Appunti Fondi molli

Fondi molli

Lezione 1 19/02

Parlando di fondi molli si intende un continuum che parte dall'ambiente terrestre, con la zona dunale, fino a quello abissale. Sono fondali formati da granuli e comprendono il 72% di tutti i fondali. Gli ambienti profondi del mare sono considerati quegli ambienti da dopo la platea continentale fino alle massime profondità, con una profondità media di circa 3000 m e coprono il 70% degli oceani.

La biodiversità è la diversità del mondo biologico, ossia l'eterogeneità, dal livello molecolare e genetico al livello di specie e di habitat. A questo concetto si è aggiunto nel tempo lo studio del funzionamento di un ambiente. Generalmente, una maggior eterogeneità garantisce un miglior funzionamento e una miglior resistenza a perturbazioni.

Funzionamento: insieme delle azioni che gli organismi svolgono nel sistema. Maggiore eterogeneità = maggiore livello di funzionamento. Un ambiente con un livello strutturale più semplice non garantisce lo stesso livello di funzionamento rispetto ad un ambiente più strutturalmente avanzato. Un ambiente scarsamente eterogeneo può essere ben funzionante se è ben strutturato.

Esistono alcune eccezioni come per esempio ambienti dunali e lagunari, in cui troviamo variazioni notevoli dei parametri ambientali che richiamano la presenza di specie uniche.

Abitanti dei fondi molli

• Policheti (anellidi): specie che contribuiscono in maniera massiccia alle reti trofiche e ai cicli biogeochimici. Appartengono al benthos e fungono da tramite tra la colonna d’acqua e il substrato.
• Crostacei
• Molluschi
• Echinodermi: Oloturie, rimaneggiamento del substrato.

È evidente che i popolamenti del benthos sono fondamentali e hanno un ruolo nel rimaneggiamento del substrato, nella ciclizzazione dei nutrienti e come base delle catene trofiche. Inoltre, sono ottimi indicatori ambientali.

Costanza et al. hanno fatto uno studio per valutare in termini economici il “lavoro” dell'ambiente, non solo come risorse immediatamente fruibili (come il pesce) ma anche come processi svolti, come la biorimediazione dei rifiuti, capacità di resistenza e recupero degli ambienti marini. Ne è risultato un valore economico altissimo per l'ambiente marino.

Lezione 2 22/2

Sistema spiaggia – duna

A livello globale abbiamo un'alta densità di popolamenti lungo la costa che, irrimediabilmente, comportano un abbassamento della qualità ambientale (nel migliore dei casi).

Nel Mediterraneo, secondo l’UNEP MAP 2006, sta avvenendo la distruzione di 20.000 km di litorale su 46.000 esistenti. La cementificazione invece interessa il 40% dei litorali. In Italia troviamo coste sabbiose principalmente in Adriatico e moltissimi esempi del fenomeno di erosione costiera (legato ad un differente utilizzo dei bacini idrici).

In Italia la maggior parte delle coste sono sabbiose e sono soggette al fenomeno erosivo, che è dovuto a molteplici cause, sia naturali che antropiche (ad esempio, le modifiche dei bacini fluviali, che provocano una diversa sedimentazione di materiali). Il 75% dei sistemi duna-spiaggia del Mediterraneo sono scomparsi e la maggior parte delle spiagge sono in fase di arretramento. Inoltre, questi particolari ambienti sono molto frammentati a causa di città e industrie presenti sulle coste. Solo il 25% delle aree dunali sono ancora integre.

Il sistema spiaggia – duna è formato da una parte sommersa e da una parte emersa. Si tratta di un sistema complesso e dinamico in cui il movimento dei granelli è principalmente ad opera del vento. È caratterizzato dalla presenza di un fronte emerso e da una linea di costa dinamica.

Nella linea di costa possiamo individuare delle zone di accrescimento (lingue verso il mare) e delle zone di arretramento (anse) che riflettono l'andamento delle spiagge sommerse. La linea di costa sabbiosa è ovviamente molto più dinamica nel tempo delle coste rocciose (più giovani), che comunque non sono statiche, ma richiedono tempi molto più lunghi per subire modificazioni (tempi geologici molto più elevati).

Tramite il profilo della spiaggia e la granulometria abbiamo informazioni sull'idrodinamismo dell'area: grandi diametri sul fondo indicano un alto idrodinamismo perché le onde sono in grado di mettere in sospensione i diametri più piccoli, mentre la presenza di piccoli diametri indica una scarsa forza delle onde che non riesce a mettere in sospensione neanche il diametro più piccolo.

Le berme sono scalini dovuti all'accumulo di sedimenti portati dal moto ondoso:

• Berma ordinaria: uno scalino che si forma per accumulo di sabbia tra la parte emersa e immersa.
• Berma di tempesta: si forma a seguito di mareggiate eccezionali e in alcuni casi può arrivare al termine delle dune.

Le dune sono della grandezza dell’ordine dei metri. L'orientamento delle dune ci indica la direzione dei principali venti che interessano la zona: essi saranno perpendicolari alla direzione di estensione della duna. Questo è un dettaglio di cui tener conto nel caso in cui l'uomo interrompa la duna: se viene fatto nella stessa direzione del vento, l'interruzione tenderà sempre ad allargarsi, portando ad erosione e quindi alla distruzione dell'habitat.

Tra le dune embrionali e le dune stabilizzate si possono creare bacini interdunali di acqua dolce: in pratica le piccole particelle che si accumulano vanno ad occupare i pori delle dune rendendole impermeabili e rendendo possibile l’accumulo d’acqua. Ormai questi bacini si trovano solo in aree protette.

Le spiagge sono suddivise in zone:

• Intertidale: se il profilo della spiaggia è dolce, questa zona è più estesa in larghezza. Soggetta a variazioni di marea (nel Mediterraneo l’escursione massima è di circa 37 cm).
• Eulitorale: è una zona nuda, presenza di fattori poco favorevoli alla vita vegetale.
• Sopralitorale: inizio delle dune, cominciamo a trovare le piante pioniere; il piede della duna, ossia l’inizio della vegetazione è il punto in cui restano i materiali portati dal mare.
• Extralitorale: ambiente di transizione vero e proprio.

Per le peculiari condizioni ambientali e microclimatiche, gli ecosistemi di spiagge e dune sono caratterizzati da comunità animali e vegetali semplificate. Hanno selezionato però organismi peculiari, molto adattati e spesso presenti esclusivamente in questi ambienti. Nell’ambiente marino di fronte a molte dune, si trovano praterie di fanerogame marine, che come le piante dunali, favoriscono la sedimentazione e sono utili per la stabilizzazione del sedimento.

Il fenomeno alla base della formazione delle spiagge è l’erosione. Per la formazione delle dune accumulazione (in zone pianeggianti si accumula dietro ad ostacoli) e fissazione. La fissazione è determinata dalla copertura vegetale che trattenendo i granuli stabilizza la sabbia e favorisce l’accumulo di ulteriore sedimento. Le radici compattano e stabilizzano la sabbia. Le dune che si formano hanno il lato sopravento (direzione da cui arriva il vento) meno ripido del lato rivolto sottovento.

La vegetazione dunale, soprattutto le piante pioniere delle prime zone, deve essere in grado di sopravvivere ad alte concentrazioni saline, ad infiltrazioni di acque salmastre dovute al cosiddetto cuneo salino (fenomeno limitato dalla struttura della duna stessa), alla forte presenza di aerosol marino, al vento, ad alte temperature (soprattutto in alcune zone della duna) e alla scarsa presenza di acqua. Grazie agli adattamenti che utilizzano, molte di queste piante sono elementi di unicità dell'ambiente duna-spiaggia, anche se nel tempo c'è stato un aumento notevole di specie aliene, come le appartenenti ai generi Yucca e Carpobrotus (frutto che esplode).

I popolamenti vegetali sono il risultato dell’azione combinata di vento, sabbia e duna stessa. Il tipo di vegetazione permette un'ulteriore divisione dell’ambiente dunale:

• Nella parte a contatto con il mare non abbiamo vegetazione.
• Zona di colonizzazione con piante pioniere annue (che regolano il loro ciclo in base alla disponibilità di acqua dolce); ciclo veloce, primo ambiente colonizzato.
• Comunità della duna embrionale, [Elymus].
• Comunità della duna mobile, [Amnophila].
• Comunità sia perenni che annuali della duna di transizione.
• Comunità arbustive della duna fissa.

La sabbia si muove per saltazione meccanica azione abrasiva sulle piante che hanno sviluppato come adattamento la formazione di foglie coriacee.

Adattamenti dei vegetali

• Piante flessibili e resistenti.
• Altezza ridotta, con andamento strisciante o a cuscinetto.
• Radici molto lunghe (soprattutto le piante annuali).
• Per saltazione i granelli tendono a coprire la pianta che sviluppa un accrescimento del fusto anche in caso di insabbiamento.
• Per limitare la perdita d’acqua (peli, parenchima).

Tutti questi adattamenti hanno come risultato un accrescimento efficace per resistere agli stress e ai cambiamenti tipici di questo particolare ambiente.

La distribuzione dei sedimenti dipende dal vento, ma anche da eventi marini come la presenza di barriere o correnti. Il moto ondoso è fondamentale per l’apporto dei sedimenti e possiamo suddividere la sua azione in due fasi:

• Fase distruttiva: il moto ondoso è forte, l’acqua segue il profilo e per forza di gravità torna indietro portando via granelli di sabbia.
• Fase costruttiva: la forza delle onde diminuisce e diminuisce anche la forza di ritorno, permettendo l’accumulo di sedimenti.

Questo fenomeno è influenzato anche da fenomeni globali, quali i cambiamenti climatici: l'aumento della temperatura atmosferica causa l'innalzamento del livello del mare, quindi avremo un'energia maggiore e una maggiore intensità degli eventi estremi. Il risultato finale è un aumento dell'erosione costiera.

Oltre all'erosione e ai cambiamenti climatici, ci sono altri fenomeni, sia naturali che antropici, che hanno impatti negativi sul sistema: il trampling dell'uomo (calpestio), il passaggio di veicoli, inquinamenti di vari tipi, la presenza di strutture costiere, l’attività di animali e tanti altri.

Nel caso di creazione di varchi dunali, a causa di tempeste, venti o intervento dell'uomo, bisogna essere particolarmente accorti alla direzione dei venti principali, come già detto. Se il varco è lungo la direzione del vento bisogna intervenire tempestivamente, altrimenti i fenomeni erosivi aumenteranno e porteranno all'allargamento del varco stesso.

La componente vegetale dell'ambiente duna-spiaggia non è sufficiente a mantenere l'intero sistema: a questo sopperiscono contributi sia da parte dell'ambiente marino che di quello terrestre. Quindi il sistema è fondamentalmente eterotrofo. Dall'ambiente marino arrivano detriti organici, ad esempio residui di fanerogame, e molte specie di invertebrati intertidali, come il talitro o specie appartenenti al genere Tylos, che sono in grado di resistere alle condizioni intermedie di questo ambiente.

Le comunità animali che vi troviamo sono molto variabili, anche in base alla zona in cui ci troviamo. Ad esempio, nella zona eulitorale troviamo soprattutto insetti (con adattamenti alle alte temperature). Per quanto riguarda i vertebrati, ci sono predatori, pascolatori e detritivori. Troviamo volpi, rapaci, conigli selvatici, uccelli acquatici, come il fratino (che nidifica a terra, quindi è molto sensibile alla degradazione di questo ambiente), la beccaccia di mare e la pernice di mare, e tante altre specie. Talitrus saltator (pulce di mare, crostaceo della famiglia Talitridae) e Tylos (crostaceo della famiglia Tylidae) durante la notte vanno verso le dune.

Lezione 3 26/2

Spiagge intertidali

Parliamo dell'ambiente compreso fra il limite di alta e di bassa marea (nel Mediterraneo l'escursione di marea è di circa 37/40 cm, salvo poche eccezioni come la laguna di Venezia). Le caratteristiche idrodinamiche portano ad una distribuzione delle caratteristiche granulometriche che insieme ad altre caratteristiche chimico fisiche portano ad una diversa distribuzione delle comunità bentoniche. Gli organismi possono modificare il substrato, con fenomeni come la bioturbazione, ad esempio la capacità di costruire tubi.

Anche in questo ambiente, come in quello dunale, il profilo è più ripido se abbiamo un elevato idrodinamismo (poiché la forza delle onde aiutata dalla gravità tende a portare via i granuli) ed in questo caso avremmo un ambiente limitato in estensione, sfavorevole per le forme di vita e quindi a bassa biodiversità.

L'energia dell'onda mette in sospensione le particelle di substrato, che si depositano poi al passare della cresta dell'onda. Con il mare mosso abbiamo una maggior frequenza di onde che non lasciano alle particelle di substrato il tempo di ridepositarsi e vengono trascinate via. Il trasporto di sedimenti alla spiaggia varia sia come quantità che come tipo di sedimento con le stagioni (ad esempio, in inverno ho più mare mosso e viene trasportato substrato a granulometria più grossolana).

Dall'alta mobilità del substrato deriva una scarsa disponibilità di rifugi per gli organismi, più disponibili invece sui fondi rocciosi. Inoltre, durante la bassa marea il substrato viene esposto all'aria e all'essiccamento, quindi gli organismi devono adattarsi a questa esposizione, spesso si infossano nel substrato che tampona i parametri ambientali sfavorevoli (come le alte temperature e salinità).

Un altro fattore importante per gli organismi è l'ossigenazione del substrato. L’idrodinamismo incide sulla morfologia del substrato: più abbiamo un profilo ripido, più l’effetto idrodinamico è forte, più l’ambiente intertidale è limitato in estensione. Dove il profilo è più basso si può arrivare ad avere un ambiente intertidale di chilometri. In condizioni di forti elementi idrodinamici, abbiamo un ambiente più sfavorevole alla vita. Dove i fattori fisici sono più moderati, la biodiversità tende ad aumentare. In particolare la biodiversità aumenta a livelli di disturbo intermedio!

Movimento del substrato

I granelli di sabbia si muovono per processi fisici legati all’energia cinetica che dipende dall’acqua che dipende a sua volta dall’energia del vento. Passa la cresta dell’onda, le particelle vanno in sospensione e si depositano quando l’onda è passata. Nel caso di forti onde, le particelle che vengono immesse nella colonna d’acqua, non hanno più modo di depositarsi ma vengono spostate. È così che si verifica il Fenomeno di erosione.

Questo movimento continuo fa sì che nell’ambiente intertidale, soprattutto dove esiste una differenza stagionale, si possono creare nella stessa spiaggia delle concentrazioni differenti di sedimento. In inverno, con il moto ondoso più accentuato, troviamo una granulometria più grossolana.

Condizioni sfavorevoli alla vita degli organismi nella zona intertidale

• Mobilità del substrato
• Idrodinamismo forte
• Assenza di fessure
• Bassa diversità topografica
• Durante periodi definiti è esposto all’aria. Il livello di umettamento è basso.

Condizioni favorevoli

• Ottima capacità tampone dell’ambiente verso cambiamenti di temperatura e salinità
• Possibilità per gli organismi di infossarsi (endobenthos), la varietà è molto maggiore rispetto al fondo roccioso
• Notevole protezione dalla radiazione solare e essiccamento
• Alto contenuto in ossigeno.

Adattamenti degli organismi alle spiagge sabbiose intertidali

• Strategia di infossamento a profondità maggiori del livello di sabbia mossa dal moto ondoso (Tivela stultorum, mollusco bivalve)
• Capacità di infossamento molto rapido (spesso fototropici negativi, o geotattici). Es. polichete Sigalion, molto grande; molluschi del genere Ensis, come il cannolicchio, che hanno fototassi negativa.
• Alleggerimento dei gusci
• Appesantimento di alcune parti del corpo che crea una negatività e rende possibile lo stazionamento sul fondo (sand dollar, Dendraster)

Dominanti degli ambienti intertidali

Gli ambienti intertidali sono dominati da 3 gruppi:

• Anellidi (policheti)
• Molluschi bivalvi
• Crostacei

Dal punto di vista funzionale mancano i componenti autotrofi (macroalghe), che non si possono sviluppare perché il fondo è incoerente e mobile nello spazio e nel tempo quindi manca punto di ancoraggio. È presente invece la microflora (diatomee microbentoniche o dinoflagellati) che possono contribuire in maniera importante alla produzione primaria in ambienti riparati.

Dal punto di vista trofico funzionale, mancanza quindi in genere di forme erbivore perché mancano appunto autotrofi grandi. Questi ambienti sono considerati eterotrofi, dipendono per l’apporto della sostanza organica da altre zone per moto ondoso o apporto terrigeno. Questo fattore insieme allo stress fisico molto elevato, fanno sì che siano pochi anche i carnivori, spesso non stanziali. In genere una ricerca attiva delle prede è dispendiosa, perché occorre molta energia. Gli unici predatori stanziali sono i Bloodworms, policheti del genere Glycera, e crostacei, come granchi del genere Carcinus e Calinectes.

Quindi le principali categorie presenti sono sospensivori (in grado di recepire dalla colonna d’acqua sia particelle che vengono dalla colonna d’acqua sia quelle risospese dal substrato) e detritivori. Nelle spiagge più esposte sospensivori > detritivori; prevalgono i sospensivori, come i molluschi bivalvi.