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Bioconvection-mediated microbial ecophysiology in aquatic systems

Acronimo BIOCAD

Abstract In sintesi Il lago di Cadagno presenta durante tutto l’arco dell’anno una stratificazione permanente delle sue acque, lo strato d’acqua superiore contenente ossigeno è posto sopra uno strato anossico molto ricco in sali disciolti. Batteri sulfurei rossi anaerobici della specie Chromatium okenii si sviluppano all’interfaccia dei due strati dove sono in grado di mescolare considerevoli volumi d'acqua, non agitandola direttamente con i loro flagelli ma raggruppandosi alla ricerca di luce in una zona ristretta in prossimità del fronte di diffusione dell’ossigeno. Così facendo la densità per volume aumenta e l’acqua inizia a scendere portando con sé i microorganismi in un processo noto come bioconvezione. Soggetto e obiettivi L’obiettivo principale di questo progetto è quello di studiare gli effetti del processo di bioconvezione sull’eco-fisiologia delle specie microbiche chiave in ambienti acquatici. Grazie ad un approccio multidisciplinare verranno dapprima determinate le condizioni chimico-fisiche ambientali necessarie allo sviluppo ottimale dei microorganismi. In seguito, gli effetti eco-fisiologici della bioconvezione verranno investigati tramite l’allestimento di microcosmi in laboratorio e analisi effettuate direttamente nel lago (grazie alle strutture del centro di biologia alpina in Piora). Alla fine di questo progetto potremo finalmente porre le basi per la comprensione delle conseguenze della bioconvezione sull’intero ecosistema del lago. Contesto socio-scientifico Si presume che i batteri sulfurei fototrofi anaerobici studiati in questo progetto siano tra le prime forme di vita apparse sulla Terra, quando l’ossigeno non era ancora presente. Questi microorganismi primitivi potrebbero quindi rappresentare il punto di partenza di tutto il processo evolutivo che ha portato ad una massiccia ed eterogenea presenza di vita sul nostro pianeta. Il confronto e le interazioni di diverse specie di solfobatteri fototrofi molto simili dal punto di vista ecologico, ma molto differenti nella fisiologia, svelerà dettagli importanti su tre distinte linee evolutive delle 3 popolazioni batteriche principali del lago. Parole chiave Bioconvezione, Chromatium okenii, lago di Cadagno, ciclo dello zolfo, assimilazione di CO2.

Enti SUPSI coinvolti Laboratorio di microbiologia applicata

Persone coinvolte Andreas Bruder, Samuele Roman

Responsabili Nicola Storelli

Data di inizio progetto 1 novembre 2018

Data di chiusura progetto 31 ottobre 2022

 
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