Analisi dell'accrescimento giornaliero della Sardina pilchardus nel Canale di Sicilia

Lo studio effettuato riguarda l’accrescimento giornaliero della Sardina pilchardus, (Walbaum, 1792) tramite la lettura degli anelli di crescita giornaliera negli otoliti. Nel Mediterraneo centrale il lavoro svolto è il primo di questo tipo su S. pilchardus. Il campionamento è avvenuto durante la campagna oceanografica "Anchevatir 2012", 69 otoliti sono stati estratti da esemplari con lunghezza totale compresa tra 7 ed 12.5 cm e successivamente sottoposti ad inclusione, sezionamento e levigatura per la realizzazione di sezioni sottili. Sull’intero campione è stata stimata l’età con due metodi: lettura degli anelli giornalieri sotto microscopio e conteggio dei microincrementi tramite analisi d’immagine. L’età stimata è compresa tra i 90 e 230 giorni, tuttavia la maggior parte degli individui presenta un’età tra i 120 e 150 giorni. Inoltre è stata determinata la data di nascita degli esemplari, avvenuta tra Dicembre 2011 e Febbraio 2012. In seguito è stata condotta un’analisi della media dell’ampiezza degli incrementi per descrivere i pattern di crescita giornaliera: l’andamento risultante è crescente con il procedere dell’età fino a circa il 50° giorno, poi si stabilizza fino al 150°, infine i valori medi decrescono. La backcalculation ha permesso di stimare il tasso di accrescimento giornaliero della lunghezza del corpo. Sono state analizzate tre serie distinte per data di nascita (Dicembre 2011, Gennaio 2012 e Febbraio 2012); queste hanno mostrato pattern di accrescimento analogo. La crescita iniziale stimata è di 0.2 mm/d, raggiunge 0.6 mm/d intorno al 40° giorno, ed oltre il 100° si è osservato un decremento nell’accrescimento giornaliero, soprattutto nella serie di Dicembre. Le differenze più rilevanti nei pattern delle tre serie mensili sono state riscontrate nei valori medi fra Dicembre e Febbraio. L’analisi della temperatura media superficiale ha permesso di ipotizzare che questa crescita maggiore degli individui nati in Febbraio sia collegata all’aumento di temperatura registrato da Marzo in poi. Tale risultato suggerisce che le condizioni ambientali e quindi i ritmi metabolici e d’accrescimento nei mesi successivi a Febbraio sono più favorevoli rispetto ai mesi invernali.

Struttura di età del genere Mullus in Alto-Medio Adriatico mediante lettura di otoliti e frequenze di taglia

Scopo di questo studio è la determinazione delle strutture di età delle specie Mullus barbatus e Mullus surmuletus, pescate in Alto-Medio Adriatico durante le campagne di ricerca MEDITS e GRUND mediante la lettura degli anelli stagionali degli otoliti e delle frequenze di taglia. I campioni di otoliti sono stati prima estratti e poi lavati con sonicatore e acquisiti al computer. Sono state successivamente prese le misure dei radius ed è stata fatta una prima lettura degli anelli. Un subcampione è stato poi scelto per applicare altri due metodi di lettura degli anelli: la bruciatura e la colorazione, preceduta dal taglio dell’otolite. Sono stati poi levigati e lucidati gli otoliti dei giovanili per un conto degli annuli giornalieri. L’analisi dati, svolta tramite il software Rstudio, ha permesso di calcolare non solo le strutture di età, ma anche di osservare le distribuzioni dei campioni per classi di profondità e latitudine, confrontare le strutture di taglia e calcolare le chiavi di età-lunghezza, l’accrescimento somatico con le relazioni lunghezza-peso e l’equazione di Von Bertalanffy e l’accrescimento dell’otolite tramite i rapporti radius-taglia e radius-età e il tasso di incremento dei radius. Infine sono stati anche confrontati i tre metodi di lettura degli anelli al fine di stabilirne il migliore. Le due specie hanno mostrato una grande maggioranza di individui di 1 e 2 anni, soprattutto nella zona settentrionale e centrale dell’area di studio a profondità entro i 100 m. Differenze specifiche sono poi state trovate nel confronto tra le strutture di taglia e le relazioni lunghezza-peso e per il tasso di accrescimento K dell’equazione di Von Bertalanffy. Alta poi è la correlazione tra la misura dei radius e la taglia e l’età. Diverso è anche il tasso degli incrementi dei radius tra primo-secondo anno e secondo-terzo anno.

Identificazione di possibili unita' di stock di Anguilla anguilla mediante analisi microchimica e morfometrica degli otoliti

L’anguilla europea, è una specie eurialina catadroma con un complesso ciclo biologico: l’area di riproduzione, unica, si trova molto distante da quella di distribuzione. La specie necessita di una gestione dello stock a fini conservazionistici. Il problema è europeo: lo stock è unico, distribuito in Europa e nell’Africa settentrionale, si riproduce in Atlantico ed è panmittico. C’è preoccupazione per il declino del reclutamento e delle catture di adulti. Lo scopo del progetto è di individuare possibili unità di stock nella penisola italiana. La ricerca è basata sullo studio degli otoliti mediante analisi morfometrica e microchimica. I contorni degli otoliti sono sottoposti ad analisi ellittica di Fourier per individuare eventuali gruppi. Gli otoliti sono stati levigati per effettuare: letture d’età, indagini microstrutturali al SEM delle fasi larvali, analisi microchimiche LA-ICP-MS del nucleo, studiarne l’origine e valutare l’ambiente di sviluppo. Le indagini morfometriche mostrano evidenti pattern ontogenetici, ma non legati ocorrelati alla località, sesso o anno di nascita. Le indagini microstrutturali hanno evidenziano l’alto contenuto organico nucleare, un pattern comune di crescita ed eventi chiave delle fasi larvali, con una media di 212 anelli giornalieri. La microchimica rivela che le larve si sviluppano in acque salate fino alla metamorfosi, poi migrano verso acque meno salate. Le analisi su campioni nati nello stesso anno, evidenziano due gruppi: individui di rimonta naturale e individui di ripopolamento. I profili nucleo bordo evidenziano la permanenza a salinità intermedie degli adulti. L’attività di ricerca si è dimostrata proficua dal punto di vista tecnico con la messa a punto di protocolli innovativi e con forti ricadute sulla riduzione dei tempi e costi d’analisi. Il debole segnale di possibili unità di stock andrà verificato in futuro mediante analisi più dettagliate discriminando meglio la storia di ogni singolo individuo.

Osservazioni in ambiente controllato del ciclo riproduttivo e delle prime fasi di accrescimento di Chiloscyllium punctatum (Muller & Henle 1838)

La presente tesi tratta delle attività riproduttive e delle prime fasi di crescita dello squalo Chiloscyllium punctatum. Da Dicembre 2013 a Giugno 2014, all’Acquario di Cattolica, sono state effettuate osservazioni su una coppia di adulti riproduttori e sui relativi neonati mantenuti in ambiente controllato. Il Chiloscyllium punctatum è una specie ovipara che rilascia uova di forma rettangolare, ha un ciclo riproduttivo relativamente rapido ed è molto sfruttata come specie ornamentale dagli acquari di tutto il mondo. Per ottenere una corretta gestione in ambiente controllato, la riproduzione ed estrapolare il maggior numero d’informazioni certe su gli stadi di vita, sulla dieta di divezzamento dei neonati dal sacco vitellino, sull’illuminazione più consona da adottare, sulle dimensioni medie di uova, nascituri e adulti, sulla crescita dei nascituri, sui tempi di sviluppo embrionale, sulla frequenza di deposizione delle uova e sui tempi di schiusa è stato necessario sviluppare un corretta procedura di gestione ordinaria. In 7 mesi, gli adulti di C. punctatum, in condizioni ambientali ottimali e costanti, hanno dato vita a 33 neonati. Questi sono stati sottoposti a misurazioni di lunghezza (LT, cm) e peso corporeo (PC, g) per valutare l’influenza dell’illuminamento e della dieta sulla crescita. Inoltre, sono stati confrontati dati sperimentali (e.g. tempistiche di sviluppo embrionale) con dati bibliografici (Haraush et al., 2007) che hanno evidenziato alcune similitudini e differenze.

Accrescimento di Bondi con electron scattering per buchi neri al centro di galassie

Il modello di Bondi rappresenta il modello di accrescimento più semplice, in quanto studia l'accrescimento su un BH isolato immerso in una distribuzione di gas infinita. In questa semplice trattazione puramente idrodinamica vengono trascurati molti aspetti importanti, come ad esempio il momento angolare, il campo magnetico, gli effetti relativistici, ecc. L'obiettivo di questa Tesi consiste nell'affinare tale modello aggiungendo alcune nuove componenti. In particolare, vogliamo studiare come queste nuove componenti possano influire sul tasso di accrescimento della materia. Dopo una Introduzione (Capitolo 1), nel Capitolo 2 viene presentato il modello di Bondi originale, con lo scopo di ricostruire il procedimento matematico che porta alla soluzione e di verificare il funzionamento del codice numerico scritto per la soluzione dell'equazione di Bondi finale. Tuttavia, il modello di accrescimento sferico stazionario tratta il potenziale gravitazionale di un oggetto puntiforme isolato, mentre in questo lavoro di Tesi si vogliono considerare i BH che si trovano al centro delle galassie. Pertanto, nel Capitolo 3 è stata rivisitata la trattazione matematica del problema di Bondi aggiungendo alle equazioni il potenziale gravitazionale prodotto da una galassia con profilo di densità descritto dal modello di Hernquist. D'altronde, ci si aspetta che l'energia potenziale gravitazionale liberata nell'accrescimento, almeno parzialmente, venga convertita in radiazione. In regime otticamente sottile, nell'interazione tra la radiazione e la materia, domina l'electron scattering, il che permette di estendere in maniera rigorosa la trattazione matematica del problema di Bondi prendendo in considerazione gli effetti dovuti alla pressione di radiazione. Infatti, in un sistema a simmetria sferica la forza esercitata dalla pressione di radiazione segue l'andamento "1/r^2", il che comporta una riduzione della forza gravitazionale della stessa quantità per tutti i raggi. Tale argomento rappresenta l'oggetto di studio del Capitolo 4. L'idea originale alla base di questo lavoro di Tesi, che consiste nell'unire i due modelli sopra descritti (ossia il modello di Bondi con la galassia e il modello di Bondi con feedback radiativo) in un unico modello, è stata sviluppata nel Capitolo 5. Utilizzando questo nuovo modello abbiamo cercato di determinare delle "ricette" per la stima del tasso di accrescimento, da utilizzare nell'analisi dei dati osservativi oppure da considerare nell'ambito delle simulazioni numeriche. Infine, nel Capitolo 6 abbiamo valutato alcune applicazioni del modello sviluppato: come una possibile soluzione al problema di sottoluminosità dei SMBH al centro di alcune galassie dell'universo locale; per la stima della massa del SMBH imponendo la condizione di equilibrio idrostatico; un possibile impiego dei risultati nell'ambito dei modelli semi-analitici di coevoluzione di galassie e SMBH al centro di esse.

Struttura di età di nasello (Merluccius merluccius, Linnaeus, 1758) in alto-medio Adriatico mediante analisi degli otoliti e frequenza di taglia

The aim of present study is to define the general framework of Merluccius merluccius population structure, to estimate the growth rate and to assess the recruitment dynamics of juveniles from Northern and Central Adriatic, through otoliths analysis. The otoliths of hake specimens collected during the MedITS trawl survey in the 2012 in GSA 17, were cleaned and 102 otoliths out of 506 were embedded, sectioned, grindined and polished to obtain frontal and sagittal sections. The whole sample were analysed under stereomicroscope and optical microscope, with camera and connected to PC provided of an image analyses program. The frequency analysis of size classes and age revealed that the species is dominated by hake with >200mm TL and > one year old. The fish average size of M. merluccius at the end of the first year of life is about 199 mm TL. Allometrics analyses between fish TL and Feret (major axis), MiniFeret (minor axis), Area, Perimeter, showed a direct proportionality among lengths. Among the 88 otoliths sections analysed, the number of daily increments read ranged from 86 to 206, within 55 and 175mm TL range. The age estimate ranged from about 2-3 to 9 months and the growth rate from 20.99 to 27.15mm TL. The hatch-date distribution, obtained by back calculation, showed that the hatching occurs in November-March. In conclusion, strong preventive measures are needed for hake adults because the success of this species seems to be linked to deep water ecosystem protection where big spawners dwell.

Accrescimento di Chamelea gallina (Linneo, 1758) in Adriatico

La vongola Chamelea gallina è un mollusco appartenente alla famiglia Veneridae avente un'ampia distribuzione nel Mediterraneo. L’animale vive su fondali sabbiosi o sabbiosi – fangosi, con distribuzione aggregata, in prossimità della costa, a bassa profondità da 0 a 15metri. Nel presente studio è stata stimata sia la biomassa di Chamelea gallina espressa in kg/mq che la distribuzione di taglia, per valutare l’accrescimento della specie. L’accrescimento della vongola, così come per altre specie fossorie è influenzato da fattori biotici e abiotici, come la temperatura, lo stato trofico delle acque, la natura dei sedimenti ed infine la densità. Lo scopo di questa tesi è stato quello di monitorare l’attività di pesca delle vongole nel Compartimento di Rimini e raccogliere gli elementi conoscitivi esistenti a fine di ottimizzare la gestione della risorsa. A tal fine sono state realizzate a Rimini due campagne di pesca nel mese di Luglio e Dicembre 2014, utilizzando una draga idraulica di tipo commerciale conforme agli standard previsti dalla legge. Il campionamento è stato effettuato su 9 transetti perpendicolari alla costa con stazioni a 0,25-0,50-0,75 e proseguendo 1 Miglio qualora nei campioni vi sia ancora la presenza di vongole. A fine di valutare la frazione di individui con taglia inferiore a quella commerciale (25mm), all’interno della draga è stato posto un retino campionatore. Il materiale contenuto nella draga è stato selezionato al vibro-vaglio installato a bordo, attrezzato con griglie aventi fori del diametro di 19mm di apertura. Tutte le vongole trattenute dal vaglio sono state analizzate per ottenere una distribuzione di taglia. I risultati acquisiti nel corso della presente indagine hanno evidenziato una generale situazione di sofferenza per la taglia commerciale. In particolare sono state catturate molte vongole della prima maturità sessuale (14mm). Tutto ciò potrebbe essere proprio un’indicazione di banco in ricostituzione e ripresa dopo una situazione di crisi. Per quanto riguarda le forme giovanili i risultati ottenuti dalle due campagne di pesca indicano una notevole differenza di densità dei banchi di Chamelea gallina. Tali risultati sono stati ottenuti con il software ImageJ, il quale è in grado di rilevare la larghezza massima delle singole vongole. Infine sono stati registrati i valori di biomassa espressi in kg/mq, evidenziando una discreta oscillazione di valori tra le stazioni campionate. Infatti in entrambi i campionamenti le stazioni situate all’ interno degli strati più costieri presentano nella maggior parte dei casi valori, sia in biomassa che in numero, maggiori rispetto a quelle di largo. Concludendo, l’insieme dei dati raccolti ha evidenziato la necessità di urgenti misure di controllo e regolamentazione della risorsa, dei parametri eco-ambientali e della pesca esercitata, al fine di acquisire quelle informazioni utili per avviare un corretto piano di gestione della risorsa.

Analisi morfometrica classica ed EFA (Elliptic Fourier Analysis) degli otoliti del genere Mullus in Alto - Medio Adriatico.

L’obiettivo del presente lavoro di tesi è stato quello di analizzare i campioni di otoliti delle due specie del genere Mullus (Mullus barbatus e Mullus surmuletus) per mezzo dell’Analisi Ellittica di Fourier (EFA) e l’analisi di morfometria classica con gli indici di forma, al fine di verificare la simmetria tra l’otolite destro e sinistro in ognuna delle singole specie di Mullus e se varia la forma in base alla taglia dell’individuo. Con l’EFA è stato possibile mettere a confronto le forme degli otoliti facendo i confronti multipli in base alla faccia, al sesso e alla classe di taglia. Inoltre è stato fatto un confronto tra le forme degli otoliti delle due specie. Dalle analisi EFA è stato possibile anche valutare se gli esemplari raccolti appartenessero tutti al medesimo stock o a stock differenti. Gli otoliti appartengono agli esemplari di triglia catturati durante la campagna sperimentale MEDITS 2012. Per i campioni di Mullus surmuletus, data la modesta quantità, sono stati analizzati anche gli otoliti provenienti dalla campagna MEDITS 2014 e GRUND 2002. I campioni sono stati puliti e analizzati allo stereomicroscopio con telecamera e collegato ad un PC fornito di programma di analisi di immagine. Dalle analisi di morfometria classica sugli otoliti delle due specie si può sostenere che in generale vi sia una simmetria tra l’otolite destro e sinistro. Dalle analisi EFA sono state riscontrate differenze significative in tutti i confronti, anche nel confronto tra le due specie. I campioni sembrano però appartenere al medesimo stock. In conclusione si può dire che l’analisi di morfometria classica ha dato dei risultati congrui con quello che ci si aspettava. I risultati dell’analisi EFA invece hanno evidenziato delle differenze significative che dimostrano una superiore potenza discriminante. La particolare sensibilità dell’analisi dei contorni impone un controllo di qualità rigoroso durante l’acquisizione delle forme.

Fisica dell'accrescimento

L'accrescimento è un processo fondamentale in astrofisica data la sua grandissima efficienza. Nel 1959 venne individuato il primo Quasar (pur non sapendo realmente di cosa si trattasse) e nel 1963 l'astronomo tedesco Maarten Schmidt scoprì che tale oggetto, di magnitudine apparente 13 (si credeva fosse una stella), aveva un redshift z = 0:37. Stelle di magnitudine 13 non dovrebbero avere un redshift così grande. Tale oggetto doveva trovarsi a grande distanza ed emettere una luminosità molto alta, superiore anche a quella di un'intera galassia. Processi termonucleari non erano sufficientemente efficienti per spiegare un'emissione di questo tipo: si capì presto che tale emissione dovesse avere origine gravitazionale, fosse cioè dovuta all'accrescimento di materia su un buco nero. In questa tesi, dopo aver spiegato come l'accrescimento rappresenti un'importante fonte di energia in astrofisica, presenterò, nel Capitolo 1, il modello di Bondi, presentato nel 1952 da Hermann Bondi. Tale modello è il più semplice modello di accrescimento e, pur essendo basato su ipotesi (che vedremo) che trascurano diversi aspetti importanti, risulta comunque un modello fondamentale, perché permette di ricavare quantità rilevanti in astrofisica. Successivamente, nel Capitolo 2, ricaverò il valore della Luminosità di Eddington, che esprime la massima luminosità che può emettere un corpo in simmetria sferica. Anche questo risultato verrà ricavato imponendo ipotesi abbastanza restrittive, quindi non andrà interpretato come un limite invalicabile. Nel Capitolo 3 parlerò (più qualitativamente, e senza la pretesa di entrare nei dettagli) di come si formano i dischi di accrescimento, che si originano quando la materia che va ad accrescere ha un momento angolare non nullo: quindi non siamo più nel caso di accrescimento a simmetria sferica. Infine, parlerò dei processi che originano gli spettri osservati degli AGN, riferendomi prevalentemente a quei processi che originano il continuo dello spettro.

Sclerocronologia di Chamelea gallina (Linnaeus, 1758) in Adriatico

La conoscenza dell’età e della crescita dei bivalvi è un requisito fondamentale per uno studio di dinamica di popolazione e per una gestione ottimale della risorsa. Lo scopo di questa tesi è quello di individuare una metodologia valida per riconoscere la precisa natura dell’origine dei microincrementi di crescita nel guscio di Chamelea gallina, riconoscendo le discontinuità annuali all’interno del guscio. Sono stati prelevati gusci di individui di C. gallina provenienti da un precedente campionamento nella baia della Vallugola il 06/09/2013. Le valve sono state incluse in resina epossidica e sezionate dall’umbone al margine centrale e levigate così da poter osservare le fettine ottenute allo stereomicroscopio a luce trasmessa. Il vantaggio riscontrato di questa metodologia è rappresentato dalla inaccessibilità delle strutture di deposizione alle perturbazioni ambientali anche se risulta impossibile annullare i possibili effetti dovuti all’attività di pesca o di altri eventi stressanti. Sono stati individuati solamente organismi con uno o due anni di età. I picchi di rallentamento della crescita sincronizzati in ogni classe di taglia potrebbero indicare tassi di accrescimento costanti entro le classi di taglia. Si può notare inoltre una certa ciclicità con cui si presentano i picchi di rallentamento della crescita. Essi si presentano circa ogni 10-12 crestine corrispondenti ipoteticamente ad una annualità. Un limite di questa metodica è dato dal fatto che si riesce a leggere l’informazione contenuta nel guscio ma, senza una validazione non è possibile associarla ad un preciso periodo di vita dell’organismo. A causa delle tempistiche limitate, non è stato possibile condurre esperimenti di crescita in campo per validare la periodicità delle micro linee di accrescimento ma sarebbe auspicabile in futuro riuscire a svolgere almeno una delle diverse metodiche di validazione.

Fisica dell'accrescimento

Questo elaborato presenta una descrizione del fenomeno dell’accrescimento di materia su oggetti compatti, esponendo i principali modelli fisici a riguardo. Dopo un’introduzione, in cui viene mostrato come l’accrescimento rappresenti la più importante fonte di energia in astrofisica, si discute nel capitolo 1 il più semplice modello di accresci- mento, dovuto ad Hermann Bondi (1952). Tale modello, proprio per la sua semplicità, risulta molto importante, nonostante trascuri importanti aspetti fisici. Nel capitolo 2 si studia la fisica dei dischi di accrescimento, analizzando sia il caso generale che alcuni casi particolari, come quello stazionario o a viscosità costante. L’elaborato si conclude con una breve analisi dell’emissione termica da parte del disco di accrescimento.

Comportamento a fatica di provini in acciaio inossidabile realizzati tramite DMLS con diverse direzioni di accrescimento

Si tratta di una tesi svolta su diverse tipologie di provini ottenuti per Direct Metal Laser Sintering. Questi campioni sono stati provati a fatica, precisamente a flessione rotante. Per determinarne il limite di fatica è stato utilizzato il metodo Dixon. Una volta stimato questo valore sono stati svolti degli attacchi chimici per verificare la presenza di cricche e porosità. Infine, per controllare le caratteristiche descritte inizialmente dalla letteratura del materiale, sono stati sottoposti ad una prova di durezza Rockwell.