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Facoltà di Scienze Matematiche, Fisiche e Biologiche

Capitolo 1 Corso di Laurea in Biologia Marina

Titolo della Tesi:

Analisi sperimentale della relazione tra capacità invasiva e biodiversità:

il caso di Caulerpa racemosa (Forsskål) J. Agardh var. cylindracea

(Sonder)

Verlaque, Huisman et Boudouresque lungo la costa livornese

Relatori:

Chiar.mo Prof. Lisandro Benedetti-Cecchi

Dott. Fabio Bulleri

Candidata

Laura

Tamburello

“T

hese introductions of animals and plants into new habitats are some of the most important field experiments ever carried out in ecology. They are somewhat flawed by want of replication and randomization, but they represent an unparalleled source of information from which we should be able to learn a great deal.”

della biodiversità. Perciò la comprensione dei fattori che regolano il processo di invasione risulta di grande interesse per la conservazione degli ecosistemi naturali.

Sebbene l’argomento sia ancora fonte di dibattito si ritiene che le comunità caratterizzate da una maggiore biodiversità oppongano una maggiore resistenza all’invasione da parte di specie esotiche. Gli studi sulla relazione tra diversità e invasibilità condotti in ambiente marino sono poco numerosi, inoltre raramente il fenomeno è stato analizzato a più livelli trofici.

Questo esperimento esamina le modalità di invasione della Chlorophyta Caulerpa racemosa in relazione alle caratteristiche dei popolamenti algali e degli erbivori Paracentrotus lividus e

Arbacia lixula. Generalmente l’effetto della ricchezza di specie non viene distinto dall’effetto

della densità delle specie residenti: in questo studio, invece, i diversi gruppi morfologici sono stati manipolati in modo da permettere la separazione degli effetti dei due fattori.

L’esperimento è stato condotto nell’infralitorale roccioso superiore di Calafuria (Livorno) da marzo a settembre 2005. Attraverso la manipolazione della presenza e della densità di specie sono state ottenute le seguenti condizioni sperimentali: (1) controllo (densità pari alle aree di controllo naturale); (2) 50% di P. lividus; (3) rimozione totale di P. lividus; (4) 50% di A.

lixula; (5) rimozione totale di A. lixula; (6) 50% della densità delle aree di controllo naturale

per entrambe le specie; (7) rimozione totale di entrambe le specie. Le densità sono riferite ad aree di controllo naturale, non manipolate. All’interno di ciascuna area, attraverso un trattamento di rimozione effettuato su quadrati di 20 x 20 cm, è stata manipolata la presenza e la densità del popolamento algale per ottenere i seguenti trattamenti: (1) controllo (nessuna manipolazione); (2) rimozione totale dei feltri algali; (3) rimozione del 50% dei feltri algali; (4) rimozione totale del feltro algale e delle alghe incrostanti; (5) rimozione del 50% di entrambe le forme algali. I quadrati sono stati inizialmente dislocati in prossimità di C. racemosa.

Nei mesi di agosto e settembre 2005 le unità sperimentali sono state campionate in modo non distruttivo. L’invasione da parte di C. racemosa è stata valutata misurando la copertura media percentuale dell’alga, il numero medio di fronde, la lunghezza di 3 fronde scelte in modo casuale e la penetrazione media degli stoloni. I dati ottenuti sono stati analizzati per mezzo di modelli multifattoriali di analisi della varianza.

Nel primo campionamento è stato osservato un effetto negativo della manipolazione dei popolamenti algali su tutte le variabili analizzate. Nella prima data la copertura media percentuale di C. racemosa è stata positivamente influenzata dalla densità del popolamento algale, mentre nella seconda data è stato evidenziato un effetto positivo della complessità del popolamento algale. In entrambi i campionamenti il numero medio di fronde di C. racemosa è stato positivamente influenzato dalla densità algale. La lunghezza media delle fronde di C.

racemosa è risultata maggiore in aree con maggiore densità di erbivori e del popolamento algale.

Inoltre è stato osservato un effetto positivo della complessità del popolamento algale sulla lunghezza delle fronde in entrambe le date di campionamento. Infine l’analisi dei dati relativi alla penetrazione degli stoloni di C. racemosa nella seconda data di campionamento ha evidenziato un effetto positivo della densità degli erbivori.

Sebbene siano necessari ulteriori studi sperimentali per identificare quali processi ecologici abbiano determinato la risposta di C. racemosa alle condizioni sperimentali, la presente ricerca ha evidenziato la necessità di considerare simultaneamente gli effetti dei popolamenti algali e degli erbivori. Inoltre la capacità invasiva di C. racemosa risulta influenzata non solo dalla diversità specifica: altre proprietà dei popolamenti residenti, come la densità delle specie, mostrano effetti importanti sulle modalità d’invasione. Ciascuna variabile analizzata per descrivere la capacità invasiva di C. racemosa è risultata influenzata dall’azione di diverse combinazioni di fattori. Pertanto l’analisi del fenomeno d’invasione deve focalizzarsi sull’utilizzo di più variabili dipendenti in grado di rilevare la molteplicità di effetti e di meccanismi che intervengono nel determinare il successo di un’invasione. In generale i risultati ottenuti evidenziano che qualunque manipolazione dei popolamenti naturali riduce l’abbondanza di C. racemosa, suggerendo una relazione positiva tra la diversità dei popolamenti residenti e la capacità invasiva di C. racemosa. Il popolamento preso in esame mostra una predisposizione naturale all’invasione; ne consegue che la conservazione della diversità del popolamento residente non sembra essere sufficiente a limitare la diffusione delle specie invasive o ad impedirne l’insediamento e che la gestione di questo problema richiede un maggiore utilizzo di misure preventive.

Ringraziamenti

VII

1. INTRODUZIONE

1

1.1 Il fenomeno delle invasioni: cause e vettori 2

1.2 Le fasi dell’invasione 4

1.3 Gli effetti dell’invasione biologica 5

1.4 Le modalità di invasione 6

1.5 Studi sul modello di resistenza 8

1.6 Studi in ambiente marino 9

1.7 Caulerpa racemosa 9 1.8 Scopo dell’esperimento 12

2. MATERIALI E METODI

15 2.1 Sito di studio 16 2.2 Disegno sperimentale 17

3. RISULTATI

21

3.1 Controllo artefatti della manipolazione di C. racemosa 22 3.2 Copertura percentuale di C. racemosa in prossimità dei quadrati 23

3.3 Andamento temporale della densità degli erbivori 24 3.4 Risposta di C. racemosa al trattamento sperimentale 27

4. DISCUSSIONE

44

5. CONCLUSIONE

49

VII

Ringraziamenti

Desidero esprimere i più sentiti ringraziamenti a tutti coloro che mi hanno sostenuta in questi

anni accademici e che hanno contribuito alla realizzazione di questo lavoro.

Ringrazio i relatori prof. Lisandro Benedetti-Cecchi e dr. Fabio Bulleri per avermi concesso di

svolgere una tesi così ambiziosa.