• processi endogeni
• pattern spaziale
• disturbo naturale
• auto-organizzazione

Gli ecosistemi possono presentare una distribuzione non-omogenea e frammentata che può persistere per un ampio intervallo di scale spaziali e temporali. La formazione di pattern regolari (regular-spatial pattern) può essere determinata da due tipi di processi: processi esogeni, generalmente associati a fattori abiotici (es. temperatura, moto ondoso, disponibilità di risorse), e processi endogeni, per lo più associati a interazioni biotiche, intra- ed interspecifiche (ad es. competizione ed erbivoria).
La teoria nota come “Spatial self-organization”, evidenzia come processi endogeni, interni al sistema, possano generare variabilità spazio-temporale nella distribuzione degli organismi, indipendentemente dall’azione di fattori esogeni al sistema. Secondo questa teoria, i processi endogeni agendo a piccola scala spaziale sono in grado di determinare pattern di distribuzione a grande scala spaziale. I sistemi naturali sarebbero quindi in grado di organizzarsi autonomamente nello spazio e nel tempo, acquisendo proprietà cosiddette emergenti, cioè che non possono essere comprese studiando singolarmente le componenti del sistema. Ad oggi sono stati identificati diversi sistemi ecologici nei quali i processi endogeni sembrano essere determinanti nel generare i pattern di distribuzione spaziale degli organismi, tra questi i più studiati sono: ecosistemi aridi e semi-aridi, ecosistemi umidi, come paludi e torbiere, letti di mitili che si sviluppano su fondi mobili della fascia intertidale.
Il seguente lavoro di tesi ha l’obiettivo di investigare i processi che determinano le modalità di distribuzione spaziale dell’alga bruna Cystoseira compressa (Esper) Gerloff & Nizamuddin, caratteristica dell’intertidale roccioso del Mediterraneo. Da un precedente studio è emerso che C. compressa può presentare una distribuzione spaziale eterogenea a chiazze (patches), la cui taglia diminuisce lungo l’asse orizzontale della costa. L’eterogeneità spaziale è data dall’alternanza di chiazze di C. compressa con aree occupate da feltri algali e/o alghe incrostanti.
Allo scopo di valutare il contributo dei fattori esogeni (mareggiate) ed endogeni (interazioni locali) nel generare il pattern spaziale regolare nella copertura di C. compressa, nell’autunno 2017 è stato allestito un esperimento manipolativo nella località di Calafuria (Livorno). Lungo la fascia intertidale sono stati selezionati 18 transetti (costituiti da 6 quadrati contigui di 30 x 30 cm) caratterizzati da una copertura omogenea di C. compressa, i quali sono stati sottoposti a tre tipologie di disturbo con differente distribuzione spaziale: 1) disturbo applicato in modo omogeneo (e casuale) lungo l’asse orizzontale del transetto (Disturbo Omogeneo), 2) disturbo applicato secondo un gradiente spaziale lungo l’asse orizzontale del transetto (Disturbo a Gradiente), 3) disturbo che alla prima data di applicazione viene distribuito casualmente e in modo omogeneo, ma alle applicazioni successive interessa uno dei margini delle chiazze precedentemente disturbate, andando così ad allargare le gap create in precedenza (Disturbo Localizzato). Tale tipologia di disturbo è motivata dal fatto che nei sistemi in cui è stata osservata la formazione di pattern spaziali autorganizzati (ad es. letti di mitili), i margini delle aree precedentemente disturbate sono risultati maggiormente suscettibili a nuovi eventi di disturbo.
Nella pratica, il disturbo è consistito nella rimozione totale degli organismi dal substrato, mediante l’utilizzo di martello e scalpello, allo scopo di creare aree di roccia nuda di 6 x 6 cm (gap), le quali sono state rese nuovamente disponibili alla colonizzazione di larve e propaguli algali. Il trattamento di disturbo è stato allestito sia ad alta sia a bassa intensità, per un totale di 12 e 24 unità spaziali perturbate, rispettivamente in ogni transetto sperimentale. Sono stati selezionati, inoltre, 6 transetti di Controllo: 3 transetti caratterizzati da un popolamento di Cystoseira compressa omogeneo (Controllo Omogeneo), e 3 caratterizzati da chiazze di C. compressa la cui taglia diminuiva orizzontalmente lungo il transetto (Controllo Frammentato).
I dati di abbondanza del popolamento algale e della fauna associata sono stati acquisiti a elevata risoluzione spaziale, mediante campionamento visivo, dopo circa 4 mesi dalla data di applicazione di ciascun trattamento. Dall’analisi dei dati è emerso che la distribuzione spaziale naturalmente frammentata del popolamento associato a C. compressa osservata lungo la costa di Calafuria è ricorrente nello spazio e permane nel tempo. Le cinture omogenee di C. compressa non tendono naturalmente verso un pattern spaziale a gradiente, possono però andare incontro ad un certo grado di frammentazione, probabilmente a causa dell’eterogeneità del substrato e del regime di disturbo naturale. Le analisi dei dati di copertura del popolamento algale non evidenziano differenze tra i due livelli di Intensità, Alta e Bassa, del disturbo. Questo risultato è in controtendenza con altri studi che hanno dimostrato come l’effetto del disturbo su una comunità dipenda anche dall’intensità stessa del disturbo. Infine, sebbene nessuna tipologia di disturbo (né a Bassa né ad Alta Intensità) sia stata in grado di determinare un calo significativo dell’abbondanza di C. compressa, sia il disturbo applicato ai margini delle gap create precedentemente sia il disturbo applicato secondo un gradiente orizzontale sono stati in grado di determinare una struttura spaziale analoga a quella osservata nei transetti naturalmente frammentati. Ciò indica che entrambe le tipologie di processi, endogeni ed esogeni, possano avere un ruolo e plausibilmente interagiscano nel determinare modalità di distribuzione a scale spaziali più ampie, riconducibili a quelle osservate nei transetti naturalmente frammentati. E’ necessario ricordare che i risultati discussi in questo lavoro di tesi sono preliminari e che come suggerisce l’assenza di una riduzione significativa della copertura di C. compressa in tutti i transetti trattati, due date di trattamento non sono sufficienti al fine di osservare un effetto significativo del disturbo, sarà quindi importante portare avanti l’esperimento affinché i trattamenti sperimentali siano in grado di generare dinamiche simili a quelle naturali, permettendo così di eseguire un test definitivo delle ipotesi.