26/02/10 Rosa Forgittoni risponde ai quesiti dei ragazzi del Liceo Scientifico "P. Ruffini"

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buongiorno Professoressa e cari ragazzi,

scusate per il lungo silenzio che è seguito al mio ultimo messaggio, ma quaggiù il tempo scorre più velocemente che altrove e gli impegni, specie in questo periodo di passaggio tra la stagione estiva e quella invernale, sono stati molti e inderogabili. Come sta andando la vostra ricerca?

Io ho trovato un paio di articoli che potrebbero darvi degli spunti per il vostro lavoro e che mi sembrano inerenti all'argomento. Essi trattano degli Ecosistemi, in generale e specifici, terrestre e marino, dell'Antartide.
Spero vi possano essere utili. Nel frattempo sto visionando altro materiale che, se adatto, vi invierò al più presto. Spero di avere presto vostre notizie
Vi abbraccio
Rosa

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Cos'è un ecosistema?

Un ecosistema è una porzione di biosfera delimitata naturalmente. Ogni ecosistema è costituito da una comunità detta biocenosi e dall'ambiente fisico circostante detto anche geotopo con il quale si vengono a formare interazioni reciproche in equilibrio dinamico. Un ecosistema è definito come un sistema aperto, con struttura e funzione caratteristica determinata da:

1. flusso di energia;
2. circolazione di materia tra componente biotica e abiotica.

Nella quasi totalità degli ecosistemi il flusso di energia deriva dalla radiazione solare che non è riciclabile ma continuamente elargita dal sole. Attraverso le reti alimentari, la materia inorganica viene poi utilizzata come fonte di energia dagli organismi eterotrofi, entrando così in circolo nell'ecosistema.
Una tipica catena parte dalle sostanze chimiche inorganiche presenti nel terreno, nell'aria (anidride carbonica, acqua, e le trasforma per mezzo della fotosintesi clorofillianain sostanze organiche (erba, piante, alberi, alghe); i consumatori primari quindi se ne nutrono (erbivori, larve, molluschi) e saranno in seguito il cibo dei consumatori secondari (predatori vari, uccelli, pesci); alla loro morte i decompositori (batteri, funghi) smonteranno le sostanze organiche in elementi e composti inorganici che concimeranno il terreno ed entreranno di nuovo in ciclo.

Ecosistema freddo
Quasi perennemente ricoperto dai ghiacci, in condizioni di temperatura senza pari in tutto il globo, il continente antartico è ugualmente un ecosistema dinamico, in cui i cambiamenti possono essere talvolta molto drastici. Il freddo estremo e i lunghi periodi di oscurità hanno sempre limitato la produttività delle alghe microscopiche dell’Antartide. La disponibilità di tali alghe, a sua volta, controlla la catena alimentare dell’intera regione, dagli organismi unicellulari ai predatori come balene e foche, rendendo la vita problematica a molte specie animali.  Ma durante le ere glaciali si verificarono condizioni ancora più difficili: la copertura glaciale della terraferma era molto spessa e permanente, così come la presenza di ghiaccio sulla superficie del mare. In particolare, sottolineano gli studiosi, pinguini, balene e foche divennero fortemente dipendenti per la loro sopravvivenza dalle zone di mare libere dai ghiacci, le cosiddette polynia, che esistevano molto più a sud rispetto agli attuali limiti del ghiaccio marino invernale dell’Antartide. Proprio nelle polynia si stabilirono nuove catene alimentari, anche in virtù delle corrente ascendenti di acqua a temperatura relativamente alta.

"La scienza comincia solo ora a stimare ciò che successe durante le ere glaciali", ha commentato Thatje. "Questa ricerca sta portando una radicale riconsiderazione di tali periodi del passato. Le specie antartiche sono esempi incredibili di adattamento alle avverse condizioni ambientali: comprendere come si è evoluta la fauna di questa regione anche in funzione delle glaciazioni che si sono succedute nel tempo consentirà di valutare la sensibilità degli ecosistemi all'attuale riscaldamento climatico”.  

Il deserto freddo

Contrariamente a quanto si potrebbe pensare l'affermarsi della vita nelle aree deglaciate dell'Antartide non è reso soltanto difficile dalle basse temperature o dall'assenza di luce in inverno, ma soprattutto dalla mancanza di acqua allo stato liquido. Nonostante i ghiacci dell'Antartide costituiscano la principale riserva d'acqua dolce del pianeta (80%), le precipitazioni nevose e l'umidità relativa dell'atmosfera sono molto scarse e questa si trova difficilmente allo stato liquido. In estate, però, l'acqua può formarsi in particolari microambienti o lungo le coste. In queste zone la temperatura del suolo può superare i 20 °C e lo scioglimento della neve può determinare la formazione di piccoli corsi d'acqua, pozze e laghetti.
Le comunità biotiche negli ecosistemi terrestri antartici comprendono poche specie di organismi autotrofi (alghe, muschi e licheni) funghi e alcuni invertebrati eterotrofi. Quindi gli studi condotti in ecosistemi così semplici sono utili per poter comprendere il funzionamento ed elaborare dei modelli per sistemi più complessi.
Questi ecosistemi sono estremamente fragili e, mentre su scala locale è indispensabile valutare l'impatto determinato dalla presenza dell'uomo, su quella globale è necessario studiare i possibili effetti determinati dall'incremento della temperatura e della radiazione ultravioletta.
In un ambiente estremo come quello antartico gli organismi hanno messo a punto adattamenti morfologici e fisiologici per prevenire la perdita di acqua, accumulare nei tessuti sostanze anticongelanti (es: acidi licheni, carboidrati, glicerina che impediscono la formazione di cristalli di ghiaccio) e molte specie trascorrono lunghi periodi di tempo in una forma di vita latente, caratterizzati dalla quasi totale assenza di acqua. Tuttavia il successo biologico della popolazione non può essere assicurato dalla semplice sopravvivenza. Quindi, gli organismi hanno adottato anche particolari strategie di accrescimento limitatamente ai periodi in cui è disponibile l'acqua, e molti si riproducono per via vegetativa per poter mantenere la popolazione e colonizzare nuovi siti.  

L'Antartide
L’Antartide ha il clima più freddo e più secco della terra. La causa del grande freddo, caratteristico delle regioni polari, e’ intimamente connessa alla loro posizione geografica; infatti sia la regione artica che antartica, ricevono soltanto una piccola quantità di radiazione solare diretta, a causa della bassa incidenza con cui tale radiazione colpisce la terra alle latitudini polari.  In realtà, la regione antartica riceve più radiazione di quella artica a causa dell’eccentricità dell’orbita terrestre intorno al sole. Durante il periodo estivo, le regioni polari ricevono circa il 30% dell’energia ricevuta all’equatore, mentre durante il periodo invernale, esse non ricevono nessuna radiazione, per cui in definitiva, ciascun polo riceve annualmente circa il 15% dell’energia che riceve l’equatore.
La regione antartica e’ comunque molto più fredda di quella artica, a causa della differente distribuzione fra terre emerse e mari che c’e’ fra l’emisfero australe e l’emisfero boreale; infatti il bacino Artico e’ un’area  oceanica quasi  completamente circoscritta da masse continentali, in cui l’oceano si comporta come fonte di calore per le aree continentali circostanti, mentre all’opposto, l’Antartide e’ un continente circondato dall’ oceano Meridionale. In inverno l’area di ghiaccio marino che circonda l’Antartide (17-20 milioni di Kmq) è più estesa del continente stesso (14 milioni di kmq). Un’ altra delle cause che contribuiscono a mantenere freddo il continente e’ l’elevazione media della calotta di ghiaccio che raggiunge i 2000 m e oltre. A queste quote, gran parte della radiazione ricevuta in estate viene irradiata. In inverno, nessuna radiazione e’ ricevuta e l’area perde ulteriormente gran parte del proprio calore. Il risultato della perdita di calore e’ un forte raffreddamento della superficie, sicché le temperature al suolo sono molto più basse rispetto a quelle dell’atmosfera. L’effetto principale di questo freddo estremo, che e’ anche la principale caratteristica del clima, e’ che l’acqua presente nel continente, si trova perennemente “imprigionata“ sotto forma di ghiaccio. Nell’atmosfera questo determina un basso tasso di umidità e scarse precipitazioni, mentre nel suolo l’acqua e’ presente quasi esclusivamente nella sua fase solida e, solo per brevi periodi in estate, in forma liquida. Benché quindi l’Antartide possieda circa l’80% delle riserve di acqua dolce di tutta la terra, sotto forma di ghiaccio, il clima antartico e’ uno dei climi più aridi del pianeta.

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Elementi climatici: la Temperatura
La parte più calda del continente e’ la Penisola Antartica e le isole adiacenti in cui la temperatura media annua può essere solo di poco più bassa di -5 °C. Più a sud e intorno alla costa Antartica, le temperature medie variano fra circa  -10 e -20 °C, ma già a breve distanza dalla costa, esse scendono rapidamente intorno a -40 °C. Gran parte del plateau centrale ha una temperatura media inferiore ai -50 °C, e la più bassa temperatura finora registrata e’ stata di -88 °C rilevata alla stazione russa di Vostok, nel cuore dell’Antartide orientale; in generale, quest’area presenta delle temperature medie più basse rispetto a quelle della parte occidentale.
L’intervallo di temperature massime estive varia dai pochi gradi sotto zero per le regioni costiere ai - 30 °C per le stazioni all’interno come Sout Pole o Concordia o Vostok. Tutte le stazioni sono caratterizzate da un breve periodo estivo in cui vengono osservate le temperature massime, seguito da un lungo periodo invernale caratterizzato da temperature basse e fluttuanti. Per brevi periodi le temperature possono salire ben al di sopra delle medie mensili, specialmente nelle stazioni costiere. Le maggiori differenze fra le varie stazioni sono, sopratutto, in relazione alle differenze fra il clima marittimo e continentale.

Il Vento
L’origine dei venti in Antartide e’ fortemente influenzata dalle masse fredde di ghiaccio alle alte quote. La perdita di calore per irraggiamento produce uno strato superficiale di aria molto fredda, che scorre in modo strettamente condizionato dalla superficie topografica del ghiaccio. Questi venti di caduta o catabatici, sono generalmente i più importanti e caratteristici dell’Antartide. Essi possono diventare particolarmente forti lungo il pendio e ai piedi del pendio che dal plateau centrale porta alle zone costiere. Essi sono la causa delle condizioni quasi costanti di vento forte e tormente di neve (blizzard) registrate in molte stazioni costiere in Antartide. Nelle regioni più interne del continente, questi venti sono solitamente meno forti, ma spesso essi si dispongono nella stessa direzione, dando origine alle caratteristiche configurazioni a duna della superficie nevosa (sastrugi). Il flusso di aria uscente nei bassi strati, causato dei venti catabatici, e’ bilanciato dalla massa d’aria entrante negli strati alti della troposfera, proveniente da regioni ancora più a nord, che trasporta sufficiente calore da compensare in parte la perdita per irraggiamento e a mantenere in equilibrio le basse temperature caratteristiche dell’Antartide. La circolazione in quota gioca un ruolo fondamentale, sia per quanto riguarda la quantità delle precipitazioni, che per la loro composizione chimico-fisica. Intorno ai margini costieri, l’influenza dei venti catabatici viene attenuata a causa dell’aumento dell’influenza dei cicloni che si muovono da ovest verso est. Sia la Penisola Antartica, che si protende in seno a questa circolazione, che le altre regioni costiere sono particolarmente interessate da queste perturbazioni. In queste situazioni, anche venti molto deboli possono apportare quantità considerevoli di aria relativamente calda e umida dal mare e di conseguenza maggiori quantità di precipitazioni. 

Le precipitazione
L’acqua del ghiaccio antartico rappresenta circa il 2% di quello contenuto dagli oceani della terra. Visto che la calotta glaciale e’ in equilibrio, nel senso che non avanza ne’ regredisce, ne deriva che la quantità di acqua ricevuta sottoforma di precipitazioni deve bilanciare quella persa nello scioglimento.
Le stime di precipitazione sono difficili da fare in quanto il vento muove la neve continuamente attraverso la superficie del continente, e in modo particolare sull’Antartide occidentale. Qualsiasi ostacolo presente sulla superficie blocca la neve trascinata dal vento e viene sepolto, creando quindi un accumulo, mentre le superfici già lisce vengono continuamente ripulite da qualsiasi tipo di precipitazione. In ogni caso, gli accumuli sono stati stimati utilizzando vari metodi quali ad esempio le sezioni stratigrafiche, differenze nel rapporto isotopico dell’ossigeno nella neve accumulata e il decadimento negli strati nevosi degli isotopi radioattivi presenti nell’atmosfera sia naturalmente che come risultato dei test atomici. Si rileva che la precipitazione e’ < di 5 gr/cm^2 /anno su gran parte del plateau dell’Antartide orientale, e la maggior parte del continente riceve tra 5 e 20 gr/cm^2/anno. Sulle coste l’andamento delle precipitazioni e’ variabile, alcune località ricevono oltre 60 gr/cm^2/anno, mentre altre aree isolate ricevono scarse quantità di precipitazioni. La precipitazione media totale per l’intero continente ammonta a circa 15 gr/cm^2/anno. La caratteristica più importante da rilevare, e’ il fatto che la distribuzione delle precipitazioni su gran parte dell’Antartide orientale, rispecchia quella di regioni estremamente aride del pianeta quali il Sahara e il deserto del Gobi. Di fatto, la maggior parte dell’Antartide e’ tecnicamente un deserto.
La natura arida del continente viene ulteriormente enfatizzata dal freddo estremo e, nonostante la grande quantità di acqua presente, essa rimane perennemente ghiacciata, e quindi di fatto, mai disponibile in forma liquida.
L’aridità della parte centrale dell’Antartide e’ una conseguenza della circolazione atmosferica. Secondo Weyant (1966) gran parte dell’acqua atmosferica precipitata sull’Antartide, ha origine dalle acque libere dell’emisfero australe. Il maggior afflusso di acqua si verifica durante l’inverno e la maggior parte di essa viene trasportata nell’alta troposfera.
La zona del Plateau più interno, che comprende gran parte dell’Antartide orientale, e presenta precipitazioni inferiori ai 10 gr/cm^2/anno, raramente e’ interessata da copertura nuvolosa, riceve una elevata insolazione ed e’ caratterizzata da venti di debole intensità. Di conseguenza, la maggio parte delle precipitazioni che interessano questa regione, provengono direttamente dai livelli più alti della troposfera, e hanno origine nei mari remoti sia delle regioni temperate che tropicali.

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Regioni climatiche
A seconda delle caratteristiche climatologiche predominanti, il continente antartico può essere diviso in un numero ben definito di regioni climatiche. Weyant (1966) ha individuato 3 zone:

1. il Plateau Antartico,
2. la zona di pendio,
3. la fascia costiera,

mentre Holdgate (1970, 1977) ha aggiunto una quarta zona:

1. la zona marittima, che comprende la costa occidentale della penisola Antartica e le isole vicine.

Il Plateau Antartico
Questa regione è caratterizzata da un regime di venti deboli, scarse precipitazioni nevose e temperature estremamente basse, mentre il cielo e’ prevalentemente sereno e, di conseguenza, la regione riceve più radiazione solare del resto dell’Antartide.
Al Polo Sud, la temperatura varia tra i ­10 °C in estate e i – 80 °C in inverno, ma le più basse temperature sono state registrate a Vostok. La quantità di precipitazione oscilla tra 0 e 45 mm. Darlymple (1966) ha suddiviso questa regione in 4 zone, in base alle temperature medie annuali, la velocità del vento, e il fattore windchill, che combina insieme i primi due parametri. Il nucleo centrale, che occupa la parte più interna dell’Antartide orientale, presenta il più alto fattore windchill e le più basse velocità del vento e precipitazioni. Le altre zone occupano delle aree concentriche intorno al nucleo, a eccezione della zona fredda di transizione che e’ troppo piccola per essere mostrata sulla mappa dell’Antartide orientale, e occupa anche la parte centrale dell’Antartide occidentale. Quest’ultimo ha generalmente un’elevazione media inferiore dell’Antartide orientale ed è più direttamente influenzato dalle perturbazioni circumpolari. Come conseguenza, i venti sono più forti, il blowing snow (scaccianeve) è molto più comune e le precipitazioni sono comunque maggiori. 

La zona di pendio
Il clima della zona di pendio e’ generalmente rigido, caratterizzato da forti venti catabatici, spesso rafforzati dall’attività ciclonica e frequenti, forti bufere di neve. Le misure di nuvolosità, precipitazioni e temperatura sono intermedie fra quelle della zona interna e quelle delle coste adiacenti. Questa zona corrisponde in parte alla zona fredda catabatica e forma un bordo limitato intorno al perimetro più esterno dell’Antartide orientale, dove i pendii sono più ripidi.

La fascia costiera
La fascia costiera dell’Antartide orientale, inclusa la banchisa, riceve maggiori quantità di umidità, rispetto alle zone del Plateau centrale. Questa umidità’, proveniente dagli oceani che circondano l’Antartide, viene trasportata dalle masse d’aria che si muovono nei livelli più bassi dell’atmosfera. Il clima della fascia esterna dell’Antartide dipende in larga misura dalla topografia. Queste aree sono caratterizzate da venti catabatici molto forti che provengono dal Plateau centrale e possono diventare estremamente violenti  laddove si incanalano a causa della topografia. Quando i venti sono forti, c’e un considerevole trasporto di neve in sospensione (scaccia neve) e nessuna o scarsa precipitazione diretta, per cui la neve che viene soffiata direttamente dal Plateau centrale, ne mantiene le caratteristiche chimico-fisiche. Le zone più esterne del continente sono comunque anche interessate dall’attività ciclonica che interessa la zona più meridionale dell’oceano Antartico; i venti che provengono dal mare possono portare precipitazioni che hanno un origine locale. Quando i venti catabatici si attenuano o cessano del tutto, le masse d’aria marittima possono muoversi verso l’interno del continente, spesso portando nuvolosità e precipitazioni abbondanti. Questo e’ particolarmente caratteristico delle regioni dell’Ice Shelf, dove la circolazione di vento catabatico può essere deviata dalla presenza di montagne o ostacoli simili. La fascia costiera, essendo a quote e latitudini più basse, e’ relativamente più calda delle regioni interne. Le temperature sono inoltre mitigate dalla vicinanza del mare. Le perturbazioni si muovono da ovest verso est nell’area dell’oceano meridionale, portano abbondanti precipitazioni e favoriscono i forti venti osservati in queste aree. La mappa dei percorsi delle perturbazioni mostra una forte tendenza delle perturbazioni a muoversi lungo la costa dell’Antartide orientale, per poi retrocedere con una traiettoria curva in corrispondenza sia del Mare di Ross che dell’Antartide occidentale.

La regione marittima
Il clima della regione marittima della penisola Antartica, a causa della posizione più settentrionale della penisola, e’ dominato da perturbazioni circumpolari, che si muovono intorno al continente, piuttosto che dal flusso di correnti fredde provenienti dal Plateau centrale. La radiazione solare ricevuta è maggiore e le temperature sono più elevate a causa della vicinanza del mare. Conseguentemente le temperature minime invernali non sono così basse come nel resto del continente. Precipitazioni nevose sono più frequenti e abbondanti che altrove, e qualche volta le temperature diventano sufficientemente elevate da permettere precipitazioni piovose. Le temperature, nel periodo estivo, frequentemente superano lo zero termico.

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L’atmosfera in Antartide: concavità dell’orizzonte
Una particolarità che gli escursionisti sono soliti sottolineare dopo un viaggio in Antartide è la concavità dell’orizzonte: alle medie latitudini si è soliti vedere tutto piatto, mentre sulla calotta polare le nuvole, ad esempio, sembrano salire all'orizzonte dal basso. La trasparenza e la purezza dell'aria e la mancanza di punti di riferimento rendono poi difficile la stima delle distanze e delle dimensioni, per cui lo sguardo si spinge molto più al di là del solito e ciò che sembra vicino è in realtà distante decine e decine di chilometri.

Fenomeni ottici
Le " aurore australi " o " luci del sud " sono forse il fenomeno più straordinario. Simili alle aurore boreali dell'estremo nord, sono infatti delle manifestazioni luminose in aria rarefatta e ionizzata, osservabili sotto forma di raggi multicolori. Questi si formano esattamente nella ionosfera e si manifestano ad altezze di centinaia di metri, pur se fenomeni simili possono verificarsi anche ad altezze intorno ai 1000 metri.  Suggestivi sono anche gli " halo ", anelli luminosi intorno al sole (paraelio) o alla luna (paraselene), i quali danno l'illusione di vedere contemporaneamente tre soli e tre lune sulla stessa linea. Si osserva più spesso quando gli astri sono vicini all'orizzonte e l'immagine vera è quella al centro. Sono dovuti a effetti particolari di rifrazione della luce, per la presenza di particelle di ghiaccio sospese nell'atmosfera.

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Ecosistema terrestre
Le temperature fredde, la calotta di ghiaccio che copre il 98% della superficie del continente e le variazioni estreme dell’irraggiamento solare (nel semestre d’estate il sole non tramonta mai e in quello invernale non sorge mai) rendono l’ambiente dell’Antartide del tutto inadatto allo sviluppo delle forme di vita complesse. La flora e la fauna crescono solo nelle aree costiere, dove si trova la maggior parte delle terre non coperte dai ghiacci e le condizioni climatiche sono meno severe. Per queste ragioni, l’ecosistema terrestre è assai povero.
E’ caratterizzato infatti dall’assenza di alberi, arbusti e prati. Il suolo, nelle aree non coperte dal ghiaccio, è in genere ghiaioso e privo di humus, per la scarsa umidità e l’eccessiva salinità. Ciò costituisce un ostacolo quasi insuperabile per lo sviluppo delle piante. Due sole specie, presenti in un limitato numero d'esemplari nella Penisola, sono fanerogame e fioriscono: sono la Deschampsia Antartctica e la Colobanthus Crassifolius. Tutte le altre specie vegetali sono crittogame, cioè non generano semi e si riproducono per mezzo delle spore. Sono alghe, muschi e licheni: sono molto diffuse e se ne contano numerose specie diverse. Poche sono le specie di insetti, di dimensioni microscopiche. Non vi sono rettili né mammiferi terrestri e tutti gli animali superiori, come le foche, i pinguini e gli uccelli, appartengono all’ecosistema marino.

Ecosistema marino
Mentre l’ecosistema terrestre consente la sopravvivenza solo di poche comunità isolate, l’ambiente costiero e oceanico è al contrario molto ricco di piante e di animali e costituisce un ecosistema marino ben sviluppato e strutturato. La fonte di questo dinamismo è l’elevata produttività dell’oceano Antartico, dovuta alla Corrente Circumpolare. Essa apporta infatti un rifornimento continuo di acqua calda e ricca di sostanze nutritive, proveniente dalle latitudini più basse, e assicura il costante ricambio dell’ossigeno. Queste condizioni favoriscono lo sviluppo del “ plancton ”, che è il prodotto primario dell’oceano e lo stadio più basso della catena del cibo in Antartide. Il plancton è formato da un grandissimo numero di microrganismi, sia vegetali (fitoplancton) che animali (zooplancton), che si trovano a mezz’acqua nel mare. Possono muoversi solo verso l’alto e il basso, per avvicinarsi o allontanarsi dalla superficie marina e dalla luce. La dislocazione e il movimento delle masse di plancton sono perciò determinate unicamente dalle correnti marine. Il fitoplancton è composto da alghe microscopiche, per lo più unicellulari, e da protozoi che si nutrono dell’energia solare. Lo zooplancton è formato da piccolissimi animali sia erbivori che carnivori.

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Il Krill
Il componente più importante dello zooplancton è il “Krill”. la parola è di origine norvegese e significa “pesciolino”. Il nome identifica alcuni piccolissimi crostacei della famiglia delle Euphausidae, dei quali il più conosciuto e diffuso è la euphausia Superba, molto simile a un gamberetto lungo da 4 a 6 centimetri. Il Krill forma ammassi enormi, alti 10-20 metri ed estesi per centinaia di metri, con una densità spesso superiore ai 15 chilogrammi per metro cubo. La tendenza dei microrganismi ad addensarsi per formare il Krill è correlata alla loro capacità di emettere una luminescenza tra il verde chiaro e il blu , che consente loro di rimanere gli uni in vista degli altri. Le masse di Krill si trovano intorno al continente a sud della Convergenza Antartica, più abbondanti in direzione del Sud-America e del continente indiano. Le stime più recenti calcolano l’ammontare delle intere riserve tra i 200 e i 600 milioni di tonnellate. Il Krill gioca un ruolo chiave nella dinamica dell’ecosistema marino dell’Antartide. Direttamente o indirettamente, tutte le specie animali dipendono infatti dal Krill, le cui migrazioni sono fedelmente seguite dalla grande maggioranza dei calamari, dei pesci, delle balene, delle foche, dei pinguini e degli uccelli marini. In altre parole, l’ecosistema marino dell’Antartide è estremamente lineare e la progressione degli organismi più piccoli ai grandi mammiferi avviene attraverso il Krill.

Gli organismi invertebrati e i pesci
L'oceano Antartico è popolato da un’enorme quantità di organismi invertebrati: spugne, aneliti, echinodermi (stelle e ricci di mare) e molluschi. I calamari hanno una grande importanza, perché costituiscono uno degli alimenti fondamentali per l’ecosistema marino dell’Antartide. Più di cento specie di pesce vivono nei mari dell’Antartide. Molti appartengono alla famiglia delle Nototenidaee, tra le quali il più importante è certamente il merluzzo antartico (notothenia rosii) per il suo valore commerciale. Un grande interesse scientifico ha il pesce glaciale (cryocraco antarcticus), per il processo di adattamento alle freddissime temperature dei mari antartici. La caratteristica più sorprendente è la completa assenza della emoglobina nel sangue, che consente al sangue stesso di conservare la sua normale viscosità e la incapacità di coagulare anche al di sotto delle normali temperature di congelamento. L’assenza dell’emoglobina, che normalmente colora il sangue di rosso, ha reso però il sangue e il pesce glaciale quasi trasparenti!
La Convergenza Antartica, nota anche come Fronte Polare Antartico oppure Zona Frontale Polare, è la frontiera biologica che limita a nord l'oceano Australe. In realtà, le acque dell'Oceano antartico vanno un po’ più a nord ma non è possibile definire i confini.
La convergenza Antartica è una fascia con larghezza che varia da 40 a 80 Km tra le latitudini 40° Sud e 60° Sud a circa 1600 Km dalle coste. Qui l'acqua che fluisce verso Nord, fredda, densa e vicina al punto di congelamento, sprofonda sotto l'acqua più temperata sub-antartica che si muove verso Sud. Le due masse d'acqua non si mescolano, dato che i venti occidentali le deviano in due correnti parallele. Una differenza di temperatura marca chiaramente il confine tra i due flussi: quando si supera questo limite verso Sud, quasi subito, la temperatura d’acqua cala di 2-3° C. Diverso è anche il grado di salinità delle due diverse masse d’acqua.
In pratica, sia a causa delle correnti che della diversa densità dell’acqua (temperatura + salinità), le acque dell’oceano Antartico non si mescolano con quelle dell’oceano Indiano né con quelle dell’oceano Pacifico.
La Convergenza Antartica costituisce una barriera insormontabile per gran parte degli organismi marini di minori dimensioni soprattutto planctonici. E’ per questo che a Sud della Convergenza Antartica si sono evoluti ecosistemi del tutto particolari, infatti, gran parte degli esseri viventi dell'Antartide sono in parte endemici, cioè di questi luoghi, e non vivono in nessun altro posto del pianeta. Una volta superata la Convergenza antartica incontreremo numerose specie di uccelli, dai diversi tipi di Albatros alle petrelle, al piccione del capo. In prossimità delle isole Shetland meridionali inizieranno gli avvistamenti dei primi iceberg.

Posizione geografica
L'Antartide è la massa di ghiaccio che ricopre la regione più a sud della Terra. Il Trattato Internazionale dell'Antartide la definisce sotto il profilo geopolitico come l'intera area che si estende al di sotto dei 60° di latitudine sud. Ai fini scientifici, è invece più utile il confine oceanografico e biologico della Convergenza Antartica, che segna il limite della differenza di temperatura tra le acque polari e quelle temperate. Osservata dallo spazio, l'Antartide appare come uno scudo di ghiaccio, che ha il suo centro al Polo Sud e di qui si estende in ogni direzione per circa 2.500 km, fino al mare. Una grande penisola (la Penisola dell'Antartide), lunga più di 1.500 km, si proietta verso il Sud America. Due grandi baie contrapposte, una ad est e l'altra a ovest della Penisola, delimitano i 2 mari (il Mare di Weddell e il Mare di Ross rispettivamente), che entrano nel continente per 500-1.000 km di lunghezza e 1.000 km di larghezza. Entrambi sono in gran parte ricoperti da un'estesa banchisa glaciale. La massa continentale è quasi interamente compresa all'interno del Circolo Polare Antartico (66° 33' lat. sud) ed è circondata dall'oceano Antartico, che la separa dagli altri continenti. Il più vicino è il Sud America, a circa 1.000 km; l'Australia e la Nuova Zelanda sono a circa 2.200 km; il Sud Africa a 3.600.

L'Oceano Antartico è formato dalla confluenza meridionale degli oceani Pacifico, Atlantico, Indiano. Le sue caratteristiche fisiche e chimiche (temperature molto basse e alto contenuto di mineral ) e la sua elevata produttività biologica ne fanno un ben definito e separato ecosistema marino. Il suo limite settentrionale è costituito dalla Convergenza Antartica , che è la linea dove le acque fredde e poco saline che risalgono dalle coste dell'Antartide incontrano e vengono spinte verso il basso dalle acque più calde e saline provenienti dalle regioni più temperate: la differenza di temperatura è di 2-3 °C. Disposta come una cintura intorno al continente antartico, tra i 50° e i 60° di latitudine sud, a 300-400 km dalla costa, la Convergenza Antartica rappresenta un confine biologico e non geografico: a sud di essa, tutte le forme di vita sono altamente specializzate e adattate alla sopravvivenza nel particolarissimo ecosistema antartico.
La superficie dell'Antartide è stimata intorno ai 14 milioni di chilometri quadrati, che comprendono anche la parte di calotta glaciale che si protende sui mari: equivale all'estensione degli Stati Uniti e dell'Europa insieme. La calotta ricopre il 98% della superficie del continente ed ha uno spessore medio di 2.000 km. Da essa emergono solo le cime delle montagne più alte, che superano i 4.500 m sul livello del mare e sono piuttosto numerose. Per questa ragione, l'Antartide è il continente con l'altitudine media più elevata del mondo. Il Polo Sud al centro dell'Antartide è Polo Sud Geografico. E' il punto nel quale l'asse di rotazione della Terra incontra la superficie: corrisponde alla latitudine più meridionale (90° sud), dove tutti i meridiani si incontrano. Oltre a quello geografico, si definiscono i poli magnetico e di inaccessibilità relativa. Il Polo Sud Magnetico è il punto nel quale convergono le linee di forza del campo magnetico terrestre. La sua posizione varia con il variare del campo magnetico e si sposta ogni anno di 10-20 km: attualmente è localizzato nella Terra di Adelia. Il Polo d'Inaccessibilità Relativa è il punto del continente più distante dalla costa e quindi da ogni altra Terra: è situato a 86° 06' di latitudine sud e 40° 58' di longitudine est.

Nell'area che circonda la Convergenza Antartica, si trova un gran numero di piccole isole e arcipelaghi, disseminati ai limiti degli oceani. Si tratta di un'area geografica non omogenea ma indicata col nome d'Area Sub Antartica, per indicare che è strettamente correlata all'Antartide sebbene ne rimanga distinta da alcune caratteristiche climatiche, biologiche e oceanografiche. Tra i gruppi più importanti di isole vi sono: sul versante atlantico, la Georgia del Sud, le Orcadi e le Sandwich Australi, Tristan da Cunha e Bouvet; sul versante indiano, Prince Edward, Crozet, le Kerguelen, Amsterdam, Saint Paul, McDonald e Heard; sul versante pacifico, Macquarie, Auckland, Campbell, Antipodes, Bounty e Balley. L'Antartide è una delle regioni più antiche della Terra. Non ha però sempre occupato la sua posizione attuale. Faceva parte del continente scomparso di Gondwana, che era formato dal Sud-America, l'Africa, l'India, il Madagascar e l'Australia, prima che si separassero. Se ne distaccò circa 65 milioni d'anni fa e un movimento di deriva la spinse sempre più a sud, fino alla sua posizione odierna, intorno al Polo, in una delle aree più fredde del nostro pianeta.

20-25 milioni d'anni fa, si formò la calotta glaciale che la ricopre quasi interamente e alla quale si doveva la convinzione, oggi superata, che l'Antartide fosse un'unica grande massa continentale. Grazie ai più recenti studi geologici e geofisici, sappiamo invece che se tutto il ghiaccio che la riveste venisse asportato, l'Antartide si mostrerebbe formata da due grandi regioni, separate dall'oceano, sul quale il ghiaccio forma un ponte tra il Mare di Ross e il Mare di Weddell. La regione ad est del meridiano di Greenwich è l'Antartide Orientale e consiste in un'unica placca di forma rotondeggiante. L'altra regione è l'Antartide Occidentale, molto meno estesa e formata da alcuni gruppi di isole di differente grandezza, separate da tratti di mare chiusi. All'origine faceva parte del sistema montuoso all'estremità meridionale dell'oceano Pacifico (il Sistema Andino), che s'interrompe a sud della Terra del Fuoco ma prosegue con il così detto Arco della Scozia (isole Shetland e Orcadi Australi, isole della Georgia del sud) e la Penisola dell'Antartide.
La maggior parte del territorio sub-glaciale dell'Antartide Orientale è occupata da una pianura, sepolta sotto la calotta glaciale. L'area è delimitata da alcuni sistemi montuosi che superano spesso i 3.000 m d'altezza ed emergono dal ghiaccio. Il sistema più esteso è la Catena Trans-antartica, che attraversa il continente, dalla Terra di Coats, sul mare di Weddell, alla Terra Vittoria, sul mare di Ross. E' la spina dorsale dell'Antartide e corre lungo la linea di demarcazione tra le regioni Orientale e Occidentale. La cima più alta è il monte Kirkpatrick con i suoi 4.500 m sul livello del mare.
La catena montuosa principale dell'Antartide Occidentale è la Catena Antartica Andina, che si estende lungo la Penisola, con rilievi che oltrepassano spesso i 4.000 m d'altezza. La Catena dell'Ellsworth è l'altro sistema montuoso importante di questa regione, e va dalla base della Catena Antartica Andina alla parte centrale di quella Transantartica. Il monte Vinson tocca i 5.140 m ed è la vetta più elevata.
Le aree non coperte dai ghiacci sono solo il 2% della superficie dell'Antartide, Corrispondo a isolati picchi montuosi, chiamati con il nome eschimese "nunataks", o a piccole valli con un clima particolarmente favorevole, chiamate "oasi". Anticamente, l'attività vulcanica è stata molto intensa in Antartide, in particolare lungo l'Arco della Scozia. Il vulcano più importante è il monte Erebus, alto 5.000 m: si trova all'isola di Ross, al largo della Terra Vittoria.