Materiali e metodi
Lo studio `e stato condotto a partire dal mese di marzo 2009 ed `e tutt’ora in corso. Il sito di studio si trova nel sistema di dune costiere del Parco Regionale di Migliarino-S. Rossore-Massaciuccoli, a circa 11 km a nord-ovest di Pisa e a circa 2 km a sud dalla foce del fiume Serchio (approssimativamente 43◦46’ N, 10◦16’ E). Il clima `e mediterraneo: le temperature sono miti (t◦ media annua compresa tra 14◦ e 18◦C); le precipitazioni, pari a circa 400-900 mm annui, si concentrano soprattutto nei me-si invernali, mentre nel periodo estivo me-si creano condizioni di aridit`a che possono protrarsi per circa 2-5 mesi [23].
Il sistema dunale dell’area di S. Rossore `e sottoposto ad erosione: questo influisce sulla distribuzione spaziale della vegetazione (dott. Daniela Ciccarelli, osservazione personale).
Figura 2.1: L’istogramma presenta il numero medio di mareggiate per ciascun mese, con riferimento al decennio compreso tra luglio 1999 e marzo 2009.
L’attivit`a sul campo `e stata preceduta da un esame della serie temporale degli eventi di mareggiata e dell’intensit`a dei venti che li ha generati, sulla base di un dataset con rilevamenti meteorologici giornalieri riferiti al decennio compreso tra luglio 1999 e marzo 2009 (fonte: LaMMa Toscana [38]): per ciascun mese `e stato calcolato il numero medio di mareggiate che hanno interessato questo tratto di costa
CAPITOLO 2. MATERIALI E METODI 11 con forza pari a 5, 6, 7 e 8 secondo la scala Beaufort [Figura 2.1].
2.1
Misurazione della deposizione di aerosol marino
Nel mese di febbraio 2009 sono state marcate le unit`a sperimentali. In un tratto di costa di circa 1 km si `e proceduto a marcare 10 transetti di 1m x 64m, ciascuno costituito da 64 quadrati di 1m x 1m; essi sono stati posti parallelamente alla linea di costa, distanti dalla battigia circa 30 m.
Uno studio pilota `e stato condotto per misurare la quantit`a e la distribuzione spa-ziale di sale deposto dall’aerosol marino che raggiunge la fascia di costa oggetto di studio. Le misure dell’aerosol sono state effettuate per differenti eventi di mareggia-ta nell’arco dell’inverno 2009 e della primavera 2010 lungo due transetti sperimenmareggia-tali scelti in modo casuale, ponendo in ciascun quadrato di 1m x 1m una trappola per il sale fissata all’estremit`a di un bastone lungo 50 cm.
Ciascuna trappola `e costituita da un barattolo di polietilene di dimensioni 44 mm x 50 mm x 89 mm, chiuso superiormente da un tappo ermetico. Nella parte superiore di ciascuno dei lati del barattolo sono stati praticati due fori di 1 cm di diametro per permettere l’ingresso dell’aerosol. All’interno dei barattoli `e stato posto un foglio di carta assorbente circolare di marca Whatman cat.1003-150 di 150 mm di diametro in modo da ricoprire i fori del barattolo. Un pezzo di gommapiuma `e stato inserito in ciascun barattolo per mantenere la carta assorbente ben posizionata ed aderente alle pareti.
In questa tesi sono riportati i risultati delle analisi condotte sulle misure di salinit`a ottenute in occasione di 6 mareggiate con intensit`a e direzione del vento differente, esponendo i barattoli per 3-4 giorni.
La misura di salinit`a `e stata ottenuta in laboratorio utilizzando la sonda CDC401 IntelliCAL Standard Conductivity Probe collegata ad un misuratore HQ40d Dual-Input pH/Conductivity/LDO Meter (HACH Company). La carta da filtro e la gommapiuma di ciascun barattolo sono state poste per alcuni minuti in un becher riempito con 150 ml di acqua demineralizzata: la salinit`a della soluzione `e stata misurata in mg/L.
I dati ottenuti sono stati analizzati mediante analisi spettrale e regressione linea-re su doppia scala logaritmica della densit`a spettrale rispetto alla frequenza spaziale per ciascun transetto, al fine di stimare il coefficiente spettrale β per ciascun evento di mareggiata esaminato. L’analisi spettrale `e un metodo statistico che permette di stimare la variabilit`a (densit`a spettrale) associata a ciascuna scala entro un interval-lo continuo (compreso tra la distanza minima tra quadrati e la met`a dell’estensione massima campionata).
Figura 2.2: Irrorazione di uno dei transetti con aerosol di acqua marina.
2.2
Esperimento manipolativo
L’esperimento `e consistito nell’esposizione dei popolamenti dunali a irrorazione di acqua marina che mima l’aerosol deposto da mareggiate con diversa intensit`a e di-stribuzione spaziale secondo un disegno sperimentale ortogonale [fig.2.2]. Sono stati incrociati i fattori Intensit`a (Fisso, 2 livelli, Alta e Bassa intensit`a) e Distribuzione spaziale dell’aerosol (Fisso, 2 livelli, Distribuzione Omogenea ed Eterogenea). Cia-scuna delle 4 combinazioni di trattamento `e stata replicata in due unit`a sperimentali scelte in modo casuale, inoltre due transetti sono stati utilizzati come controlli non manipolati.
I volumi di acqua di mare applicati sono stati scelti sulla base delle misure di salinit`a ottenute nello studio pilota, applicando per ciascuna replica un volume complessivo di 64 e 32 litri di acqua di mare rispettivamente per il livello di alta e bassa in-tensit`a. `E stata deposta la stessa quantit`a d’acqua per ciascun quadrato di 1m x 1m, utilizzando diffusori da giardinaggio. Il trattamento con distribuzione spaziale omogenea ha previsto irrorazione di ciascun quadrato lungo il transetto, mentre il trattamento con distribuzione eterogenea ha previsto irrorazione di 32 quadrati con sequenza casuale lungo il transetto.
Le sequenze casuali di trattamento sono state ottenute tramite sintesi spettrale [40][41], che ha prodotto sequenze di trattamento differenti ma caratterizzate da coefficienti spettrali pari a zero e da varianza comparabile.
dif-CAPITOLO 2. MATERIALI E METODI 13 ferente distribuzione spaziale i quadrati trattati ricevono volumi di acqua di mare differenti: nei transetti trattati in modo eterogeneo i quadrati ricevono un volume di acqua doppio rispetto a quelli dei transetti trattati in modo omogeneo. Questa scelta `e stata operata al fine di poter isolare l’effetto della distribuzione spaziale da quello dell’intensit`a dell’aerosol in ciascuna unit`a sperimentale, che `e rappresentata dall’intero transetto e non dai quadrati che lo compongono. Il trattamento `e stato ripetuto con cadenza mensile, in modo che l’aerosol che raggiunge il sito di stu-dio corrisponda a quello degli eventi di mareggiata che lo interessano naturalmente aumentati di una unit`a per ciascun mese. Ciascun trattamento `e stato applicato prestando attenzione che non fossero previste precipitazioni almeno per le succes-sive 36 ore, affinch`e l’aerosol irrorato non fosse immediatamente dilavato. Non `e stato possibile ripetere il trattamento nei mesi di agosto 2009, novembre 2009 e feb-braio 2010 a causa delle condizioni meteorologiche avverse o di impedimenti logistici. Nei mesi di aprile 2009 (all’inizio dell’esperimento), giugno 2009 e settembre 2009 `e stato effettuato il campionamento fotografico di ciascun quadrato lungo ogni transetto. Le fotografie sono state scattate posizionando l’apparecchio fotografico verticalmente rispetto al quadrato sperimentale in modo da minimizzare l’effetto prospettico; i riferimenti spaziali sono stati assicurati, oltre che da picchetti pian-tati ai vertici di ciascun quadrato, anche da un quadrato campionatore di 100x100 cm. Ciascuna fotografia `e stata preparata all’operazione di campionamento con l’ausilio di un programma di elaborazione grafica (Photoshop CS4): con questoR
software le fotografie sono state rese esattamente quadrate, cos`ı da essere compa-rabili nonostante l’errore prospettico (ritenuto sempre abbastanza limitato da non inficiare l’affidabilit`a dei dati). Di ciascun quadrato sperimentale di 100x100 cm `
e stata campionata solo la porzione centrale di dimensioni 75x75 cm; si `e voluto mantenere da ogni lato un’area “cuscinetto” larga 12,5 cm in modo da evitare che l’area campionata fosse stata raggiunta dall’aerosol eventualmente diffuso sui qua-drati adiacenti in occasione dei trattamenti sperimentali. Tutte le piante presenti sono state identificate alla maggiore risoluzione tassonomica possibile (specie o ge-nere). In un caso, due generi morfologicamente simili e tassonomicamente affini (Ammophila e Spartina, entrambi appartenenti alla fam. Poaceae) sono risultati in-distinguibili all’osservazione fotografica: essi sono stati uniti in un’unica categoria. La copertura percentuale di ciascuna unit`a tassonomica `e stata stimata da un unico operatore per minimizzare l’errore soggettivo. Il conteggio `e stata svolto sovrappo-nendo a ciascuna fotografia una griglia di 5x5 celle, a ciascuna delle quali `e stato assegnato un valore di copertura variabile tra 0 (assente) e 4 (presente sull’intera superficie della cella) punti percentuali per ciascuna unit`a tassonomica.
I dati di copertura percentuale dei taxa pi`u abbondanti, diversit`a specifica (sti-mata come numero di taxa) e copertura vegetale totale sono stati analizzati per mezzo di analisi spettrale e analisi multilivello gerarchizzata (di seguito indicati come HLMs, acronimo di Hierarchical linear models), al fine di stimare variazioni nella distribuzione spaziale [42]. Le densit`a spettrali stimate per ciascun transetto sono state analizzate utilizzando modelli lineari gerarchizzati al fine di stimare sia l’effetto generale del trattamento (confrontando i transetti di controllo con quelli sottoposti a trattamento) che l’effetto dei fattori sperimentali separatamente ed in
interazione. Inoltre, mediante HLM, `e stato analizzato l’effetto del trattamento sperimentale sull’abbondanza di ciascuna variabile esaminata.
Le analisi sono state condotte con il pacchetto “lme4” nell’ambito del software statistico R [39].
