L ADRIATICO SETTENTRIONALE COME SITO DI RICERCHE ECOLOGICHE E LUNGO TERMINE: STRUTTURA E PRINCIPALI RISULTATI

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1 L ADRIATICO SETTENTRIONALE COME SITO DI RICERCHE ECOLOGICHE E LUNGO TERMINE: STRUTTURA E PRINCIPALI RISULTATI

2 LONG TERM ECOLOGICAL RESEARCH PROGRAM (LTER, USA 198) INTERNATIONAL LTER comprendere fenomeni ecologici generali che avvengono su ampie scale spaziali e temporali; creare una rete organizzata e documentata di esperimenti e osservazioni di lungo termine per l uso da parte delle generazioni future; promuovere studi di sintesi; fornire informazioni utili per l identificazione e la soluzione di problemi socio-ambientali.

3 MARINE PORTOFINO MARINE PROTECTED AREA ECOSYSTEM OF SARDINIA sono necessari per visualizzare quest'immagine. sono necessari per visualizzare quest'immagine. sono necessari per visualizzare quest'immagine. PIANOSA ISLAND LOWLAND FORESTS QuickTime sono necessari e un per visualizzare quest'immagine. sono necessari per visualizzare quest'immagine. sono necessari per visualizzare quest'immagine. LAKE LTER ITALIA LENTIC ECOSYSTEM OF OF SARDINIA sono necessari per visualizzare quest'immagine. ENVIRONMENTS OF APENNINES MEDITERRANEAN FORESTS sono necessari per visualizzare quest'immagine. sono necessari per visualizzare quest'immagine. sono necessari per visualizzare quest'immagine. sono necessari per visualizzare quest'immagine. sono necessari per visualizzare quest'immagine. sono necessari per visualizzare quest'immagine. sono necessari per visualizzare quest'immagine. sono necessari per visualizzare quest'immagine. PO PO RIVER DELTA sono necessari per visualizzare quest'immagine. sono necessari per visualizzare quest'immagine. FORESTS OF THE APENNINES LAGOON OF VENICE sono necessari per visualizzare quest'immagine. sono necessari per visualizzare quest'immagine. sono necessari per visualizzare quest'immagine. sono necessari per visualizzare quest'immagine. sono necessari per visualizzare quest'immagine. sono necessari per visualizzare quest'immagine. HIGH ELEVATION APENNINES GULF OF NAPLES sono necessari per visualizzare quest'immagine. Nel 26 il nostro Paese è entrato a far parte di LTER, dopo un processo durato quasi 1 anni. 1996: VII Congresso della Società Italiana di Ecologia (SitE, Napoli). 2 siti (28) SOUTHERN ALPINE LAKES FORESTS OF THE ALPS ANTARCTICA RESEARCH STATIONS NORTH ADRIATIC SEA HIMALAYAN LAKES

4 ALTO ADRIATICO Sforzo di campionamento notevole ma discontinuo Selezione di serie ecologiche svolte con maggiore continuità Garanzia di continuità a lungo termine

5 Stazioni attive nel sito Alto Adriatico Golfo di Trieste Golfo di Venezia Delta del Po Transetto Senigallia - Susak

6 SINTESI DELLE TEMATICHE ECOLOGICHE PRINCIPALI DEL SITO ALTO ADRIATICO COMUNITA PLANCTONICHE (PATTERN RICORRENTI E TREND) FLUSSI DI CARBONIO BIOGENICO VARIAZIONI DI STATO TROFICO STRUMENTAZIONE AUTOMATICA ( EARLY WARNING E VALIDAZIONE MODELLI)

7 ALTO ADRIATICO - LTER LE COMUNITA PLANCTONICHE (PATTERN RICORRENTI E TREND)

8 LE COMUNITA PLANCTONICHE OBIETTIVI CONDIVISI A LIVELLO INTERNAZIONALE Identificazione delle scale di variabilità della biomassa e della composizione del plancton Differenziazione fra i segnali di cambiamento a lungo termine e la variabilità interannuale Individuazione delle forzanti che possono indurre cambiamenti (cambiamenti climatici, oscillazioni a scala di bacino, apporti da terra, specie alloctone) Evidenziazione di andamenti e relazioni comuni in ecosistemi diversi

9 DEFINIZIONE DEI CICLI STAGIONALI DEL FITOPLANCTON A PARTIRE DALLE SERIE PLURIENNALI Fasi e successioni ricorrenti e rilevanti di specie fitoplanctoniche

10 Alto Adriatico JAN FEB MARAPR MAY JUN JUL AUG SEP OCT NOVDEC Skeletonema marinoi 3 Cerataulina pelagica Guinardia striata JAN FEB MAR APR MAY JUN JUL AUG SEP OCT NOV DEC , 1 5 JAN FEB MAR APR MAY JUN JUL AUG SEP OCT NOV DEC

11 ANDAMENTI STAGIONALI DELLE BIOMASSE FITOPLANCTONICHE 5 4 clorofilla a, mg m GEN FEB MAR APR MAG GIU LUG AGO SET OTT NOV DIC Picco alla fine dell inverno; picchi irregolari dalla primavera all estate: possibili fioriture in relazione a condizioni idrologiche particolari; picco autunnale; calo tardo autunnale e invernale.

12 RELAZIONI FRA FITOPLANCTON E VARIABILI AMBIENTALI Importanza dei ritmi biologici nel regolare le dinamiche temporali di comparsa delle specie. I fattori abiotici modulano e regolano l ampiezza delle fasi di crescita e la distribuzione spaziale. Il gradiente della concentrazione dei nutrienti e della clorofilla a può essere spiegato dalla salinità e dalla posizione rispetto alla costa. La clorofilla è correlata anche alla temperatura e alla stagionalità. I gruppi principali di fitoplancton hanno abbondanze maggiori in corrispondenza degli apporti fluviali.

13 LA COMUNITA MESOZOOPLANCTONICA (Golfo di Trieste) E la più lunga serie temporale in Italia (dal 197) ~3 specie mesozooplanctoniche Dominano i copepod (Acartia clausi). Cladoceri solo in Lug-Ago (Penilia avirostris) Specie neritiche e eurivalenti

14 ANALISI DELLA SERIE TEMPORALE DEL MESOZOOPLANCTON NEL GOLFO DI TRIESTE (197-25) Cambiamenti nella comunità a partire dalla fine degli anni 7 : - Spostamento verso specie più piccole - Diffusione verso nord di specie più meridionali - Riduzione delle specie fredde - Cambiamento della fenologia di molte specie - Comparsa di una nuova specie (Diaixis pigmoea) Cambiamento a larga scala della circolazione superficiale nel Mediterraneo alla fine degli anni 8 Riscaldamento di,5 C (1 C in estate e in autunno) nel trentennio

15 TREND PLURIANNUALI

16 PORTATE FIUME PO 1 8 y = -,39x R 2 =,86 portate Fiume Po, m 3 s

17 Trend pluriannuale dei nutrienti

18 r=.525 Trend pluriannuale della clorofilla Recent trend towards oligotrophication of the Northern Adriatic; evidences form chlorophyll time series Mozetic et al. submitted (Estuaries & coasts)

19 PLANCTON PROCARIOTICO, GOLFO DI TRIESTE, Batteri ) HPA (1 8 cells l PBA (1 7 cells l -1 ) Time (years) Time (year s) Tendenza all aumento della frazione procariota, in relazione alla riduzione di apporti di nutrienti; spostamento verso la rimineralizzazione della sostanza organica

20 EFFETTI FUNZIONALI Riduzione degli apporti fluviali: spostamento del sistema planctonico verso l eterotrofia 7 Eterotrofi/Autotrofi Riduzione degli apporti fluviali Riduzione dei nutrienti Spostamento del sistema verso l eterotrofia

21 FLUSSI DI CARBONIO BIOGENICO

22 PRODUZIONE PRIMARIA COSTA max PP oraria: 1-15 mg C m -3 h max PP giornaliera: 1-3 g C m -2 d -1 LARGO max PP oraria: 4-6 mg C m -3 h max PP giornaliera:,5-,6 g C m -2 d Produzione primaria annuale (g C m -2 y -1 ) Oceani: Upwelling: 5 Shelf: 18 Estuari e lagune: 3

23 DISTRIBUZIONE VERTICALE DELLA PP Th 28 mg C m -3 h -1 Th 34 mg C m -3 h -1 Th 38 mg C m -3 h LARGO m 3 m 3 m mg C m -2 d mg C m -2 d mg C m -2 d Th 3 mg C m -3 h -1 Th 34 mg C m -3 h -1 Th 36 mg C m -3 h m 1 2 m 1 2 m 1 2 COSTA mg C m -2 d mg C m -2 d mg C m -2 d

24 Northern Adriatic - coast mg Chla m PRODUZIONE PRIMARIA Northern Adriatic - offshore station mg Chla m µe m -2 s -1 Elevata variabilità della produzione specifica, in relazione alle dinamiche di appporto dei nutrienti

25 GOLFO DI TRIESTE: FLUSSI DI CARBONIO Late winter Spring 44.4 µzoopl 53 µzoopl 273 µg C L % 89 µg C L -1 97% zoopl 3 % zoopl 89% export export Summer Autumn 85 µg C L % µzoopl 37 µg C L % µzoopl 87 zoopl 7 zoopl No export 4 % export

26 FLUSSI DI NUTRIENTI DAL BACINO SETTENTRIONALE A QUELLO CENTRALE

27 OLTRE 2 ANNI DI OSSERVAZIONI OCEANOGRAFICHE SULLE SEZIONI DI SENIGALLIA-SUSAK CNR-ISMAR sede di Ancona, Area Senigallia Sezione Senigallia-Susak occidentaletransetto completo Area occ. Parte 5st Parte 4 st 681 stazioni CTD archiviate nel periodo da ISMAR telesenigallia Flussi di nutrienti a confronto con il transetto Vieste-spalato depth (m) NO2+NO3 Flux (mm/s) Orthosilicate Flux (mm/s) Orthophosphate Flux (mm/s) distance (km) distance (km) distance (km)

28 STRUMENTAZIONE AUTOMATICA

29 GOLFO DI TRIESTE Boa Paloma ISMAR Boa Mambo OGS

30 Adriatico settentrionale, Delta del Po Sistema Automatico di Monitoraggio Ambientale Meteo-Marino Marino S1 Boa meteo-oceanografica oceanografica coordinata dal CNR-ISMAR ISMAR- Bologna studio climatologico della variabilità delle proprietà oceanografiche dell'adriatico settentrionale; studio dell impatto del fiume Po sulla piattaforma continentale; studio dei rapporti aria-acqua acqua da un punto di vista fisico e fisico-chimico chimico; studio del ruolo dei fondali nei processi distrofici dell Alto Adriatico; studio dei processi di sedimentazione e risedimentazione del particellato terrigeno fine in area prodeltizia. UBICAZIONE Lat N Lon E Datum WGS84 Profondità: 22.5 m DATI ACQUISITI Dati meteorologici (temperatura, pressione, direzione e velocità del vento, umidità relativa, radiazione netta) e oceanografici (direzione e velocità della corrente, temperatura, salinità,, ossigeno disciolto, ph,, ORP, torbidità,, fluorescenza).

31 BOLLETTINI QUINDICINALI INTRODUZIONE ALL AREA E ALLE PROBLEMATICHE DEL SITO S1 SCHEMATIZZAZIONE DELLA STRUTTURA DATI METEO PLOT DELLE MEDIE ORARIE E TABELLA CON MEDIE A 12 ORE DATI CTD PLOT DELLE MEDIE ORARIE E TABELLA CON MEDIE A 12 ORE

32 Esempi di Diagrammi Hovmoller da modello ROMS nel 26 alla stazione S1 Clorofilla [mg/m3] l ossigeno disciolto [mg/l]

33 GOLFO DI VENEZIA Piattaforma Acqua Alta Possibilità di installazione di ulteriore strumentazione automatica ad elevata tecnologia Facilities per la conduzione di esperimenti in situ DATI IN TEMPO REALE; COLLEGAMENTO INTERNET PERMANENTE:

34 LTER Prospettive Il successo di un programma non si misura dal numero di ricercatori e di siti/stazioni coinvolti. In che modo e quanto le attività e gli esperimenti a lungo termine contribuiscono al progresso concettuale dell ecologia.

35 Prospettive - coordinamento delle varie attività - individuazione di obiettivi comuni - conduzione di esperimenti congiunti - condivisione di risorse, metadati e dati - elaborazioni congiunte - metodiche standardizzate - confronto fra siti marini LTER e trans-habitat (laghi-transizione-mare)

36 Mauro Bastianini, Giovanni Bortoluzzi, Bruno Cataletto, Alessandra Conversi, Paola Del Negro, Serena Fonda Umani, Mauro Marini, Elio Paschini, Alessandra Pugnetti, Fabio Raicich, Mariangela Ravaioli

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38 Mont hl y Mean Chl a VARIAZIONI E TENDENZE NEGLI ANNI Westerschelde doe M onthly MeanC hla Upper San Francisco Bay Mon th ly M ean C hla 2 1 Naples Bay

39 LONG TERM ECOLOGICAL RESEARCH PROGRAM (LTER, USA 198) Dimensione storica dell ecologia: per comprendere il presente (the invisible present ) Le osservazioni ecologiche a lungo termine permettono: 1 - Definizione della variabilità naturale dei sistemi ecologici 2 - Possibilità di valutare relazioni causa-effetto 3 - Confronto fra siti per una comprensione più generale

40 Il Golfo di Trieste: sito di ricerche ecologiche a lungo termine (LTER) BCP 3, 2,5 2, 1,5 1,,5, ott-98 ott-99 ott- ott-1 ott-2 ott-3 ott-4 ott-5 ott-6 ott-7 ug C/L h Roma, 17 dicembre 28

41 L idea di costituire una rete di siti di ricer-che ecologiche a lungo termine in Italia, sulla base di quanto proposto dal ILTER, risale al VII Congresso della Società Italian di Ecologia (SitE, Napoli, 1996). Un primo incontro di un nucleo del gruppo promotore si realizza nel corso del 7 congresso dell INTECOL di Firenze (1998). Nel 2, l addetto scientifico dell Ambasciata Italiana negli USA, prof.ssa Nadia Pinardi, viene contattata da ILTER che manifesta l interesse per l istituzione di una rete LTER in Italia. Si crea quindi un gruppo promotore formato da ricercatori del CNR e dell Università, da coordinatori di iniziative di monitoraggio ecologico (Corpo Forestale dello Stato) e da rappresentanti della SItE. Vengono raccolte le adesioni di singoli ricercatori, unità di ricerca, direttori di Enti ed Istituti ed il patrocinio di altre Società Scientifiche (SBI, SISEF, AIOL, SIBM). Nel 21 una sessione dell XI Congresso della SItE (Sabaudia, 21) viene dedicata alle ricerche ecologiche di lungo termine in Italia. Nel 22 viene formalizzata la proposta di costituzione della Rete LTER come Gruppo di Coordinamento del CNR (ex art. 15 dello Statuto) ma l'iniziativa si arena durante il processo di riorganizza-zione dell Ente. Nel 24, l approvazione della Rete di Eccellenza ALTER-Net (A Long-Term Biodiversity, Ecosystem and Awareness Research Network), coordinata dal Center for Ecology and Hydrology (CEH, Regno Unito), il cui partner italiano è il Corpo Forestale dello Stato (Servizio CONECOFOR), capofila di diversi enti, offre la cornice istituzionale adeguata per rilanciare l'iniziativa di una rete LTER italiana. Nel novembre dello stesso anno si tiene un workshop organizzato dal Corpo Forestale dello Stato, con il supporto della SItE e di alcuni Istituti del CNR, che ha rappresentato sia il punto di arrivo della fase preparatoria sia quello di partenza per la realizzazione della Rete. Nel 25, a fronte di un protocollo di intesa tra CFS, istituti CNR (IBAF, ISE e ISMAR) ed il Laborato-rio di Biologia Marina di Aurisina (TS), nasce il Comitato Promotore della costi-tuenda Rete LTER che gestisce, attraverso un panel di valutatori internazionali, la procedura di selezione dei siti. I criteri accettati e condivisi per l'inclusione di un sito di ricerca ecologica nella rete sono i seguenti: i) esistenza di ricerca ecologica strutturata e con risultati elaborati e pubbli-cati (good science); ii) disponibilità di serie continue di dati (almeno 1 anni) ed attività in corso; iii) ragionevole sicurezza di disponibilità di adeguate risorse finanziarie (per almeno 3-5 anni); iv) capacità di buona divulgazione dei risultati anche al pubblico non specializzato; v) attivazione recente del sito ma con prospettive di ricerca a lungo termine e con attività di ricerca su temi strategici (cambiamenti climatici, sequestro del carbonio, biodiversità, ecc.).

42 I dati della clorofilla a da satellite qui utilizzati sono statti acquisiti usando il GES-DISC Interactive Online Visualization ANd analysis Infrastructure (Giovanni) come parte del the NASA's Goddard Earth Sciences (GES) Data and Information Services Centre (DISC).