Synergism between different aspects of global change: biological invasions and eutrophication in coralligenous habitats

Abstract

Although biological invasions and eutrophication are being recognized as important elements of global change, very few studies have assessed how their synergism can affect structural and functional traits of marine ecosystems and no data are available on vulnerability of the coralligenous community, which is one of the most sensitive habitats of the Mediterranean Sea and an important hot spot of biodiversity. The present PhD thesis aimed to evaluate effects of seawater nutrient enrichment on both coralligenous macroalgal assemblages and spread of the introduced seaweed Caulerpa racemosa var. cylindracea, and the interactive effects of invasion and eutrophication on native macroalgal assemblages. Three manipulative field experiments were carried out at 24m depth in the north-western Mediterranean sea (Tuscany, Italy) by transplanting C. racemosa and supplying water column with nutrients. Results showed that structure of macroalgal assemblages was affected by nutrient enrichment, but severe negative effects mainly concerned the early successional stages of coralligenous. Eutrophication may facilitate the spread of C.racemosa by both enhancing its growth and eroding the natural resistance of assemblages, while impact of invasion on native community was a reduction of natural biodiversity and habitat complexity, which was amplified in the eutrophic areas. Results suggested that synergism between effects of different anthropogenic impacts can have severe consequences on the integrity of marine ecosystems; thus, maintenance of good water quality and natural habitat complexity, together with control of dispersion vectors, represent the only effective strategy to contain biological invasions in the Mediterranean sea.

Invasioni biologiche ed eutrofizzazione sono due fenomeni ampiamente riconosciuti come elementi importanti del global change. Nonostante ciò, gli studi relativi ai loro possibili effetti sinergici sugli ecosistemi marini sono pochissimi e non ci sono dati sulla vulnerabilità delle comunità a coralligeno, uno degli habitat più sensibili del Mediterraneo ed importante hot spot di biodiversità. La presente tesi di dottorato si pone l’obiettivo di valutare gli effetti dell’arricchimento nutrizionale delle acque sia sulle comunità macroalgali del coralligeno che sul fenomeno invasivo di Caulerpa racemosa var. cylindracea, e quelli dell’interazione tra i due impatti sul popolamento nativo. Pertanto, sono stati realizzati in campo, su un fondale di 24m del bacino nord-ovest del Mediterraneo (Toscana, Italia), tre esperimenti manipolativi di trapianto di C.racemosa ed arricchimento di nutrienti nelle acque. I risultati dimostrano che l’eutrofizzazione provoca gravi alterazioni strutturali solo in presenza di un popolamento giovane. Essa, inoltre, favorisce, il fenomeno invasivo di C.racemosa sia aumentandone la crescita che riducendo la naturale resistenza dei popolamenti, mentre l’impatto dell’invasione sulla comunità nativa è una grave riduzione della biodiversità e complessità dell’habitat, fortemente amplificata nelle aree eutrofiche. Se ne conclude che l’instaurarsi di sinergie tra diversi impatti antropici può avere gravi conseguenze per l’integrità degli ecosistemi marini; pertanto, preservare la qualità delle acque e la naturale complessità degli habitat, insieme al controllo dei vettori di dispersione, costituiscono, di fatto, l’unica strategia efficace per contenere le invasioni biologiche in Mediterraneo.