Interconnessioni trofiche mediate da fattori biotici in aree di transizione

Abstract

Le aree di transizione sono sistemi naturali d’interfaccia di elevato valore ecologico, strettamente connessi agli ambienti adiacenti tramite flussi di materia ed energia. Tuttavia, la conoscenza dei meccanismi e degli effetti innescati dalla connettività tra sistemi adiacenti risulta ancora alquanto limitata, specialmente per quanto concerne il ruolo del biota. La grande eterogeneità e la complessità delle aree di transizione rende, inoltre, impossibile una generalizzazione ed implica pertanto la scelta di oculate ipotesi e adeguate tecniche d’indagine in grado di comprendere le dinamiche che si innescano nelle diverse realtà ecologiche. Al fine di valutare il ruolo dei fattori biotici come potenziale veicolo di materia organica, nutrienti e contaminanti tra sistemi adiacenti di diverse aree di transizione, nell’ambito di questa tesi di dottorato, sono state scelte due diverse aree di studio, una mediterranea, i laghetti di Marinello (Sicilia, Italia), ed una tropicale, Gazi Bay (Mombasa, Kenya), che rappresentano modelli di aree indipendenti in cui testare le ipotesi ecologiche. Attraverso l’uso congiunto di diversi approcci, quali lo studio del trofismo di acque e sedimenti, dei marker trofici e dei contaminanti ambientali, è stato possibile indagare gli obiettivi specifici scelti in relazione alle diverse peculiarità e dinamiche ecologiche delle aree di studio. Nell’area mediterranea dei laghetti di Marinello (Sicilia, Italia) la struttura ed il funzionamento dei vari laghetti sono risultati profondamente influenzati dalla presenza di una colonia di gabbiani che rappresenta un’importante fonte di input alloctoni (guano). Nelle stazioni maggiormente interessate dall’influenza dell’input aviario sono stati osservati un incremento della produttività primaria e del carico organico, bassi livelli di diversità delle comunità macrobentoniche con la dominanza di specie opportuniste, una struttura trofica complessivamente orientata verso l’uso del fitoplancton rispetto al fitobenthos ed elevati livelli di contaminazione ambientale. Nell’area tropicale di Gazi Bay (Mombasa, Kenya) è emersa una notevole importanza degli habitat di back-reef come aree di alimentazione e nascondiglio per i giovanili di specie ittiche piuttosto che l’habitat a mangrovie, più importante, invece, come feeding ground per gli adulti. Diverse specie, tra le più importanti economicamente, hanno inoltre dato indicazioni, specialmente nella fase adulta, di effettuare migrazioni alimentari e/o ontogenetiche tra le mangrovie ed il coral reef supportando così alti livelli di connettività inter-habitat. Mentre in letteratura è assodato il ruolo delle forzanti abiotiche nell’influenzare le dinamiche ecosistemiche costiere, dalla presente tesi emerge che nelle aree di transizione i fattori biotici giocano un forte ruolo nel connettere i sistemi adiacenti, secondo modalità strettamente legate alle caratteristiche intrinseche dei relativi sistemi, ma le cui conseguenze si ripercuotono comunque sui processi trofici e più in generale ecosistemici.

Transitional areas are interface natural systems, featured by a high ecological value and strictly linked to adjacent habitats through flows of materials and energy. However, the knowledge of both mechanisms and effects of inter-habitat connectivity is still limited, especially about the role of biota. Further, both elevated heterogeneity and complexity of transitional areas make impossible to generalize trends and patterns, need the choice of careful hypotheses to be tested and appropriate techniques to understand the specific dynamics of the different ecological contexts. In order to evaluate the role of biotic factors as possible carriers of organic matter, nutrients and contaminants between adjacent habitats of transitional areas, two study areas were chosen: a Mediterranean area, the Marinello ponds (Sicily, Italy) and a Tropical area, Gazi Bay (Mombasa, Kenya), representing two independent models of areas where to test the specific ecological hypotheses. By the combined use of several approaches, as the study of trophic status of water and sediment, the study of trophic markers and environmental contaminants, it was possible to fulfill the objectives relating to the different ecological features and dynamics of study areas. In the Mediterranean area, the pond structure and functioning were highly influenced by the presence of a seagull colony, important source of allochtonous input (guano). Increased primary productivity and organic load, low levels of biodiversity of macrozoobentonic communities and dominance of opportunistic species, trophic structure shifted towards the use of phytoplankton more than to phytobenthos and high levels of environmental contamination were found in the sites more influenced by the avian input. In the Tropical area of Gazi Bay (Mombasa, Kenya), a high importance of back-reef habitat as feeding ground and refuge area for juveniles of fish was found. Instead, the mangrove habitat was more important as feeding ground for adult fish. Several species, among the more commercially important in the area, gave evidence to carry out feeding and ontogenetic migrations between mangroves and coral reef, supporting a high level of inter-habitat connectivity. While the role of abiotic factors in influencing ecosystem dynamics of coastal areas is well recognized in the literature, in this thesis we show that, in transitional areas, the biotic factors play an important role in connecting adjacent systems in a way strictly linked to the specific features of the areas, but raising consequences that affect anyway the trophic and ecosystem processes.