BIO-RIMODELLAMENTO DELLA COSTA ROCCIOSA INTERTIDALE: RUOLO DELL'INTERAZIONE TRA MICROFITOBENTOS E GASTEROPODI

Bioerosion and bioprotection are processes exerted by marine biota that colonize rocky coastal environments. As key representatives of coastal ecosystems, microbial biofilms are widely distributed on any type of substrate, where they can play a relevant role in modifying coastal morphology. Previous research suggests that the community of epilithic/endolithic microorganisms that colonizes the foreshore zone may contribute to erosive processes exerted by weathering and marine agents. At the same time, instead, by creating a coating film on the rock surface, it is assumed that the biofilm can also provide protection to the rock, slowing down its deterioration process. The role of epilithic/endolithic biofilm as a bio-modeler of rocky shorelines, especially in the Mediterranean, has not yet been elucidated, particularly in interaction with the action of grazers. This master thesis presents the results obtained from a manipulative field experiment based on the exclusion from intertidal rocky patches of the littorinid gastropod Melaraphe neritoides, an effective grazer of biofilm, repeated at two different times of the year and multiple sites along the coast of Calafuria (NW Mediterranean Sea). The contribution of biofilm and grazing activity to bioerosion and bioprotection was tested by measuring rock hardness at both surface and sub-surface levels using two durometers: Equotip Piccolo and Schmidt's hammer, respectively. The results suggest a potential bioprotective role of EMPB on rock surface hardness, as well as a potential role of the grazing action of M. neritoides on both surface and sub-surface rock hardness. There is evidence, however, of temporal and spatial variability in these effects among the study sites, as well as in the abundance of epilithic microphytobenthos on the Calafuria coast, likely related to variable and potentially interactive effects of grazing activity and weather/marine conditions. Present findings are relevant with regard to the range of current threats to numerous world coasts, including the increase of erosion, sea level rise, and higher frequency of extreme storms, primarily associated with climate change and human activities. These events can cause profound alterations to the natural environment, the composition of communities and ecosystem functioning, especially when affecting organisms, such as those of the present thesis, that are normally not considered as charismatic, but that play a key role in bioerosion and bioprotection processes. Finally, this work highlights the importance of performing multidisciplinary studies combining biological/ecological with geomorphologic approaches as a fundamental tool to increase our knowledge of complex natural systems and to increase the effectiveness of strategies of management of biodiversity and protection of coastal habitats.

La bioerosione e la bioprotezione sono processi esercitati dal biota marino che colonizza gli ambienti di costa rocciosa. Come rappresentante fondamentale degli ecosistemi costieri, il biofilm è ampiamente distribuito su qualsiasi tipo di substrato, assumendo un ruolo rilevante nella modificazione della morfologia costiera. Ricerche precedenti suggeriscono che la comunità di microrganismi epilitici/endolitici che colonizza la zona di battigia possa contribuire ai processi erosivi esercitati dagli agenti atmosferici e marini. Al contempo, creando una pellicola di rivestimento sulla superficie rocciosa, si presume che il biofilm possa compiere anche un’azione protettiva sulla roccia, rallentandone il processo di deterioramento. Il ruolo del biofilm epilitico/endolitico come bio-rimodellatore delle coste rocciose, soprattutto in Mediterraneo, non è ancora stato chiarito, in particolare in interazione con l’azione dei pascolatori. Il presente lavoro espone i risultati ottenuti da un esperimento manipolativo di esclusione del gasteropode littorinide Melaraphe neritoides, pascolatore di biofilm, ripetuto in due diversi periodi dell’anno. Il contributo del biofilm e dell’attività di pascolamento alla bioerosione e alla bioprotezione sono stati testati attraverso la misurazione della durezza della roccia, sia a livello superficiale che sub-superficiale, utilizzando, rispettivamente, due durometri: Equotip Piccolo e martello di Schmidt. I risultati suggeriscono un potenziale ruolo bioprotettivo dell’EMPB (dal termine anglosassone epilithic microphytobenthos) sulla durezza superficiale della roccia, nonché un potenziale ruolo dell’azione di pascolo delle littorine, sia sulla durezza superficiale che sub-superficiale della roccia. È evidente, tuttavia, una variabilità temporale e spaziale di tali effetti tra i siti di studio, oltreché nell’abbondanza del microfitobentos epilitico sulla costa di Calafuria, legata verosimilmente ad effetti variabili e potenzialmente interattivi dell’attività di pascolo e delle condizioni meteo-marine. I risultati della presente tesi sono rilevanti nel contesto delle numerose minacce insistenti su varie coste mondiali, dall’incremento di fenomeni erosivi, all’innalzamento del livello del mare, alla maggiore incidenza di tempeste, associate ai cambiamenti climatici e alle attività antropiche. Queste attività sono responsabili di profonde alterazioni dell’ambiente naturale, della composizione delle comunità e del funzionamento di interi ecosistemi, prevedibilmente tanto più gravi quanto maggiore sia il loro impatto su organismi, quali quelli del presente studio, normalmente ritenuti poco carismatici, ma capaci di giocare un ruolo chiave nei naturali processi bioerosivi e bioprotettivi. Questo lavoro mette, infine, in rilievo l’importanza dell’impiego di strategie e studi multidisciplinari che consentano di combinare approcci biologici ed ecologici con quelli geomorfologici come strumento essenziale per la conoscenza di sistemi naturali complessi e per il miglioramento dell’efficacia di eventuali piani di gestione della biodiversità e degli ambienti naturali e di protezione degli ambienti costieri.