Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/2067/3006
Title: Biodiversity organization and implication of nutrient inputs in aquatic systems
Other Titles: Organizzazione della biodiversità ed implicazione degli input di nutrienti in sistemi acquatici
Authors: Careddu, Giulio
Keywords: Food webs;Trophic ecology;Stable isotopes;Reti trofiche;Ecologia trofica;Isotopi stabili;Nicchia ecologica;BIO/07
Issue Date: 17-Jun-2016
Publisher: Università degli studi della Tuscia - Viterbo
Series/Report no.: Tesi di dottorato di ricerca. 28. ciclo
Abstract: 
Since the industrial revolution human activities, implemented on large scale by climate change,
global warming and ocean acidification, have severely altered the global environment, resulting
in a massive loss of biodiversity and alteration of ecosystems and their functions such as nutrient
cycling, primary production, decomposition, pollination, pest control, resistance to invasion.
Against this background the most important goal of environmental management is to preserve or
recover the biodiversity and its function at ecosystem level. Define scenarios related to the
impact of climate change on the life in marine ecosystems and its recovery is an essential step to
plan adaptation strategies but requires mechanistic knowledge, that are currently lacking, about
the relationship between the biodiversity organization and the anthropogenic disturbance
components. This work describes trophic relationships, organic matter pathways and biodiversity
organization in aquatic systems subject to different natural or anthropogenic pressures. Stable
isotopes analysis of biota and nutrient pools of aquatic systems (marine coastal area, river,
coastal lakes and high-Artic lakes), in conjunction with other ancillary analyses, were used to:
detect autochthonous/allochthonous nutrient inputs, trace anthropogenic nitrogen inputs,
elucidate trophic interactions among organisms and trophic niche organization also at single
specie level. The results of these researches try to close a gap existing between the ecosystem
ecology and the community ecology linking the analysis of nutrient fluxes and trophic pathways
to food web and niche theory. SIA was a useful technique in tracing the origin and fate of
nutrient pollutant inputs and in aquatic ecosystems. Coupled with changes in basal resource
inputs, we observed changing in food web topology across the systems investigated, changes that
are in accordance with OFT an MTE. The description of changes in species’ trophic traits and
food web organisation at the local scale could provide useful information on the role of
biodiversity organisation in propagating or attenuating disturbance, information that cannot be
obtained with reference to species occurrence and abundance alone. Furthermore, knowledge of
the trophic linkages could be crucial to defending aquatic ecosystems from potential
anthropogenic pollutants and to identify those species that are most subject to accumulation.

A partire dalla rivoluzione industriale le attività umane, implementate su larga scala dai
cambiamenti climatici, dal riscaldamento globale e dall’acidificazione degli oceani, hanno
severamente alterato l’ambiente terrestre, ottenendo come risultato una massiccia perdita di
biodiversità e un’alterazione degli ecosistemi e delle loro funzioni quali riciclo dei nutrienti,
produzione primaria, decomposizione, impollinazione, controllo e resistenza ad organismi
infestanti o invasivi. In questo contesto il fine più importante della gestione ambientale è
preservare o recuperare la biodiversità e le sue funzioni a livello ecosistemico. Definire scenari
relativi all’impatto dei cambiamenti climatici sulla vita acquatica e al loro recupero è un passo
fondamentale per pianificare strategie di management ma richiede conoscenze meccanicistiche,
attualmente carenti, riguardanti le relazioni che intercorrono tra l’organizzazione della
biodiversità e gli effetti dei disturbi antropogenici. Questo lavoro descrive le relazioni trofiche, i
pathways di materia organica e l’organizzazione della biodiversità in sistemi acquatici soggetti a
pressioni di tipo naturale o antropico. Analisi degli isotopi stabili (SIA) delle componenti
biologiche e dei pool di nutrienti di differenti ambienti acquatici (area marino-costiera, fluviale,
laghi costieri e laghi artici), accoppiate con altre tecniche di analisi sono state utilizzate per:
identificare input di nutrienti di tipo autoctono/alloctono, tracciare input azotati antropogenici,
delucidare le interazioni trofiche tra organismi e quantificare le nicchie trofiche sia a livello
individuale che di specie e/o comunità. I risultati di questa tesi di ricerca aiutano a colmare il
vuoto tra la “ecosystem ecology” e la “community ecology”, mettendo in congiunzione l’analisi
dei flussi di nutrienti e dei pathways trofici con lo studio delle reti trofiche e delle nicchie
ecologiche. Assieme a cambiamenti negli input di materia organica alla base delle catene
emergono cambiamenti nella topologia di rete in accordo con concetti chiave dell’ecologia
come la OFT e la MTE. Inoltre, la descrizione delle variazioni dei tratti trofici delle specie e
organizzazione delle reti trofiche a scala locale potrebbe fornire utili informazioni sul ruolo della
biodiversità nella propagazione o nell’attenuazione di disturbi. Informazioni queste ultime che
non possono essere ricavate utilizzando soltanto dati di abbondanza o presenza/assenza di una
specie in un ecosistema. Inoltre, la conoscenza dei legami trofici potrebbe essere cruciale per
difendere gli ecosistemi acquatici da potenziali inquinanti di origine antropica e per identificare
quelle specie che sono più soggette a bioaccumulo o biomagnificazione lungo le catene trofiche.
Description: 
Dottorato di ricerca in Ecologia e gestione delle risorse biologiche
URI: http://hdl.handle.net/2067/3006
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