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La variabilità dei processi ecologici, come la temperatura, l’apporto di nutrienti o l’erbivoria, può modificare profondamente la struttura e il funzionamento di un ecosistema alterando la sua capacità di rispondere alle perturbazioni (resilienza). Tutto ciò assume particolare rilevanza alla luce dei cambiamenti climatici in atto; in particolare i cambiamenti nell’intensità e nella varianza dei processi ecologici potrebbero modificare la diversità degli ecosistemi, alterandone drammaticamente la capacità di rispondere a perturbazioni future. Un recente studio teorico ha evidenziato come le comunità microbiche sottoposte a condizioni ambientali costanti risultino maggiormente sensibili alle future perturbazioni rispetto a comunità sottoposte a condizioni ambientali maggiormente variabili.
Tale lavoro di tesi si inserisce all’interno di questo contesto e ha previsto l’allestimento di un esperimento manipolativo, che ha avuto come scopo la valutazione degli effetti della variabilità del regime temporale della temperatura dell’aria sulla resilienza del microphytobenthos epilitico di costa rocciosa (biofilm). In particolare, è stata valutata l’ipotesi secondo cui la capacità di recupero del biofilm in seguito a una perturbazione (shocks di temperatura) è maggiore se esposto ad un regime di condizioni variabili piuttosto che ad uno costante.
Lo studio è stato condotto tra maggio e settembre del 2018 lungo la costa rocciosa di Calafuria, a sud di Livorno. L’aumento della temperatura dell’aria è stato ottenuto tramite l’utilizzo di camere in alluminio equipaggiate con stufe a butano (camere riscaldanti). Il disegno sperimentale ha previsto l’allestimento di quattro sequenze temporali secondo le quali i trattamenti di riscaldamento sono stati applicati: una costante e tre variabili. Queste ultime hanno uguale varianza, ma differiscono nei valori di temperatura applicati a ciascuna data di trattamento. Ciò ha permesso di separare l’effetto della varianza da quello della sequenza con la quale i riscaldamenti sono stati applicati. Inoltre, la temperatura media era la medesima (12 °C) per ciascuna sequenza temporale. Al fine di valutare la capacità di recupero del biofilm nei diversi regimi temporali (costante vs variabile), alle unità sperimentali sono stati applicati, a distanza di pochi giorni l’uno dall’altro, due shocks termici di 60 °C ciascuno. Le unità sperimentali (plots) consistevano in porzioni di roccia di 40 x 30 cm colonizzate da biofilm. Sono stati selezionati, inoltre, 3 plots come controllo artefatto, per quanto riguarda l’utilizzo di camere riscaldanti, e 4 di controllo che non hanno mai ricevuto il trattamento di riscaldamento.
La biomassa del biofilm è stata misurata utilizzando una fotocamera digitale a infrarossi, in grado di fornire una stima della quantità di clorofilla per unità di superficie attraverso l’utilizzo di indici vegetazionali (in questo caso l’RVI). Stime dell’attività fotosintetica del biofilm sono state ottenute inoltre, tramite l’utilizzo di un fluorometro da campo (DIVING-PAM, Pulse Amplitude Modulated fluorometer), in grado di misurare la fluorescenza in vivo emessa dalla clorofilla a.

Dai risultati non viene evidenziato un chiaro effetto dovuto alla variabilità del disturbo. Si nota invece un trend opposto tra la quantità di clorofilla a e l'efficienza fotosintetica al buio per quanto riguarda l'effetto del riscaldamento rispetto ad i controlli. L'effetto è probabilmente dovuto allo squilibrio nel flusso di elettroni tra i due fotosistemi degli organismi fotosintetici presenti nel biofilm sottoposti a stress termici. Lo squilibrio porta ad un aumento della produzione di clorofilla in risposta ad una minore efficienza fotosintetica.