• Cystoseira compressa
• SOC
• Self-organized criticality

Il seguente lavoro di tesi nasce dall’osservazione sul campo della distribuzione spaziale di Cystoseira compressa, una delle specie algali canopy-forming più caratteristiche del popolamento di battigia di substrato roccioso del Mediterraneo. I popolamenti di C. compressa colonizzano l’intertidale roccioso con la formazione di “cinture” distribuite in modo eterogeneo lungo l’asse orizzontale della costa. Tale eterogeneità è data dalla presenza di chiazze di roccia nuda di svariate dimensioni che verosimilmente riflettono eventi di disturbo meccanico causato dalle mareggiate.
Secondo l’approccio ecologico classico, queste tipologie di distribuzione spaziale riflettono variazioni delle caratteristiche ambientali: fattori biotici, abiotici e le loro interazioni (es. moto ondoso, temperatura, predazione,competizione) e variazioni di reclutamento.
Una teoria ecologia emergente, nota come “Self-organized Criticality” (SOC), individua in processi endogeni agli organismi stessi (o comunque dovuti ad interazioni tra gli organismi ed il microambiente circostante) la causa della variabilità spazio-temporale dei popolamenti. Si tratta di processi che, agendo a scala locale, influenzano l’organizzazione dei sistemi naturali a grande scala grazie alla capacità di tali sistemi di auto-organizzarsi in strutture più complesse della somma delle loro parti.
L’analisi sperimentale ha l’obiettivo di confrontare la risposta dei popolamenti ad alghe ed invertebrati associati a C. compressa ad eventi di disturbo meccanico, generati per simulare gli effetti di forti mareggiate. Gli eventi di disturbo sono applicati secondo criteri diversi in grado di discriminare tra processi di autorganizzazione e processi di risposta dei popolamenti alla variabilità ambientale. In un caso viene esaminata la risposta dei popolamenti ad eventi di disturbo distribuiti in modo casuale nello spazio alla prima applicazione, ed andando a disturbare i margini di chiazze precedentemente disturbate nelle applicazioni successive. In questo modo vengono simulati processi che operano soltanto a piccola scala (ai margini delle chiazze disturbate), generando la condizione fondamentale per l’emergenza di modalità distributive su scale spaziali più ampie qualora processi SOC siano importanti. In un secondo caso sono esaminate le risposte dei popolamenti ad eventi di disturbo distribuiti nello spazio secondo un gradiente di intensità, in accordo con la teoria classica secondo cui è la variabilità spaziale dei processi ecologici (disturbo in questo caso) a generare variabilità nei popolamenti.
Il lavoro è iniziato nell’autunno 2009 e si concluderà nell’estate 2010 ed è condotto lungo il litorale di Calafuria (Livorno). All’interno dell’habitat indagato sono stati scelti 15 transetti (composti ciascuno da 6 quadrati contigui di 30cm x 30cm) assegnati alle diverse condizioni sperimentali. Il fattore Disturbo (2 livelli: SOC e Spazialmente Distribuito) incrociato al fattore Intensità (2 livelli: Alta e Bassa) e per ciascuna combinazione di fattori sono presenti 3 repliche. Tre transetti sono stati assegnanti al Controllo. Il disturbo consiste nella asportazione di organismi eretti dalla roccia mediante martello e scalpello, in modo da generare chiazze di substrato di 5 x 5 cm disponibili per la colonizzazione da parte di altri organismi. Gli eventi di disturbo sono ripetuti nel tempo distribuendo 12 e 24 chiazze rispettivamente per i trattamenti a bassa ed alta intensità, secondo le tipologie di distribuzione spaziale descritte precedentemente. I dati sono stati acquisiti mediante campionamenti visivi di ricoprimento percentuale dei vari taxa presenti nei popolamenti dei vari transetti in ogni data di campionamento, prima e dopo ciascun trattamento effettuato nel corso dell’intero esperimento. Comparando gli effetti delle due tipologie di disturbo rispetto a chiazze non manipolate è stato possibile stabilire al termine dell’esperimento l’importanza relativa dei processi SOC rispetto all’alternativa secondo cui la variabilità dei popolamenti è dovuta all’azione di un disturbo spazialmente distribuito.
Anche se è verosimile che in ambienti naturali sia l’una che l’altra classe di processi (SOC e SPD) cooperino nell’influenzare la variabilità dei popolamenti, dai risultati ottenuti emergono differenze statisticamente significative tra le due tipologie di disturbo applicate. Questa conclusione rappresenta il presupposto fondamentale perché la Cystoseira ed il popolamento ad essa associato possano, di fatto, auto-organizzarsi in natura. Tuttavia, per poterlo affermare con certezza, è necessario condurre altri studi che valutino se i trattamenti SOC convergono verso strutture che si osservano naturalmente (non cinture omogenee, come quelle usate nel presente lavoro di tesi, ma che presentano chiazze di rimozione di svariate dimensioni causate dalle mareggiate). Se questo accade, allora e solo allora si potrà concludere che gli eventi di auto-organizzazione sono importanti nel sistema studiato.