Effetti di eventi di disturbo con diversi livelli di autocorrelazione spaziale sulla distribuzione di popolamenti ad alghe ed invertebrati di costa rocciosa

Università di Pisa Facoltà di Scienze Matematiche, Fisiche e Naturali Laurea specialistica in Biologia Marina EFFETTI DI EVENTI DI DISTURBO CON DIVERSI LIVELLI DI AUTOCORRELAZIONE SPAZIALE SULLA DISTRIBUZIONE DI POPOLAMENTI AD ALGHE E INVERTEBRATI DI COSTA ROCCIOSA. Neglia Valentina matricola: 431196 Relatore: Lisandro Benedetti Cecchi Correlatore: Simona Fraschetti Negli studi ecologici, la quantificazione della variabilità presente in natura e la comprensione delle cause di questa variabilità hanno assunto un ruolo fondamentale per l’analisi delle modalità di distribuzione di specie e popolamenti e dei processi ecologici . Per comprendere come i processi interagiscono tra loro, e in che misura la variabilità si trasmette dai processi ai popolamenti, è stato adottato un modello che scompone la varianza di un disturbo ambientale. La varianza può essere descritta come una somma di onde sinusoidali di frequenze differenti in analogia con lo spettro della luce del visibile in cui le diverse frequenze dominanti in una serie temporale o spaziale corrispondono ai diversi colori della luce stessa. La relazione tra la varianza (V) e la frequenza (f) è descritta da: V=1/f β Dove β rappresenta il coefficiente spettrale che definisce la misura della correlazione spaziale di una variabile. Differenti valori di β indicano un diverso contributo di frequenze d'onda al segnale totale, caratterizzato da diversi colori di disturbo. Se l’esponente spettrale è uguale a zero (β = 0), lo spettro corrispondente è “white”. E' un disturbo la cui densità spettrale è piatta, contenendo uguale quantità di variazione a tutte le frequenze. Processi con spettro di tipo “blue” mostrano un esponente spettrale negativo (β < 0). Questi processi sono caratterizzati da fluttuazioni ad ampia frequenza e da una correlazione spaziale negativa. Coefficienti spettrali maggiori di zero (β > 0) sono tipici di processi in cui si osserva autocorrelazione positiva nello spazio. Al “red noise” corrisponde un esponente spettrale pari a uno ( β >1) ed è caratterizzato da fluttuazioni di variabilità a basse frequenze (o con periodo lungo) e residui autocorrelati. I processi con spettro “brown” sono caratterizzati da pendenza maggiore di 2 ( β > 2), quelli con spettro “pink” hanno un coefficiente spettrale prossimo a uno ( β ≈ 1), mentre processi “green” presentano picchi a scale intermedie. L’esperimento è stato condotto nella zona subtidale rocciosa dell’isola di Pianosa, l'area presa in esame si trova ad una profondità compresa tra 3 e 7 metri ed è dominata da una densa canopy di Cystoseira spp.. Sono stati tracciati e marcati 12 transetti lunghi 32 metri ognuno dei quali suddiviso in 64 quadrati di 50x50 cm. Ad ogni transetto, che rappresenta una singola unità sperimentale, è stato assegnato casualmente una condizione sperimentale diversa. L'esperimento manipolativo consiste nella simulazione di un disturbo autocorrelato (spettro “red”) rimuovendo la Cystoseira dall'intera superficie dei quadrati 50 x 50, e la simulazione di un disturbo casuale (spettro “white”) si rimuovendo gli organismi che vivono sotto la Cystoseira grattando superfici di substrato di 10 x 10 cm all'interno del quadrato 50 x 50 con scalpelli. Il disturbo red simula l'effetto di intense mareggiate o una forte pressione di pascolo che può introdurre eterogeneità nella distribuzione delle specie a scale dai metri alla decina di metri, mentre la manipolazione del disturbo “white” mima l'effetto di intense mareggiate che crea piccole aree distribuite casualmente lungo la costa prive di organismi macroscopici. Con questo esperimento vogliamo esaminare l'ipotesi che i disturbi ambientali autocorrelati, riflettendo l'influenza di processi su ampia scala , promuovono una variabilità della biodiversità su ampia scala; mentre i processi spazialmente indipendenti riducono gli effetti dei processi che introducono variabilità a tutte le scale. Inoltre ci aspettiamo dagli effetti interattivi, una magnificazione o riduzione degli effetti dovuti all'addizione dei singoli processi, quando processi con diverse caratteristiche spettrali agiscono simultaneamente. Questo studio rivela che non tutti i popolamenti algali di substrato roccioso associati a canopy di Cystoseira sono sensibili ai cambiamenti delle caratteristiche spettrali dei processi ambientali. La distribuzione spaziale degli organismi mostra un incremento di autocorrelazione quando esposte ad un disturbo di tipo red e non mostra significative variazioni sotto poste al disturbo white e all'interazione dei due trattamenti