Sviluppo di strategie sostenibili per la conservazione e la gestione di una prateria di Posidonia oceanica, (Linneo) De Lile 1813, un caso studio all'interno di un Sito di Importanza Comunitaria

Dottorato di ricerca in Ecologia e gestione delle risorse biologicheThis research starts considering that Posidonia oceanica, seagrass endemic in the Mediterranean Sea, has a fundamental role in coastal marine ecosystems; it is responsible for forming underwater meadows with high ecological value as a climax community of Mediterranean Sea. Meadows protect the coastline from erosion by reducing the waves’ energy. This seagrass is also responsible for oxygen production, it is involved in the hydro-sedimentological coastal dynamic, hosts several invertebrates species and it is nursery of a number of fish species. These are the main reasons for which this ecosystem has been defined as priority habitat (sensu Directive 92/43/CE), for which is foreseen the designation of Site of Community Importance (SCI). The conservation status of Posidonia meadows today is seriously threatened by the increasing level of anthropication of the landscape and by humans’ activities, which can relevantly affect this ecosystem even at high distance from the source of impact due to the continuity of the sea. The ultimate aim of this study is to identify a way for defining management guidelines for Posidonia oceanica meadows (habitat 1120* sensu Directive 92/43/CE). A case study has been chosen for this purpose: Santa Marinella meadow, which is located within a Site of Community Importance (code: IT000007, “Fondali antistanti S. Marinella”). Through an integrated and multidisciplinary approach it has been verified the perimeter of the site, it has been done the mapping of the biocenosys, it has been assessed the conservation status of the Posidonia meadow, it has been identified the humans activities and their impacts on the meadow, it has been developed the strategic management priorities and it has been defined the guidelines for the Management Plan implementation. The processed map of the Posidonia at the site allowed the identification of the real distribution of the ecosystem and showed how the perimeter of the SCI (IT000007, “Fondali antistanti S. Marinella) and the Standard Data Form of the N2000 site should be updated. It also allowed the identification of high surface of dead matte below 17 m depth and highlighted the regression of the lower limit of the meadow. The assessment of the conservation status of the meadow was performed analyzing data on coverage, density and rhizomes production, collected on 20 sample station points located within 2 areas of the meadow, during a three years campaigns (2006-2007-2008). In every sample station, depth, area and bottom types have been recorded; also sediment samples were collected ones in every station, during the three year. Statistical processing has shown how absolute density and coverage (relative density) are inversely correlated with depth. Correlation has not been found between density or production and sedimentogical data. Following the Pergent et al. (1995) classification, the meadow resulted disturbed. Thanks’ to the use of a predictive model (PosiPred), expected absolute density and expected rhizome production have been calculated for each sampling station, comparisons have been performed. Real density was lower then the predicted one and rhizomes production was higher then the predicted one, showing an anomalous behaviour of the meadow. Human activities map has been processed using, as baseline CLC2000, the database of Lazio Region (SIRA), the interpretation of aerial image and sites visiting; the results of the map have been used to calculate the Index of Conservation Landscape of the whole water basin which was classified as medium. The analysis of data related to marine water quality and ephemeral streams, collected from the Regional Body for environmental protection (ARPAL), showed that the streams are highly polluted, highlighted by the BOD5 values and the high turbidity level. There have not been recorded high significant differences between nitrogen suspended sediment in the targeted area and near Tevere mouth; this can be assumed as an evidence of high level of nutrients in Santa Marinella sea area. This equality is unexpected considering how distant is the study site from the source of impact (mouth of Tevere). The collection of these data and the analysis of the literature on Posidonia meadow allowed the identification of the effects that human activities can have on the meadow. Considering the area occupied by each activity, the influences of them on the site have been assessed. This has shown that SDF needs to be updated on this issue too. With the aim of identifying possible management solutions to reduce the impacts described, also other biological features characteristic of the site have been considered as suggested by the Guidelines of EC to marine N2000 sites management. Besides, in collaboration with the Human Computer Studies Department of Amsterdam University, an original qualitative model has been developed (within Garp3 software) with aim of representing the dynamics determining the meadow fragmentation and net growth in the study site in relation with anchoring impact. The model implemented can be a useful tool to transfer knowledge to stakeholders when decision-making process starts for planning and managing the N2000 site. Overall the model can help in simulating the change of the conservation status caused by unregulated anchoring. Operational proposes facing this problem, have been thus developed. Qualitative reasoning can also help in deepen the dynamic processes that characterized structure and function of this complex ecosystem. Moreover the use of generic standard ecological and physical concepts in the model implementation makes the model re-usable in areas with similar problems and values. More valuable tools for meadows’ monitoring (e.g. sediment traps) and supporting identification of early indicators for nutrients over-enrichment are described as priorities actions when managing the site, together with the designation of areas where anchoring would be temporary forbidden. In general Tevere (which waters move mainly north outside the mouth) and ephemeral streams polluted waters are the main cause of high turbidity and of high values of nitrogen particulate substance recorded. Sediments and nutrients cause low levels of transparency, which are responsible of the regression of the lower limit of the meadow and therefore they are the main limiting factors for seagrasses growing below certain depth. High levels of total nitrogen and nitrogen particulate substance recorded (although they are not enough to determine eutrophic water), can be assumed as the cause of high values of rhizomes production and primary production per shoots recorded. These values have been assumed as mainly linked with the level of anthropication of the terrestrial area southern to the site (where is the city of Rome) and to the intensive agricultural activities around the site. Therefore, it is clear how an integrated management strategy of land and sea is the only way to reduce the threats now affecting the study site in particular and, in general, all marine Natura 2000 sites with similar threats and conditions. In this way Member States will be able to identify and undertake appropriate steps to avoid the deterioration of natural habitats for which the SCIs have been designated and thus respect the commitment signed with ratification of the Habitat Directive. The involvement in the decision making process through “concerting table” of the regional and local administrations responsible for both sea and water basin area and, thus, the developments of tools useful to communicate and “teach” scientific concepts to stakeholders, administrators and population is a fundamental step to help implementing protection of Posidonia oceanica meadow for future generations.Il presente lavoro prende spunto dalla considerazione che la Posidonia oceanica, fanerogama marina endemica del Mediterraneo, riveste un ruolo fondamentale negli ambienti marino costieri, formando praterie sommerse di notevole importanza ecologica, che costituiscono una comunità climax del Mar Mediterraneo ed esercitano una importante azione nella protezione della fascia costiera dall'erosione. Le praterie di Posidonia sono inoltre responsabili della produzione di ossigeno, intervengono nella dinamica idrosedimentologica dei litorali, ospitano numerose specie di invertebrati marini e sono “nursery” per molte specie ittiche. Per queste ragioni, questi ecosistemi sono definiti habitat (sensu Direttiva 92/43/CE)prioritari, e per i quali è prevista l’istituzione di Siti di Interesse Comunitario (SIC). Lo stato di conservazione delle praterie oggi è fortemente minacciato dal livello di antropizzazione del territorio e dalle attività umane in esso praticate, in grado di influenzare in maniera rilevante praterie localizzate anche a distanza molto considerevole dalla fonte di impatto. La ricerca svolta si è posta l’obiettivo di sviluppare una metodologia per l’individuazione di strategie per la gestione sostenibile e la conservazione delle praterie di Posidonia all’interno di un Sito di Importanza Comunitaria (IT000007, “Fondali antistanti S. Marinella”). L’obiettivo è stato sviluppato attraverso un approccio integrato e multidisciplinare che ha compreso: la verifica della perimetrazione del sito e la mappatura della distribuzione della biocenosi; la valutazione dello stato del posidonieto; l’individuazione e la classificazione delle attività umane e degli impatti che queste causano sulla prateria; l’individuazione delle priorità strategiche di gestione; la definizione delle linee guida per lo sviluppo del Piano di Gestione. L’elaborazione della cartografia delle biocenosi del sito ha permesso l’identificazione della reale distribuzione del posidonieto evidenziando che il perimetro del SIC e la scheda N2000 debbano di essere aggiornati, che la gran parte del limite inferiore del posidonieto è in regressione e che ampie superfici sotto i 17 m di profondità sono occupate da matte morta con solo ciuffi sparsi di Posidonia. La valutazione dello stato di qualità del posidonieto è stata effettuata analizzando i dati di densità, copertura e produzione del rizoma raccolti in 20 stazioni nell’ambito di campagne di monitoraggio, durante tre anni (20062008) in due aree campione della prateria. Per ogni stazione di monitoraggio, la profondità, l’area e la tipologia di substrato sono state registrate; anche il sedimento, raccolto in ogni stazione durante la campagna del dicembre 2006, è stato analizzato. Le elaborazioni statistiche hanno mostrato come le densità assoluta e la copertura (densità relativa) siano funzione della profondità, mentre i dati sedimentologici non hanno mostrato nessuna correlazione con la densità o la produzione. Secondo la scala Pergent et al. (1995) la prateria può essere classificata come disturbata. Grazie all’utilizzo di un modello predittivo (PosiPred), la densità assoluta e la produzione del rizoma attese per le 20 stazioni di campionamento sono state calcolate e confrontate con i valori medi reali misurati nelle medesime stazioni. La densità assoluta è risultata minore di quella attesa e la produzione del rizoma maggiore di quella attesa; confermando quindi la presenza di una situazione anomala. La cartografia delle attività antropiche è stata elaborata utilizzando come base il CLC2000, il database della Regione Lazio (SIRA), la fotointerpretazione e i rilievi su campo; il risultato ha permesso il calcolo dell’Index of Conservation Landscape di tutto il bacino idrico che è risultato di valore medio. L’analisi dei dati raccolti dall’ARPAL, relativi alla qualità delle acque marine e dei ruscelli stagionali ha mostrato come i ruscelli siano altamente inquinati per i valori di BOD5 riscontrati e la torbidità sia elevata considerati i bassi valori di trasparenza dell’acqua marina nell’area. Non sono, inoltre, state riscontrate elevate differenze tra i valori di azoto particolato sospeso e azoto totale registrati nell’area di studio e alla foce del Tevere, mostrando che l’area di Santa Marinella e la foce del Tevere siano entrambi caratterizzati da elevati livelli di nutrienti. Per quanto riguarda l’area di studio, tali livelli non erano previsti, considerando la notevole distanza dalla principale fonte d’impatto (foce del Tevere). L’analisi di questi dati e della letteratura esistente in materia hanno permesso l’individuazione degli effetti che le attività antropiche osservate possono causare sulla prateria; partendo dall’analisi delle superfici occupate da ciascuna attività, è stata calcolata l’influenza di ognuna di esse sul sito. Anche questa analisi ha mostrato come la scheda N2000 necessiti di essere aggiornata. Per l’individuazione di possibili soluzioni di gestione atte a ridurre gli impatti individuati, si è tenuto conto delle altre componenti biologiche esistenti nel sito di interesse, come suggerito nelle linee guida della Commissione Europea per la gestione dei siti marini N2000. Inoltre, in collaborazione con il Dipartimento “Human Computer Studies” dell’Università di Amsterdam, è stato implementato un modello qualitativo originale (utilizzando il software Garp3), volto a rappresentare in maniera esaustiva le dinamiche che determinano la frammentazione e la crescita netta della prateria in relazione all’impatto degli ancoraggi. Il modello implementato e descritto vuole essere proposto come utile strumento di trasferimento del sapere scientifico agli stakeholders durante il processo di pianificazione e gestione del Sito. Il modello prodotto permette la simulazione dei cambiamenti del Posidonieto nel tempo a causa della non regolamentazione degli ancoraggi. A partire da ciò sono state sviluppate proposte concrete per il contenimento di questo impatto. L’utilizzo del “qualitative reasoning” ha permesso l’approfondimento dei processi che influiscono sullo stato di conservazione del posidonieto e caratterizzano la struttura e le funzioni di questo complesso ecosistema. Inoltre l’aver utilizzato concetti ecologici e parametri fisici generici durante l’implementazione del modello rende possibile il suo riutilizzo in aree con problemi e caratteristiche simili. Strumenti più efficaci per il monitoraggio della prateria (p.e. le trappole di sedimento) e il supporto alla ricerca di indicatori precoci per determinare il sovrarricchimento da nutrienti, sono stati identificati come misure prioritarie per la gestione del sito, assieme alla proposta di creare aree dove l’ancoraggio possa essere temporaneamente proibito. In generale, si può ipotizzare che il Tevere (le cui acque muovono prevalentemente lungo costa verso nord) e, stagionalmente, le acque inquinate trasportate dai ruscelli sono la causa dell’eccessiva torbidità e dell’elevato livello di nutrienti riscontrati. Sedimento e nutrienti causano bassi livelli di trasparenza, responsabili della regressione del limite inferiore del posidonieto e dell’impossibilità per lo stesso di crescere sotto una certa profondità. Le alte concentrazioni di azoto totale e di azoto particolato riscontrate (pur non in quantità tale da causare eutrofia), sono probabilmente la causa prevalente degli alti valori di produzione primaria per fascio e del rizoma osservati e sono connesse all’elevata antropizzazione del territorio a sud del sito (Roma) e all’agricoltura praticata in prossimità del sito. Da questo quadro, si evince come una gestione e pianificazione integrata del sistema terra-mare sia l’unica strada per ridurre le minacce esistenti. Solo in questo modo gli stati membri potranno identificare e adottare le opportune misure per evitare il degrado degli habitat naturali per i quali sono stati designati siti di interesse e così rispettare l’impegno sottoscritto con la ratifica della Direttiva Habitat. Il futuro coinvolgimento nel processo decisionale dei portatori di interesse (amministratori locali, associazioni di pescatori, capitaneria di porto, ecc.), attraverso l’efficace comunicazione degli strumenti conoscitivi e descrittivi implementati nel presente lavoro, rappresenta un passaggio di fondamentale importanza al fine di rendere efficaci e duraturi i risultati delle iniziative di protezione degli ecosistemi, caratterizzati dalla presenza di praterie di Posidonia oceanica, che si intendano intraprendere in futuro