Variazioni spazio-temporali della comunità macrofaunale influenzata da scarichi fognari.

Sewage discharges represent a very common anthropogenic impact in coastal areas, contributing to a high intake of organic matter with consequent reduction of oxygen in the water column and sediments. The latter constitutes a deposit of the organic substance and in some cases also of contaminants that determine the exposure of numerous benthic invertebrates to stress factors. Among the coastal benthic communities, the macrofauna is involved in the main ecological processes (therefore) environmental alterations that threaten these communities, affect their stability over time, and consequently their resistance and resilience. The main objective of this Ph.D. project was to evaluate both on a spatial and temporal scale, structural, functional, and trophic variations of the coastal macrofaunal community, influenced by the sewage discharge of urban and domestic wastewater in the Gulf of Trieste (North Adriatic Sea). The sampled macrofauna was investigated through new analytical approaches that can best highlight the community response, in all its characteristics and frame its change towards an evaluation of the functioning of the target ecosystem. In general, the community was characterized by high biodiversity values in conjunction with the presence of stress-tolerant species which suggested that the community is subject to a moderate load of stress. Through the analysis of functional traits, the expression of traits related to semi-continuous reproduction, sediment transporters, and sub-surface depositories is increased by moving from the most distant stations to those closest to the main discharge pipeline, suggesting the presence of a continuous wastewater supply. In the more distant stations, on the contrary, a greater expression of the suspension feeder was observed, indicating the presence of reduced inputs of organic matter. However, from the analysis of functional richness and β- diversity it emerged that following improvement of the plant, the community responded with an increase in the number of species, particularly in the stations near the sewage. Furthermore, the bioturbation and bio-irrigation potential were not directly connected with the variation of allochthonous substance but rather with the granulometric characteristics of the area. In particular, higher bio-irrigation potential values were detected in the sandier stations, which means that coarser sediments have led to the high presence of invertebrates capable of amplifying the exchange of interstitial waters between sediment levels. These macroinvertebrates are characterized by blind-bottomed burrows and a greater ability to reach deeper layers of the sediment. Macrofaunal secondary production also appears to have been influenced by the presence of sewage discharge. High values of the P/B̅ ratio were calculated at the stations furthest from the sewage pipelines and a negative relationship was observed between biomass and TE values. Therefore, it appears that sewage discharge induces an increase in TE at stations close to the pipelines. In our case, the sewage discharge has determined the presence of tolerant species that with small size, low biomass, and high reproduction, and growth rate allow a greater transfer efficiency of energy at higher trophic levels. Overall, community analyses on a spatial and temporal scale have shown a high resilience to environmental changes. Integrative approaches that consider the environmental characteristics coupled with the study of the structural and functional aspects of the macrofauna provide useful tools to understand, monitor, and evaluate the functioning of coastal ecosystems subject to multiple disturbances.

Gli scarichi fognari, rappresentano un impatto antropico molto comune nelle area costiere, contribuendo ad un apporto elevato di sostanza organica con conseguente riduzione dell’ossigeno nella colonna d’acqua e nei sedimenti. Questi ultimi costituiscono un deposito della sostanza organica ed in alcuni casi anche di contaminanti che determinano l’esposizione di numerosi invertebrati bentonici a fattori di stress. Tra le comunità bentoniche costiere di fondo mobile, la macrofauna è coinvolta nei principali processi ecologici (pertanto) alterazioni ambientali che minacciano tali comunità, influiscono sulla loro stabilità nel tempo e di conseguenza sulla loro resistenza e resilienza. L’obiettivo principale del presente progetto di dottorato è stato quello di valutare sia su scala spaziale che temporale, variazioni strutturali, funzionali e trofiche della comunità macrofaunale costiera, influenzata dallo scarico di reflui urbani e domestici nel Golfo di Trieste (nord Adriatico). La macrofauna campionata è stata indagata attraverso nuovi approcci analitici che possano evidenziare al meglio la risposta della comunità, in tutte le sue caratteristiche ed inquadrare il suo cambiamento verso una valutazione del funzionamento dell’ecosistema in esame. In generale, la comunità è stata caratterizata da alti valori di biodiversità in concomitanza con la presenza di specie stress tolleranti che hanno suggerito come la comunità sia soggetta ad un moderato carico di stress. Attraverso l’anali dei tratti funzionali, l’espressione dei tratti relativi alla riproduzione semi-continua, ai trasportatori di sedimento e ai deposivori sub-superficiali è aumentata spostandosi dalle stazioni più lontane a quelle più vicine alla condotta principale di scarico, suggerendo la presenza di un apporto continuo di reflui. Nelle stazioni più lontane, al contrario, è stata osservata una maggiore espressione del tratto sospensivori, indicando la presenza di ridotti apporti di sostanza organica. Tuttavia, dall’analisi della richezza funzionale e β-diversità è emerso che a seguito di migliorioramento dell’impianto, la comunità ha risposto con un aumento del numero di specie, in particolare nelle stazioni in prossimità dello scarico. Inoltre, il potenziale di bioturbazione e bioirrigazione non sono stati direttamente collegati con la variazione di sostanza alloctona ma bensì dalle caratteristiche granulometriche dell’area. In particolare, nelle stazioni più sabbiose sono stati rilevati valori del potenziale di biorigazione più elevato il che significa che sedimenti più grossolani hanno portato alla presenza elevata di invertebrati in grado di amplificare lo scambio di acque interstiziali tra i livelli di sedimento. Questi macroinvertebrati sono caratterizzati da cunicoli a fondo cieco e maggiore abilità di raggiungere strati più profondi del sedimento. Anche la produzione secondaria macrofaunale sembra essere stata influenzata dalla presenza dello scarico fognario. Sono stati calcolati alti valori del rapporto P/B̅ presso le stazioni più lontane dalla condotta di scarico ed è stata osservata una relazione negativa tra la biomassa e i valori di TE. Pertanto, sembra che gli scarichi fognari inducano un aumento del TE nelle stazioni vicine allo sbocco. Nel nostro caso, lo scarico delle acque reflue ha determinato la presenza di specie tolleranti che con taglia piccola, bassa biomassa e tasso di riproduzione e crescita elevato consentono un maggiore trasferimento di energia ai livelli trofici superiori. Nel complesso, le analisi della comunità su scala spaziale e temporale hanno mostrato un’elevata resilienza alle variazioni ambientali. Approcci integrativi che considerano le caratteristiche ambientali accoppiati allo studio degli aspetti strutturali e funzionali della macrofauna forniscono strumenti utili per comprendere, monitorare e valutare il funzionamento degli ecosistemi costieri soggetti a molteplici disturbi.