Dinamica ecologica nella comunità dei pesci piatti in alto Adriatico: un’indagine sui cambiamenti di regime

Marine ecosystems are subject to significant anthropogenic pressures, such as intensive fishing and climate change, which can induce regime shifts. These shifts are drastic, nonlinear, and discontinuous transitions characterized by hysteresis, a phenomenon where a system, once altered by external pressures, cannot return to its previous state even after the pressures are removed. Therefore, it is essential to understand, anticipate, and prevent such regime shifts for the sustainable management of marine ecosystems. In this thesis, biomass index data of species caught during the “SoleMon” fishing campaign (Arnoglossus laterna, A. thori, Buglossidium luteum, Citharus linguatula, Microchirus variegatus, Pegusa impar, Scophthalmus rhombus, and Solea solea) were used to analyze the dynamics of flatfish communities in the northern Adriatic Sea and to determine if they have undergone regime shifts. Among the species analyzed, S. solea is the only one that showed a positive change over time, shifting from low to high biomass values in 2013. This change was identified as a regime shift, verified through i) the bimodality of the state variable; ii) hysteresis, interpolating the biomass data of S. solea, fishing capacity, and Po River flow; iii) the nonlinearity of the variables through the tGAM model (threshold-Generalised Additive Model). The latter allows for identifying the threshold value of fishing capacity (3.4∙107) in the relationship between the Po River flow and the biomass indices of S. solea. This model revealed that, despite an initial reduction in fishing capacity over the years, the biomass of S. solea did not show an immediate recovery, also responding negatively to the Po River flow. However, once fishing capacity fell below (3.4∙107), a sudden increase in S. solea biomass was observed, supported by the renewed positive relationship with the Po River flow. Another variable considered is the bottom temperature, which showed a linear relationship with the biomass of S. solea. Specifically, as temperature increased over years, an increase in biomass values was observed. Consequently, the interaction between decreased fishing capacity, Po River flow, and rising bottom temperatures has favoured a positive regime shift for this species.

Gli ecosistemi marini sono soggetti a significative pressioni antropogeniche, come la pesca e i cambiamenti climatici, che possono indurre cambiamenti di regime. Questi cambiamenti sono transizioni drastiche, non lineari e discontinue, caratterizzati da isteresi, ovvero un fenomeno per cui un sistema, una volta alterato da pressioni esterne, non riesce a tornare al suo stato precedente anche dopo la rimozione delle pressioni. Pertanto, è fondamentale comprendere, anticipare e prevenire tali cambiamenti di regime per una gestione sostenibile degli ecosistemi marini. In questa tesi sono stati utilizzati dati degli indici di biomassa delle specie pescate durante la campagna di pesca “SoleMon” (Arnoglossus laterna, A. thori, Buglossidium luteum, Citharus linguatula, Microchirus variegatus, Pegusa impar, Scophthalmus rhombus e Solea solea) al fine di analizzare le dinamiche delle comunità di pesci piatti nell’alto Adriatico e comprendere se abbiano subito cambiamenti di regime. Tra le specie analizzate, S. solea è l’unica che ha mostrato un cambiamento positivo nel tempo, passando da valori bassi a valori alti di biomassa nel 2013. Questo cambiamento è stato identificato come un cambiamento di regime, verificato attraverso: i) la bimodalità della variabile di stato; ii) l’isteresi, interpolando i dati di biomassa di S. solea, con la capacità di pesca e la portata del Po; iii) la non linearità delle variabili tramite il modello tGAM (Modello Additivo Generalizzato con soglia). Quest’ultimo consente di identificare il valore soglia della capacità di pesca (3.4∙107) nella relazione tra la portata del Po e gli indici di biomassa di S. solea. Tale modello ha rivelato che, nonostante una riduzione iniziale della capacità di pesca negli anni, la biomassa di S. solea non ha mostrato un recupero immediato, rispondendo anche in modo negativo alla portata del Po. Tuttavia, una volta che la capacità di pesca è scesa al di sotto di 3.4∙107 si è osservato un aumento improvviso della biomassa di S. solea, supportato dalla rinnovata relazione positiva con la portata del Po. Un’altra variabile considerata è la temperatura del fondale, che ha mostrato una relazione lineare con la biomassa di S. solea. In particolare, all’aumentare della temperatura negli anni si osserva un incremento dei valori di biomassa. Di conseguenza, l’interazione tra la diminuzione della capacità di pesca, la portata del Po e l’aumento delle temperature del fondale ha favorito un cambiamento di regime positivo per questa specie.