L analisi delle comunità bentoniche dei fondi mobili nella valutazione dell ambiente marino costiero

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1 AGENZIA REGIONALE PER LA PROTEZIONE AMBIENTALE DELLE MARCHE L analisi delle comunità bentoniche dei fondi mobili nella valutazione dell ambiente marino costiero Dott.ssa Claudia Ferri ARPAM Dipartimento Provinciale di Pesaro Le Marche e la qualità del mare Ancona, 18 luglio 2006

2 Il termine biocenosi viene correntemente utilizzato per indicare un raggruppamento di organismi viventi, animali e vegetali, che per la composizione in specie e per il numero di individui corrisponde in modo stabile a determinate condizioni medie di un dato ambiente. Questi organismi, oltre a dipendere dalle caratteristiche fisiche del luogo in cui vivono, sono strettamente legati gli uni agli altri da vari tipi di rapporti reciproci tanto che da queste interazione può dipendere la loro sopravvivenza.

3 Le biocenosi sono composte da specie caratteristiche che, indipendentemente dalla loro abbondanza, vivono preferenzialmente o esclusivamente in quel particolare biotopo specie accompagnatrici che risultano presenti in diversi biotopi specie accidentali specie accidentali che si ritrovano in un ambiente solo occasionalmente in quanto esclusive di un altra biocenosi.

4 Il dominio bentonico è popolato da differenti biocenosi la cui distribuzione è legata alla natura del substrato, alla profondità e alle caratteristiche idrodinamiche e chimico-fisiche dei diversi luoghi. Il fondale marino crea diversi ambienti biologici influenzati da fattori fisici (luminosità, moto ondoso, temperatura etc), dipendenti dalla profondità e diversificati tra loro dalla composizione del substrato che può essere mobile o duro. Ognuno di questi ambienti è popolato da una diversa biocenosi.

5 Le principali biocenosi bentoniche del Mediterraneo sono state identificate da Pérès e Picard in funzione del piano (Sopralitorale, Mesolitorale, Infralitorale, Circalitorale) e del tipo di fondale.

6 Piano Substrato Sigla Descrizione RMS biocenosi del mediolitorale superiore solido RMI biocenosi del mediolitorale inferiore Mesolitorale GM DM biocenosi delle grotte biocenosi dei fondi detritici mobile SM biocenosi delle sabbie SVLE biocenosi delle sabbie fangose, lagune, estuari solido AP IETP biocenosi delle alghe fotofile biocenosi delle acque inquinate GI biocenosi delle ghiaie SGBV biocenosi delle ghiaie fini e sabbie grossolane rimosse dalle onde Infralitorale mobile SRPV SVMC LEE biocenosi delle sabbie in zone protette biocenosi delle sabbie fangose in zone calme biocenosi lagunari eurialine ed euriterme STP biocenosi dei sedimenti inquinati SFBC biocenosi delle sabbie fini ben calibrate SFS biocenosi delle sabbie fini superficiali IIP biocenosi delle praterie di Poseidonia C biocenosi del coralligeno solido GSO GO biocenosi delle grotte semioscure biocenosi delle grotte oscure Circalitorale RL DC biocenosi delle rocce al largo biocenosi dei fondi detritici costieri mobile DE VTC biocenosi dei fondi detritici invasi da fango biocenosi dei fanghi terrigeni costieri DL biocenosi dei fondi detritici del largo indipendenti dal piano SGCF MI biocenosi delle sabbie e ghiaie con correnti di fondo biocenosi dei fondi mobili instabili Principali biocenosi bentoniche secondo la nomenclatura introdotta da Pérès e Picard

7 L analisi delle comunità bentoniche di fondi mobili è parte integrante della valutazione delle caratteristiche dell ambiente marino. La composizione e la struttura delle comunità bentoniche dei fondi mobili può essere utilizzata, infatti, per caratterizzare le condizioni ambientali di aree da indagare e classificare l estensione di eventuali impatti ambientali.

8 Le MOTIVAZIONI per utilizzare gli organismi bentonici, rispetto a pesci e plancton, nella valutazione dello stato ecologico sono molteplici: organismi prevalentemente sessili strettamente associati al sedimento sensibili a diversi tipi di inquinanti che si accumulano proprio a livello dei sedimenti ciclo vitale relativamente lungo importanti componenti della rete trofica

9 Una biocenosi, in condizioni ambientali stabili, pur essendo sottoposta a cambiamenti nel tempo, sia qualitativi che quantitativi, a piccola scala, evolve sempre verso un alto numero di specie e biomassa ma con una moderata abbondanza. Quando si verifica un fenomeno inquinante si assiste ad una riduzione del numero di specie (diminuisce la diversità) che preesistevano accompagnata dal cambiamento o dalla sostituzione di specie con altre che meglio si adattano ai nuovi parametri chimico-fisici; contemporaneamente aumenta in totale l abbondanza.

10 PROBLEMA - La struttura del benthos riflette lo stress antropico ma anche quello dovuto a variazioni naturali - Spesso è molto difficile separare le cause delle variazioni, se antropiche o naturali

11 MACROINVERTEBRATI BENTONICI E QUALITA AMBIENTALE Programma di monitoraggio per il controllo dell ambiente marino-costiero ( ) D. Lgs. 152/99 e succ. indagini addizionali Direttiva 2000/60/CE D. Lgs. 152/2006

12 Nell ambito del Programma di monitoraggio per il controllo dell ambiente marino-costiero a partire dall anno 2002 è stata attivata l analisi delle comunità bentoniche di fondi mobili. La caratterizzazione delle condizioni ambientali generalmente è basata su metodi quantitativi, mettendo in relazione il numero di specie e di individui prelevati con un area di fondale conosciuta.

13 L indagine relativa alle biocenosi S.F.B.C. è stata condotta con frequenza annuale, in periodo di fine inverno, su 5 stazioni di campionamento di cui una scelta come bianco regionale. Area compresa tra il fiume Foglia e il fiume Metauro Area compresa tra il Comune di Montemarciano e quello di Ancona, promontorio del Guasco Area prospiciente il Monte Conero Area compresa tra i Comuni di Porto Civitanova e di Porto S. Elpidio Area compresa i Comuni di Cupramarittima e di San Benedetto del Tronto

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15 Il protocollo adottato per l analisi delle biocenosi S.F.B.C. prevede di caratterizzare la comunità bentonica in termini di numero di specie e di abbondanza. Quindi, per ogni campione deve essere determinato il numero di specie identificato all interno dei vari taxa ed il numero di individui. Questa matrice di dati, a sua volta, deve servire per elaborare i parametri strutturali della comunità.

16 Numero di specie Numero di individui Indice di diversità specifica (Shannon e Weaver, 1949) Indice di ricchezza specifica (Margalef, 1958) Indice di equiripartizione o evenness (Pielou, 1966) Indice di dominanza (Simpson, 1949)

17 Stazione FOGLIA Stazione ESINO N individui N specie N individui N specie Stazione CONERO N individui N specie Stazione TRONTO Stazione CHIENTI N individui N specie N individui N specie

18 Presenza di specie esclusive e preferenziali delle biocenosi SFBC Anno Specie caratteristiche esclusive SFBC FOGLIA ESINO CONERO CHIENTI TRONTO Tellina fabula 0,88% 1,00% Tellina nitida 0,15% Nassarius mutabilis 0,33% 1,00% 0,46% Prionospio malmgreni 1,87% 1,00% 0,60% Sigalion mathildae 1,00% 2002 Specie caratteristiche preferenziali SFBC Chamelea gallina 0,77% 4,00% 43,30% 15,92% Nassarius pygmeus 0,15% Owenia fusiformis 68,94% 38,00% 42,30% 18,32% Nephtys hombergi 0,30% Diogenes pungilator 0,11% 3,00%

19 Anno Specie caratteristiche esclusive SFBC FOGLIA ESINO CONERO CHIENTI TRONTO Tellina fabula 1,24% 0,04% Tellina nitida 0,07% 1,83% 0,04% Nassarius mutabilis 0,04% Prionospio malmgreni 0,02% 2003 Specie caratteristiche preferenziali SFBC Chamelea gallina 26,28% 0,19% 0,13% 0,19% Spisula subtruncata 0,07% Owenia fusiformis 46,78% 7,50% 7,69% 85,93% 50,57% Nephtys hombergi 0,22% 0,56% 1,10% 0,17% 0,19%

20 Anno Specie caratteristiche esclusive SFBC FOGLIA ESINO CONERO CHIENTI TRONTO Tellina fabula 0,55% 0,25% 0,24% 0,44% Tellina nitida 0,08% 0,28% 0,36% 0,21% 1,17% Nassarius mutabilis 0,12% Prionospio malmgreni 3,15% 3,65% 2004 Sigalion mathildae Specie caratteristiche preferenziali SFBC 0,28% 0,44% Chamelea gallina 17,82% 31,21% 9,00% 88,42% 20,70% Spisula subtruncata 2,84% 2,18% 14,23% Owenia fusiformis 19,09% 0,04% 1,73% 18,95% Nephtys hombergi 0,25% 0,61% 0,15%

21 Anno Specie caratteristiche esclusive SFBC FOGLIA ESINO CONERO CHIENTI TRONTO Tellina fabula Tellina nitida 0,32% 3,86% Nassarius mutabilis 0,32% Tellimya ferruginosa 0,32% Prionospio malmgreni 1,10% 0,65% 0,27% Sigalion mathildae 0,03% 0,27% 2005 Specie caratteristiche preferenziali SFBC Chamelea gallina 3,31% 0,32% 5,91% 0,06% 0,82% Spisula subtruncata 8,84% 6,82% 2,31% Owenia fusiformis 4,97% 24,68% 42,25% 4,89% Nephtys hombergi 0,55% 0,16% 1,03% 0,09% Spiphones bombyx 0,03% Diogenes pungilator 0,16%

22 Anno Specie caratteristiche esclusive SFBC FOGLIA ESINO CONERO CHIENTI TRONTO Tellina fabula 0,69% 1,83% 0,48% Tellina nitida 1,62% 11,93% 0,38% 0,30% 1,32% Tellimya ferruginosa 0,30% 10,60% Pharus legumen 0,23% 0,48% 0,15% 0,99% Thracia papyracea 0,48% Prionospio malmgreni 0,10% 2006 Sigalion mathildae Specie caratteristiche preferenziali SFBC 1,83% 0,08% Chamelea gallina 14,32% 21,10% 4,62% 2,90% 1,32% Spisula subtruncata 6,93% 11,00% 11,54% 32,78% Owenia fusiformis 24,48% 11,00% 12,21% 32,29% 4,30% Nephtys hombergi 0,46% 0,92% 0,38% 3,31% Diogenes pungilator 2,75%

23 V ariazioni t empo rali d ella compo sizione t assonomica della st azione FOGLIA V ariazio ni t emp o rali d ella co mp o sizio ne t assonomica della st azione ESINO 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% 10,9 86,5 2, ,8 35, , ,1 1, ,5 28,9 14, , , M olluschi Policheti Crostacei Echinodermi V ariazio ni t emp orali della co mp osizio ne t assono mica della st azione CONERO 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% , ,4 90,2 29,2 63,8 8,7 3,9 0,3 6,8 1,1 0, ,2 36,7 2,8 7, % 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% 52,1 46, ,1 0,2 8,8 85,3 61,1 32,2 26,2 28,4 52,4 27,4 42,5 21,3 5,5 0,4 6,7 1, V ariazioni t emporali della comp osizione t assonomica della st azione CHIENTI V ariazioni t emp orali d ella compo sizione tassonomica della st azione TRONTO 100% 80% 34,8 2,6 1,1 29,6 100% 90% 80% 33,33 4,4 32,1 60% 40% 20% 51,4 92,5 95,7 85, % 60% 50% 40% 30% 20% 49, ,1 72,8 17,4 66,9 24,8 0% 12,6 4,9 4 0, ,7 13,4 1, 2 0, % 0% 17,33 18, ,8 9,5 11,

24 INDICI 0,13 0,77 6,65 4,05 18-mag-06 TRONTO 0,18 0,59 5,43 3,13 18-mag-06 CHIENTI 0,20 0,61 4,46 3,05 17-mag-06 CONERO 0,12 0,82 3,84 3,50 17-mag-06 ESINO 0,17 0,66 3,95 3,04 17-mag-06 FOGLIA 0,42 0,47 5,42 2,38 27-mag-05 TRONTO 0,29 0,44 4,16 2,26 27-mag-05 CHIENTI 0,11 0,79 4,53 3,79 27-mag-05 CONERO 0,10 0,74 5,76 3,90 05-apr-05 ESINO 0,11 0,76 4,76 3,78 05-apr-05 FOGLIA 0,17 0,60 5,36 3,08 05-apr-04 TRONTO 0,78 0,18 4,06 0,94 05-apr-04 CHIENTI 0,14 0,70 3,87 3,35 05-apr-04 CONERO 0,29 0,49 4,15 2,48 26-mar-04 ESINO 0,22 0,68 5,32 3,59 26-mar-04 FOGLIA 0,28 0,84 5,59 4,34 11-mar-03 TRONTO 0,74 0,23 3,75 1,11 11-mar-03 CHIENTI 0,01 0,48 4,82 2,30 11-mar-03 CONERO 0,47 0,44 5,65 1,96 27-feb-03 ESINO 0,31 0,46 4,29 2,28 27-feb-03 FOGLIA 0,12 0,85 3,71 3,45 04-mar-02 TRONTO 0,11 0,73 7,40 3,96 12-mar-02 CHIENTI 0,37 0,79 3,55 3,62 12-mar-02 CONERO 0,20 0,70 5,65 3,31 13-mar-02 ESINO 0,49 0,40 3,38 1,85 13-mar-02 FOGLIA c Indice di dominanza J Indice di evenness D Indice di ricchezza spec. H' Indice diversità specifica Data Stazione

25 Gli indici biotici sono strumenti di sintesi, calcolati sulla base di diverse misure operate sulle comunità, finalizzati a meglio interpretare lo stato dell ambiente. Sviluppati inizialmente per le comunità fluviali, gli indici biotici possono trovare una applicazione anche nello studio delle comunità marine costiere anche se non sempre fruttuosi sono risultati i tentativi di sviluppare indici specifici in questo ambito.

26 Gli indici di diversità utilizzati in questo protocollo descrivono la comunità misurandone la ricchezza in specie ed in individui e la distribuzione degli individui all interno delle specie. Tra questi indici e l inquinamento non intercorre però una relazione univoca, quindi sono utili solo se considerati in un contesto temporale o spaziale ma unicamente per confrontare comunità simili.

27 In ambito marino, nel corso degli anni sono stati elaborati diversi lavori che hanno utilizzato svariati indicatori ed indici biotici per stime di qualità dell ambiente marino, ma attualmente nessuno sembra rivestire una valenza prioritaria su tutti gli altri.

28 CONCLUSIONI L esigenza di poter disporre di efficaci strumenti di biomonitoraggio è ormai sentita a vari livelli anche a fronte delle novità introdotte dal nuovo D. Lgs. 152/2006. La possibilità di poter ricorrere all analisi del benthos, nell ambito della valutazione della qualità dell ambiente marino necessita, da un lato di una conoscenza adeguata delle comunità bentoniche delle varie aree e dall altro dell applicabilità di indici biotici più completi da un punto di vista del loro significato intrinseco.

29 Sicuramente, si deve al Programma nazionale di monitoraggio marino costiero il riconoscimento di aver portato tutte le Regioni costiere a realizzare uno studio sulle biocenosi di pregio ambientale seguendo uno stesso protocollo operativo. Eventuali futuri Programmi nazionali di monitoraggio potrebbero essere implementati soprattutto per testare nuovi sistemi di valutazione ecologica disponibili e sviluppati in altri Paesi.