Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/2067/2735
Title: Indirect interactions among predators: role of positive and antagonistic feeding behaviors in marine systems
Other Titles: Interazioni indirette tra predatori: ruolo dei comportamenti di foraggiamento positivi ed antagonistici nei sistemi marini
Authors: Galasso, Nicola Maria
Keywords: Behavior;Wrasse;Echinoderms;Lobsters;Facilitation;Comportamento;Labridi;Echinodermi;Aragoste;Facilitazione;BIO/07
Issue Date: 12-Jun-2013
Publisher: Università degli studi della Tuscia - Viterbo
Series/Report no.: Tesi di dottorato di ricerca. 25. ciclo
Abstract: 
With this Phd I focused on few aspects of ecological interactions that arise from that research of food sources (i.e. predator-prey interactions and predator-predator interactions). In particular I focused my attention on facilitation and interactions among predators, working on few models that are based on predator-prey interactions of the Western Mediterranean upper subtidal. The first step was the investigation of a facilitative interaction that takes place in the upper subtidal of the “Ustica Island” Marine Protected Area (MPA) between the starfish Marthasterias glacialis (Mg), the wrasse Thalassoma pavo (Tp) and the sea urchin Paracentrotus lividus (PL). During the attacks of the starfish to the sea urchin, the latter uses its tube feet for the escape. Tp then is able to consume the tube feet that are now available. In order to verify the facilitative effect of Tp behavior on Mg predation I measured and confronted the attack and escape speed of starfish and sea urchin. I then proceeded with the amputation of sea urchin tube feet proving how the escape speed would indeed diminish increasing the percentage of tube feet removed. In this way it was possible to verify the existence of a facilitative interaction among the species studied. This interaction lays within a scenario of habitat shifting also due to human presence (both direct and indirect). I thus had the chance to bring and investigate an example of the importance of indirect interaction within the ecological studies. The next step was aimed to deepen the knowledge of the feeding behavior of Tp previously described. In particular I investigated which were the stimuli that mostly attract Tp (vision of the interaction, chemical signals, noise…). I then arranged a manipulative experiment that would take advantage of another well-known feeding behavior of Tp in Ustica MPA. It is indeed common practice of scuba diver to break open sea urchin in order to attract fish and entertain the tourists. The species that mostly and firstly react to the breaking of the sea urchin is Tp. The breaking of a sea urchin by a scuba diver was then the experimental model used to evaluate the reaction of Tp to external stimuli. This complex stimulus was divided into its components (chemical stimuli characterized by a mixture of all the guts; auditive as the noise of the breaking of the test; visual…etc.) and these were presented on the field to the Tp in order to evaluate the response, measured as the number of individuals that approached. It was then possible to find out that the visual stimulus was the one that more than the others regulates the reaction of Tp to external stimuli. This result is easily extendible to the Mg/Pl interaction giving a wider and more complete comprehension of the scenario of the interaction. Finally I focused on the interaction among conspecific predators that prey upon the same prey. Precisely I set up lab experiments to study eventual between sub-adult individuals of the lobster Palinurus elephas (Pe) during the predation on the sea urchin Paracentrotus lividus (Pl). The predation by sub-adult individuals is not known so firstly I had to arrange an experiment with the aim of understanding the predatory abilities of single Pe individuals. More precisely I wanted to discover which was the largest sea urchin size that a single lobster was able to consume. Once that size was found I gave to a couple of lobsters sea urchins of the first not consumed size in the previous experiment. The goal was to verify if two lobsters were able, cooperating, to consume sea urchins larger than what single lobsters could do. I also used cameras to record the interactions and, in this way, recognize, describe and quantify both predatory and interactive behaviors. I then was able to notice how basically competitive behavior would establish
among lobsters. Sea urchins were actually consumed by a single lobster with no facilitative nor cooperative mechanisms involved.

Con il presente lavoro mi sono concentrato su alcuni aspetti delle interazioni ecologiche che scaturiscono dalla ricerca e l’uso delle risorse alimentari (i.e. interazioni preda-predatore e interazioni predatore –predatore). L’attenzione è stata rivolta in particolare a facilitazione ed interazioni tra predatori lavorando su alcuni modelli che si basano su interazioni preda-predatore dell’infralitorale superiore del Mediterraneo Occidentale.
Come primo passo ho investigato un’interazione facilitativa che si verifica nell’infralitorale superiore dell’Area Marina Protetta (AMP) “Isola di Ustica” tra la stella marina Marthasterias glacialis (Mg), il labride Thalassoma pavo (Tp) ed il riccio Paracentrotus lividus (Pl). Durante gli attacchi della stella marina al riccio di mare, quest’ultimo estroflette i suoi pedicelli ambulacrali per la fuga. Durante questa interazione Tp consuma i pedicelli che in questo modo si rendono disponibili. Per verificare l’effetto facilitativo del comportamento di Tp sulla predazione di Mg ho misurato e confrontato le velocità di attacco e di fuga di riccio e stella. Procedendo con l’asportazione del pedicelli ambulacrali dei ricci ho quindi constatato come la loro velocità diminuisse all’aumentare del numero di pedicelli rimossi. In questo modo è stato possibile verificare l’esistenza di una relazione facilitativa tra le specie prese in esame. Questa interazione si inquadra in uno scenario di cambiamento di habitat condizionato anche dalla presenza antropica (diretta ed indiretta). Ho avuto quindi la possibilità di portare un esempio dell’importanza delle interazioni indirette all’interno dello studio ecologico.
Successivamente ho approfondito il comportamento alimentare di Tp precedentemente descritto. In particolare ho investigato quali fossero gli stimoli che maggiormente attraggono Tp (visione dell’interazione, segnali chimici emanati, rumore…). Ho quindi predisposto un esperimento manipolativo che sfrutta un comportamento alimentare di Tp ben noto nell’AMP “Isola di Ustica”. È infatti risaputo come i subacquei ad Ustica rompano durante le immersioni i ricci di mare per attirare i pesci ed intrattenere così i turisti. La specie che per prima e maggiormente risponde e che quindi sembra aver appreso al meglio questo comportamento è Tp. Il riccio rotto da un subacqueo in immersione è stato quindi il modello sperimentale utilizzato per valutare la reazione di Tp a stimoli esterni. Questo stimolo complesso è stato suddiviso nelle sue componenti (stimolo chimico caratterizzato da un composto ottenuto triturando visceri, gonadi e teca dei ricci; visivo cioè la presenza di un subacqueo che simula la rottura di un riccio; uditivo cioè il rumore di un riccio rotto con un coltello; e le varie coppie possibili) e questi sono stati presentati in situ a Tp per poterne valutare la risposta, misurata come numero di individui che si avvicinano. Ho così avuto la possibilità di individuare come sia lo stimolo visivo quello che maggiormente regola la reazione di Tp agli stimoli esterni. Questo risultato è facilmente estendibile all’interazione tra Mg e Pl permettendo così una più completa comprensione dello scenario e dell’interazione studiata.
Per concludere mi sono concentrato sullo studio delle interazioni tra predatori conspecifici che predano sul medesimo individuo. Precisamente ho predisposto esperimenti in laboratorio per studiare eventuali interazioni tra esemplari sub-adulti dell’aragosta Palinurus elephas (Pe) durante la predazione su Paracentrotus lividus (Pl). Non essendo la predazione di individui subadulti di Pe un argomento noto ho anzitutto predisposto un esperimento finalizzato a determinare le capacità predatorie di singoli individui. Più precisamente ho individuato quale è la taglia massima di un riccio che una aragosta è in grado di consumare. Una volta trovata la taglia massima consumata, ho sottoposto a coppie di aragoste ricci della taglia non consumata durante l’esperimento precedente (cioè di dimensioni maggiori alla taglia massima consumata). L’obiettivo era quello di verificare se due individui di Pe, cooperando, potessero con successo consumare i ricci di taglia maggiore che un singolo individuo non era riuscito a consumare. Ho inoltre utilizzato videocamere per registrare in continuo l’interazione ed in questo modo poter riconoscere,
descrivere e quantificare sia i comportamenti predatori che, successivamente, quelli predatore-predatore. Ho quindi potuto notare come si instaurassero principalmente rapporti competitivi tra le aragoste. I ricci consumati nel secondo esperimento erano predati da una sola aragosta senza che si verificasse nessun meccanismo facilitativo o cooperativo tra i due predatori.
Description: 
Dottorato di ricerca in Ecologia e gestione delle risorse biologiche
URI: http://hdl.handle.net/2067/2735
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