L’Area Tematica Bioscienze si occupa dello studio della biosfera in ambito polare a diversi livelli di complessità biologica, dalle molecole agli ecosistemi e fino ai biomi. In particolare, l’attenzione si concentra sulla descrizione e quantificazione della biodiversità degli organismi che abitano gli ambienti polari, allo scopo di valutarne la complessità a livello strutturale e funzionale. A questo proposito, vengono valutati scenari di shift di popolazioni, cambiamento della biodiversità e dei processi biogeochimici derivanti dal cambiamento climatico e dall’impatto antropico. L’interesse principale è focalizzato sulle interazioni tra aspetti biologici ed ecologici e i processi abiotici e, in particolare, sul ciclo del carbonio e i flussi di energia negli ecosistemi delle regioni polari. Ulteriori campi di indagine riguardano la ricerca di biomolecole di origine microbica, la capacità dei microrganismi polari di degradare contaminanti organici e gli aspetti astrobiologici legati alla vita in ambienti estremi.
I temi centrali delle ricerche svolte nell’ambito dell’Area Tematica Bioscienze sono (1) organizzazione strutturale e funzionale degli ecosistemi polari e dinamiche di popolazioni e comunità; (2) risposta di individui, popolazioni e comunità ad influenze esterne di origine climatica ed antropica (inclusi perdita e frammentazione di habitat, prelievo, estrazione, inquinamento, etc.); (3) risvolti biotecnologici derivanti dall’adattamento alle basse temperature e/o altri fattori fisico-chimici.
Gli obiettivi di ricerca includono:
• lo studio della diversità strutturale e funzionale e l'ecofisiologia degli organismi polari, per fare luce sui limiti dell’adattamento, anche in relazione al cambiamento climatico e all’impatto antropico;
• lo studio della biogeochimica e l'ecologia in habitat marini e terrestri ai Poli, inclusi i fattori ambientali che controllano le interazioni biologiche;
• la stima del potenziale biotecnologico di organismi adattati alla vita a bassa temperatura e/o altri fattori fisico-chimici;
• la comprensione del comportamento e dell’evoluzione degli ecosistemi polari, mediante analisi spazio-temporali dei processi ecologici;
• gestione e conservazione delle risorse marine polari (management);
• confronto fra trends osservati in aree polari e medie latitudini.
Principali settori ERC:
• LS8 - Environmental Biology, Ecology and Evolution
• LS9 - Biotechnology and Biosystems Engineering
• PE10 - Earth System Science
Referenti:
Angelina Lo Giudice,
Mario La Mesa,
Cairns Warren Raymond Lee
Contatto: info-biosciences AT isp.cnr.it
Sottotematiche
Biodiversità e adattamento
Le comunità biologiche polari sono generalmente sottoposte all’influenza di diversi fattori concomitanti alla bassa temperatura, quali disidratazione, copertura di ghiaccio, scarsa disponibilità di nutrienti, esposizione a radiazioni solari nocive (ad esempio radiazioni UV-B), fotoperiodi estremamente variabili e, in casi specifici, elevate salinità e stress osmotico. La biodiversità garantisce il funzionamento di tutti gli ecosistemi, per cui studiare le proprietà e l’evoluzione temporale degli ecosistemi polari costituisce uno strumento di fondamentale importanza per migliorare le nostre conoscenze sullo stato attuale e per fare previsioni su scenari futuri, anche in relazione ai cambiamenti climatici. L’analisi e il monitoraggio della biodiversità delle comunità biologiche e delle loro dinamiche ecologiche costituiscono il punto focale di questa tematica di ricerca. Di particolare interesse è anche lo studio dei meccanismi di adattamento morfologico-funzionale adottati dagli organismi polari per la sopravvivenza in condizioni estreme. Sono inoltre considerati processi temporali e pattern spaziali di greening quale risposta all’approfondimento dello strato attivo del permafrost artico, anche attraverso tecnologie di remote sensing.
La crescente impronta antropica nelle regioni polari, già rese vulnerabili dai cambiamenti climatici in corso, può avere effetti negativi quali inquinamento, distruzione degli habitat, arrivo e proliferazione di specie invasive/aliene e sfruttamento eccessivo delle risorse. Lo studio dei livelli di contaminazione e del potenziale di bioaccumulo e biomagnificazione nella rete trofica permette di fornire informazioni integrate sull'ecosistema identificando gli hotspot in cui le specie possono essere più vulnerabili e sensibili anche alla variabilità climatica. Di interesse è anche lo studio dei processi di colonizzazione di polimeri plastici, con analisi strutturale e funzionale di biofilms microbici (plastisfera) e della loro risposta a forzanti antropiche/naturali.
Principali settori ERC:
• LS8_1 - Ecosystem and community ecology, macroecology
• LS8_2 - Biodiversity
• LS8_5 - Biological aspects of environmental change, including climate change
• LS8_12 - Microbial ecology and evolution
• LS8_13 - Marine biology and ecology
• PE10-1 - Atmospheric chemistry, atmospheric composition, air pollution
• PE10_17 - Hydrology, hydrogeology, engineering and environmental geology, water and soil pollution
Progetti
•BIOCLEVER - Biophysical coupling structuring the larval and juvenile fish community of the Ross Sea continental shelf: a multidisciplinary approach
• CHARCOT - An oceanographic snapshot in the CHanging ARctiC passing thrOugh The North Pole
• CIRCE - SearChIng for EmeRging Contaminants in Sub-Arctic rivErs
• ECOClimate - Nutrient cycling, Ecosystem functioning and Climate change in Arctic lake ecosystems
• EXPLORA - EXplore PLastic pOllution in teRrestrial Antarctica
• FreshHorn - Exploring FRESHwater lakes of the HORNsund area (SW, Spitsbergen) for prokaryotic diversity and antibiotic resistance
• ICEtoFLUX - HydrologIcal changes in ArctiC Environments and water-driven biogeochemical FLUXes
• ImpAct - Input Pathways of persistent organic pollutants to AntarCTica
• MicroPolArS - Microbial response to human Pollutants in polAr lakeS
• MICROTRACER - Small MICROplastics bioindicaToRs in the changing ArctiC EnviRonment
• MORPHEUS - HuMan fOotprint elucidation in the subarctic region of the Pasvik River by PHarmacEutical and microbial multidrUg resiStance monitoring
• PUFFIN - Prokaryotic commUnities at the southern edge of the Arctic: a Focus on antibiotic resistance in lakes oF the Melrakkaslétta Peninsula (IcelaNd)
• SNOW-BALL - Mercury concentration and tolerant microorganisms in Arctic SNOW: new Bioremediation chALLenges
• TEMPLE LIFE - The TEMPLE of LIFE in the west Antarctic seas: from microbes to iconic animals
