La Biologia Marina studia gli organismi vegetali e animali che vivono nelle acque salate e salmastre di oceani, mari e lagune; si occupa quindi sia di piccoli organismi visibili solo al microscopio, quali molte specie del plancton o del microbenthos, sia di specie molto grandi come i cetacei.
L’obiettivo principale della sezione di Biologia Marina è lo studio della laguna di Venezia e delle aree costiere dell’Alto Adriatico per descriverne le comunità e le caratteristiche ecologiche. Partendo dalle ricerche storiche, le attività si rivolgono al controllo degli effetti prodotti dalle continue e profonde modificazioni prodotte dall’uomo sull’ambiente lagunare e sulle comunità biologiche esistenti. Il monitoraggio biologico della laguna comporta quindi una continua osservazione delle specie presenti, identificando e segnalando la comparsa di nuove specie (le specie alloctone, così dannose per la biodiversità su scala mondiale) e verificando l’eventuale regressione o scomparsa delle specie locali (autoctone).
Il Museo studia in particolare alcuni gruppi, come molluschi e crostacei, ma anche meduse, echinodermi e pesci; raccoglie inoltre le segnalazioni relative alla locale presenza di tartarughe marine, cetacei e in generale di specie inconsuete o poco conosciute. Svolge inoltre un servizio di identificazione tassonomica di organismi marini per Enti, Istituti o privati cittadini che ne facciano richiesta.
Dalla fine degli anni ’80 vengono inoltre studiate le comunità biologiche esistenti su particolari affioramenti solidi rocciosi naturali situati al largo delle coste venete e denominati tegnùe, attraverso uscite in ambiente e osservazioni sugli esemplari.
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