ASSOCIAZIONI A DIATOMEE POLARI NEL MARE DI ROSS (ANTARTIDE): RICOSTRUZIONE PALEOAMBIENTALE E PALEOCLIMATICA

2000/2001Questo studio sperimentale si inserisce nel Progetto Nazionale Ricerche in Antartide (Area tematica Global Change) con lo studio di carote di bacino e/o di piattaforma continentale finalizzato all'ottenimento di informazioni paleoclimatiche mediante analisi multidisciplinari (sedimentologiche, mineralogiche, micropaleontologìche, geochimiche, ecc.). L'indagine è rivolta, in particolare, agli aspetti micropaleontologici corrispondenti ai taxa silicei e la loro risposta conservativa e sedimentaria relativa ai cambiamenti climatici e quindi ambientali (come per esempio l'espansione ed il ritiro della West Antarctic Ice Sheet cioè la Calotta Orientale Antartica) occorsi nel Mare di Ross durante il tardo Quatemario, in particolare relativi alle finestre temporali degli ultimi 250-300000 e 30-40000 anni. Sono state a tal fine scelte tre carote prelevate durante spedizioni antartiche svoltesi in anni differenti e relative alle sporacitate finestre temporali e ad ambienti bacinali esterni (ANTA91 8 ed ANTA99 23) ed interni alla piattaforma continentale (ANTA96 5bis). L'opportunità di studiare i taxa silicei deriva dal fatto che questi risultano essere gli organismi che maggiormente contribuiscono alla genesi dei sedimenti antartici e periantartici. La sedimentazione biogenica silicea in Antartide è infatti rappresentata in gran parte da sedimenti diatomacei con un contributo secondario di radiolari e spicole di spugne. E' strettamente correlata alla produttività primaria delle masse d• acqua; quest'ultima è legata a situazioni ambientali particolari quali l'estensione della copertura glaciale ed i sistemi frontali oceanici e periantartici, dovuti a scontro di masse d'acqua con caratteristiche chimico-fisiche differenti, tutti fattori influenzati dalle variazioni climatiche antartiche. Lo studio proposto Si è rivolto principalmente all'analisi del potenziale paleoclimatico e biostratigrafico delle diatomee e delle loro associazioni applicato ad alcune carote raccolte in ambienti bacinali esterni ed interni alla piattaforma continentale nel Mare di Ross ed ha approfondito alcuni strumenti di indagine quali indici biotici relativi a determinate specie. Le diatomee e le relative associazioni, esaminate nelle carote, si sono dimostrate particolarmente sensibili alle variazioni ambientali e climatiche, nonostante siano forme generalmente planctonche e soggette a possibili fenomeni di disturbo, quali trasporto laterale con selezione, dissoluzione selettiva ecc. Sono legate infatti a masse d'acqua con caratteristiche chimico-fisiche ben determinate; è stato infatti notato che, in certe condizioni ambientali, possono dare origine ad intense fasi vegetative (blooms vegetativi) che marcano zone caratterizzate da particolari condizioni ambientali o idrodinamiche. Ciò le rende indispensabili nella comprensione dell'evoluzione temporale ambientale (segnale di paleoproduttività della colonna d'acqua), delle facies sedimentarie e degli equilibri idrodinamici antartici. Questo studio ha messo in evidenza la risposta data dalle dalle microflore silicee ai cambiamenti climatici, che si rivelata particolare in quanto legata a variabili biotiche ed in alcuni casi in anticipo rispetto a quella data da altri strumenti di indagine ambientale (ad esempio i parametri sedimentologici, ecc ... ). Le diatomee hanno dimostrato inoltre di essere raffinati strumenti biostratigrafici, indispensabili per caratterizzare le diverse facies sedimentarie, anche se soggette a rimaneggiamento, suggerendo un loro utilizzo per la comprensione delle dinamiche di trasporto ed erosione glaciale. l principali obiettivi conseguiti mediante il presente lavoro sono di seguito riassunti: -Inizialmente si è resa necessaria una approfondita ricerca bibliografica sull'Antartide in generale e sul Mare di Ross in particolare, sulla tassonomia ed ecologia delle diatomee; questo ha consentito di evidenziare lo stato attuale degli studi relativi all'utilizzo delle diatomee quali indicatori biostratigrafici ed ambientali; sono stati quindi identificati i taxa presenti e le specie di diatomee antartiche più significative ai fini di una interpretazione paleoambientale e paleoclimatica. -Sono state definite le metodologie di preparazione dei sedimenti, di studio dei campioni e di analisi dei dati anche con l'ausilio di tecniche dr analisi matematica e statistica quali la correlazioni tra specie, la Cluster Analysis e lo sviluppo di procedure automatiche su programmi applicativi Excel ed R. -Sono state approfondite problematiche tassonomiche ed ambientali relative ad alcune forme. Tali approfondimenti, assieme all'utilizzo del SEM, hanno reso possibile ottenere un valido supporto iconografico e produrre un manuale tassonomico corredato di informazioni ecologiche attuali, biostratigrafiche e fotografie al microscopio ottico e al SEM (Appendice tassonomica). - Sono stati identificati alcuni taxa miocenìci e plio-pleistocenici rimaneggiati, probabilmente legati a trasporto da zone di piattaforma continentale più interne dovuto alle lingue glaciali (Ice streams) in fasi di avanzamento. Sono inoltre state selezionate alcune specie caratterizzate da particolari va lenze ambientali per la definizione degli indici biotici, ad esempio relativi al rapporto tra taxa del Genere Fragilariopsis ed Eucampia (Eucampia lndex). -Dallo studio qualitativo e quantitativo si è potuto ricavare una stima delle modalità ed intensità di risposta sia delle associazioni che degli indici biotici. l dati ottenuti, pur avendo attualmente valore sperimentale e preliminare, hanno comunque evidenziato gli indici biotici proposti quali strumenti biostratigrafici validi e sensibili anche in biostratigrafia. E' stato possibile infatti analizzare il toro andamento anche rispetto ad altri parametri con i quali sono risultati in accordo, confermando cosl la loro utilità ai fini di una ricostruzione evolutiva della situazione di copertura glaciale, soprattutto olocenica. Significativo si è rivelato anche il rapporto Chaetoceros sporelcellule vegetative, soprattutto se confrontato ai segnali di alta produttività ricavati da altri parametri. l dati ottenuti hanno indotto a considerare la presenza di forme dal basso tasso di silicizzazione (quali le cellule vegetative di Chaetoceros ma anche F. cylindrus), sintomatica di un miglioramento dello stato di conservazione della frazione silicea lungo la colonna d'acqua e nel sedimento. - Dai dati ed osservazioni ottenute ed in base all'integrazione con altri studi multidisciplinari inerenti le stesse carote, è stata quindi proposta una interpretazione paleoambientale e paleoclimatica relativa alle fluttuazioni climatiche del tardo Quaternario. In particolare sono state evidenziate chiare variazioni nelle associazioni relative agli ultimi 7 (8) cicli climatici (finestra temporale dei 250-300000 anni B.P.) ed ai 30-40000 anni B.P. in ambienti bacinali di piattaforma interna ed esterna alla scarpata continentale. - Infine sono stati individuati, in base al segnale di paleoproduttività relativa e delle associazioni, eventi pa1eoambientali e biostratigrafici di ampia portata: un intervallo corrispondente allo stage isotopico Se (Eemiano) relativo ad un 'optimum climatico', già noto in bibliografia come molto simile alla situazione climatica attuale una fase di chiaro passaggio a condizioni interglaciali oloceniche. Questi due eventi hanno permesso di definire eventi precisi e validi per fromulare una proposta di correlazione biostratigrafica tra le carote. Questo studio può quindi fornire un contributo alla interpretazione paleoambientale e paleoclimatica in particolare delle aree bacinali interne ed esterne del Mare di Ross e più in generale delle aree periantartiche dell'Oceano Meridionale. Le ricerche svolte hanno inoltre evidenziato particolari tematiche e problematiche tuttora aperte e non del tutto chiare o sufficientemente rilevate in bibliografia. Data l'importanza che esse assumono, potrebbero essere suggeriti alcuni spunti per future indagini, in particolare: un approfondimento sulle problematiche tassonomiche ed interpretative relative ad alcuni taxa (ad esempio E. antarctica, Chaetoceros spp. e Paralia sulcata) dei quali non è stato ancora definito il valore ambientale attuale e biostratigrafico da applicare in ambiente antartico; - un approfondimento integrato con dati multidisciplinari delle eventuali dinamiche neritiche ed oceaniche di circolazione e di sedimentazione del biogeno siliceo nei vari siti di interesse, durante le sopracitate finestre temporali . In particolare sarebbe utile approfondire il rapporto tra la presenza e la differente diffusione spaziotemporale di determinate specie di mare aperto e/o oceaniche (ad esempio F. kerguelensis) e gli influssi di Circumpolar Deep Water con apporti di acque temperate (North Atlantic Deep Water- NADW) durante i periodi di optimum climatico interglaciale (Bonn et al., 1994); dei chiarimenti sull'influenza della circolazione e correnti sul trasporto verticale e laterale del particellato biogenico (vedi rapporto Chaetoceros!Eucampia) e sulla sua conservazione lungo al colonna d'acqua e nel sedimento (vedi problematiche relative al rapporto tra Chaetoceros sporelcellule vegetative, alla conservazione o asporto selettivo di F. cylindrus ed all'apporto selettivo dei fecal pellets nel sedimento).XIII Ciclo1965Versione digitalizzata della tesi di dottorato cartacea

Pliocene Diatom Biomarkers in Sabrina Coast. EAIS Continental Marginal Dynamics

PNRA Tytan project, supported by the National Institute of Oceanography and Applied Geophysics (OGS), focused on the advances and retreats dynamics of the ice sheet and on variations in the glacial regime. Unit 2 focused on Diatom biomarkers and assemblages analysis on sediments of core PC03, collected during the IN2017-V01 cruise on the eastern flank of the Minang-a (or Whale) submarine Canyon. The project aims at reconstructing the depositional environment of the continental margin off the Totten Glacier and diatom data remained a key tools to constrain past ice-sheet dynamics and to forecasting future behaviour in a warming world. Preliminary dataset from diatom biostratigraphic tools allows to refer the base of the core to Pliocene while the upper part of the core records more modern EAIS dynamics, indicative of minor sedimentary evolution steps of the continental margin. Diatom assemblage analyses highlight Eocene-Oligocene reworked material and freshwater diatom inputs in Pliocene sequence, strengthening the debate about ice-sheet and paleoceanographic models, WAIS cyclic collapse and suspected Pliocene EAIS retreat into major subglacial Antarctic basins

Sabrina Coast (East Antarctica) depositional processes highlightedthrough stratigraphic and paleoenvironmental diatom analysis

The systematic survey of Antarctic margin sedimentary sequences offers, especially in poorly investigated areas,the opportunity to obtain a wide range of information on glacio-eustatic, climatic, and tectonic events. Multi-disciplinary datasets resulting from geophysical surveys and scientific coring and drilling are needed to addressquestions regarding the orbital forcing and the global response of the hydrosphere (oceans and atmosphere),cryosphere, and biosphere. The PNRA Tytan Project, embedded into the Australian project \u201cInteractions of theTotten Glacier with the Southern Ocean through multiple glacial cycles\u201d (Australian National University), aimsto understand how the Totten Glacier behaved during past Holocene and Pleistocene times of warmer climate.Insights for reconstructing the depositional and hydrodynamic environments of the continental margin off theTotten Glacier, a large outlet glacier located on the Sabrina Coast of East Antarctica, are addressed throughmicropaleontological efforts. The micropaleontological research group focused on identification of diatombiostratigraphic markers and assemblage analyses in sediment cores collected from the Sabrina Coast continentalslope during the RV Investigator mission IN2017_V01 in order to reconstruct paleoenvironments and to place ageconstraints on the sedimentary sequences.All but one of the piston cores recovered late Pleistocene sediments, documenting MIS 9 \u2013 MIS 1, withinterglacial intervals characterized by diatomaceous sediments dominated by the open water taxon Fragilariopsiskerguelensis. Glacial intervals have much lower diatom concentrations and a higher proportion of reworked forms.A single piston core, IN2017_V01_PC03, recovered a more complicated sedimentary sequence. This sequence,targeted for an older and more condensed coring location, was selected for coring based on the sub-bottomgeophysical data that indicated thinning of the upper stratigraphic section, and greater access to the underlyingsection. The results suggest a very dynamic sediment delivery system in a context of Pliocene\u2013Recent Antarcticcontinental margin. The basal section of the core is marked by Eocene-Oligocene reworked taxa while the midsection is characterized by almost barren sediments. The silty top section of the PC03 core, had diatom assem-blages similar to the other kasten and piston cores; t his sectionis characterized by modern diatom assemblagesdominated by Circum Antarctic Current and open water taxa with a variable presence of sea ice associated forms.Glacial slumping, perhaps facilitated by the presence of biogenic silica, and reworking may have removed orprevented deposition within this condensed sedimentary sequence.The presence or absence of F. kerguelensis versus F. barronii and also the presence of transitional forms betweenthese two species, confirms the much older nature of the sediments in this core as compared to the other pistoncores. In addition, Denticulopsis simonsenii much more common at the basal part of the core, may reflect ero-sional contributions from Miocene-aged sediment, while the significant contribution of F. barronii, Thalassiosiralentiginosa and Thalassiosira oliverana (var. sparsa?) versus intervals dominated by D. simonsenii may suggestdifferent sources of material

Glacial, \ufb02uvioglacial and \ufb02uvial sedimentary discharge in the northwestern coastal sectorof the Ross Sea continental margin since upper Miocene to LGM

The Borchgrevink Coast stretches from the Coulman Island northward to the Cape Adare for at least 200 km, bordering the western side of the northern Drygalski Trough. The early phase of the acquisition objectives of the PNRAProjectGlevors(GlacialEvolutioninthenorthwesternRossSea,offshoreNorthVictoriaLand,Antarctica) was accomplished in the north western coastal sector of the Ross Sea continental margin along the Borchgrevink Coast, from Coulman Island to Cape Hallett. Single channel seismic and sub bottom pro\ufb01les, swath bathymetry and gravity cores were collected during the Austral summer of 2016/2017, by the scienti\ufb01c research vessel OGS/Explora. The studied area along this segment of the Borchgrevink Coast documents, by the analysis and the interpretation of available geophysical, geological and oceanographic data, the paleo ice discharge and ice \ufb02owing patterns of the inferred Mariner-Borchgrevink and Tucker coastal glaciers, since at least the Upper Miocene until the Holocene Time. The repeated and possibly asynchronous oscillations of these valley glaciers from the North Victoria Land coast, at least about tens km offshore, and their interaction with fast \ufb02owing ice streams from the south are recorded. In particular, the analysis of the architecture and of the geometrical relationship of the interpreted seismic facies and units allows to infer past glacial and interglacial environments. Modelling of paleo environments and related climate condition is achieved despite the age constrain uncertainty of local seismic stratigraphy and of biostrathigraphic correlations to coeval sediment section in southern Ross Sea inner-shelf sector (McMurdo Sound), and besides the acoustic facies ambiguity due to not enough data resolution. The interpreted shallower and Holocene-Present glacial related features are simple or composite ice-marginal landforms, with overstepping smaller recessional deposits on top or behind. They testify the coastal glaciers grounded events and the ice retreat modality during the pre-LGM and the LGM. We infer that northern coastal glaciers, from the Tucker glacier northward, about 72\u25e6 latitude, did not advance or reach the northwestern Ross Sea shelf edge at the LGM, but possibly before. The grounding line of NVL coastal glaciers would correlate with the pre-LGM grounding lineament reconstructed for the major ice-streams \ufb02owing from the south. More ancient and buried wedge, underlying the main composite Grounding Zone Wedge (GZW) system raises the issue if it was possible the formation and the preservation as a pinning point, of a previously developed GZW or of the upper part of a \ufb02uvioglacial delta in late Miocene or Pliocene time. Moreover, further offshore from the coast, the evidence, of an ancient buried glacial/\ufb02uvioglacial or \ufb02uvial delta, embedded within the glaciomarine clinoforms of the Trough Mouth Fans (TMFs) deposits \ufb01lling the Northern Drygalski Trough, suggest climate change and an inferred preceding coastal open-sea condition

Benthic diatom community response to metal contamination from an abandoned Cu mine: Case study of the Gromolo Torrent (Italy)

Environmental contamination has become a global problem of increasing intensity due to the exponential growth of industrialization. One main debated issue is the metal contamination of rivers receiving Acid Mine Drainage (AMD) from active/abandoned mines. In order to assess the quality of lotic systems, diatoms are commonly used, as their assemblage modifies on the basis of changes in environmental parameters. Benthic diatom changes were analyzed along the metal-impacted Gromolo Torrent (Liguria, NW Italy) with the aim of understanding the effects of input from the abandoned Libiola Cu mine. The results support the hypothesis that metals from AMD lead to massive changes in diatoms, resulting in low biological diversity and in a shift of dominance, passing from the genera Cymbella and Cocconeis to more tolerant and opportunistic species, such as Achnanthidium minutissimum and Fragilaria rumpens. The high concentrations of labile metals, measured through Diffusion Gradients in Thin-films (DGT) immediately downstream of the two AMD inputs in the torrent, corresponded to a sudden decrease in the presence of diatoms, indicating the possible reaching of acute toxic levels. In particular, A. minutissimum dominated the mining area and was positively correlated with Cu and Zn; whereas F. rumpens bloomed downstream of this area, where the metal content was diluted, and was positively correlated with As and Pb. Finally, an important abundance of Nitzschia palea and teratological forms of A. minutissimum and F. rumpens were observed downstream from the mine, indicating that metals may have an important impact on diatoms up to the torrent mouth

Biosiliceous marine floras responses to climatic and environmental changes during late Eocene-oligocene- early Miocene transitions in Antarctica

The Cenozoic Era is one of the most intriguing periods in Earth\u2019s geological, climatic and biological history (major transition from greenhouse to icehouse conditions across the Eocene-Oligocene Transition and the onset of major glaciations). Its major geological events are: 1) tectonic continents onset with the opening of oceanic gateways (like the Drake Passage) 2) the formation of the Antarctic Circumpolar Current with the establishment of the Polar Front and the rapid evolution of the marine phytoplankton floras. Diatoms are the dominant primary producer group in the modern oceans, they account for a major proportion of total oceanic primary productivity and of organic carbon burial in marine sediments. Directly involved in the biological pump, diatoms are commonly used to infer past oceanographic and climatic changes in polar regions. Understanding how ecosystems have evolved in the oceanic area between the continent and the polar front (before, during and after its formation) and comparing with high resolution stratigraphic and geochemical data around Antarctica, is basic to understand relationship among cryosphere /atmosphere /ocean realms and then better define the history of the polar ice cap. A qualitative and quantitative analyses on diatom microflora across the late Eocene-Oligocene-early Miocene interval at ODP Site 744 in Prydz Bay (Indian sector of the Southern Antarctic Ocean) provides a compared biostratigraphy and new informations about the timing and characteristic of climate events linked with ice sheet dynamics. The results include a diatom biostratigraphy, compared with that from other organisms sensitive to water temperature and composition changes. The poster will show the oceanic diatoms response to Antarctic ice sheet evolution from the Eocene (E/O transition) to the late Oligocene/Miocene; during these periods the Earth cooled significantly from a greenhouse to an icehous

A mycological baseline study based on a multidisciplinary approach in a coastal area affected by contaminated torrent input

Fungi include a vast group of eukaryotic organisms able to colonise different natural, anthropised and extreme environments, including marine areas contaminated by metals. The present study aims to give a first multidisciplinary characterisation of marine bottom sediments contaminated by metals (Cd, Co, Cr, Cu, Ni, and Zn), originating in the water leakage from an abandoned Fe-Cu sulphide mine (Libiola, north-western Italy), and evaluate how the chemical and physical parameters of water and sediments may affect the benthic fungal communities. Our preliminary results showed the high mycodiversity of the marine sediments studied (13 genera and 23 species of marine fungi isolated), and the great physiological adaptability that this mycobiota evolved in reaction to the effects of the ecotoxic bottom sediment contamination, and associated changes in the seawater parameters

Late Pleistocene oceanographic and depositional variations along the Wilkes Land margin (East Antarctica) reconstructed with geochemical proxies in deep-sea sediments

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