polari, ha reso necessaria una più diretta ed approfondita conoscenza del comportamento di leghe metalliche ad elevato contenuto tecnologico nei riguardi della corrosione marina. In tali ambienti è stato, pertanto, intrapreso lo studio del comportamento alla corrosione di acciai inossidabili di varia composizione e delle interferenze da parte dei biofilm microbici sul fenomeno corrosivo. Base fondamentale per poter effettuare tale ricerca è stata la realizzazione e la sperimentazione di un sistema multicanale di acquisizione dati sommergibile, in grado di operare nelle severe condizioni operative dei mari polari e per periodi di tempo dell'ordine di un anno, registrando i parametri elettrochimici di un centinaio di campioni metallici. Terminata la fase di messa a punto della strumentazione è iniziata la fase operativa con l'avvio di prove sperimentali in campo sia in Antartide (Baia di Terranova) sia in Artico (Isole Svalbard), volte a testare le ipotesi avanzate sulla base di preliminari indagini di laboratorio effettuate in Antartide.