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Title: Caratterizzazione funzionale della comunità macrobentonica dei fiumi della Tuscia e analisi delle relazioni con le variabili abiotiche a diversa scala spaziale
Other Titles: Functional characterization of macrobenthic community of volcanic-siliceous rivers and response to multiple-scale environmental factors at different levels of spatial resolution
Authors: Barile, Mariachiara
Keywords: Comunità macrobentonica;Fiumi vulcanici;Approccio funzionale;Pressioni;Traits;Macrobenthic community;Environmental factors;Stream;BIO/07
Issue Date: 15-Mar-2010
Publisher: Università degli studi della Tuscia - Viterbo
Series/Report no.: Tesi di dottorato di ricerca. 22. ciclo
Abstract: 
In ecologia uno degli strumenti maggiormente utilizzati nella valutazione dello stato di salute degli
ecosistemi è lo studio a livello di comunità poiché queste ultime integrano e riflettono le condizioni
ambientali nel tempo. La comunità macrobentonica dei corsi d’acqua per le sue caratteristiche di
residenza, relativa facilità di studio e diversificazione in termini di sensibilità ai diversi fattori di stress
degli organismi che la compongono, è da sempre quella più ampiamente utilizzata nella valutazione
della qualità ambientale. In questa ricerca si è affrontato lo studio della struttura funzionale della
comunità macrobentonica attraverso l’analisi dei trait, approccio sviluppatosi in tempi relativamente
recenti a partire dal lavoro di un gruppo di ricercatori francesi (Tachet et al.). Questi ultimi hanno
descritto 22 trait ovvero caratteristiche autoecologiche dei taxa utilizzate nel definire alcuni attributi
biologici ed ecologici degli organismi per la caratterizzazione funzionale delle comunità
macrobentoniche. Ogni trait comprende diverse modalità, per ciascuna delle quali viene attribuito ai
taxa un grado di affinità.
Nonostante diversi studi abbiano approfondito lo studio della caratterizzazione funzionale delle
comunità macrobentoniche nelle zone temperate, l’approccio funzionale allo studio della comunità
macrobentonica del territorio italiano risulta ancora poco sviluppato e limitato finora ai biotopi lagunari
ed alle piccole raccolte di acque lentiche. Al fine di indagare l’adattamento delle caratteristiche
autoecologiche della comunità macrobentonica al gradiente di variabilità spazio-temporale, in questa
tesi è stata rivolta particolare attenzione all’analisi della distribuzione dei differenti aspetti ecologicofunzionali
della comunità (strategia riproduttiva, organizzazione trofica, modalità di locomozione, etc.)
tenendo in considerazione l’influenza della scala di osservazione, da quella di bacino a quella di
microhabitat. Parallelamente all’analisi funzionale è stata inoltre condotta un’analisi tassonomica e
strutturale, indagata mediante l’utilizzo di alcuni indici “storici” (indice di diversità di Shannon-Wiener,
ASPT, Log10 (sel_EPTD+1) e di un nuovo indice di natura multimetrica, lo STAR_ICM_i, messo a
punto in funzione dell’implementazione della Direttiva Europea sulle Acque (WFD 2000/60/EC) e della
valutazione dello stato ecologico dei corsi d’acqua.
In particolare in questa tesi ci si è proposti di:
• caratterizzare i siti studiati dal punto di vista abiotico dalla scala di bacino a quella di
microhabitat. Per questo sono stati applicati metodi specifici per i diversi parametri che possono
avere influenza sulle comunità bentoniche (Land Use Index: per la quantificazione della
naturalità di uso del territorio a scala di bacino; metodo CARAVAGGIO: per la valutazione
dello stato idromorfologico del tratto fluviale (500 metri); parametri di qualità chimico-fisica
dell’acqua misurati in situ; misure relative all’habitat fisico a scala di microhabitat);
• identificare gli habitat (costituiti in questo caso dai diversi tipi di substrato, biotici e abiotici)
maggiormente sensibili alle alterazioni agenti a scala spaziale superiore, ovvero alle diverse
forme di uso del suolo e alle alterazioni idromorfologiche;
• valutare quali sono le principali pressioni di origine antropica a determinare differenze fra le
comunità osservate e riconoscere a quale scala spaziale esse operino;
• valutare le variazioni significative a livello di struttura di comunità e nei trait profile legate
esclusivamente alla presenza di diversi tipi di habitat (in questo caso rappresentati dai diversi
tipi di substrato) eliminando le fonti di variazione a carico della mera qualità chimico-fisica
dell’acqua;
• evidenziare in che modo l’ampio spettro delle pressioni agenti a diversa scala spazio-temporale
influenza i diversi aspetti, strutturali e funzionali, della comunità.
Lo svolgimento della presente ricerca ha reso possibile ampliare la comprensione di alcuni aspetti
ecologico-funzionali scarsamente indagati in questa tipologia fluviale, oltre che una prima
comparazione dei risultati ottenibili dai diversi approcci anche dal punto di vista della loro differente
capacità di discernere gli impatti di origine antropica alle differenti scale spaziali indagate.

Recent approach to study freshwater ecosystem is to compare community structure with functional profile, based on
bio- and eco-logical traits, to discriminate multiple-scale environmental factors.
Thus, our perception of the relative importance of patterns and processes strongly depends on the scale of observations.
Because the relevant scales of variation are typically unknown a priori, spatial patterns in assemblage structure and the
organisms’ distributions should be studied across a wide range of spatial scales. In addition to being of basic ecological
interest, understanding the scale dependency of natural phenomena is a prerequisite for effective environmental
monitoring and management.
Stream condition is a joint product of factors operating at multiple hierarchical scales, and conditions at lower levels are
typically constrained by higher-level factors. At broad scales, geologic and climatic factors are the main determinants of
stream habitat characteristics, and macroinvertebrate assemblages often show correspondence to such large-scale factors
across ecoregions or other regional delineations. However, within-region variation in geology, land use, and water
chemistry could override the influence of regional factors, and some studies have shown that catchment- scale
characteristics are more useful than regional factors in predicting stream macroinvertebrate and fish assemblage
structure.
We selected thirteen sites covering the whole quality range present in the geographic area (Lazio Region, Province of
Viterbo, Italy) from ‘reference sites’ to impacted ones. All sites were chosen to be representative of a single river type
(small-sized, volcanic-siliceous, 100-400 m. a.s.l.) consistent with the Water Framework Directive WFD 2000/60/CE
requirements.
The collection of macroinvertebrates and environmental data was conducted during three sampling seasons in
2006/2007. Macroinvertebrates were sampled quantitatively, in specific mesohabitat, following a multi-habitat scheme
according to the AQEM and STAR protocols.
The aims of this study were:
- to improve knowledge of invertebrates community in volcanic streams;
- to test the effectiveness of these different approaches in detective different types of human impacts at three
levels of spatial resolution (from local habitat to catchment).
The variability of 95 categories among 17 bio-ecological traits was described using a fuzzy-coding method. Multivariate
analysis and correlations were applied both on taxonomical and on traits dataset to elucidate patterns in abundance and
community composition and to order communities along gradients of environmental variables. The results indicated that
these two approaches could be useful to detect different types of human impact at different scales. Both species and
traits compositions were correlated with nutrient and physico-chemical variables. Compared to taxonomic structure, the
community profile based on bio-ecological traits appeared to be better related to meso and local scale (pool versus riffle
areas and microhabitat parameters) and less to factors acting at broader-scale (reach and catchment).
Description: 
Dottorato di ricerca in Ecologia e gestione delle risorse biologiche
URI: http://hdl.handle.net/2067/1128
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