COMPOSIZIONE BIOCHIMICA DELLE FOGLIE DI ZOSTERA MARINA L. E DEL SUBSTRATO SEDIMENTARIO D IMPIANTO

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Giorgia Angeli
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1 Biol. Mar. Medit. (23), 1 (2): Istituto di Scienze del Mare, Università di Ancona, Via Brecce Bianche Ancona, Italia. COMPOSIZIONE BIOCHIMICA DELLE FOGLIE DI ZOSTERA MARINA L. E DEL SUBSTRATO SEDIMENTARIO D IMPIANTO BIOCHEMICAL COMPOSITION OF ZOSTERA MARINA L. LEAVES AND THEIR RELATED SEDIMENTS Abstract Leaves of Zostera marina and sediments near an eelgrass bed in the Numana harbour (Adriatic Sea) were analyzed on a seasonal basis for protein and carbohydrate contents in order to investigate the potential organic input of the eelgrass to the sediment. Preliminary results suggest that micro-algae are major contributors on sedimentary organic carbon other than Zostera leaves. Key-words: Zostera marina, sediments, carbohydrates, proteins, Adriatic Sea. Introduzione Le fanerogame marine giocano un ruolo chiave nel budget trofico degli ecosistemi marini costieri (Oshima et al., 1999). Infatti, oltre che costituire una potenziale sorgente diretta di alimento per alcuni erbivori (Dawes e Guiry, 1992), il detrito che si origina da queste macrofite può costituire un discreto input organico al sedimento. Inoltre, il rilascio di C organico e di O 2 attraverso l apparato radicale può cambiare la quantità e la qualità del materiale organico nei sedimenti occupati da tali macrofite (Eldridge e Morse, 2; Terrados et al., 1999). Il valore alimentare della sostanza organica nei sedimenti è strettamente dipendente dalla sua composizione biochimica (Pusceddu et al., 1999); in particolare, il contributo delle al pool organico totale è uno dei principali fattori in grado di controllare la dinamica dei popolamenti eterotrofi bentonici (Albertelli et al., 1999). Questa ricerca ha l obiettivo di valutare il ruolo di Z. marina L. quale potenziale sorgente di C organico per i sedimenti del porto di Numana (Ancona), mediante il confronto della composizione biochimica ( e ) delle foglie e del substrato di impianto della pianta. Materiali e metodi I campioni di foglie e di sedimento (in triplicato) sono stati raccolti in immersione nel porto di Numana (Ancona) da agosto 21 a febbraio 22 secondo la metodologia riportata da Barletta (22), stimando la densità dei ciuffi e l altezza media del prato. Le foglie di Z. marina, liberate dagli epifiti e separate in porzione verde e bruna, ed il primo cm di sedimento, sono stati analizzati per determinare le relative concentrazioni di e, secondo metodiche standard (Pusceddu et al., 1999). Ad ogni data di campionamento è stata misurata la temperatura lungo la colonna d acqua, ad intervalli di un metro, con termometro a rovesciamento. Risultati I valori di temperatura, costanti lungo la colonna d acqua, sono variati fra i 25.8 C in agosto 21 ed i 5.9 C in gennaio 22.

2 Composizione biochimica di Z. marina e del substrato d'impianto 375 Tutti i parametri analizzati hanno mostrato variazioni temporali statisticamente significative (Tab. 1). Tab. 1 Risultati dell ANOVA e dei post-hoc Tukey s tests per i parametri analizzati (Media ± ds; n=3). Results of ANOVA and post-hoc Tukey s tests for the investigated parameters (Mean ± sd; n=3). Sedimento Tessuto Fogliare Verde Tessuto Fogliare Bruno Variabile df F p< Caratteristiche strutturali del prato Densità dei ciuffi ciuffi m Altezza dei ciuffi cm Numero di foglie per ciuffo foglie ciuffo Biomassa fogliare g DW m Nel sedimento di impianto e hanno mostrato massimi in estate ed inizio autunno (1.58 ±.11 e.82 ±.13 mg g, rispettivamente) e minimi (.84 ±.15 e.17 ±.3 mg g ) in tardo autunno ed inverno (Fig. 1). Sedimento (mg gdw ) ago set ott nov gen-2 feb-2 Fig. 1 Variazioni della composizione biochimica nei sedimenti del Porto di Numana (Media ± ds; Variations of the biochemical composition in the Numana harbour sediment (Mean. ± sd; n=3). Il contenuto di nel tessuto fogliare verde di Z. marina in settembre (46.4 ±.2 mg g ) è stato mediamente 1.8 volte più elevato che negli altri mesi di campionamento. Analogamente, le concentrazioni di erano più elevate nel periodo

3 376 autunnale (valore massimo 36.3 ± 4.9 mg g in settembre) rispetto all estate ed all inverno (valore minimo 22.2 ±.5 mg g in febbraio) (Fig. 2). Il tessuto fogliare bruno, non rinvenuto in autunno, ha mostrato valori più elevati in inverno per il contenuto di ed in tarda estate per quello in (Fig. 3). 5 4 mg gdw ago set ott nov gen-2 feb-2 Fig. 2 Variazioni della composizione biochimica nel tessuto fogliare verde di Z. marina nel Porto di Numana (Media ± ds; Variations of the biochemical composition of Z. marina green leaves in the Numana harbour (Mean. ± sd; 8 mg gdw ago set ott nov gen-2 feb-2 Fig. 3 Variazioni della composizione biochimica nel tessuto fogliare bruno di Z. marina nel Porto di Numana (Media ± ds; Variations of the biochemical composition of Z. marina brown leaves in the Numana harbour (Mean ± sd; L accrescimento delle lamine fogliari è stato evidente nel periodo tardo autunnale ed in inverno (Fig. 4). Densità dei ciuffi e biomassa fogliare hanno mostrato un trend meno netto, con valori più elevati nei mesi di agosto, ottobre e febbraio (Fig. 5).

4 Composizione biochimica di Z. marina e del substrato d'impianto Numero di Foglie Altezza dei ciuffi 8 foglie ciuffo cm ago set ott nov gen-2 feb-2 Fig. 4 Variazioni del numero medio di foglie per ciuffo e dell altezza dei ciuffi in Z. marina nel Porto di Numana (Media ± ds; Changes in the number of leaves and shoots height of Z. marina in the Numana harbour (Mean ± sd; 3 Densità dei ciuffi Standing Stock 1 8 ciuffi m g DW m -2 2 ago set ott nov gen-2 feb-2 Fig. 5 - Variazioni della densità dei ciuffi nel prato e della biomassa fogliare di Z. marina nel Porto di Numana (Media ± ds; Changes in shoot density and standing stock of Z. marina in the Numana harbour (Mean ± sd; Conclusioni La composizione biochimica del materiale organico nei sedimenti del Porto di Numana è confrontabile con quella descritta in altre aree costiere adriatiche (Danovaro et al., 2). Le variazioni temporali nei contenuti di e nelle foglie di Z. marina mostrano una rilevante asincronia tra accumulo di riserve e loro utilizzazione. L accumulo di, quale substrato immediatamente disponibile per la respirazione (Burke et al., 1996), osservato in tarda estate - autunno, indica che in tale periodo i prodotti dell attività fotosintetica erano maggiori della domanda per l accrescimento e la respirazione. L evidente riduzione del contenuto di delle foglie durante l inverno, è invece determinato dalla riduzione delle performances fotosintetiche (Barletta, 22) e dal loro utilizzo come fonte di energia per la crescita strutturale del prato (Zimmerman et al., 1995).

5 378 I coefficienti di correlazione tra i tenori di e nei sedimenti e nelle foglie di Z. marina e tra i primi ed i parametri strutturali del prato indicherebbero un mediocre contributo della pianta al pool di C sedimentario. Tuttavia, la mancanza di dati idrodinamici non permette di identificare con certezza eventuali fenomeni di trasporto laterale che potrebbero spiegare la varianza residua. Infatti, l input di C dalla pianta al sedimento, come atteso dai valori del rapporto : fogliare, determinerebbe un aumento della frazione glucidica rispetto a quella proteica. L elevato rapporto : nei sedimenti, soprattutto in febbraio, suggerisce quindi la presenza di un altra fonte di materia organica, probabilmente di natura microfitobentonica (Pusceddu et al., 1999) o dovuta al decadimento degli epifiti algali di Zostera. Pur in mancanza di dati dinamici è possibile inferire che il contributo delle foglie di Z. marina al pool di C organico sedimentario nel Porto di Numana sia stato, nel periodo studiato, minimo rispetto a quello microalgale. Bibliografia ALBERTELLI G., COVAZZI-HARRIAGUE A., DANOVARO R., FABIANO M., FRASCHETTI S., PUSCEDDU A. (1999) - Differential responses of bacteria, meiofauna and macrofauna in a shelf area (Ligurian Sea, NW Mediterranean): role of food availability. J. Sea Res., 42 (1): BARLETTA D. (22) - Caratteristiche strutturali e funzionali della macchia di Zostera marina L. nel porto di Numana (Ancona, Mare Adriatico). Biol. Mar. Medit., 9 (1): BURKE M.K., DENNISON W.C., MOORE K.A. (1996) Non-structural carbohydrate reserves of eelgrass Zostera marina. Mar. Ecol. Prog. Ser., 137: DANOVARO R., GAMBI C., MANINI E., FABIANO M. (2) Meiofauna response to a dynamic river plume front. Mar. Biol., 137: DAWES C.J., GUIRY M.D. (1992) Proximate constituents in the seagrasses Zostera marina and Z. noltii in Ireland: seasonal changes and the effect of blade removal. P.S.Z.N.I: Mar. Ecol., 13 (4): ELDRIDGE P.M., MORSE J.W. (2) A diagenetic model for sediment-seagrass interactions. Mar. Chem., 7: 893. OSHIMA Y., KISHI M.J., SUGIMOTO T. (1999) Evaluation of the nutrient budget in a seagrass bed. Ecol. Model, 115: PUSCEDDU A., SARÀ G., ARMENI M., FABIANO M., MAZZOLA A. (1999) Seasonal and spatial changes in the sediment organic matter of a semi-enclosed marine system (W-Mediterranean Sea). Hydrobiologia, 397: TERRADOS J., DUARTE C.M., KAMP-NIELSEN L., AGAWIN N.S.R., GACIA E., LACAP D., FORTES M.D., BORUM J., LUBANSKI M., GREVE T. (1999) Are seagrass growth and survival constrained by reducing conditions of the sediment?. Aquat. Bot., 65: ZIMMERMAN R.C., REGUZZONI J.L., ALBERTE R.S. (1995) Eelgrass (Zostera marina L.) transplants in San Francisco Bay: role of light availability on metabolism, growth and survival. Aquat. Bot., 51: