I laboratori di Chimica e Biologia marina comprendono strumentazioni per la caratterizzazione chimica di acqua, sedimento e sostanza particellata e alla determinazione dei rapporti degli isotopi stabili di elementi quali carbonio e azoto, lo studio delle comunità planctoniche, demersali e bentoniche, della loro diversità e del loro ruolo nel funzionamento ecosistemico.
I laboratori supportano la ricerca sui cambiamenti climatici, sull’acidificazione degli oceani, sui cicli degli elementi biogenici e sugli impatti antropici sull’ambiente marino e sono strutturati per svolgere ricerche sulla biodiversità da un punto di vista sia morfologico, attraverso l’osservazione diretta al microscopio, che molecolare.
Laboratori Chimici
In base alle diverse analisi svolte, i laboratori chimici sono suddivisi in: laboratori di oceanografia chimica, laboratorio di biogeochimica dei sedimenti e laboratorio di analisi elementale e degli isotopi stabili. Le attività nei diversi laboratori vengono eseguite in maniera coordinata ed unitaria al fine di garantire la condivisione e l’interoperabilità dei dati.
Il personale ad essi afferente è formato per progettare e svolgere attività sul campo come campagne oceanografiche per l’acquisizione di dati chimico fisici, la raccolta di campioni per lo studio dei processi all’interfaccia acqua-sedimento, le analisi dei campioni raccolti, l’elaborazione e il controllo della qualità e comparabilità dei dati (anche partecipando a esercizi di intercalibrazione internazionali), l’interpretazione e la presentazione dei risultati. Nei laboratori viene inoltre fornita formazione di alto livello a laureandi e dottorandi in discipline scientifiche.
Laboratorio di oceanografia chimica
È dotato di strumentazioni idonee alla caratterizzazione di acque marine mediante la misura di ossigeno disciolto, clorofilla a, nutrienti inorganici (nitriti, nitrati, ammonio, ortofosfati, silicati), sistema carbonatico, azoto e fosforo totali disciolti, carbonio organico cromoforico, urea, acido solfidrico.
Principali strumentazioni: titolatori potenziometrici automatici (Mettler Toledo G20 e T50) per la determinazione dell’ossigeno disciolto con il metodo Winkler, e con cella termostata per la determinazione dell’alcalinità totale, analizzatore automatico a flusso continuo con autocampionatore (QuAAtro Seal Analytical) per la determinazione dei nutrienti inorganici, spettrofluorometro (JASCO FP6500), spettrofotometro (Varian Cary 100), HPLC (Agilent 1100) con rivelatori UV-VIS – DAD e a fluorescnza (Perkin Elmer LS30), pHmetri da banco (ORION mod. Star A 211, WTW Inolab level 2).
Laboratorio di biogeochimica dei sedimenti
E' dotato di strumentazioni idonee alla caratterizzazione di sedimenti mediante misurazione del pH e del potenziale di ossidoriduzione, analisi granulometrica, determinazione di contenuto d’acqua, sostanza organica (LOI), peso specifico, fosforo totale, solidi sospesi totali, carbonio e azoto totale e organico, componenti biopolimeriche (lipidi, carboidrati, proteine).
Nel laboratorio viene inoltre eseguita l’analisi ed interpretazione della composizione chimica delle acque interstiziali, con particolare attenzione agli elementi coinvolti nella diagenesi precoce della materia organica (tali indagini vengono eseguite manipolando le carote di sedimento in ambiente inerte), e la stima dei flussi diffusivi all’interfaccia acqua-sedimento tramite l’applicazione della prima legge di Fick sulla diffusione (flussi calcolati teorici). Al fine di una definizione più dettagliata dei processi biogeochimici in atto all’interfaccia acqua sedimento (bioirrigazione, advezione, processi metabolici, ecc.), tali analisi vengono accoppiate a sperimentazioni eseguite in campo mediante camere bentiche per la determinazione dei flussi in situ (flussi bentonici).
Principali strumentazioni ed attrezzature: analizzatore di particelle per diffrazione laser (Beckman Coulter LS13320), mulino orbitale con giare in agata (Retsch PM200), vibrosetacciatore (Endecotts Octagon 200s), spettrofotometro (Varian Cary 50), digestore a microonde (Anton Paar Multiwave 3000), sistema per l’estrusione delle carote in ambiente inerte (flusso di N2), camera bentica, box corer.
Laboratorio di analisi elementale e degli isotopi stabili
È dedicato allo studio del ciclo del carbonio e dell’azoto in ambiente marino mediante l’analisi del carbonio organico ed inorganico e in matrici liquide e solide, del carbonio totale e organico e dell’azoto nel particellato sospeso. Il laboratorio è inoltre attrezzato per la determinazione degli isotopi stabili di C e N in sedimenti, particellato sospeso e plancton utili per comprendere l’origine della sostanza organica, e per studiare i livelli trofici negli ecosistemi marini.
Principali strumentazioni: analizzatore CHN Costech EA 4010 e ISOTOC Cube accoppiati con un Isotope Ratio Mass Spectrometer ISOPRIME 100, Ultramicroblance Mettler Toledo XP6, TOC/DIC analyser Shimadzu TOC-V CSH con autocampionatore.
Ogni laboratorio è dotato di cappe chimiche, i laboratori dispongono di una stanza reagentario con armadi per sali, acidi, basi ed infiammabili. I laboratori sono dotati inoltre delle seguenti attrezzature e strumentazioni di utilizzo comune, condivise con i laboratori biologici:
CTD SBE 19plus con sensori per temperatura, conducibilità, pH, fluorescenza ed ossigeno disciolto, rosette con 12 bottiglie Niskin da 5 L, microbilancia analitica, liofilizzatore, centrifuga, muffola, criostati a flusso, sistemi di produzione di acqua ultrapura, campionatori d’acqua orizzontali da 5 L, rampe di filtrazione, pompe da vuoto, pompe a ricircolo d’acqua, pompe peristaltiche e sonicatori ad ultrasuoni.
Laboratori di Biologia marina
I laboratori di biologia marina sono costituiti principalmente dai laboratori plancton e benthos affiancati dai laboratori radionuclidi e biologia molecolare.
Laboratorio Plancton
Il laboratorio plancton è rivolto allo studio delle comunità del fitoplancton, del microzooplancton e dello zooplancton. Un’area è dedicata all’identificazione ed enumerazione degli organismi. Per l’analisi della componente fito- e microzooplanctonica il laboratorio è dotato di 4 microscopi ottici invertiti a contrasto di fase, di cui uno dotato di telecamera, strumenti indispensabili per l’applicazione del metodo della sedimentazione. Per distinguere la componente autotrofa ed eterotrofa il laboratorio dispone di 3 microscopi ad epifluorescenza di cui uno a contrasto di fase invertito e due diritti. L’identificazione della diversità specifica del fitoplancton e microzooplancton completa la conoscenza dei processi biogeochimici e contribuisce all’interpretazione del funzionamento degli ecosistemi marini.
Nel laboratorio di zooplancton vengono condotte analisi volte all’identificazione tassonomica degli organismi e alla misurazione delle loro principali caratteristiche morfologiche. Inoltre viene valutata l’abbondanza degli organismi in campioni di varia natura (acqua e contenuti stomacali) e la loro biomassa. Il laboratorio è dotato di 4 stereomicroscopi (dotati di aspiratori) di cui uno è equipaggiato con un sistema integrato di fotocamera e di analisi dell’immagine. La strumentazione presente comprende anche due bilance, di cui una analitica.
Un’altra area è dedicata allo studio della risposta degli organismi planctonici in differenti condizioni ambientali. Il laboratorio infatti si avvale di strumentazione per la coltivazione di organismi poste in due camere refrigerate: una camera è allestita con 16 acquari da 20 litri dotati di un sistema di illuminazione regolabile e areazione in cui è possibile incubare comunità planctoniche; l’altra ospita due fotobioreattori con i quali è possibile effettuare esperimenti in condizioni controllate di pH, temperatura, luce e CO2.
Laboratorio Benthos
Il laboratorio è rivolto allo studio degli organismi bentonici, è dotato di 3 stereomicroscopi (con aspiratori) per l'identificazione tassonomica degli invertebrati attraverso l'osservazione delle loro principali caratteristiche morfologiche. Uno di questi strumenti è equipaggiato con un sistema integrato di acquisizione videofotografica che permette anche la misurazione in dettaglio di alcune componenti anatomiche degli organismi in esame. L’identificazione della diversità specifica degli animali che vivono in stretta relazione con il sedimento contribuisce all’interpretazione del funzionamento degli ecosistemi marini, in particolare del comparto bentonico.
Laboratorio di Microbiologia
Il laboratorio di microbiologia è strutturato per effettuare analisi di abbondanza, diversità e attività di microorganismi marini. È dotato di microscopi ad epifluorescenza ed un citometro a flusso per l’osservazione e l’enumerazione di virus, procarioti e piccoli eucarioti (< 30 μm). Le stime dei tassi metabolici vengono effettuate mediante l’utilizzo di fluorocromi e grazie alla dotazione di uno spettrofluorimetro a cuvette singola ed un lettore multi-mode di micropiastre per misure in fluorescenza, luminescenza ed assorbanza. Spazi dedicati alla batteriologia consentono di eseguire indagini atte alla ricerca, all’isolamento e alla caratterizzazione di batteri coltivabili. Le attività di sperimentazione vengono condotte grazie alla disponibilità di incubatori, celle termostatate e acquari di piccole e medie dimensioni mantenuti in condizioni controllate.
Il laboratorio radionuclidi, dotato di un beta-counter, è utilizzato per la determinazione di tassi di utilizzo di molecole modello da parte di microrganismi planctonici e bentonici.
Di simile utilità trasversale il laboratorio di biologia molecolare, dotato di termociclatori classici, RT-PCR e sistemi di elettroforesi consente approfondimenti sulla diversità biologica degli organismi marini e sulla presenza/quantificazione di geni target.
