Uso di descrittori alternativi nella valutazione dello stato ecologico delle comunità macrozoobentoniche di fondo mobile

Le comunità bentoniche rivestono un ruolo fondamentale nella caratterizzazione e nella funzionalità degli ecosistemi marini costieri, in quanto per le loro caratteristiche di persistenza, costituiscono delle memorie biologiche capaci di integrare nel tempo eventi diversi. Per l’importante ruolo ecologico che il macrobenthos riveste nell’ambito dell’ecosistema marino, la conoscenza dei pattern di diversità che caratterizzano tali popolamenti diventa indispensabile, al fine di identificare aree prioritarie per la loro conservazione e per la regolamentazione delle attività antropiche che insistono in tali zone. Negli ecosistemi marini costieri la diversità funzionale dei popolamenti bentonici è sempre stata tradizionalmente descritta attraverso l’analisi della composizione tassonomica di tali popolamenti. Un certo pattern nella struttura tassonomica può essere interpretato alla luce di cambiamenti in alcune caratteristiche ecologiche proprie dei diversi taxa, cruciali nella descrizione dei presunti ruoli funzionali svolti da tali organismi. Benché l’approccio tassonomico sia in grado di rivelare la risposta agli stress ambientali, può risultare difficile individuare quali caratteristiche ecologiche effettivamente determinino tali reazioni. Organismi che mostrano tratti ecologici simili, non sempre rispondono agli “stressori” allo stesso modo, poiché, pur condividendo alcuni importanti attributi, possono differirne in altri, meno evidenti, ma altrettanto significativi. Le funzioni svolte dalle specie bentoniche sono importanti nella regolazione dei processi ecosistemici e queste funzioni sono determinate dalle caratteristiche biologiche che queste specie mostrano, quali l’alimentazione, il movimento, la costruzione di tubi, etc. Questo lavoro propone un approccio per lo studio delle comunità macrozoobentoniche di fondo mobile, che nasce dalla comparazione fra la lettura del sistema da parte dei classici descrittori tassonomico-sistematici (specie) e quella dei descrittori alternativi (caratteristiche biologiche) per i taxa degli Anellidi Policheti e dei Crostacei Anfipodi. Il taxon dei Policheti rappresenta uno dei gruppi più significativi ed eterogenei del macrozoobenthos di fondo mobile e costituisce un marker di differenti condizioni ambientali. Gli Anfipodi, nell'ambito del taxon dei Crostacei, costituiscono una componente importante della fauna mobile in vari ambienti e la loro notevole diversità in forme e colori corrisponde ad un’ampia plasticità ecologica, che ne fa così ottimi indicatori della qualità ambientale. Le caratteristiche biologiche studiate possono essere condivise da organismi che differiscono ampiamente nella loro identità tassonomica. Lo studio della variabilità dei descrittori biologici dei popolamenti bentonici può rappresentare un valido strumento per l’individuazione di eventuali impatti umani sulle funzioni ecologiche. Tuttavia, il fattore limitante per l’applicazione del metodo basato sull’utilizzo dei descrittori biologici è la mancanza di un database completo dei tratti relativo agli invertebrati marini. L’analisi e lo studio delle comunità bentoniche marine potrebbe essere potenziato se per le diverse specie fossero disponibili maggiori informazioni su abitudini comportamentali ed alimentari, caratteristiche morfologiche, strategie riproduttive, ecc.. Lo scopo primario di questo lavoro di tesi è tentare di colmare questa lacuna e procedere alla formulazione di linee guida per l’acquisizione di dati relativi ai descrittori biologici. Quindi, l’obiettivo è definire una procedura per la valutazione dell’assetto delle comunità macrozoobentoniche di fondo mobile e il riconoscimento di tipologie ricorrenti, mediante l’utilizzo di descrittori diversi da quello tassonomico. Impiegando diversi datasets relativi al macrozoobenthos di fondo mobile di zone marine costiere italiane (dai 5 ai 50 metri di batimetria), determinate caratteristiche biologiche morfologiche, comportamentali e legate ai cicli vitali delle specie (come abitudini alimentari, dimensioni e forma del corpo, abitudini di vita) sono state individuate, catalogate e codificate per indicare aspetti della loro funzione ecologica all’interno della comunità e quindi dell’ecosistema. Il lavoro svolto di raccolta e organizzazione di informazioni, di ricerca bibliografica e di consultazione di esperti, è stato finalizzato alla creazione di un massa critica di dati relativi ai tratti biologici-funzionali degli organismi bentonici marini di fondo mobile, per valutare e costruire, quindi, strumenti analitici per la messa a punto di una metodologia. Tale metodologia si basa sui descrittori alternativi a quello tassonomico-sistematico, impiegabile nell’ambito del monitoraggio biologico e quindi nella valutazione dello stato ecologico dell’ecosistema marino.The macrozoobenthic communities have such particular dynamics they permit an integrated valuation of the space – temporal alteration of the ecosystem. Soft bottom macrobenthic animals, are in fact relatively sedentary, have long life-spans and are represented by a great number of species with different tolerance to stress and at last they play an important role in recycling nutrients. Taking into consideration this heterogeneity and complexity, ecologists have the necessity to identify the emerging properties in order to simplify the structures and the processes of the system. In this framework the “community structure” is much more efficient than the “species” as indicator of the status of the ecosystem as it represents the historical memory of the system. Identical species list in different time and space are equivalent to equal state of the system and each shift in the list-vector corresponds to a significant change of the state of the system. Although the taxonomical approach has several point of weakness. First of all the difficulty to compare taxonomical identification made by different experts; the skills and the knowledge of taxonomists are due to many different factors due to experience and practice. Moreover the link between the species and their functional role couldn’t be directly evaluated. The contribution of the benthic assemblages to ecosystem functioning will be dependent on the biological characteristics, or traits, exhibited by constituent species, as these determine how the species influence ecological processes. For example, burrowing activities of benthic invertebrates can alter sediment conditions through the resuspension of fine particles into overlying waters, changes to the distribution of different-sized particles within sediments and increases in the oxygen and water contents. These activities also transport buried organic matter and nutrients to the sediment–water interface, stimulating benthic microflora and microfauna communities and hence decomposition processes. The present paper provides a comparison between the taxonomical and non taxonomical approach in the study of the soft bottom benthic assemblages using a multitraits approach, stressing the role of the Anellida Polychaeta and the Crustacea Amphipoda to the ecosystem functioning. The Polychaetes are among the macrozoobenthic animals a group of extreme heterogeneity in terms of feeding behaviour, habitus, reproduction and morphology. The Amphipoda represent a very important component of the vagile fauna in several environmnet and their remarkable diversity in shape and colours corresponds to their broad ecological plasticity. The data base object of the study is made of 2200 observations that came from all over the Italian peninsula. To compare the taxonomical and non taxonomical approach we analyzed an homogeneous data set regarding soft bottom Polychaetes and Amphipoda abundance from 5 to 50 metres depth. All samples were collected using a Van Veen grab and 50 litres of sediment were collected for each station. The taxonomical determination was also done by the same group of experts. The different non taxonomical descriptors chosen in the study can illustrate different aspects of ecological functioning of these animals. In fact a great part of the study included an assessment of which non taxonomical traits provide the most useful description of trophycal and behavioral species characteristics. So the non taxonomical approach uses the characteristics shared by many different taxa in a community, regardless of species composition and this could be a valuable approach for measuring ecosystem structure that is independent of biogeographic location. The biological characteristics included in this analysis have the potential to illustrate the way benthic assemblages are part of the marine ecosystem. The depiction of the Polychaetes and Amphipoda macrozoobenthic community structure defined by the non taxonomical descriptors is strictly correlated with that described by the taxonomical ones, giving us a powerful tool alternative to taxonomy to assess the ecological status of the marine benthic community.Dottorato di ricerca in Ecologia e gestione delle risorse biologich