Studio del popolamento mesozooplanctonico marino costiero per la ricerca di nuovi indicatori ambientali

Dottorato di ricerca in Ecologia e gestione delle risorse biologicheLo studio riguarda l’analisi della componente mesozooplanctonica campionata dall’Arpalazio (Agenzia Regionale per la Protezione Ambientale del Lazio) lungo le coste laziali da agosto 2001 a gennaio 2007 in 6 aree di indagine (5 “critiche” ed 1 di “controllo”), nell’ambito della convenzione siglata dalla Regione con il Ministero dell’Ambiente e della Tutela del Territorio e del Mare, per la attuazione del Programma di monitoraggio dell’ambiente marino costiero 2001-2007. Questo lavoro nasce dall’esigenza di predisporre un quadro sintetico della struttura e la dinamica del popolamento mesozooplanctonico marino costiero del Lazio, sulla base di dati raccolti in un periodo temporale non tanto lungo da poter considerare le serie disponibili come storiche, ma quanto basta per riuscire a definire la fisionomia attuale della comunità. Una serie di sette anni è insufficiente a spiegare i trend a lungo termine della struttura di comunità legati a fenomeni climatici, essa può fornire indicazioni sulla ricorrenza di pattern e sulla manifestazione di eventi singolari, nonché evidenziare cambiamenti ambientali legati a modificazioni antropiche. Tra gli obiettivi del lavoro vi è anche quello di individuare le risposte della comunità alle diverse situazioni locali lungo una di fascia costiera contrassegnata sia da aree sottoposte a forti impatti antropici (foci dei fiumi), sia aree caratterizzati da elevati gradi di naturalità. Gli effetti locali degli input di acque dolci come pure gli impatti antropogenici possono avere una forte influenza sulle dinamiche interannuali e sulla distribuzione delle comunità zooplanctoniche. L’approccio di analisi si basa sulla ricerca di pattern tra le variabili biologiche che possano essere interpretati in termini di particolare situazione ambientale senza ricorrere alle relazioni con le variabili fisico-chimiche, ovvero, lasciare alle specie la opportunità di raccontarci la loro storia. Le 5 stazioni di campionamento zooplanctonico definite come “critiche” sono collocate alla distanza di 500 metri dalla costa, su una batimetria compresa tra 5 e 10 metri. Foce Marta (VTA), Fiumicino (RMC), Rio Martino (LTD) si trovano rispettivamente in corrispondenza della foci dei fiumi Marta, Tevere e del canale di Rio Martino; Monte d’Argento (LTE) è posizionata di fronte all’omonimo promontorio nel Golfo di Gaeta, ma risente parzialmente dell’influenza del fiume Garigliano; la stazione di “bianco” Zannone (LTF) è dislocata sulla parte sud-orientale dell’omonima isola, a circa 100 metri dalla costa. Lo studio ha riguardato in totale l’analisi di 613 campioni prelevati nelle 6 stazioni con frequenza quindicinale, quando possibile, da agosto 2001 a gennaio 2007, con una interruzione di tre mesi nel 2006, da aprile alla prima metà di luglio. La classificazione degli organismi è stata eseguita a livello di specie per i gruppi dei Copepodi e dei Cladoceri, a livelli tassonomici superiori per il resto dell’oloplancton. Il meroplancton è stato identificato a livello di grandi gruppi come stadi larvali indeterminati. Sono state ritrovate 82 specie di Copepodi e 4 di Cladoceri (Podon polyphemoides, Penilia avirostris, Evadne tergestina ed Evadne spinifera ). I Copepodi risultano in gruppo dominante nella maggior parte delle stazioni, tranne a Ladispoli dove il contributo percentuale è poco al di sotto del 50%. Poche specie di Copepodi sono quantitativamente responsabili di larga parte del popolamento: Paracalanus parvus Oithona nana, Centropages ponticus, Acartia clausi, Euterpina acutifrons, Acartia discaudata var. mediterranea e Oithona similis, costituiscono il 90% del totale adulti, rappresentando un ruolo chiave nella struttura del popolamento. La successione stagionale delle densità medie del popolamento totale, calcolate su tutte le stazioni, evidenzia due incrementi principali, uno ad inizio-primavera, più spiccato, e con valori assoluti maggiori, l’altro tardo-estivo autunnale caratterizzato da una maggiore ampiezza e diversità tassonomica. L’andamento medio delle densità zooplanctoniche nelle sei serie è caratterizzato da una chiara ciclicità stagionale, pattern manifestato anche dall’andamento delle coordinata dei campioni prelevati nei 6 siti sul primo e secondo asse dell’Analisi delle Corrispondenze (CA). La regolarità del segnale stagionale è stata testata per ogni serie mediante l’autocorrelazione di rango a 12 mesi della coordinata dei campioni sul primo asse della CA utilizzando i coefficienti Spearman e Kendall. Il segnale di stagionalità delle diverse serie è stato ulteriormente verificato mediante il test di Mantel. Per ogni serie sono stati inoltre eseguiti Runs Test sulle singole specie ritrovate, per valutare il grado di casualità della loro presenza nelle diverse serie. La maggior parte delle specie risultate significative (p< 0,01), mostrano un pattern di alternanza presenza-assenza legato alla stagionalità. Una classificazione condotta mediante clustering gerarchico ha identificato per ogni sito gruppi di campioni separati principalmente sulla base del fattore stagionale e successivamente è stata effettuata una caratterizzazione per ognuno di essi in base delle associazioni di specie che lo distinguono. Un’Indicator Species Analysis è stata utilizzata sia per individuare i taxa più caratterizzanti dei gruppi definiti all’interno delle serie, sia per confrontare le diverse serie tra loro. Sono stati, quindi, definiti gruppi di specie caratteristiche per i singoli siti e all’interno di essi, le specie più rappresentative nei diversi periodi dell’anno. I risultati ottenuti dal confronto tra i dati di zooplancton e la classificazione CAM evidenziano, inoltre, una coerenza tra i due parametri, sottintendendo un possibile ruolo da parte delle specie zooplanctoniche a discriminare tra i diversi stati di qualità ambientale delle acque marine costiere. L’applicazione delle tecniche statistiche ha permesso la ricerca di pattern nella struttura delle diverse comunità analizzate in rapporto alle particolari situazioni ambientali, consentendo, inoltre, di inferire le proprietà fisico-chimiche dell’ambiente in base alle modalità di distribuzione delle specie nello spazio e nel tempo. L’insieme dei risultati ottenuti dalle diverse analisi ha consentito di definire i taxa più rappresentativi delle successioni stagionali nelle diverse stazioni durante il periodo esaminato ed ha evidenziato l’esistenza di differenze fra i siti. La regolarità di fondo che caratterizza le serie analizzate e la possibilità di riconosce dei gruppi caratteristici delle diverse situazioni ambientali testimonia l’importanza dello studio di queste componenti dell’ecosistema marino ai fini dell’identificazione di eventuali perturbazioni, sia di natura temporanea, sia di ungo termine dell’ecosistema marino costiero Lo zooplancton, quindi, ancora di più di altri elementi già oggetto di indagine, dovrebbe essere regolarmente ed adeguatamente monitorato, sia per il suo ruolo nel sistema ecologico, sia per il tipo di risposta che offre alle diverse situazioni ambientali.This study focussed on the structure and spatio-temporal dynamics of mesozooplanktonic marine populations collected over six years (2001-2007) along the coast of the Latium region (middle Tyrrhenian Sea, Mediterranean Sea). Five sampling sites plus one reference site were chosen as a part of a national monitoring program (funded by Ministry of Environment and the Regional Agency for Environmental Protection, ARPALazio). The aim of this program was to determine the spatial distribution, seasonal patterns and inter-annual variability zooplankton of Italian coastal waters. These characteristics of zooplankton populations normally require longterm time series data, however, there are statistical methods that can be applied to limited datasets that can highlight recurrent patterns and dominant taxa. The ultimate goal of the project was to determine the response of zooplankton population dynamics to changing environmental conditions and to assess their potential use as bioindicators. Taxonomical analysis was performed on more than 600 samples collected every two weeks. This analysis resulted in a list of 82 copepods and 4 cladoceran taxa (adult specimens) within the study area. Copepods normally dominated during the study period, with seven species comprising around 90% of the total adult assemblage (Paracalanus parvus Oithona nana, Centropages ponticus, Acartia clausi, Euterpina acutifrons, Acartia discaudata var. mediterranea and Oithona similis. The seasonal cycle of averaged density values at community level showed two peaks. The first peak (short duration, high maximum biomass) which occurred in April was mostly composed of copepods. The second peak (long duration, lower maximum biomass) which occurred in late-summer to early-autumn was initially dominated by cladocerans followed by a shift in dominance to copepods in autumn. Statistical analyses, including correspondence analysis, rank autocorrelation on 12 months with Spearman and Kendall coefficients and Mantel test were applied to the raw data set from each station, each confirming the occurrence of temporal patterns. Both Runs tests and Indicator Species Analyses indicated the existence of “species assemblages”, groupings of taxa distinct to the different sites and to different periods within the same site. Comparisons between the zooplankton community and water quality parameters (CAM) showed a significant relationship highlighting a possible role of zooplankton assemblages as bioindicators of coastal marine water quality