I dati ottenuti mostrano che il trattamento di riscaldamento ha provocato un aumento della temperatura dell’aria rispetto alla condizione naturale e che questo aumento è risultato conforme con i livelli predetti di temperatura (T: +5°C, +10°C, +15°C; Fig.8a). L’analisi della varianza ad un fattore (ANOVA) ha rilevato delle differenze significative tra i tre livelli d’innalzamento di temperatura del trattamento riscaldamento (F=59,47, n=43, p<0,001; Tab. 1) ed i tre livelli di deposizione del sedimento (F=6270, n=43, p<0,001; Tab.2). Il grafico (Fig.8c) mostra i profili temporali della temperatura media dell’aria rispetto a quella esterna (T ) per i tre livelli di riscaldamento (Fig.8c) si evince durante i 120 minuti di riscaldamento, nonostante una fase iniziale di avviamento della camera, che la temperatura è stata mantenuta prossima al valore predetto.
I dati dello spessore del sedimento hanno mostrato che il trattamento di aggiunta di sedimento ha provocato un aumento dello spessore conforme con i livelli predetti di aggiunta di sedimento (Fig.8b).
Tabella 1. Risultati dell’ANOVA della temperatura applicata durante l’esperimento.
Sorgente di
variabilità G.l. Devianze MS F p
Temperatura 3 927,90 309,30 59,47 <0,001
Residui 42 218,40 5,20
Tabella 2. Risultati dell’ANOVA dello spessore di sedimento applicato durante l’esperimento.
Sorgente di
variabilità G.l. Devianze MS F p
Sedimento 3 14,07 4,69 6270 <0,001
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Figura 8. Relazione tra i valori osservati e valori nominali. Nel primo pannello, a, osserviamo per i tre livelli nominali di temperatura (T: +5°C, +10°C, +15°C, asse x) le differenze di temperatura effettivamente ottenute (asse y) con relativo errore assoluto. Nel secondo pannello, b, osserviamo per i tre livelli nominali di sedimento (5 mm, 10 mm, 15 mm, asse x) lo spessore di sedimento effettivamente ottenuto (asse y) con relativo errore assoluto. Nell’ultimo pannello, c, i profili temporali della temperatura media dell’aria rispetto a quella esterna (T) per i tre livelli di riscaldamento, con l’intervallo di confidenza al 95% rappresentato dagli aloni colorati.
Per verificare che non vi fossero artefatti legati all’utilizzo delle camere riscaldanti, abbiamo svolto un’ANOVA, per ciascuna delle tre variabili di risposta, per confrontare i controlli con i controlli
a
b
c
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artefatto. Non è stato riscontrato nessun artefatto dovuto all’uso delle camere riscaldanti, dal momento che controlli e controlli artefatto non sono risultati statisticamente differenti (Tab.3, Fig.9).
Tabella 3. Risultati dell’ANOVA per le tre variabili di risposta (biomassa, yield alla luce e al buio) per valutare la presenza di artefatti dovuti all’utilizzo delle camere riscaldanti.
Biomassa Sorgente di variabilità G.l. Devianze MS F p Temperatura 1 0,70 0,75 0,076 >0,05 Residui 88 864,40 9,82 Yield al buio Sorgente di variabilità G.l. Devianze MS F p Temperatura 1 0,01 0,01 0,25 >0,05 Residui 42 0,91 0,02
Yield alla luce Sorgente di
variabilità G.l. Devianze MS F p
Temperatura 1 0,03 0,03 0,76 >0,05
Residui 70 2,56 0,04
Figura 9. Controlli vs controlli artefatto. L’unità di misura della biomassa sono i g chl a cm-2, mentre l’unità di misura
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3.3 Superfici di risposta
I GAM ci hanno permesso di modellizzare la relazione tra le variabili di risposta (biomassa - clorofilla a -, yield alla luce e yield al buio) e la deposizione di sedimento e l’aumento di temperatura.
L’analisi tramite i GAM mostra un effetto significativo della temperatura, della deposizione di sedimento e dell’interazione di queste due variabili sulla biomassa del biofilm (Tab.4; Fig.10). In particolare, questi risultati evidenziano che l’effetto congiunto della deposizione di sedimento (+15 mm) e dell’innalzamento della temperatura (T = +15°C) ha ridotto drasticamente la biomassa rispetto alla condizione di controllo (Fig.10).
Osservando la relazione tra biomassa e temperatura per diversi livelli di deposizione di sedimento (Fig.10b), notiamo che la biomassa diminuisce non-linearmente all’aumentare della temperatura (salvo un leggero aumento iniziale) per i livelli di deposizione di sedimento 0 mm e +5 mm, mentre per i livelli più intensi di deposizione di sedimento (+10 mm e +15 mm) la relazione non lineare scompare. Osservando i profili biomassa-sedimento per i diversi livelli d’innalzamento della temperatura (Fig.10c), emerge una relazione lineare negativa tra biomassa e deposizione di sedimento, la cui pendenza va a diminuire con l’aumentare della temperatura. Al contrario, per il livello di temperatura +10°C, la biomassa aumenta linearmente all’aumentare dello spessore dello strato di sedimento.
L’analisi GAM non ha evidenziato alcun effetto significativo della temperatura o della deposizione di sedimento, e neppure un significativo effetto interattivo di queste due variabili, sia per quel che riguarda l’efficienza fotosintetica misurata alla luce che quella misurata al buio (Tab.5 e 6, Fig.11 e 12).
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Tabella 4. Risultati dell’analisi dei general additive models per la costruzione della superficie di risposta della biomassa (g chl a cm-2) in funzione dell’innalzamento della temperatura e la deposizione di sedimento.
Sorgente di variabilità G. l. Effettivi G.l. F p Temp. 1,00 1,00 10,53 <0,01 Sed. 2,98 3,00 5,13 <0,01 TempxSed. 1,85 9,00 1,09 <0,01 R2 Devianza GCV n Scala 0,29 38,20% 2,73 46 2,33
Figura 10. Superfice di risposta della biomassa. Nel primo pannello, a, è rappresentata la superfice di risposta della biomassa (g chl a cm-2 ) in funzione dell’intensità del riscaldamento (T) e dell’accumulo di sedimento (Spessore
sedimento). I punti rappresentano i valori medi di biomassa di ciascuna replica sperimentale calcolato sulle tre date di campionamento (n=3). I pannelli b e c rappresentano, rispettivamente, sezioni della superfice di risposta (profili di biomassa) per i diversi livelli sperimentali di sedimento e temperatura.
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Tabella 5. Risultati dell’analisi dei general additive models per la costruzione della superficie di risposta dello
yield alla luce in funzione dell’innalzamento della temperatura e la deposizione di sedimento.
Sorgente di variabilità G.l. effettivi G.l. F p Temp. 1,00 1,00 0,34 >0,05 Sed. 2,77 2,96 2,06 >0,05 Temp.xsed. 0,01 9,00 0,00 >0,05 R2 Devianza GCV n Scala 0,07 14,90% 0,01 48 0,01
Figura 11. Superfice di risposta dello yield alla luce. Nella figura è rappresentata la superfice di risposta dello yield alla luce (F/Fm) in funzione dell’aumento di temperatura (T) e dell’accumulo di sedimento (Spessore sedimento). I punti rappresentano i valori medi di biomassa di ciascuna replica sperimentale calcolato sulle tre date di campionamento (n=3).
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Tabella 6. Risultati dell’analisi dei general additive models per la costruzione della superficie di risposta dello
yield al buio in funzione dell’innalzamento della temperatura e la deposizione di sedimento.
Variabili predittive G.l. Effettivi G.l. F p Temp. 1,00 1,00 0,45 >0,05 Sed. 2,50 2,81 1,48 >0,05 Temp.xSed. 0,50 9,00 0,10 >0,05 R2 Devianza GCV n Scala 0,04 12,30% 0,01 48 0,01
Figura 12. Superfice di risposta dello yield al buio. Nella figura è rappresentata la superfice di risposta della variabile
yield al buio (F/Fm) in funzione dell’intensità del riscaldamento (T) e dell’accumulo di sedimento (Spessore sedimento). I punti rappresentano i valori medi di biomassa di ciascuna replica sperimentale calcolato sulle tre date di campionamento (n=3).
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