Le caratteristiche chimico-fisiche dell'acqua di mare

Molte sono le caratteristiche chimico-fisiche dell'acqua di mare che influenzano alcuni fenomeni che in essa si verificano e la vita degli organismi che vi abitano; tra queste si segnalano: la salinità, la densità, la temperatura, la pressione, il colore e la trasparenza delle acque.

La salinità indica la quantità di sali (presenti in forma ionica) disciolti nelle acque marine e provenienti dal costante apporto di sostanze saline da parte dei fiumi che scorrono sulle terre emerse e anche dei vulcani sottomarini. La salinità si esprime in grammi di sali disciolti in 1 kg di acqua e ha un valore medio del 35% (per mille): cioè, se si fa evaporare 1 kg di acqua di mare, rimangono 35 g di sali. La salinità varia da zona a zona in funzione di fattori quali l'evaporazione, l'apporto di acqua dolce proveniente dai continenti, le precipitazioni; per esempio, in superficie la salinità è maggiore nelle zone calde tropicali, dove l'evaporazione è intensa (tocca il 43% nel Mar Rosso) oppure dove si formano ghiacci marini; risulta minore nei mari freddi (tocca il 7% nel Mar Baltico) e nelle zone calde equatoriali a causa delle frequenti e abbondanti precipitazioni che tendono a diluire i sali contenuti. La presenza di sali in soluzione, inoltre, abbassa il punto di congelamento dell'acqua: con una salinità del 35%, la temperatura di congelamento scende da 0 °C a –1,9 °C. Tra i numerosi sali disciolti nelle acque di mare il più abbondante è il cloruro di sodio, il comune sale da cucina; seguono i sali di magnesio, di calcio e di potassio (tab. 19.1).

Oltre ai sali, le acque contengono disciolti anche numerosi gas, gli stessi che formano l'atmosfera: tra essi, di fondamentale importanza per la respirazione degli organismi viventi è l'ossigeno, la cui concentrazione (in mg/l) varia con la profondità e con la temperatura. La quantità di ossigeno disciolto nelle acque aumenta al diminuire della temperatura (infatti, la solubilità dei gas in un liquido aumenta al diminuire della temperatura del liquido) e diminuisce con la profondità, raggiungendo un minimo a circa 1000 m; nelle acque profonde l'ossigeno tende nuovamente ad aumentare a causa delle basse temperature e per la scarsità degli organismi consumatori di ossigeno (fig. 19.1 a).

La densità dell'acqua di mare, che in media è di circa 1,02 g/cm³ a 4 °C, aumenta all'aumentare della salinità e della pressione (profondità) e al diminuire della temperatura: lo strato in corrispondenza del quale si verifica un rapido aumento della densità, compreso tra circa 200 e 100 m di profondità, è detto picnoclino. Le acque del Mediterraneo sono molte dense, pur avendo temperature elevate, poiché l'evaporazione è intensa e l'apporto salino delle acque continentali è limitato.

La temperatura varia in funzione della latitudine, della stagione e della profondità. La temperatura massima viene registrata in superficie, nelle zone equatoriali, e diminuisce di circa 1 °C per ogni grado di aumento della latitudine. La temperatura diminuisce anche con la profondità, poiché le radiazioni infrarosse, quelle che riscaldano le acque, penetrano solo nelle acque superficiali (non oltre i 10 m di profondità); tra i 200 e i 1000 m si verifica una brusca diminuzione di temperatura: a questo strato si dà il nome di termoclino; la temperatura si stabilizza poi in profondità su valori vicini agli 0 °C (fig. 19.1 b). Le differenze di temperatura e di densità a diversi livelli possono provocare la formazione di moti convettivi alle varie latitudini, con conseguente rimescolamento delle acque, ciò che influenza la distribuzione degli organismi.

La pressione esercitata dall'acqua, detta pressione idrostatica, aumenta con l'aumentare della profondità, con un incremento di circa 1 atmosfera per ogni 10 m. Sui fondali oceanici si registrano pressioni elevatissime; tuttavia, gli animali che popolano gli abissi non ne rimangono "schiacciati", poiché compensano l'elevata pressione con un'uguale pressione esercitata dai loro liquidi interni. Relativamente alla capacità di sopportare variazioni della pressione idrostatica, gli organismi si distinguono in stenobati (meno tolleranti alle variazioni) ed euribati (più tolleranti alle variazioni).

Il colore dell'acqua di mare, prevalentemente azzurro-blu, ma con variazioni al verde e al viola, è dovuto alla diffusione della luce prodotta dalle stesse molecole d'acqua, che hanno dimensioni così piccole che assorbono le radiazioni con lunghezza d'onda maggiore (come il rosso) e lasciano passare quelle con lunghezza d'onda minore (come il blu). Variazioni di colore possono essere determinate anche dalla presenza di particelle organiche e inorganiche in sospensione nell'acqua.

La trasparenza delle acque, cioè la capacità di essere penetrate dalla luce, è quasi totale nei primi 50 m di profondità (zona fotica), mentre diminuisce gradualmente fino ai 200 m (zona afotica), oltre i quali tutte le radiazioni sono assorbite.