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Questa ricerca ha avuto come oggetto di studio le modificazioni ecologiche indotte da
un disturbo su vasta scala, analizzate a diversi livelli gerarchici di organizzazione biologica
(individuo, popolazione, comunità, ecosistema). Lo scopo è stato quello di compararne
l'importanza e considerare le risposte omeostatiche che conferiscono stabilità ai sistemi
ecologici. Come fonte di disturbo ecologico è stata considerata l'attività di pesca demersale.
A livello individuale, il processo di cattura dovuto all'azione di pesca è stato
analizzato nei suoi componenti principali (danneggiamento fisico, esposizione all'aria, shock
termico) considerando gli effetti singoli e sinergici rispetto ad una specie di crostaceo
brachiuro Liocarcinus depurator, in termini di alterazioni metaboliche, stress a livello
fisiologico, sopravvivenza ed eventuali modificazioni di alcuni moduli comportamentali
(Capp. 2, 3, 4). I risultati hanno mostrato che l'esposizione all'aria ad elevate temperature
determina i maggiori effetti su questo decapode, in quanto esso è adattato e diffuso in
ambienti sublirtorali caratterizzati da fluttuazioni ambientali ridotte.
A livello di popolazione la valutazione del danneggiamento fisico conseguente alle
fasi di cattura e sorting a bordo dei pescherecci, è stata realizzata quantificando numero e
tipologia delle appendici perdute, e confrontando i danneggi amenti cronici e quelli recenti in
aree soggette a diverso sforzo di pesca (Ch. 5). Le analisi condotte hanno permesso di
evidenziare una maggiore incidenza di danneggiamenti cronici nelle aree intensamente
sfruttate. Nonostante l'elevata mortalità legata al disturbo della pesca, L. depurator è tuttora
piuttosto diffuso anche in aree intensamente sfruttate. Tutto ciò è da porsi in relazione alla
presenza di una sorta di "trade-off ' tra i costi energetici associati al disturbo della pesca
(stress, mortalità, perdita di appendici, menomazione di alcune funzioni) ed i ridotti costi
energetici di foraggiamento, associati alla capacità di questo brachiuro di nutrirsi degli
organismi scartati dall'attività di pesca. Tutto ciò potrebbe rendere meno deleteri gli effetti del
disturbo indotto dalla pesca conferendo una maggiore stabilità alle popolazioni disturbante.
A livello intra-specifico, le caratteristiche strutturali e di stabilità dell'emocianina di L.
depurator sono state considerate confrontando 7 differenti popolazioni provenienti dal mare
Adriatico e dall'Oceano Atlantico Nord occidentale, mentre per un confronto inter-specifico
sono state analizzate emocianine provenienti da 6 specie congeneri o appartenenti, comunque,
alla famiglia dei Portunidi (Cap. 6) provenienti dalle medesime aree. I risultati hanno
permesso di evidenziare una marcata eterogeneità sia a livello intra che interspecifico, che è
stata messa in relazione all'ecologia delle specie (in termini di habitat occupati) ed alla
variabilità ambientale delle diverse aree campionate.
A livello di comunità bentonica, sono stati considerati gli aspetti funzionali in merito
al processo di ricolonizzazione a seguito di un singolo evento di disturbo fisico. Le analisi
sono state condotte comparativamente in due comunità del Nord Adriatico adottando uno
schema sperimentale del tipo BACI ed esaminando i pattern relativi ad i principali gruppi
trofici (Cap. 7). Il fenomeno di ricolonizzazione è guidato, nelle fasi iniziali, dagli
"scavengers" potenziali in entrambi gli habitat, sebbene, come evidenziato mediante
l'applicazione di indici termodinamici quali l'exergia, i processi coinvolti abbiano
caratteristiche e tempistica sito-specifiche. Il confronto tra i siti sperimentali ed aree
intensamente sfruttate contigue, ha permesso di verificare come l'intensa attività di pesca
induca una riduzione della produzione e della biomassa della comunità bentonica.
Gli effetti cronici dell'attività di pesca a livello di Nord Adriatico sono stati valutati
comparando quantità e composizione dello scarto delle diverse attività di pesca a strascico
durante il 2002 con dati storici relativi a campagne di monitoraggio della pesca e precedenti
descrizioni delle comunità bentoniche (Cap. 8). Queste analisi hanno evidenziato fenomeni
rilevanti quali la forte riduzione del rapporto scarto:commerciale, l'omogenizzazione della
comunità bentonica e la scomparsa delle specie più vulnerabili (elevate dimensioni, crescita
lenta). I risultati ottenuti hanno permesso infine di stimare in 25-35%, la frazione di
produzione primaria del bacino Nord Adriatico necessaria per sostenere l'attività di pesca in
tale bacino (Cap. 9).
In conclusione, la ricerca realizzata ha permesso di descrivere come l'applicazione di
un disturbo ecologico su vasta scala induca negli organismi delle risposte a livello individuale
legate alle caratteristiche ecologiche delle specie ed alle peculiarità degli agenti di disturbo. I
risultati conseguiti, hanno evidenziato come l'insieme delle relazioni dirette ed indirette
influenzino le risposte dei livelli gerarchici superiori, mediante la comparsa di proprietà
emergenti, quali la stabilità dinamica e le traiettorie dello sviluppo, determinando così la
configurazione strutturale e funzionale delle comunità e dell'ecosistema nel suo complesso.
This research focused on the effect of large-scale disturbance at several hierarchical
levels of biological organisation (individual, population, community, ecosystem) and aimed to
provide a comparison between the magnitude of the agents of disturbance and the homeostatic
responses which confer stability on the ecological systems. Demersal fishing activity was
considered as the source of ecological disturbance.
At an individual level, the process of capture associated with fishing was analysed in
its components (i.e. physical damage, exposure to air, thermal shock) taking into account both
their individual and synergistic effects. Alterations in the metabolism and homeostatic
capabilities, physiological stress, survival rates and the agonistic behaviour in the crustacean
Brachyura Liocarcinus depurator were assessed (Ch. 2, 3, 4). Results highlighted that
exposure to air at high temperatures during the sorting operations has the most detrimental
effects on this decapod, due to the fact that L. depurator is a sublittoral species, adapted to
rather stable environments.
At a population level the sub-lethal injury frequencies, in terms of limbs lost resulting
from the capture process, were assessed by comparing the level of chronic and recent damage
(induced by the fishing activity itself) among different populations in the Northern Adriatic
Sea (Ch. 5). Chronic damage was shown to be more frequent in the high fishing effort areas
confirming a link with the trawl fishing activity. Notwithstanding the high damage and fishing
mortality suffered in these areas, L. depurator revealed to be one of the dominant species, and
this could be associated with a sort of trade-off between the high energetic costs payed by the
populations due to the fishing activities (mortality, sub-lethal damages and subsequent
function impairment) and the low costs associated to feeding on species discarded by the
fishing activity.
At an intra-specific level, the patterns of haemocyanin expression were compared
among 7 populations of L. depurator from the Northern Adriatic Sea and the North West
Atlantic Ocean. At an inter-specific level the haemocyanin stability of 6 species belonging to
the same genus or family and collected in the same areas were carried out (Ch. 6). Results
revealed an intra- and inter-specific structural variability in the sub-unit composition and
stability of haemocyanins, which were to species ecology (habitat) and sampling sites
environmental variability.
At a community level, the shift from equilibrium and the recovery dynamics after a
pulse disturbance were compared between two different benthic communities (mud and sand
grounds) in the Northern Adriatic Sea, by adopting a BACI experimental scheme and paying
special attention to the functional role of the trophic guilds (Ch. 7). In both habitats, the early
successional stages of the recovery were driven by the potential scavengers even if, as
highlighted by the application of the Exergy, some differences occurred in the patterns and
timing of this process. The analyses of the benthic communities in heavily fished grounds
allowed us to show that in these sites the intensive fishing activies induced a reduction in the
benthic community biomass and production.
At an ecosystem level, the chronic effects of fishing disturbance on the Northern
Adriatic Sea were assessed by comparing the quantity and composition of the species
discarded by different demersal fishing activities in 2002 to historical data from trawl surveys
and the pre-existing benthic communities (Ch. 8). These analyses highlighted a steep
reduction in the discard ratio (discarded catch:commercial catch) and the occurrence of a
homogenisation of the benthic community and the depletion of highly vulnerable populations
(large sized individuals, slow growth). The primary production required to sustain demersal
fishery was estimated to be 25-35% of the total primary production of this area (Ch. 9).
In conclusion, this research allowed us to show that large-scale ecological disturbance
induces on organisms individual responses which depend both on the ecological features of
the disturbed species and on the characteristics of the agents of disturbance. Results showed
that the direct and the indirect relationshps determine the response of the higher hierarchical
levels of organisation through emerging properties like their dynamic stability and
development trajectories, thus determining the structure and functioning of the community
and the ecosystem. |
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