Utilizzo del ROV nello studio di popolazioni profonde di C. rubrum (Linneo 1758) in tre aree del Tirreno centro-settentrionale

UNIVERSITA’ DI PISA

FACOLTA’ DI SCIENZE MM. FF. NN.

CORSO DI LAUREA MAGISTRALE IN BIOLOGIA MARINA

Utilizzo del ROV (Remotely

Operated Vehicle) nello studio di

popolazioni profonde di Corallium

rubrum (L.1758) in tre aree del

Tirreno centro-settentrionale

Anno Accademico 2012/2013

Relatore: Candidato:

- 2 -

Sommario

1. Introduzione ... 4

1.1 Corallium rubrum (Linneo 1758) ... 4

1.2 Ecologia di Corallium rubrum ... 10

1.3 Distribuzione geografica ... 13

1.4 Distribuzione batimetrica ... 14

-1.5 Lo studio delle popolazioni di corallo rosso profonde e di altre gorgonie ... 15

1.6 I modelli demografici ... 18

-2. Scopo della tesi ... 19

-3. Materiali e metodi ... 20

3.1 Aree di studio ... 20

3.2 Metodo di campionamento ... 25

3.3 Analisi di video e foto ... 31

3.4 Analisi dei dati ... 32

-4. Risultati ... 37

4.1 Occupancy ... 37

4.2 Densità ... 39

-- 3 --

4.4 Parametri biometrici ... 42

-4.5 Distribuzione di Corallium rubrum in funzione dei descrittori ambientali ... 57

-5. Discussione ... 64

5.1 Confronto fra popolazioni di Corallium rubrum profonde ... 64

5.2 Confronto fra popolazioni di C. rubrum profonde e superficiali . 66 5.3 Confronto fra due metodologie di studio... 67

-6. Conclusioni ... 70

-7. Bibliografia ... 72

-- 4 --

1. Introduzione

1.1 Corallium rubrum (Linneo 1758)

Il corallo rosso mediterraneo (Corallium rubrum L. 1758, Octocorallia, Gorgonacea figura 1) è un organismo sessile modulare a crescita arborescente che può raggiungere i 50 cm d’altezza (Garrabou e Harmelin 2002). E’ una specie iteropara a fecondazione e sviluppo interno della larva, con tasso di accrescimento lento e con un ciclo vitale che può superare i 100 anni ( Garcia-Rodriguez e Massò 1986). E’ un organismo sciafilo di substrato duro che si può trovare tra i 5 e i 600 m di profondità (Carpine and Grasshoff 1975).

- 5 -

Corallium rubrum appartiene al phylum Cnidaria. Gli cnidari sono gli

organismi più semplici tra gli Eumetazoi. La parete del loro corpo sacciforme è composta da tre strutture cellulari: una esterna (epiderma), una interna che riveste la cavità intestinale (gastroderma), ed una intermedia (mesoglea).

La cavità intestinale giace lungo l’asse polare dell’animale e possiede un'unica apertura esterna, la bocca, posta ad una estremità del corpo e

circondata da estensioni digitiformi della parete, i tentacoli. Il nome del phylum deriva dagli cnidociti, cellule che contengono organi estroflessibili dette cnidae.

Le cnidae possono essere urticanti o adesive e vengono chiamate rispettivamente nematocisti o spirocisti; queste strutture sono localizzate principalmente sui tentacoli e hanno funzioni predatorie.

La forma del corpo degli cnidari può variare a seconda della classe e durante il ciclo vitale metagenetico, essi possono assumere forma polipoide sessile o medusoide liberamente natante. Tutti gli cnidari vivono in ambiente acquatico, la maggior parte in ambiente marino.

A questo phylum appartengono la classe Hydrozoa, la classe Scyphozoa e la classe Anthozoa. A quest’ultima appartiene Corallium rubrum. Nella classe Anthozoa si manifesta solo la fase polipoide che può essere solitaria e di notevoli dimensioni, come nelle attinie, o coloniale ,come nelle madrepore e nei coralli.

I polipi di questa classe sono i più complessi del phylum, hanno un mesenchima cellulare spesso, una gastrodermide provvista di cnidociti e una cavità gastrovascolare concamerata in setti, chiamati setti mesenterici. In base al numero di tentacoli ed al numero di mesenteri gli antozoi si possono dividere in due sottoclassi: la sottoclasse Octocorallia in cui i polipi hanno otto tentacoli pinnati e otto mesenteri completi; e la sottoclasse Exacorallia, di cui fanno parte i madreporari (coralli costruttori

- 6 -

di barriera), in cui i tentacoli sono sempre lisci, in numero di sei o più, ed i mesenteri sono presenti in multipli di dodici.

La sottoclasse Octocorallia comprende per lo più specie modulari i cui polipi sono collegati da una massa di tessuto detta “cenenchima” o “cenosarco” (vedi figura 2). Il cenenchima consiste di una spessa massa di mesoglea attraversata da tubi gastrodermici che comunicano con la cavità gastrovascolare dei polipi.

Figura 2. Sezione di un ramo di Corallium rubrum

La superficie dell’intera colonia è rivestita da uno strato di ectoderma che si congiunge con quello dei polipi; solo la parte anteriore del polipo sporge dal cenosarco. Gli amebociti del cenenchima secernono materiale

- 7 -

scheletrico formando un endoscheletro che ha la funzione di sostenere la colonia.

Questa struttura è molto diversa da quella delle madrepore, nelle quali lo scheletro è esterno. Lo scheletro degli ottocoralli può essere composto da calcare o da materiale corneo, come nell’ordine Gorgonacea di cui fa parte

Corallium rubrum.

Lo scheletro di C. rubrum è formato da carbonato di calcio cristallizzato sotto forma di calcite e sostanza organica (gorgonina) ed è organizzato in spicole. E’ attraversato da solchi longitudinali percorsi da tubi gastrodermici che fungono da sistema circolatorio, attraverso i quali si alimentano tutte le parti dello scheletro e della colonia. Il polipo è caratterizzato da otto tentacoli pinnati.

C. rubrum desta grande attenzione per il suo interesse commerciale. Le

testimonianze sulla conoscenza del corallo rosso da parte dell’uomo risalgono agli albori della civiltà, infatti frammenti di corallo nelle sepolture sono presenti già nel IV millennio a.C.(Roth 2002).

In Italia Torre del Greco copre un ruolo molto importante nell’arte manifatturiera del corallo rosso (Cicogna e Cattaneo-Vietti 1999 figura 3). “L’evoluzione” della civiltà umana, andando di pari passo con l’apporto di tecnologie di pesca sempre più sofisticate , ha determinato, nel corso dei secoli, una riduzione incontrollata degli organismi di questa specie.

- 8 -

Figura 3. Lavorazioni con corallo rosso a Torre del Greco

L’intensa attività di pesca infatti è ritenuta la maggiore sorgente di mortalità delle popolazioni di corallo rosso (Santangelo et al. 1993; FAO 1998). Prima del 1994 veniva pescato usando appositi strumenti con elevato impatto distruttivo chiamate “Croce di San Andrea” e “Ingegno”, utilizzo che ormai è stato vietato. L’uso eccessivo di questi attrezzi ha fatto si che oggi il corallo rosso possa essere pescato esclusivamente tramite sommozzatori.

- 9 -

Figura 4. Pescatore corallaro

La ricerca sta cercando di mettere a punto strategie di gestione, atte a salvaguardare questa straordinaria specie. Fino alla metà del XIX secolo, i pochi scienziati naturalisti che si dedicavano allo studio di C. rubrum si avvalevano delle informazioni provenienti dai pescatori.

Nel corso degli ultimi anni, sono stati compiuti enormi passi avanti nel superamento dei limiti fisici che lo studio di questa specie ha sempre comportato permettendo quindi ricerche sempre più dettagliate.

- 10 -

1.2 Ecologia di Corallium rubrum

Corallium rubrum costituisce una “facies” nella biocenosi delle grotte semi

oscure e allo stesso tempo concorre in maniera importante alla costituzione della biocenosi del coralligeno (Pérès e Picard 1964).

E’ una specie protetta da diverse convenzioni internazionali:

Convenzione di BERNA: allegato 2 “Convenzione sulla conservazione della vita selvatica dell'ambiente naturale in Europa”, adottata a Berna il 19 settembre 1979.

Allegato 5 alla Direttiva 43/92/CEE "Habitat" denominato “Specie animali e vegetali di interesse comunitario il cui prelievo nella natura e il cui sfruttamento potrebbero formare oggetto di misure di gestione”. Aggiornato con la Direttiva 97/62/CE del Consiglio del 27 ottobre 1997.

Corallium rubrum appartiene al gruppo dei suspensivori passivi. Sono i

polipi a fornire il nutrimento per la colonia, catturando con i propri tentacoli particelle di plancton presenti in acqua. I sospensivori passivi occupano un importante ruolo nei processi di trasferimento di energia tra l’ambiente pelagico e bentonico (Cloern 1982; Arntz et al. 1999).

Corallium rubrum, come le altre gorgonie, struttura e stabilizza diversi ecosistemi (Hiscock e Mitchell 1980) fornendo una complessità tridimensionale e incrementando anche la diversità (Dayton et al. 1974; Jones et al. 1994).

- 11 -

Figura 5. Particolari dei polipi espansi di C. rubrum

Sia l’ecologia che la fisiologia di tali organismi è strettamente correlata alle condizioni ambientali, quali la temperatura, l’idrodinamismo, la disponibilità di luce e la quantità e qualità di nutrienti (Gili e Coma 1998). Nelle aree costiere, questi fattori cambiano considerevolmente con la profondità (Rossi et al. 2003). Elevate correnti influenzano le acque superficiali. In contrasto gli ambienti più profondi sono dominati da correnti unidirezionali (Riedl 1971).

L’intensità luminosa decresce esponenzialmente con la profondità (Mass et al. 2007) e nei mari temperati, l’alta irradianza solare, durante i mesi estivi, induce una forte stratificazione della colonna d’acqua con la formazione di un termoclino, un sottile strato in una grande massa d'acqua, nel quale la temperatura subisce un rapido cambiamento.

Al di sopra del termoclino la temperatura dell'acqua è maggiore poiché esposta maggiormente ai raggi del sole e non si mescola con la fascia d’acqua più profonda e più fredda. Il termoclino è il limite tra queste due fasce e il confine tra esse può essere esteso per diversi metri o anche più

- 12 -

netto. Si forma in primavera e sparisce in autunno e soprattutto in inverno. E’ stato accertato che le differenze ambientali profondità-dipendenti, influenzano enormemente nutrizione (Lasker et al. 1983), riproduzione (Benayhau e Loya 1983), crescita e mortalità (Rossi e Tsounis 2007) degli organismi suspensivori bentonici anche nella fascia di profondità di limitata estensione che va dai 40 m fino in superficie.

Al di sotto del termoclino estivo è stato dimostrato che l’ abbondanza e la disponibilità di nutrimento risulta essere maggiore (Tsounis et al. 2006). Questo altissimo input energetico si trasforma in un ampio accumulo energetico sotto forma di lipidi e carboidrati più nelle popolazioni profonde che in quelle superficiali (Rossi e Tsounis 2007) determinando una differente risposta delle popolazioni di corallo rosso alla mortalità di massa (Garrabou et al. 2001; Rossi e Tsounis 2007) e una maggiore sopravvivenza delle reclute appartenenti alla zona profonda (Bramanti et al.2005). La riproduzione di C.rubrum è influenzata dalla temperatura e quindi dalla profondità. La crescita delle gonadi e il rilascio larvale è molto lento nelle popolazioni profonde (Vighi 1972; Santangelo et al. 2003; Tsounis et al. 2006) a causa della bassa temperatura.

Al di sotto del termoclino troviamo la zona mesofotica, definita come la più profonda regione dell’area fotica. La zona mesofotica rappresenta l’area di transizione tra la zona fotica illuminata e quella afotica dove la luce non arriva. Questa zona, ampia circa 100 m, permette lo sviluppo di comunità coralligene dipendenti dalla luce. In determinate regioni può superare i 150 m di profondità (Hinderstein et al. 2010). La mia tesi tratta delle popolazioni di corallo rosso che vivono nella zona mesofotica, tra i 50 ed i 130 m di profondità. Sono le popolazioni di C.rubrum che hanno il maggior valore economico e che, a causa della profondità sono attualmente poco conosciute (Rossi et al.2008; Priori et al 2013).

- 13 -

1.3 Distribuzione geografica

Corallium rubrum è distribuito principalmente nell’area centrale ed

occidentale del Mediterraneo (figura 6). Nell’Adriatico si trova solo lungo le coste dei Balcani e in Puglia, a sud del Gargano (Marchetti1965).

Al di fuori del Mar Mediterraneo, la sua presenza è stata segnalata alle Isole Canarie, nell’arcipelago di Capo Verde, in Mauritania e in Senegal (Barletta et al.,1968).

- 14 -

1.4 Distribuzione batimetrica

Corallium rubrum si trova in un intervallo batimetrico che varia da un

minimo di 20-25 m ad un massimo di 600-800 m (Costantini et al. 2010); si distinguono tre livelli batimetrici: un primo livello superficiale compreso tra i 20 e i 50 m, un secondo livello tra i 50 e i 150 m dove si concentra la maggior parte dell’ attività di raccolta attuale ed infine un terzo (da 150 a 600 m) e oltre irraggiungibile alla pesca:

Le popolazioni superficiali, mostrano caratteristiche dominanti comuni come: piccole dimensioni della colonia, classi di taglia piccole (Santangelo et al. 2003; Tsounis et al. 2006), alta densità ed alta incidenza delle spugne perforanti (più del 50% Corriero et al. 1997). Queste popolazioni mostrano un elevato output riproduttivo (Cattaneo-Vietti et al. 1993; Santangelo et al. 2003) e un alto tasso di reclutamento (Bramanti et al. 2003,2007).

La scoperta del terzo e ultimo livello batimetrico ha aperto nuovi orizzonti per lo studio dell’ecologia, biologia, biogeografia e meccanismi di dispersione di Corallium rubrum. Un lavoro condotto da Costantini et al. del 2008 nel canale di Sicilia (Costantini et al.2010), basato sull’analisi di microsatelliti come marcatori molecolari di popolazioni profonde di

Corallium rubrum, ha rilevato che le sequenze ITS-1 e mtMSH delle

popolazioni profonde sono differenti da quelle trovate nelle popolazioni più superficiali, suggerendo un isolamento genetico tra le popolazioni.

Per quanto riguarda il livello batimetrico compreso tra i 50 e i 150 m, corrispondente alla fascia mesofotica, recentissimi studi condotti da Santangelo, Priori e Mennillo, hanno caratterizzato la struttura sessuale e di

- 15 -

taglia-età di popolazioni appartenenti alle località di Pianosa ed Elba (Priori et al.2013).

Lo studio si è basato sull’analisi di diversi parametri come la sex ratio, la fecondità, la fertilità, la suddivisione in classi di taglia-età, determinata sulla base del tasso di crescita di queste colonie (Priori et al.2013).

Dallo studio è emerso che la sex ratio non si discosta significativamente dal rapporto 1:1. Le popolazioni sono costituite prevalentemente da colonie appartenenti alle classi più adulte, da 16 a 40 anni, e con un tasso di crescita medio pari a 0,26 mm/anno del diametro basale.

Il medesimo livello batimetrico è stato preso in considerazione in un altro studio condotto da Rossi e collaboratori nel 2008 per la valutazione dei parametri di distribuzione spaziale delle popolazioni di Corallium rubrum nella località di Cap de Creus.

1.5 Lo studio delle popolazioni di corallo rosso profonde e di altre gorgonie

I processi che strutturano le comunità degli ambienti profondi sono ancora poco studiati e conosciuti. Ciò è dovuto al fatto che questi ambienti non sono di facile accesso ed il loro studio richiede attrezzature specializzate sviluppatesi solo nell’ ultimo decennio.

Per quanto riguarda Corallium rubrum, la ricerca è stata finora prevalentemente indirizzata allo studio dei popolamenti superficiali. Poco si sa ancora sui popolamenti più profondi. La mancanza di dati sui popolamenti mesofotici limita la nostra comprensione sull'ecologia del corallo e la possibilità di proporre un piano di gestione valido per la raccolta di questa specie (Rossi et al., 2008).

- 16 -

A tal proposito, è necessario incrementare la ricerca sulle popolazoni profonde, per favorire un corretto sfruttamento della risorsa, attraverso l'utilizzo di strumenti adeguati. Tra le varie metodologie, in particolare per quel che riguarda la zona mesofotica, vi è la “subacquea tecnica”, estremamente selettiva e a bassissimo impatto, ma con evidenti limiti di tempo di permanenza sul fondo legati alla fisiologia del subacqueo ed al tipo di miscele impiegate.

Più sicuri sono invece strumenti di raccolta come benne e draghe, impiegate sulle navi oceanografiche, che tuttavia risultano poco selettive e ad alto impatto distruttivo.

Per ovviare a queste problematiche si sono sviluppate una serie di strumentazioni a comando remoto od autonome, come le piattaforme video trainabili (il ROV) o strutture fisse che registrano nel tempo in un determinato punto i cambiamenti che avvengono nella comunità bentonica e planctonica circostante (come il Campod). Tra le tecnologie di esplorazione marina profonda, il ROV è sicuramente quella che meglio si presta, sia in termini economici che tecnici, a lavorare con il megabenthos marino. Uno dei primi studi dedicato ai parametri di distribuzione spaziale delle popolazioni di Corallium rubrum profonde, condotto da Sergio Rossi e collaboratori nel 2008, si è avvalso dell’utilizzo del ROV come strumento di analisi. Lo studio è stato condotto a Cap de Creus con lo scopo di descrivere la distribuzione spaziale e le strutture di taglia delle popolazioni di C.rubrum al di sotto dei 50 m.

Le strutture di taglia delle popolazioni profonde sono state comparate con quelle superficiali. Inoltre è stato misurato l’orientamento delle colonie rispetto al substrato.

E’ stato dimostrato che la densità del corallo rosso è inversamente proporzionale alla profondità. Il corallo rosso forma patches più disperse

- 17 -

nelle zone profonde con diametro e altezza delle colonie superiori alle superficiali.

Un altro studio condotto da Follesa e collaboratori nel 2010, ha utilizzato il ROV come strumento di analisi di popolazioni di corallo rosso profondo. Lo studio è stato svolto nella costa settentrionale e occidentale della Sardegna a profondità superiori agli 80 m.

Sono state individuate 6 classi di taglia secondo l’altezza e sono state riscontrate differenze tra la zona settentrionale, caratterizzata da colonie di piccole classi di taglia e la zona occidentale caratterizzata da classi di taglia maggiori. Gori a Cap de Creus si è occupato invece di quantificare la frequenza e la densità di alcune specie di gorgonie con distribuzione continua lungo un ampio range batimetrico e geografico, valutando i principali fattori ambientali che determinano tale distribuzione. Anche per questo studio è stato utilizzato il ROV.

E’ stata calcolata l’abbondanza di gorgonie contando il numero di colonie di E. singolaris, P.clavata e Leptogira sarmentosa. Ogni unità di campionamento è caratterizzata da determinate variabili ambientali (percentuale di abbondanza per ogni tipologia di substrato, inclinazione della colonia rispetto al substrato) e spaziali (coordinate geografiche, distanza dalla costa sud e dalla linea di costa).

La distribuzione spaziale di ogni specie è stata valutata mappando la densità osservata per ogni unità di campionamento in relazione alla sua posizione geografica. Per l’analisi della distribuzione batimetrica sono stati considerati intervalli di 5 m di profondità. La relazione tra densità delle gorgonie e parametri ambientali è stata calcolata tramite un analisi delle ridondanze (RDA) (ter Braak 1994). Contrariamente alle specie di gorgonacei studiate da Gori (Gori 2011), il corallo rosso ha una distribuzione estremamente discontinua ed altamente localizzata.

- 18 -

1.6 I modelli demografici

I modelli demografici sono fondamentali nello stabilire un piano di conservazione e monitoraggio della specie, per questo motivo sono ampiamente utilizzati dai biologi della conservazione. Per lo studio del corallo rosso sono stati applicati:

Il modello di Beverthon e Holt ( o “yield per recruit model”; Beverthon e Holt 1957; Garcia - Rodriguez e Massò 1986; Tsounis et al.2007; Goffredo e Lasker 2008)

Il modello basato sulle life-tables e sulle matrici di Leslie-Lewis (Abbiati et al. 1992; Santangelo et al. 2007; Bramanti et al. 2009). Questi modelli, coadiuvati da una “strategia di pesca a rotazione” secondo il tasso di crescita delle colonie proposto da Caddy (Caddy 1989,1993), forniscono una precisa panoramica nel tempo delle popolazioni esaminate contribuendo ad un piano di conservazione della specie costante e duraturo. Il modello di Beverthon e Holt si basa sul tasso di crescita di una popolazione secondo la biomassa (peso) e il tasso di mortalità ed è basato sul calcolare un compromesso tra crescita in termini di biomassa di una coorte iniziale e la perdita di biomassa dovuta alla morte. In questo modello non vengono inclusi però gli effetti della riproduzione, che giocano un ruolo fondamentale nella dinamica di una popolazione.

Il modello basato sulle life-tables fornisce dati molto chiari sulla struttura di una popolazione e la sua demografia (densità, numero di colonie per ogni classe di taglia/età, output riproduttivo e mortalità) che verranno poi

- 19 -

inclusi in matrici algebriche (matrice di transizione di Leslie-Lewis; Caswell 2001). Le matrici permettono di effettuare proiezioni nel tempo della struttura di taglia o età di una popolazione. I principali vantaggi di questo modello sono:

La possibilità di rappresentare il contributo di ogni coorte al tasso di crescita della popolazione secondo i parametri riproduttivi;

La capacità di simulare ogni variazione nell’intensità di raccolta e di regolarla secondo il tasso di crescita della popolazione;

La possibilità di applicare il modello su un dataset raccolto una volta sola.

2. Scopo della tesi

Lo scopo di questo lavoro è quello di incrementare le conoscenze sugli aspetti demografici (in termini di strutture di taglia-età) e sul rapporto tra distribuzione spaziale e fattori ambientali (occupancy, densità, distribuzione di C. rubrum secondo l’esposizione geografica, lo stadio di sedimentazione e l’inclinazione del substrato) di popolamenti di Corallium

rubrum profondo appartenenti alla zona mesofotica (50-130 m) attraverso

l’analisi di video e foto ottenuti dal ROV (Remotely Operated Vehicle), un veicolo subacqueo filoguidato. Questo studio si inserisce in un contesto di ricerca più ampio, che da pochi anni si sta occupando della demografia del corallo rosso profondo.

- 20 -

3. Materiali e metodi

3.1 Aree di studio

La ricerca è stata realizzata presso le località di Ischia, Amalfi, Elba-Pianosa. Ischia (figura 8) è un'isola a carattere vulcanico appartenente all'arcipelago delle isole Flegree, in Campania. Ha una linea costiera di 34 km e una superficie di circa 46,3 km². La zona SO dell’isola è compresa nella zona B (riserva generale speciale) dell’area marina protetta “Regno di Nettuno” istituita nel 2003. In questa zona sono permesse diverse attività tra cui la pesca artigianale e la pesca sportiva.

Elba (figure 10 e 11) è un'isola situata tra il mar Ligure e il mar Tirreno, posta a circa 10 km dalla costa. Ha una superficie di 200 km2 e 147 km di sviluppo costiero. Elba, insieme alle altre isole dell'arcipelago fa parte del Parco Nazionale dell'Arcipelago Toscano.

Pianosa (figura 12) è un'isola situata nel mar Tirreno settentrionale che fa parte dell'Arcipelago Toscano nel parco nazionale omonimo. L'isola è di forma vagamente triangolare e frappone tratti di costa rocciosa a tratti sabbiosi. E’ l’unica isola dell’arcipelago formata da coperture sedimentarie successive alla fase di magmatismo miocenico, per questo motivo è l’isola più giovane dell’arcipelago.

Amalfi (figura 9) si protende in mare dividendo il Golfo di Napoli da quello di Salerno. Le coste sono alte, a strapiombo, localmente interrotte da canaloni e vallate. La geomorfologia dei fondali marini si ricollega alla natura geologica dell’area. Sono presenti fondali, caratterizzati da strette piattaforme rocciose che scendono fino a 400m di profondità a poca distanza dalla costa.

- 21 -

Tutte le aree campionate, con l’eccezione di punta S.Angelo ad Ischia, si trovano al di fuori delle AMP.

Per ciascuna area sono stati considerati i seguenti siti per l’effettuazione dei transetti:

Ischia-Amalfi:

1. Capo di Conca (40°36,6' N; 14°34,2' E) 2. Torre di Grado (40°36,4' N; 14°31,2' E) 3. Grotta del Diavolo (40°36,3'N; 14°31,5'E) 4. Scoglio d’Isca (40°36,3'N; 14°31,7'E) 5. Secca dei Galli (40°35,4' N; 14°29,2' E) 6. Li Galli-La Rotonda (40°34' N; 14°25' E) 7. Punta S. Angelo (40°41.4' N; 13°53,6' E) Elba-Pianosa 1. Scoglio La Mina (42°47,5' N; 9°58,9' E) 2. Scoglio La Mina (42°47' N; 9°58' E) 3. I pavoni (SW Elba) (42°43' N; 9°59' E) 4. Rete Bruno (42°41' N; 10°01' E) 5. Punta Brigantina (42°32' N; 10°07' E) 6. P.to Mimmo (42°39' N; 10°05' E) 7. Costone (42°41' N; 10°01' E)

- 22 -

Figura 7. Panoramica generale delle aree di studio e dei siti di effettuazione dei transetti

- 23 -

Figura 9. Panoramica di Amalfi con i siti dove sono stati effettuati i transetti

- 24 -

Figura 11. Panoramica 2 di Elba con i siti dove sono stati effettuati i transetti

- 25 -

3.2 Metodo di campionamento

I campionamenti sono stati effettuati tra il 30/06/2010 e il 13/07/2010 a bordo della nave Astrea dell’ISPRA (figura 13).

Figura 13. La nave Astrea

Le aree in questione sono state esaminate inizialmente con il sonar

Multibeam, strumento che registra con alta precisione i rilievi batimetrici

tridimensionali.

Il multibeam rappresenta la tecnologia più avanzata, attualmente disponibile, per effettuare studi batimetrici ad alta precisione. Un

- 26 -

movimento dell’imbarcazione (figura 14), lungo una linea di circa 200 m permettendo l’esplorazione di una fascia di circa 200 m di ampiezza. In questo modo è possibile ottenere il 100% della copertura del fondo marino effettuando transetti paralleli fra loro. Gli altri scandagli invece emettono un segnale puntiforme e quindi si ottiene soltanto una rappresentazione lineare del fondo. Per l’utilizzo corretto di questo strumento è necessario interfacciarlo con la strumentazione di bordo e calibrarlo rispetto alle condizioni ambientali. Si ottengono delle cartografie tridimensionali come quelle illustrate nella figura 15 costituite da una scala cromatica. I colori caldi (rosso, arancio, giallo) indicano bassi valori di profondità mentre i colori freddi (verde, blu, viola) indicano i valori di profondità maggiori.

Figura 14. Esempio di transetto e fascio d'impulsi rilasciato dal Multibeam

- 28 -

Figura 15. Serie di cartografie tridimensionali ottenute dal sonar Multibeam delle tre aree di studio

Nella fase successiva è stato utilizzato un ROV per l’esplorazione e la registrazione video del fondale. Il ROV (Remotely Operated Vehicle figura 16 ) è un veicolo subacqueo guidato da un operatore posizionato a bordo di un’imbarcazione.

Il ROV utilizzato per questo lavoro è stato il “Pollux III”, fabbricato dalla GEI Italia. È munito di apparecchiatura fotografica (Nikon D80) ad alta risoluzione (10 mega-pixel), di due flash per illuminare le immagini, di una ulteriore telecamera Sony Full HD e di un sonar di navigazione. La macchina fotografica è inclinata di circa 10 gradi e dispone di tre led rossi, posti all’interno dello scafandro distanti tra loro 10 cm e utilizzati come unità di misura. La distanza dei punti è fissa, per cui è possibile, per ogni immagine, costruire una scala. Quest’ultima è fondamentale per delimitare e misurare l’unità di campionamento (rettangolo) e determinare la copertura percentuale della maggior parte delle specie macrobentoniche (Spalding 2003) tra cui anche Corallium rubrum.

- 29 -

Figura 16. Immagine del ROV e relativi componenti

I led vengono inoltre utilizzati per ottenere una stima delle dimensioni degli organismi target.

Il ROV è equipaggiato di un sistema di posizionamento acustico subacqueo USBL (Ultra Short Base Line System) Tracklink 1500 MA, interfacciato con il sistema di navigazione di bordo (girobussola e GPS differenziale), che permette di conoscere in tempo reale la sua posizione geografica e di ricostruire i tracciati in immersione, fornendo ogni secondo i dati relativi all’ora, alla profondità, alla latitudine e alla longitudine.

Queste informazioni consentono di conoscere la posizione e la profondità esatta in cui si trova il ROV, permettendo quindi di georefenziare con un

Camera fotografica Sistema di posizionamento acustico Braccio meccanico Led paralleli Videocamera

- 30 -

errore massimo del 5% sulla profondità, la posizione degli organismi fotografati e la distribuzione di popolamenti.

L’unità di superficie comprende una consolle con tutti i controlli remoti (luci, motori, direzione, manipolatore), un monitor con videoregistratore per memorizzare le immagini unitamente alle informazioni di profondità, rotta di navigazione e tempo di percorrenza in sovrimpressione.

Il piano di campionamento è stato sviluppato in maniera tale da esplorare i vari siti secondo un gradiente batimetrico verticale oppure orizzontale (un range batimetrico alla volta), a seconda della topografia del fondale.

E’ stato possibile esplorare fondali rocciosi, rocce sparse e ampie zone di fondo mobile per un totale di 3676 m2 esplorati. La registrazione del filmato iniziava nel momento in cui il ROV veniva immerso e finiva alla sua riemersione.

Data l’estrema eterogeneità del fondo riscontrato durante il campionamento è stato impossibile seguire un percorso dal fondo alla superficie seguendo una linea retta. In questo lavoro è stato intrapreso dal ROV un percorso casuale.

I vari transetti (o dive) registrati sono stati raggruppati per aree. La scelta è dovuta al fatto che molto spesso i punti analizzati erano molto vicini geograficamente e similari; inoltre, lavorando con le foto scattate dal ROV per l’analisi dei dati, il campione era più rappresentativo considerando intere aree che non le singole stazioni di campionamento. In totale sono stati effettuati 28 transetti dove solo in tre non è stato trovato corallo rosso. Per le analisi dei dati sono stati utilizzati 15 transetti.

- 31 -

Figura 17. Calata del ROV in mare

3.3 Analisi di video e foto

I video ripresi dal ROV sono stati importati su computer e ritagliati in intervalli di 10 minuti.

Ogni transetto è stato esaminato secondo per secondo, riportando su un foglio di lavoro excel latitudine, longitudine, profondità e tipologia di substrato rilevati dal ROV. Le tipologie di substrato sono state suddivise in: substrato mobile (comprendente substrato sabbioso e fangoso), substrato roccioso a parete verticale ( o subverticale) e substrato roccioso coralligeno (comprendente anche conformazioni rocciose come massi isolati o altro).

- 32 -

Le 3039 foto scattate sono state importate al computer e divise per area tramite un foglio di lavoro excel.

Per ogni video e foto è stato possibile identificare profondità, grado di esposizione (H), tipologia di substrato, inclinazione del substrato e livello di sedimentazione. Sono state scartate le foto senza corallo rosso.

3.4 Analisi dei dati

I dati di Pianosa ed Elba sono stati accorpati per lo svolgimento delle analisi, data l’omogeneità e la vicinanza dei siti.

Sono stati calcolati:

L’occupancy, ovvero il calcolo della frequenza di incontro di

Corallium rubrum sui metri di fondo esplorato delle tre aree di

studio;

L’analisi della occupancy è stata ottenuta calcolando per ogni transetto di ogni area il numero di foto scattate con Corallium rubrum per metri lineari di fondo esplorato. I dati ottenuti sono stati sottoposti a una verifica della normalità di distribuzione di Shapiro-Wilk e ad un test della omogeneità delle varianze di Bartlett.

Dopodiché è stato applicato un test ANOVA per rilevare differenze significative tra le medie delle tre aree di studio e un test post-hoc parametrico di Tukey per indagare su quali gruppi hanno influito sulla significatività dell’analisi della varianza. I test sono stati effettuati col software R v. 2.15.1.

- 33 -

Il calcolo della densità delle tre aree di studio;

Per il calcolo della densità sono state utilizzate le foto come strumento d’analisi. Su ogni foto è stato costruito un quadrato di 50x50 cm con il programma Image J v. 1.46 servendosi dei tre punti led del ROV (distanti 10 cm) come scala di riferimento. Il quadrato costituisce l’unità di campionamento. E’ stato quindi calcolato il numero di colonie per m2

per ogni area di studio.

Figura 18. Foto scattata dal ROV con punti led in evidenza

Ai dati è stato applicato un test di Shapiro-Wilk per verificare la normalità di distribuzione e un test non parametrico di Levene per verificare l’ omogeneità delle varianze. Non essendo state rispettate le due assunzioni, non è stato possibile applicare un test statistico.

- 34 -

La distribuzione batimetrica della densità di Corallium rubrum;

La distribuzione batimetrica è stata calcolata seguendo la metodologia d’analisi della densità ma applicandola ad un range di profondità che va da 50 a 130 m suddiviso in intervalli di 5 m per tutte e tre le aree. E’ stato calcolato lo sforzo di campionamento indicato come metri lineari totali di fondo esplorato dal ROV su tipologia di substrato considerata. Per quest’analisi è stato utilizzato il sistema di posizionamento subacqueo USBL Tracklink del ROV. Con il programma Quantum GIS v. 1.8.0 è stato rettificato il percorso reale del ROV e sono stati quantificati i metri percorsi per intervallo batimetrico e per tipologia di substrato.

La distribuzione di Corallium rubrum in funzione dei descrittori ambientali nelle tre aree di studio;

Per rilevare l’influenza dei fattori ambientali sulla distribuzione di

Corallium rubrum sono state utilizzate le foto come strumento di analisi.

E’stata calcolata la distribuzione di Corallium rubrum in relazione all’esposizione geografica, al livello di sedimentazione (alto, medio e basso) e all’inclinazione del substrato. I dati ottenuti sono stati sottoposti ad un test chi-quadro per rilevare la significatività tra frequenze attese e ottenute. Per la distribuzione di C. rubrum secondo l’esposizione è stato calcolato l’indice di diversità di Shannon-Wiener in modo da quantificare l’eterogeneità ambientale delle tre aree.

- 35 -

Il calcolo dei parametri biometrici delle colonie di Corallium rubrum esaminate.

La misurazione dei parametri biometrici (altezza, diametro della base, numero di ramificazioni) è stata effettuata tramite il software Image J v.1.46. Sono state prese in considerazione esclusivamente le foto che risultavano perpendicolari al piano della roccia (70 per ogni area) dove la posizione delle colonie è tale da non creare errori grossolani.

Per quanto riguarda i dati sull’altezza e il diametro della base è stato applicato un test della Skewness con il programma STATISTICA. L’altezza (intesa come la massima distanza tra base della colonia e apice della ramificazione più lontana) è stata suddivisa in classi di taglia di 2 cm mentre i valori di diametro basale sono stati suddivisi in classi di taglia da 1 mm . Per ognuna delle misurazioni del diametro basale delle colonie è stata calcolata l’età corrispettiva secondo la funzione y= 1,3257x0,5

(dove y indica il valore del diametro basale e x l’età della colonia) ottenuta da Priori et al. nel 2013, che ha trovato una relazione significativa tra il diametro medio di ciascuna colonia e la relativa età ottenuta dal conteggio degli anelli di crescita della base (Marschal et al. 2004).

I dati ottenuti sono stati suddivisi in classi di età di 5 anni. Non è stato possibile ottenere misure del diametro basale medio in quanto le misurazioni effettuate sono state eseguite su foto, dandoci solamente un approccio bidimensionale delle colonie. Le misure relative al diametro basale delle colonie sono state messe in relazione alla profondità suddividendole in classi di taglia di 7 mm.

Sono stati calcolati gli ordini di ramificazione delle colonie. L'ordine massimo della colonia è definito a partire dagli apici verso la base; il ramo di ordine massimo corrisponde all'asse principale, i rami di secondo ordine

- 36 -

sono quelli che si inseriscono su quello principale, mentre il primo ordine è dato dalla diramazione sul secondo ordine (Coma et al. 1995 figura 19).

Figura 19. Esempio di nodo e ordini di ramificazione di una colonia (Brazeau e Lasker 1988).

E’ stata calcolata la frequenza delle colonie di diametro basale superiori o uguali a 7 mm di diametro basale, indicato come il valore limite di raccolta stabiliti dalla FAO-GFCM (convegno di Ajaccio, ottobre 2011). Infine è stato calcolato l’andamento della biomassa con la profondità. I dati relativi al peso di ogni colonia esaminata sono stati ottenuti dall’equazione y=0,0619x2,4065 (dove “y” indica il peso e “x” il diametro basale della colonia) ricavata da Priori et al nel 2013 che ha rilevato una relazione significativa tra diametro basale della colonia e peso.

Sono stati calcolati i valori medi di biomassa per range batimetrico (20m) suddividendo i valori di peso totale per il numero di colonie esaminato.

- 37 -

4. Risultati

4.1 Occupancy

L’analisi dell’occupancy ha rilevato una maggiore frequenza di incontro di

Corallium rubrum ad Ischia (grafico 1) con una media di 0,199 foto con

corallo/m. Rispettate le assunzioni di normalità della distribuzione (Shapiro-Wilk test; tabella 1) e di omogeneità delle varianze (test di Bartlett p=0,09845), l’analisi delle varianze ha rilevato differenze significative tra le medie delle tre aree (p<0,05; tabella 2). Il test post-hoc di Tukey ha individuato una differenza significativa nei confronti “Elba-Pianosa e Ischia” ed “Ischia e Amalfi” (Ischia>Elba-“Elba-Pianosa; Ischia>Amalfi; Elba-Pianosa=Amalfi).

Popolazioni N transetti Media±SD Shapiro-Wilk

Amalfi 4 0.053±0.013 W=0.9622 p=0.7926 Ischia 4 0.199±0.045 W=0.9492 p=0.711 Elba-Pianosa 7 0.054±0.055 W=0.8438 p=0.1078

Tabella 1. Valori relativi a media, deviazione standard e test di Shapiro-Wilk sulla occupancy delle tre aree esaminate.

- 38 - Sorgente di Variabilità g.d.l Sum Square Mean Square F p Tra gruppi 2 0.062 0.031 14.957 0.0005508 Residuo 12 0.025 0.002

Tabella 2. Valori dell’analisi della varianza ANOVA sull'occupancy delle tre aree di studio.

Gruppi Diff. p

Elba-Pianosa e Amalfi 0.0016 0.9983

Ischia e Amalfi 0.1463 0.0018

Ischia e Elba-Pianosa 0.1447 0.0007 Tabella 3. Valori relativi al test post-hoc di Tukey

Grafico 1. Box-plot relativi ai dati di occupancy delle tre aree: i quadrati indicano le medie; i box il primo e terzo quartile e la linea indica il range tra il valore massimo e minimo.

0,000 0,050 0,100 0,150 0,200 0,250 0,300

AMALFI ISCHIA ELBA-PIANOSA

Fo to co n C . r ubr um /m

- 39 -

4.2 Densità

La tabella 4 illustra media e deviazione standard dei valori di densità delle tre aree e i valori relativi al test di Shapiro-Wilk che identificano una non normalità delle distribuzioni.

I box-plot del grafico 2 illustrano la distribuzione dei dati delle tre aree di studio. I quadrati indicano le medie, i box indicano primo e terzo quartile e la linea indica il range tra valore massimo e minimo delle distribuzioni. I valori più alti vengono registrati ad Ischia con una media di 64 colonie/m2. Il test di Levene ha dimostrato che le tre aree non hanno varianze omogenee (p=8,995×10-5). Non è stata quindi eseguita alcuna analisi della varianza.

N patch

(foto) Media±SD Shapiro-Wilk

Ischia 137 64.467±44.155 W=0.948 p=4.9×10-5 Elba-Pianosa 83 50.524±30.626 W=0.949 p=0.002429 Amalfi 73 35.562±30.159 W=0.842 p=2.406×10-7 Tabella 4. Valori relativi a media, deviazione standard e test di Shapiro-Wilk sulla densità delle tre

- 40 -

Grafico 2. Box-plot raffigurante i valori di densità delle tre aree: i quadrati indicano le medie; i box il primo e terzo quartile e la linea indica il range tra il valore massimo e minimo.

4.3 Distribuzione batimetrica della densità

Il grafico 3 illustra i box-plot relativi all’andamento della densità di

Corallium rubrum in funzione della profondità delle tre aree di studio. La

serie di istogrammi in sfondo indicano lo sforzo di campionamento espresso in m lineari di fondo esplorato suddiviso nelle tre tipologie considerate (vedi legenda; con il termine “coralligeno” vengono incluse conformazioni rocciose come massi isolati (boulders); con il termine “fondi mobili” viene indicata quella tipologia di substrato sedimentario che non ospita Corallium rubrum).

0 50 100 150 200 250

AMALFI ISCHIA ELBA e PIANOSA

Co lo n ie / m 2

- 41 -

Per Amalfi notiamo un andamento pressoché bimodale con un picco di valore medio tra i 55 e i 60 m di profondità (50 colonie/m2). Superato il picco si ha una situazione decrescente fino ai 95 m di profondità per poi risalire fino a 108 m. L’area esplorata dal ROV ha rilevato una maggiore presenza di pareti verticali o sub-verticali, a conferma di quanto visto dalle cartografie multibeam e di substrato mobile per un totale di 1539 m esplorati.

Ad Ischia notiamo un andamento bimodale più marcato con un picco di valore medio di 102 colonie m-2 tra i 60 e i 65 m e tra i 100 e i 105 m di profondità. Sono state trovate colonie di Corallium rubrum fino a 123 m di profondità. Il ROV, nei 676 m di fondo esplorato, ha rilevato in maggior misura substrato roccioso a parete verticale e substrato mobile.

Anche ad Elba-Pianosa notiamo una distribuzione bimodale con picchi tra i 65 e i 70 m (64 colonie/m2) e tra gli 80 e gli 85 m (48 colonie/m2). L’analisi dello sforzo di campionamento su 1297,8 m di fondo esplorato, ha rilevato la totale assenza di substrato roccioso a parete verticale a conferma di quanto verificato dal multibeam. Le colonie di corallo rosso sono disposte ai margini di formazioni coralligene o di massi adagiati su di un plateau formato da sabbia e da sedimenti grossolani.

- 42 -

Grafico 3. Distribuzione batimetrica della densità di C. rubrum delle tre aree di studio.

4.4 Parametri biometrici

I grafici 4,5,6,7,8 e 9 raffigurano la distribuzione delle classi di taglia delle colonie secondo l’altezza (cm) e secondo il diametro della base (mm) delle tre aree esaminate.

Per quanto riguarda il diametro della base si nota una distribuzione unimodale con una maggiore rappresentanza della quinta (4-4,99 mm), sesta (5-5,99 mm) e settima (6-6,99 mm) classe di taglia ad Ischia, della sesta, settima e ottava (7-7,99 mm) ad Elba-Pianosa e della quinta sesta ed ottava ad Amalfi. Il valore più alto riscontrato da questo studio è quello di Elba-Pianosa dove è stata misurata una colonia avente 24,6 mm di diametro

- 43 -

basale. Ad Amalfi sono state trovate 16 classi di taglia secondo il diametro basale e 11 secondo l’altezza. Ad Ischia sono state identificate 16 classi di taglia secondo il diametro basale e 13 classi di taglia secondo l’altezza. Ad Elba-Pianosa infine sono state identificate 15 classi di taglia secondo il diametro basale e 10 secondo l’altezza. Il test della Skewness (tabella 6 e 7) è risultato significativo per tutte e tre le aree di studio (Sig g1>2) sia per l’altezza che per il diametro basale.

Grafico 4. Distribuzione delle classi di taglia secondo l'altezza di Amalfi.

0 10 20 30 40 50 60 70 N °co lo n ie altezza (cm) AMALFI n = 202

- 44 -

Grafico 5. Distribuzione delle classi di taglia secondo l'altezza di Ischia.

Grafico 6. Distribuzione delle classi di taglia secondo l'altezza di Elba-Pianosa.

0 10 20 30 40 50 60 70 N °co lo n ie altezza (cm) ISCHIA n = 217 0 10 20 30 40 50 60 70 N °co lo n ie altezza (cm) ELBA-PIANOSA n = 198

- 45 -

Grafico 7. Distribuzione delle classi di taglia secondo il diametro basale di Amalfi. Con la freccia sono indicate le classi di taglia legali al commercio.

Grafico 8. Distribuzione delle classi di taglia secondo il diametro basale di Ischia.

0 5 10 15 20 25 30 35 N °co lo n ie diametro basale (mm)

Amalfi

Ischia

- 46 -

Grafico 9. Distribuzione delle classi di taglia secondo il diametro basale di Elba-Pianosa.

Popolazioni Colonie Skewness altezza

g1 Sig g1

Amalfi 202 0.83 4.8

Ischia 217 0.63 3.93

Elba-Pianosa 198 1.49 8.76

Tabella 5. Valori relativi al test della skewness sull'altezza

Popolazioni Colonie Skewness diametro basale

g1 Sig g1

Amalfi 202 1.15 6.76

Ischia 217 0.86 5.37

Elba-Pianosa 198 2.02 11.8

Tabella 6. Valori relativi al test della skewness sul diametro basale

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 0 - 0 ,9 9 1 - 1 ,9 9 2 - 2 ,9 9 3 - 3 ,9 9 4 - 4 ,9 9 5 - 5 ,9 9 6 - 6 ,9 9 7 - 7 ,9 9 8 - 8 ,9 9 9 - 9 ,9 9 10 - 1 0 ,9 9 11 - 11 ,9 9 12 - 1 2 ,9 9 13 - 13 ,9 9 14 - 1 4 ,9 9 15 - 1 5 ,9 9 16 - 1 6 ,9 9 17 - 1 7 ,9 9 18 - 1 8 ,9 9 19 - 1 9 ,9 9 20 - 2 0 ,9 9 21 - 2 1 ,9 9 22 - 2 2 ,9 9 23 - 2 3 ,9 9 24 - 2 4 ,9 9 N °co lo n ie diametro basale (mm)

Elba-Pianosa

- 47 -

Il grafico 10 illustra le frequenze degli ordini di ramificazione per tutte e tre le aree. Delle 6032 ramificazioni contate in tutte e tre le aree, il 70% delle colonie appartiene all’ordine II e III. E’ stata riscontrata una buona percentuale di colonie con ordine di ramificazione IV (10%) e V (3%).

Grafico 10. Distribuzione degli ordini di ramificazione delle colonie delle tree aree di studio

Il grafico 11 illustra la frequenza delle colonie appartenenti a classi di taglia ≥ 7 mm di diametro basale delle aree esaminate. Un range tra 42 e 51% delle colonie delle tre aree esaminate mostra un diametro ≥ 7 mm, considerato il limite attuale di prelievo indicato dalla FAO-GFCM (convegno Ajaccio, Ottobre 2011).

0 5 10 15 20 25 30 35 40 I II III IV V Fr eq u en za % Ordine di ramificazione n=617

- 48 -

Grafico 11. Distribuzione delle colonie di C. rubrum con diametro legale alla raccolta delle tre aree di studio

I grafici 12,13 e 14 rappresentano la distribuzione delle classi d’età delle tre aree di studio. Dai grafici notiamo una maggiore rappresentanza delle classi 6-10, 11-15, 16-20 anni ad Amalfi, delle classi 6-10, 11-15, 16-20 e 21-25 anni ad Ischia e delle classi 11-15, 16-20 e 26-30 anni ad Elba-Pianosa. La parte dei grafici evidenziata in rosso corrisponde a risultati poco attendibili dovuti al metodo di determinazione dell’età in funzione del diametro, che diventa poco affidabile per le colonie più grandi e quindi più vecchie (la curva segue una funzione di crescita esponenziale quindi a piccole variazioni dei valori di diametro corrisponderanno grandi variazioni nei valori d’età incorrendo ad errori di valutazione).

E’ stata quindi attribuita una soglia di attendibilità a questo metodo.

L’età massima riscontrata tra le tre aree è di 114 anni. Ad Amalfi ed Ischia si nota una maggiore rappresentanza della seconda, terza e quarta classe mentre ad Elba-Pianosa notiamo una maggiore rappresentanza della terza, quarta e sesta classe d’età. Si nota inoltre una notevole diminuizione, in

51%

46%

42% 46%

Amalfi Ischia Elba-Pianosa Totale

- 49 -

tutte e tre le aree, delle classi d’età uguali o superiori a 31-35 anni, ovvero le classi d’età corrispondenti alle classi di taglia per il diametro basale legali alla raccolta ( ≥7 mm; Ajaccio 2010; vedi freccia nei grafici).

Grafico 12. Distribuzione per classi d'età di 5 anni delle colonie di C.rubrum di Amalfi

0 5 10 15 20 25 30 35 40 0 -5 6 -10 11 -15 16 -20 21 -25 26 -30 31 -35 36 -40 41 -45 46 -50 51 -55 56 -60 61 -65 66 -70 71 -75 76 -80 81 -85 86 -90 91 -95 96 -100 101 -105 106 -110 111 -115 116 -120 121 -125 126 -130 131 -135 136 -140 141 -145 146 -150 151 -155 156 -160 161 -165 166 -170 171 -175 176 -180 181 -185 186 -190 191 -195 196 -200 201 -205 N °co lo n ie Classe d'età

Amalfi

- 50 -

Grafico 14. Distribuzione in classi d'età di 5 anni delle colonie di C. rubrum di Elba-Pianosa

0 5 10 15 20 25 30 35 0 -5 6 -10 11 -15 16 -20 21 -25 26 -30 31 -35 36 -40 41 -45 46 -50 51 -55 56 -60 61 -65 66 -70 71 -75 76 -80 81 -85 86 -90 91 -95 96 -100 101 -105 106 -110 111 -115 116 -120 121 -125 126 -130 131 -135 136 -140 141 -145 146 -150 151 -155 156 -160 161 -165 166 -170 171 -175 176 -180 181 -185 186 -190 191 -195 196 -200 201 -205 206 -210 341 -345 N °co lo n ie Classe di età

Elba-Pianosa

Ischia

Grafico 13. Distribuzione per classi di età di 5 anni delle colonie di C. rubrum di Ischia

- 51 -

I grafici 15, 16 e 17 indicano le distribuzioni delle classi di taglia secondo il diametro basale in relazione alla profondità delle tre aree di studio. Le misurazioni sono state suddivise in classi di taglia da 7 mm. La profondità è stata suddivisa in range da 10 m. Ad Amalfi notiamo una distribuzione unimodale con una maggiore rappresentanza delle prime due classi di taglia (0-6,99 mm e 7-13,99 mm) lungo tutto il range batimetrico.

Si nota un picco della distribuzione di queste classi di taglia lungo i 60 m di profondità e una situazione decrescente fino a 100 m. Le classi di taglia legali alla raccolta ( ≥7mm) subiscono una repentina diminuzione dagli 80 ai 90 m di profondità. Anche ad Ischia viene rilevata una distribuzione unimodale con una maggiore rappresentanza delle prime due classi di taglia lungo tutto il range batimetrico con un picco a 70 m e un andamento decrescente fino a 120 m. Notiamo inoltre una minore rappresentanza delle classi di taglia legali alla raccolta a 80 m e una totale assenza lungo il range dei 90 m. Ad Elba-Pianosa si nota una distribuzione bimodale con una maggiore rappresentanza delle colonie appartenenti alle prime due classi di taglia. La distribuzione raggiunge un primo picco lungo i 60m poi decresce lungo i 70m, per poi aumentare lungo gli 80m di profondità.

Ad Elba-Pianosa il 42% delle colonie esaminate raggiunge la taglia legale alla raccolta con una maggiore rappresentanza lungo i 60m e gli 80m di profondità.

- 52 -

Grafico 15. Distribuzione delle classi di taglia secondo il diametro basale in relazione alla profondità di Amalfi

Grafico 16. Distribuzione delle classi di taglia secondo il diametro basale in relazione alla profondità di Ischia 0 10 20 30 40 50 60 70 50 60 70 80 90 100 110 120 N °co lo n ie prof ondità (m) AMALFI 0-6,99mm 7-13,99mm 14-20,99mm 21-27,99mm 0 10 20 30 40 50 60 70 50 60 70 80 90 100 110 120 N °co lo n ie profondità (m) ISCHIA 0-6,99mm 7-13,99mm 14-20,99mm 21-27,99mm

- 53 -

Grafico 17. Distribuzione delle classi di taglia secondo il diametro basale in relazione alla profondità di Elba-Pianosa

I grafici 18,19 e 20 mostrano l’andamento dei valori medi di biomassa in relazione alla profondità delle tre aree di studio, mentre i grafici 21,22 e 23 mostrano l’andamento della biomassa diviso il numero di foto analizzate per range batimetrico (20 m). Il grafico a linee indica i valori di occupancy per range batimetrico. Ad Amalfi notiamo un andamento unimodale con un picco registrato a 70-90 m in entrambi i grafici.

Ad Ischia troviamo un unico picco di valori raggiunto a 50-70 m di profondità (grafico 19) , mentre nel grafico 22 notiamo un andamento bimodale con un primo picco lungo i 50-70 m e un secondo oltre i 110 m. Ad Elba-Pianosa notiamo un picco lungo i 50-70 m di profondità in entrambi i grafici. Le due tipologie di grafico rappresentano due modi differenti di normalizzare i dati relativi alla biomassa.

0 10 20 30 40 50 60 70 50 60 70 80 90 100 110 120 N °co lo n ie profondità(m) ELBA-PIANOSA 0-6,99mm 7-13,99mm 14-20,99mm 21-27,99mm

- 54 -

Grafico 18.Distribuzione dei valori medi di biomassa e di occupancy secondo la profondità di Amalfi

Grafico 19.Distribuzione dei valori medi di biomassa e di occupancy secondo la profondità di Ischia

0,00 0,02 0,04 0,06 0,08 0,10 0,12 0,14 0,16 0 2 4 6 8 10 12 14 16 50-70 70-90 >90 Fo to /m P e so ( g) /n co lo n ie Profondità (m)

Amalfi

Ischia

- 55 -

Grafico 20. Distribuzione dei valori medi di biomassa e di occupancy secondo la profondità di Elba-Pianosa

Grafico 21. Distribuzione della biomassa e di occupancy suddivisa per le foto esaminate in funzione della profondità di Amalfi.

0 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06 0,07 0,08 0 2 4 6 8 10 12 14 50-70 70-90 Fo to /m P eso (g )/ n col on ie Profondità (m)

Elba-Pianosa

0,00 0,02 0,04 0,06 0,08 0,10 0,12 0,14 0,16 0 5 10 15 20 25 30 35 40 50-70 70-90 >90 Fo to /m P e so ( g) /n . f o to Profondità (m)

- 56 -

Grafico 22. Distribuzione della biomassa e di occupancy suddivisa per il numero di foto esaminate in funzione della profondità di Ischia.

Grafico 23. Distribuzione della biomassa e di occupancy, suddivisa per il numero di foto esaminate, in funzione della profondità di Elba-Pianosa

0,00 0,10 0,20 0,30 0,40 0,50 0,60 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 50-70 70-90 90-110 >110 Fo to /m P e so (g )/ n .f o to Profondità (m)

Ischia

0 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06 0,07 0,08 0 10 20 30 40 50 60 70 50-70 70-90 Fo to /m P e so (g )/ n . f o to Profondita (m)

Elba-Pianosa

- 57 -

4.5 Distribuzione di Corallium rubrum in funzione dei descrittori ambientali

I grafici 24, 25 e 26 mostrano la distribuzione delle colonie di Corallium

rubrum secondo l’esposizione geografica. I dati ottenuti derivano dalla

percentuale di foto con corallo rosso rilevate in un determinato grado d’esposizione. Sono stati ottenuti valori di frequenza suddivisi in 8 quadranti (N, NE, E, SE, S, SO, O, NO). Il grado d’esposizione per ogni foto viene rilevato dal ROV durante l’escursione.

Ad Amalfi notiamo una prevalenza di esposizione geografica ad ovest e nord-ovest (34% entrambi). Ad Ischia il 41% (57 su 137) delle foto con corallo rosso rivela una tendenza delle colonie ad esporsi verso est.

Ad Elba-Pianosa notiamo invece una distribuzione delle frequenze pressoché omogenea con percentuali, per ogni quadrante prestabilito, che non superano il 16%. I risultati del test chi-quadro rilevano una significatività statistica tra valori attesi ed ottenuti ad Amalfi (g.l.=7; χ2

=86,89; p=5,375*10-16) e ad Ischia (χ2=125,13; p=6,527*10-24) ma non ad Elba-Pianosa (χ2=8; p=0,332).

Il calcolo dell’indice di Shannon-Wiener ha rilevato Elba-Pianosa come l’area con l’ambiente più eterogeneo dal punto di vista dell’esposizione (H=2,026), segue Ischia (H=1,715) ed infine Amalfi (H=1,426). Il grafico 27 mostra la distribuzione dei valori dell’indice di Shannon-Wiener delle tre aree di studio. Dal grafico possiamo notare una maggiore eterogeneità d’esposizione ad Elba-Pianosa.

- 58 -

Grafico 24. Distribuzione di C. rubrum secondo l'esposizione geografica di Amalfi.

Grafico 25. Distribuzione di C. rubrum secondo l'esposizione geografica di Ischia.

S 6% SO 10% O 34% NO 34% N 16%

Amalfi

Ischia

- 59 -

Grafico 26. Distribuzione di C. rubrum secondo l'esposizione geografica di Elba-Pianosa.

Grafico 27. Distribuzione dei valori dell'indice di Shannon-Weiner secondo l'esposizione geografica delle tre aree di studio.

NE 5% E 16% SE 13% S 16% SO 15% O 16% NO 9% N 10%

Elba-Pianosa

- 60 -

I grafici 28, 29 e 30 mostrano la distribuzione delle colonie di Corallium

rubrum profondo in riferimento al livello di sedimentazione delle tre aree

di studio calcolata come percentuale di foto con corallo rosso rilevate ad un livello di sedimentazione basso, medio ed alto. Ad Amalfi notiamo una distribuzione di frequenze pressoché omogenea. Il test chi-quadro rileva una non significatività statistica tra frequenze attese e frequenze ottenute (g.l= 2; χ2 =0,602; p=0,803). Ad Ischia invece notiamo una situazione totalmente differente con una rappresentanza quasi totale (97%) delle foto con corallo rosso in un livellodi sedimentazione medio. Il test chi-quadro di Ischia ha rilevato una significatività statistica tra frequenze attese e frequenze ottenute (g.l= 2; χ2 =45,79; p=3,643*10-55 ). Ad Elba-Pianosa il 51% delle foto scattate si trova in un livello di sedimentazione medio, il 48% in un livello di sedimentazione basso e solo l’1% in uno stadio alto. Il test chi-quadro è risultato significativo (χ2 =45,29; p=4,097*10-9).

Grafico 28. Distribuzione di C. rubrum secondo il livello di sedimentazione di Amalfi.

31%

37%

32%

Amalfi

- 61 -

Grafico 29. Distribuzione di C. rubrum secondo il livello di sedimentazione di Ischia.

Grafico 30. Distribuzione di C. rubrum secondo il livello di sedimentazione di Elba-Pianosa. 3%

97%

Ischia

Bassa Media Alta

48% 51%

1%

Elba-Pianosa

- 62 -

I grafici 31, 32 e 33 mostrano la distribuzione delle colonie di Corallium

rubrum in riferimento al grado di inclinazione del substrato rispetto all’asse

orizzontale. Il calcolo si è basato sulla percentuale di foto con corallo rosso rilevate su piano inclinato (sloping 45°), su piano verticale (vertical 180°) o su strapiombo (overhanging 135°).

Ad Amalfi il 55% delle foto con corallo rosso è stato identificato su superfici verticali mentre abbiamo una piccola rappresentanza di foto con corallo rosso su superfici strapiombanti. Il test chi-quadro ha rilevato una differenza significativa tra frequenze attese e frequenze ottenute (χ2=19,75; p=5,13*10-5). Ad Ischia solo 3 foto su 137 hanno rilevato la presenza di

Corallium rubrum su piani inclinati, con una distribuzione pressoché

ugualmente ripartita tra foto su superfici verticali e strapiombanti.

Ad Elba-Pianosa notiamo una situazione simile ad Ischia. I test chi-quadro hanno rilevato una differenza significativa tra frequenze attese e frequenze ottenute (Ischia: χ2=63,33; p=1,76*10-14 Elba-Pianosa: χ2=22,08; p=1,61*10-5). I dati relativi alla distribuzione secondo l’inclinazione del substrato, mostrano una maggiore tendenza di Corallium rubrum a insediarsi in superfici verticali o a strapiombo in modo tale da evitare l’eccessiva sedimentazione riconosciuta come fattore limitante per il reclutamento (Garrabou et al.2001).

- 63 -

Grafico 31. Distribuzione di C. rubrum secondo l'inclinazione del substrato di Amalfi.

Grafico 32. Distribuzione di C. rubrum secondo l'inclinazione del substrato di Ischia.

33%

55%

12%

Amalfi

Sloping Vertical Overhanging

2%

42%

56%

Ischia

- 64 -

Grafico 33. Distribuzione di C. rubrum secondo l'inclinazione del substrato di Elba-Pianosa.

5. Discussione

5.1 Confronto fra popolazioni di Corallium rubrum profonde

I risultati ottenuti da questo studio sono stati confrontati con i dati ottenuti da Rossi et al. nel 2008 sulle popolazioni profonde di C. rubrum a Cap de Creus. Non è stato possibile confrontare i valori di occupancy a causa del diverso metodo di analisi applicato nei due studi.

I valori di densità media delle popolazioni di Cap de Creus (42±41 colonie/m2 a Masina e 45±65 colonie/m2 a Massa d’Oros) sono minori di quelli ottenuti ad Ischia (64,47±44,15) e ad Elba-Pianosa (50,52±30,63) ma

9%

49%

42%

Elba-Pianosa

- 65 -

maggiori di Amalfi (35,56±30,16). Il valore massimo di densità ottenuto dallo studio di Rossi et al. è di 376 colonie/m2 mentre il valore massimo riscontrato nel nostro studio è stato misurato ad Ischia (204 colonie m2). Per quanto riguarda i dati biometrici a Cap de Creus soltanto il 25-30% delle colonie esaminate sono superiori a 10 cm d’altezza. Questi valori sono molto simili a quelli ottenuti ad Amalfi e Ischia (20% e 35%) ma superiori a quelli relativi a Elba-Pianosa dove solo il 7% delle colonie è superiore al valore stabilito. Il valore massimo in altezza riscontrato nelle colonie di Cap de Creus è di 15,5 cm mentre in questo lavoro sono state trovate colonie molto più alte con un valore massimo di 25,5 cm.

A Cap de Creus dal 46% al 79% delle colonie esaminate sono sopra la taglia legale di raccolta.

Nel nostro studio una percentuale compresa tra il 42 e il 51% delle colonie esaminate superano questo parametro. Il valore di diametro basale massimo riscontrato a Cap de Creus è di 22 mm mentre nel nostro studio (ad Elba-Pianosa precisamente) è stata misurata una colonia di 24,6 mm.

Delle colonie esaminate a Cap de Creus nessuna supera il IV ordine di ramificazione mentre nel nostro studio sono state trovate colonie di V ordine (3% delle colonie esaminate). A Cap de Creus la maggior parte delle colonie appartengono al II ordine (più del 60%). Il nostro studio ha rilevato una maggiore rappresentanza delle colonie di II (37%) e III (33%) ordine di ramificazione.

- 66 -

5.2 Confronto fra popolazioni di C. rubrum profonde e superficiali

I dati ottenuti da questo studio confermano la differenza tra popolazioni di

Corallium rubrum superficiali e profonde. L’analisi della densità di questo

studio ha rilevato popolazioni nettamente meno dense di quelle superficiali (15-35 m di profondità) esaminate da Tsounis et al. nel 2006 a Cap de Creus (127,1±118,6 colonie/m2).

Le ragioni di questa differente distribuzione secondo la profondità possono essere riconducibili alle differenti condizioni ambientali delle due zone (come già citato nel paragrafo 1.2) e a una competizione per lo spazio nelle zone superficiali di Corallium rubrum con altri organismi a sviluppo veloce (Jackson 1977) che lo costringono a isolarsi in patches con alta densità in fessure e cavità della roccia. Le colonie analizzate da Tsounis sono d’altezza e diametro basale minore di quelle analizzate in questo studio (Il 91% delle colonie sono di altezza minore a 5 cm e più del 90% non raggiungono i 6 mm di diametro).

Inoltre, sempre nello studio di Tsounis et al., l’analisi degli ordini di ramificazione ha rilevato una frequenza del 71% delle colonie di I ordine e un assenza delle colonie di V ordine che sono invece presenti, sia pure in numero ridotto, nelle popolazioni profonde studiate nel corso di questa ricerca.