• anthropic impacts
• benthic populations
• canopy-forming algae
• coastal marine ecosystems
• Cystoseira spp.
• ecosistemi costieri marini
• functioning
• funzionamento
• impatti antropici
• metabolic processes
• popolamenti bentonici
• processi metabolici

Coastal marine ecosystems are among the most productive in the world, providing valuable goods and services to humans. These environments include a variety of habitats characterised by their biodiversity, such as macroalgal forests, which are considered key elements for the structure and functioning of coastal ecosystems, as they host numerous animal and plant species that support a high primary and secondary production.
In the Mediterranean Sea, the canopy-forming macroalgae of the genus Cystoseira spp., give rise to forests in intertidal and shallow subtidal rocky areas of well-preserved environments. However, these environments have been strongly degraded over time due to the increase in anthropic activities along the coast, which have led to a strong loss of biodiversity. In recent years, the increase in several stress factors linked to human activities, such as declining water quality, exploitation of fish stocks and climate change, have caused the progressive decline of Cystoseira in coastal areas and the colonization of these areas by algal turfs, characterised by less complexity and diversification.
The aim of this thesis is to evaluate the structure and functioning, in terms of metabolism, of subtidal benthic populations subjected to different anthropogenic impacts, using benthic chambers.
The measurements of the study were carried out in the last week of July 2021 on the island of Capraia, in two sites characterised by the presence of the macroalgae Cystoseira brachycarpa. For each site, three areas were incubated with plexiglas domes, both transparent and obscured, which were alternated during incubation. The benthic chambers were kept on the seabed at a depth of about 5 meters, through lycra bags filled with sand. Each dome was equipped with an external pump to allow the recirculation of water and an oxygen sensor, to detect the concentration of O2 dissolved within an hour, duration of each incubation. At the beginning and end of each incubation, water samples were taken to determine the initial and final concentrations of dissolved inorganic carbon, alkalinity, pH, and nutrients. After the last incubations, the incubated areas were photographed, and the animal and plant organisms present, were taken to determine the biomass and structure of the populations. The results of the incubations, which occurred with both the transparent and obscured chambers, were used to determine respectively the production and respiration of the populations.
These measurements were repeated during the first week of September in Livorno, at two sites in the nearby of the urban center characterised by algal turf assemblages.
The results of these measurements made it possible to compare the structure and functioning of macrophytes in well-preserved and highly degraded habitats. The analysis did not reveal any significant differences between the populations of Capraia and Livorno, both for the abundance and diversity of species and for the metabolic processes. A plausible explanation could be the presence of the canopy-forming macroalgae, Halopithys incurva, in the populations of Livorno. H. incurva is characterised by a high biomass, which could be comparable in terms of associated biodiversity and productivity to the populations of Capraia.
Conservation of canopy-forming species, including Cystoseira spp. is one of the main priorities in the management of coastal ecosystems, as the loss of these species can generate cascading effects, resulting in the loss of biodiversity and ecosystem services.


Gli ecosistemi marini costieri sono tra i più produttivi al mondo, in grado di fornire all’uomo beni e servizi di notevole valore. Questi ambienti includono una varietà di habitat caratterizzati per la loro biodiversità, come le foreste macroalgali, considerate elementi chiave per la struttura ed il funzionamento degli ecosistemi costieri, in quanto ospitano numerose specie animali e vegetali che permettono di supportare un’elevata produzione primaria e secondaria.
Nel Mar Mediterraneo, le macroalghe formanti canopy del genere Cystoseira spp., danno origine a foreste nelle zone rocciose intertidali e subtidali poco profonde di ambienti ben conservati. Tuttavia, tali ambienti sono stati fortemente degradati nel tempo a causa dell’incremento delle attività antropiche lungo la costa, le quali hanno determinato una forte perdita di biodiversità. Negli ultimi anni, l’aumento di numerosi fattori di stress legati alle attività umane, quali la diminuzione della qualità delle acque, lo sfruttamento delle risorse ittiche ed i cambiamenti climatici, hanno causato il progressivo declino di Cystoseira nelle zone costiere e la colonizzazione di tali aree da parte di feltri algali, caratterizzati da una minor complessità e diversificazione.
Questa tesi si pone l’obiettivo di valutare la struttura ed il funzionamento, in termini di metabolismo, di popolamenti bentonici subtidali sottoposti a differenti impatti antropici, mediante l’utilizzo di camere bentiche.
Le misure dello studio sono state effettuate nell’ultima settimana del mese di luglio 2021 nell’isola di Capraia, in due siti caratterizzati dalla presenza della macroalga Cystoseira brachycarpa. Per ciascun sito, sono state incubate tre aree con delle cupole in plexiglas, sia trasparenti che oscurate, le quali sono state alternate durante le fasi di incubazione. Le camere sono state mantenute sul fondale ad una profondità di circa 5 metri, tramite sacchi di lycra riempiti con la sabbia. Ciascuna cupola era dotata di una pompa esterna per permettere il ricircolo di acqua e di un sensore dell’ossigeno, per rilevare la concentrazione di O2 disciolta nell’arco di un’ora, durata di ciascuna incubazione.
All’inizio e alla fine di ciascuna incubazione, sono stati prelevati campioni d’acqua al fine di determinare le concentrazioni iniziali e finali di carbonio inorganico disciolto, alcalinità, pH e nutrienti. Dopo aver effettuato le ultime incubazioni, le aree incubate sono state fotografate e gli organismi animali e vegetali presenti sono stati prelevati per determinare la biomassa e la struttura del popolamento. I risultati delle incubazioni, avvenute sia con le camere trasparenti che oscurate, sono stati utilizzati per determinare rispettivamente la produzione e la respirazione del popolamento.
Tali misurazioni sono state ripetute durante la prima settimana di settembre a Livorno, in due siti nelle vicinanze del centro urbano caratterizzati da popolamenti dominati da feltri algali.
I risultati di queste misurazioni hanno permesso di comparare la struttura ed il funzionamento di macrofite in habitat ben conservati ed altamente degradati. Dalle analisi non sono emerse differenze significative tra i popolamenti di Capraia e di Livorno, sia per l’abbondanza e diversità di specie che per i processi metabolici. Una plausibile spiegazione potrebbe essere la presenza della macroalga formante canopy, Halopithys incurva, nel popolamento di Livorno. H. incurva è infatti caratterizzata da un’elevata biomassa, la quale potrebbe essere paragonabile in termini di biodiversità associata e produttività ai popolamenti di Capraia.
La conservazione delle specie formanti canopy, tra le quali Cystoseira spp., è una delle principali priorità nella gestione degli ecosistemi costieri, in quanto la perdita di queste specie può generare effetti a cascata, determinando la perdita di biodiversità e dei servizi ecosistemici.