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Le spugne, organismi sessili appartenenti al phylum dei poriferi, sono filtratori attivi che si nutrono trattenendo la frazione particolata presente nell’acqua. La loro capacità filtrante è uno degli aspetti più importanti ai fini del biomonitoraggio, del restauro ambientale e della depurazione delle acque suscitando un interesse sempre maggiore nell’ambito della ricerca scientifica. Inoltre, grazie alla loro capacità rigenerativa, i poriferi sono considerati organismi ideali per la coltura in mare destinata a diverse applicazioni tra cui la depurazione delle acque degradate dalle attività antropiche e il monitoraggio ambientale. Tale lavoro di tesi si inserisce all’interno di questo contesto, con lo scopo generale di identificare soluzioni naturali (nature-based solutions) a problematiche ambientali quali l’alterazione delle caratteristiche chimico-fisiche e batteriologiche delle acque marine in zone costiere interessate da attività turistiche. In modo più specifico, è stato valutato il potenziale di filtratori marini, in particolar modo delle spugne, nel ridurre la concentrazione di inquinanti organici e inorganici e la carica batterica e virale delle acque all’interno della “Darsena Medicea” di Portoferraio (Isola d’Elba, LI).
Il piano di lavoro si è articolato in 3 fasi: I) identificazione delle specie filtratrici target da utilizzare sulla base dei loro tratti vitali e della loro distribuzione geografica; II) test in laboratorio e sul campo volti a colmare eventuali lacune nella conoscenza della biologia ed ecologia delle specie di organismi filtratori identificate come potenziali candidate nel sito di studio; III) realizzazione, messa in opera e manutenzione di un sistema di supporto ancorato a pontili galleggianti all’interno dell’area portuale oggetto d’ indagine.
Per l’attuazione ed utilizzo di un sistema di monitoraggio sono state effettuate con cadenza trimestrale (febbraio 2020-marzo 2021) analisi lungo la colonna d’acqua di inquinanti organici e inorganici e di indicatori batterici e virali presso i tre siti distribuiti all’interno della Darsena Medicea e uno esterno di controllo. Per l’attività di monitoraggio è stata prevista, inoltre, la realizzazione di un impianto “innovativo” caratterizzato da strutture sommerse su cui sono state trapiantate le specie scelte come bioremediators. A tale fine, durante i mesi di giugno e luglio 2020, sono stati dislocati all’interno della Darsena Medicea, alcuni moduli per la realizzazione della stazione di filtraggio. Frammenti di spugna appartenenti alle specie Petrosia ficiformis (Poiret, 1789) e Ircinia oros (Schmidt, 1864) sono stati fissati sia all’interno di telai in ferro zincato, che all’interno di reti in fibra vegetale. Successivamente, al fine di conoscerne le elevate capacità filtranti, a partire dal mese di ottobre 2020 fino a marzo 2021, sono state effettuate analisi analitiche/strumentali valutando la loro capacità di bioaccumulo. Inoltre, utilizzando una batteria di marker specifici (capacità metabolica, stress ossidativo, attivazione di enzimi antiossidanti e danno al DNA), ne è stata monitorata la capacità di sopravvivenza all’interno della stazione di filtraggio. Per quanto riguarda la parte di sperimentazione in laboratorio, durante il mese di giugno, luglio e ottobre 2020, sono stati realizzati quattro esperimenti, ciascuno della durata di 7 giorni, al fine di valutare e confrontare, in condizioni controllate, le potenzialità di bioaccumulo sia di inquinanti organici (idrocarburi aromatici policiclici (IPA)) e inorganici (Piombo) che di cariche batteriche e relative risposte fisiologiche da parte dei frammenti di spugne oggetto d’indagine (I. oros e P. ficiformis).
Queste informazioni sono state necessarie per una integrazione delle specie citate nel panel di bioindicatori attualmente utilizzati nel monitoraggio ambientale.



Sponges are active filterer organisms that feed on the particulate fraction present in the water. Their filtering capacity is one of the most important aspects for the purposes of biomonitoring, environmental restoration, and water purification, arousing increasing interest in scientific research. Moreover, thanks to their regenerative capacity, sponges are considered ideal sea farming organisms intended for different applications including the purification of water degraded by human activities and environmental monitoring. This thesis work is part of this context, with the general aim of identifying natural solutions (nature-based solutions) to environmental problems such as the alteration of the chemical-physical and bacteriological characteristics of marine waters in coastal areas affected by tourist activities. More specifically, the potential of marine filterers, especially sponges, in reducing the concentration of organic and inorganic pollutants and the bacterial and viral load of the waters inside the "Darsena Medicea" of Portoferraio (Elba Island, LI) was evaluated. The work plan was divided into 3 phases: I) identification of the target filter species to be used on the basis of their vital traits and their geographical distribution; II) laboratory and field tests aimed at filling any gaps in the knowledge of the biology and ecology of the species of filter organisms identified as potential candidates at the study site; III) construction, implementation and maintenance of a support system anchored to floating piers within the port area under investigation.
Analyses of organic and inorganic pollutants and bacterial and viral indicators were carried out quarterly (February 2020-March 2021) along the water column at the three sites distributed within the Darsena Medicea and an external control site. For the monitoring activity, the construction of an "innovative" plant characterized by submerged structures was planned and then located within the Darsena Medicea. Then, Petrosia ficiformis (Poiret, 1789) and Ircinia oros (Schmidt, 1864) sponge fragments were fixed both inside galvanized iron frames, and inside vegetable fiber nets. Subsequently, starting from October 2020 until March 2021, analytical/instrumental analyzes were carried out evaluating their bioaccumulation capacity. In addition, using a battery of specific markers (metabolic capacity, oxidative stress, activation of antioxidant enzymes and DNA damage), its survival capacity within the filtering station was monitored. Regarding the part of experimentation in the laboratory, during the month of June, July, and October 2020, four experiments were carried out, each lasting 7 days, to evaluate and compare the potential for bioaccumulation of both organic pollutants (polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs)) and inorganic (Lead) and bacterial charges and related physiological responses by the fragments of sponges under investigation (I. oros and P. ficiformis).
These informations were necessary for an integration of the species mentioned in the panel of bioindicators currently used in environmental monitoring.