Impatti delle ondate di calore e delle creme solari sulle foreste di Gongolaria barbata

The Mediterranean Sea, known for its rich biodiversity, is continuously threatened by human impacts and extreme climate events such as marine heatwaves. Among human impacts, recent studies have shown that the release of sunscreen products into coastal ecosystems is one of the main sources of harm to intertidal ecosystems, particularly during tourist seasons. These stressors have led to the decline of crucial habitats including macroalgal forests, and Posidonia meadows, while also altering the composition of their associated microbiota, which is essential for nutrient cycling, protection, and overall ecosystem health. In this study, we conducted a laboratory experiment by simulating a marine heatwave event that occurred along the Adriatic coast during the summer of 2022, and a chronic contamination of sunscreen products (based on organic and inorganic UV filters) on juvenile and recruit stages of the brown algae Gongolaria barbata. We investigated their individual and combined effects on algal growth (coverage, density, and length), pigments concentrations (chlorophyll a and c), and associated microbiome. Results of the experiment revealed that the most severe effect on both life stages of G. barbata, was due to the synergistic effect of the heatwave and sunscreen contamination, which significantly reduced population density, coverage, size and pigment concentrations. We also observed that the two stressors, when considered individually, impacted differently the macroalgae. While marine heatwaves primarily affected population coverage and density of juveniles and recruits, sunscreen contamination had a stronger impact on juveniles and recruits’ length and pigments content (chlorophylls a and c content). In this study, we also observed that the most severe effects on the microbiome of the macroalgae was induced by sunscreen contamination and its synergistic effect with heatwave. In particular, the microbiome exhibited a significant decrease in the alpha diversity (ASVs richness, Pielou and Shannon indices). Also, the analyses of the beta-diversity showed that the microbiome of the macroalgae exposed to sunscreens and sunscreens- marine heatwaves clustered separately from the other microbiomes. In the same treatments, we also observed an increase in the contribution of Alteromonadaceae while core bacteria such as those belonging to Rhodobacteraceae, were reduced. The Alteromonadaceae family is represented by opportunistic and pathogenic members whereas the Rhodobacteraceae family plays a role in algal defence against pathogens and environmental stresses. Overall, the results of this research indicate that marine heatwaves and sunscreen contamination, especially when acting synergistically threaten G. barbata populations by compromising their ability to grow and produce photosynthetic pigments and altering their microbiome. Given current and future climate change scenarios and the expected intensification of heatwaves, this research highlights the urgent need to implement effective conservation plans for macroalgal forests, such as those of G. barbata, and to regulate the use of sunscreen products replacing them with truly eco-friendly alternatives.

Il Mar Mediterraneo, noto per la sua ricca biodiversità, è costantemente minacciato dagli impatti umani e da eventi climatici estremi come le ondate di calore marine. Tra gli impatti umani, studi recenti hanno mostrato che il rilascio di prodotti solari negli ecosistemi costieri è una delle principali fonti di danno agli ecosistemi intertidali, in particolare durante la stagione turistica. Questi stressori hanno causato il declino di habitat cruciali, tra cui le foreste di macroalghe e praterie di Posidonia, alterando anche la composizione del loro microbioma associato, essenziale per il ciclo dei nutrienti, la protezione e la salute generale degli ecosistemi. In questo studio, abbiamo condotto un esperimento di laboratorio simulando un evento di ondata di calore marina verificatosi lungo la costa adriatica durante l'estate del 2022, e una contaminazione cronica da prodotti solari (a base di filtri UV organici e inorganici) sulle fasi giovanili e di reclutamento dell'alga bruna Gongolaria barbata. Abbiamo indagato i loro effetti individuali e combinati sulla crescita delle alghe (copertura, densità e lunghezza), sulle concentrazioni di pigmenti (clorofilla a e c) e sul microbioma associato. I risultati dell'esperimento hanno rivelato che l'effetto più grave su entrambe le fasi di vita di G. barbata era dovuto all'effetto sinergico dell'ondata di calore e della contaminazione da prodotti solari, che ha ridotto significativamente la densità della popolazione, la copertura, la dimensione e le concentrazioni di pigmenti. Abbiamo anche osservato che i due stressori, se considerati separatamente, hanno impattato in modo diverso le macroalghe. Mentre le ondate di calore marine hanno principalmente influenzato la copertura e la densità della popolazione dei giovanili e delle reclute, la contaminazione da prodotti solari ha avuto un impatto maggiore sulla lunghezza e sul contenuto di pigmenti (clorofille a e c) dei giovanili e delle reclute. In questo studio, abbiamo anche osservato che gli effetti più gravi sul microbioma delle macroalghe sono stati indotti dalla contaminazione da prodotti solari e dal suo effetto sinergico con l'ondata di calore. In particolare, il microbioma associato ha mostrato una significativa riduzione della diversità alfa (ricchezza di ASV, indici di Pielou e Shannon). Inoltre, le analisi della beta-diversità hanno mostrato che il microbioma delle macroalghe esposte ai prodotti solari e all'interazione tra prodotti solari e ondate di calore marine si è raggruppato separatamente dagli altri microbiomi. Negli stessi trattamenti, abbiamo anche osservato un aumento del contributo della famiglia Alteromonadaceae, mentre i batteri core, come quelli appartenenti alla famiglia Rhodobacteraceae, sono stati ridotti. La famiglia Alteromonadaceae è rappresentata da membri opportunistici e patogeni, mentre la famiglia Rhodobacteraceae gioca un ruolo nella difesa delle alghe contro i patogeni e gli stress ambientali. In generale, i risultati di questa ricerca indicano che le ondate di calore marine e la contaminazione da prodotti solari, specialmente quando agiscono in modo sinergico, minacciano le popolazioni di G. barbata compromettendo la loro capacità di crescere, produrre pigmenti fotosintetici e alterando il loro microbioma. Alla luce degli attuali e futuri scenari di cambiamento climatico e dell'intensificazione delle ondate di calore previste, questa ricerca evidenzia la necessità urgente di implementare piani di conservazione efficaci per le foreste di macroalghe, come quelle di G. barbata, e di regolamentare l'uso dei prodotti solari, sostituendoli con alternative davvero ecologiche.