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Evolutionary transitions between marine and freshwater habitats are rare events that can have profound impacts on aquatic biodiversity. Marine–freshwater transitions are a particularly interesting aspect of the evolutionary biology of many fish groups. Within Mediterranean fish biodiversity, one of the most enigmatic group in terms of adaptive radiation on evolutionary time scale is represented by the Gobiidae family (Teleostei). Mediterranean representatives of Gobiidae are divided in three distinct evolutionary lineages: Pomatoschistus lineage, with marine and freshwater species; Aphia lineage, composed of exclusively marine species inhabiting the Mediterranean and North-East Atlantic; Gobius lineage, including a radiation in the inland Ponto-Caspian region (Benthophilines), as well as species inhabiting the Mediterranean, North-eastern Atlantic, and Atlantic coast of Africa. Within Gobius lineage, one intriguing open question is related to the origin of the genus Padogobius. Padogobius is represented by only two species: P. nigricans Canestrini, 1867, endemic to Central and Northern Italy, and P. bonelli (Bonaparte, 1846), known from the North-Eastern Italy and adjacent areas. Both species are pure freshwater inhabitants. Nevertheless, whether the adaptation to the freshwater habitats evolved only once or independently is still debated. In this dissertation I inferred a more comprehensive analysis of species-level relationships of the major representatives of Mediterranean gobies, linking evolutionary marine/freshwater ecological transitions to the paleohistory of the Mediterranean basin. I implemented a time calibrated species tree inference with ancestral state reconstruction encompassing the search for a sister group of Padogobius to test the monophyly of the freshwater habit. All the reconstruction proposed in this study converge in the definition of the polyphyletic origin of the genus Padogobius. The results provide strong support for a multiple independent origin of the freshwater habit in the two endemic Italian species P. bonelli and P. nigricans. Additionally, the results from species tree inference propose new insight in the relationships among members of Mediterranean Gobius lineage, previously not considered. Molecular dating of the radiation of Gobius species and Padogobius representatives are consistent with the oceanographic and tectonic history of the basin, enhancing of the role of the Messinian Salinity Crisis in shaping Mediterranean biodiversity. Dottorato di ricerca in Ecologia e gestione delle risorse biologiche

The genus Anisakis includes species of nematodes, endoparasitic, characterized by a complex biological cycle. The nematode eggs are released into the sea in the faeces by marine mammals; shellfish (Euphasiacea, Mysidacea, etc.) are the first intermediate host; various species of fish and cephalopod molluscs are intermediate/paratenic hosts; finally, the cetaceans, are the definitive ones. Some Anisakis species are zoonotic, and therefore could be dangerous for the humans, who, eating raw or undercooked fish, can become an accidental host, acquiring a zoonosis, the anisakiasis. The taxonomy of helminth endoparasites group has been revolutionized by molecular genetic studies, identifying the existence of different sibling species within morphospecies. Among the "cryptic species", A. pegreffii and A. simplex (s. s.) are the species considered in this research study. They show different distribution ranges that overlap along the Atlantic coasts of Spain and Portugal, in the Alboran Sea and in NW Pacific Ocean (China Sea and Japan Sea). In some areas of sympatry and in numerous other areas of allopatry, recent studies have highlighted the presence of phenomena of hybridization between the two taxa. The aims of the current study were: 1) obtaining data regarding the prevalence and the distribution of Anisakis species in the flesh of European hake caught in the Mediterranean and NE Atlantic waters and providing epidemiological data for a risk assessment related to this zoonotic parasite in sea food (“Genetic identification and distribution of the larval parasites Anisakis pegreffii and A. simplex (s. s.) in fish tissues of Merluccius merluccius from Tyrrhenian Sea and Spanish Atlantic coast: implications for food safety”. Cipriani et al. 2015); 2) verifying that the distribution of Anisakis spp. larvae in the viscera and musculature of European anchovy, in order to: i) quantify the intra vitam migration and document the post-mortem migration of the zoonotic parasite, A. pegreffii in fish stored at different temperature conditions and at various time intervals; ii) provide epidemiological data both in viscera and musculature of the anchovy to assess the human infection risk posed by A. pegreffii (“Larval migration of the zoonotic parasite Anisakis pegreffii (Nematoda: Anisakidae) in European anchovy, Engraulis encrasicolus: Implications to seafood safety.” Cipriani et al. 2016); 3) a multi marker nuclear loci analysis of several nematodes of Anisakis spp. collected from allopatric and sympatric areas of the two species (A. pegreffii and A. simplex s. s.) was carried out in order to: i) correctly identify specimens belonging to the parental taxa (A. pegreffii and A. simplex s. s.); ii) compare the assignment of each Anisakis specimen obtained from biparentally inherited codominant nuclear markers (allozyme loci) and the sequence analysis of a nuclear DNA locus (i.e. partial sequence of the elongation factor 1 alpha1 gene) with respect to the assignment obtained, on the same specimens, by means of the single molecular marker extensively used to distinguish the two species (i.e. the analysis of ITS region of rDNA); iii) recognize hybrid categories between two taxa; and iiii) distinguish introgression or current hybridization phenomena between two species (“No more time to stay ‘single’: a multi-marker nuclear genotyping approach for the identification of Anisakis pegreffii, A. simplex (s. s.), and their hybrids (Namatoda: Anisakidae). Mattiucci et al. 2016). According to this approach: to detect significant differences in the density values of the species A. pegreffii and A. simplex s. s. Both Anisakis species occurred in the viscera and flesh of the fish. However, significant differences were found in the infection levels in terms of both the geographical origin of the fish and the infection site of the two Anisakis species. For instance, the overall parasite burden of A. pegreffii reported in Tyrrhenian Sea was significantly lower than Atlantic area. A. simplex s. s. infection exhibited significantly higher values than A. pegreffii in both the viscera and the flesh of hake; Experiments carried out to evaluate the potential migration intra-vitam e post-mortem in E. encrasicolus associated with temperature and timing of fish’ conservation simulating different conditions of fish’ storage before consumption. These series of experiments showed that the migration post mortem of larvae of A. pegreffii is statistically correlated to the temperature and timing of fish’conservation. Three different categories of markers are used: allozyme, EF 1 alpha1 nDNA e ITS rDNA. Analyses of results using the three indicators reported above have shown: only few subjects reported a hybrid genotype F1, sampled in sympatry areas. At the contrary, results based on the only ITS classified more subjects as hybrids. Therefore our results suggested some issues regarding the use of a single indicator to identify the types of A. pegreffii e A. simplex s. s. and their hybrids. Il genere Anisakis comprende specie di nematodi, endoparassiti, caratterizzati da un complesso ciclo biologico. Le uova del nematode vengono rilasciate in mare, attraverso le feci, dai grandi mammiferi marini e si sviluppano nei primi stadi larvali; i crostacei (Eufasiacei, Misidacei, etc.) rappresentano il primo ospite intermedio; le larve vengono poi trasmesse al secondo ospite intermedio e/o di “trasporto”, rappresentato da varie specie ittiche e molluschi cefalopodi; infine, i cetacei, rappresentano il loro ospite definitivo. Alcune specie di Anisakis sono zoonotiche, e pertanto possono rappresentare un pericolo per l’uomo, il quale, cibandosi di pesce crudo o poco cotto, può diventare un ospite accidentale, acquisendo una zoonosi, nota con il nome di “anisakiasi”. La tassonomia del gruppo degli elminti endoparassiti è stata rivoluzionata grazie a studi geneticomolecolari che hanno permesso di individuare l’esistenza di numerose specie gemelle nell’ambito di morfospecie. Tra le “criptic species”, le specie A. pegreffii e A. simplex (s. s.) sono oggetto del presente studio. Le due specie esaminate presentano areali di distribuzione distinti che si sovrappongono lungo le coste atlantiche di Spagna e Portogallo, nel Mare di Alboran e nel nord ovest dell’ Oceano Pacifico (Mare della Cina e Mare del Giappone). In alcune aree di simpatria e in numerose altre aree di allopatria, recenti studi hanno evidenziato la presenza di fenomeni di ibridazione tra i due taxa. Gli scopi del seguente lavoro sono stati quelli di: 1) ottenere dati riguardo la prevalenza e la distribuzione delle specie di Anisakis nei filetti del nasello catturato nelle acque del Mediterraneo e Atlantico NE e fornire dati epidemiologici per una valutazione del rischio da zoonosi ittica (“Genetic identification and distribution of the larval parasites Anisakis pegreffii and A. simplex (s. s.) in fish tissues of Merluccius merluccius from Tyrrhenian Sea and Spanish Atlantic coast: implications for food safety”. Cipriani et al. 2015); 2) accertare la distribuzione delle larve di Anisakis spp. nei visceri e nei filetti dell’alice europea, al fine di: i) quantificare la migrazione intra-vitam e documentare quella post-mortem della specie A. pegreffii, in pesci conservati a diverse temperature e intervalli di tempo; ii) fornire dati epidemiologici nei visceri e nei filetti delle alici per valutare il rischio per l’uomo provocato dalla specie A. pegreffii (“Larval migration of the zoonotic parasite Anisakis pegreffii (Nematoda: Anisakidae) in European anchovy, Engraulis encrasicolus: Implications to seafood safety.” Cipriani et al. 2016); 3) un approccio multilocus è stato condotto su numerosi nematodi di Anisakis spp. campionati in aree di allopatria e simpatria delle due specie (A. pegreffii and A. simplex s. s.) al fine di: i) identificare correttamente gli esemplari appartenenti ai taxa parentali (A. pegreffii and A. simplex s. s.); ii) confrontare l’assegnazione di ogni esemplare di Anisakis ottenuto sulla base dell’analisi dei marcatori nucleari biparentali codominanti (allozimi) e l’analisi delle sequenze di un nuovo marcatore (parziale sequenza del gene elongation factor 1 alpha1), rispetto all’assegnazione da parte di un unico marcatore ampiamente usato per distinguere le due specie (i.e. analisi della regione ITS rDNA); iii) riconoscere categorie di ibridi tra i due taxa; iiii) distinguere fenomeni di introgressione e ibridazione contemporanea tra i due taxa. (“No more time to stay ‘single’: a multimarker nuclear genotyping approach for the identification of Anisakis pegreffii, A. simplex (s.s.), and their hybrids (Namatoda:Anisakidae). Mattiucci et al. 2016). Tale studio ha consentito di rilevare differenze significative nei valori di densità delle specie A. pegreffii e A. simplex s. s. Entrambe le specie di Anisakis sono presenti nei visceri e filetti del nasello. Tuttavia, sono state riscontrate differenze significative nei livelli di infestazione in termini sia di origine geografica che in siti di infestazione delle due specie di Anisakis nel pesce. Per esempio, la carica parassitaria complessiva di A. pegreffii riportata nel Mar Tirreno era significativamente inferiore a quella dell'area atlantica. L’infestazione da parte della specie A. simplex s. s. ha mostrato valori significativamente più elevati rispetto alla specie A. pegreffii sia nei visceri che nei filetti del nasello; Sono stati condotti esperimenti per valutare la possibile migrazione intra-vitam e post-mortem in E. encrasicolus in relazione alla temperatura e al tempo di conservazione del pesce, simulando varie condizioni di stoccaggio del pesce prima del consumo. La serie di esperimenti ha evidenziato che la migrazione “post-mortem” delle larve di A. pegreffii è statisticamente correlata alla temperatura e al tempo a cui viene conservato il pesce; Sono stati utilizzati tre classi distinte di marcatori: allozimi, l’analisi delle regioni EF 1 alpha1 nDNA e ITS rDNA. Analizzando i risultati ottenuti con l’utilizzo di tutti e tre i marcatori, solo pochi individui (N=11) hanno mostrato un genotipo ibrido F1, campionati nelle aree di simpatria. In contrasto, i risultati basati solo sulla regione ITS classificano un più ampio numero di individui (N=30) come ibridi. Quindi i nostri risultati sollevano preoccupazioni circa l’utilizzo di un singolo marcatore per identificare le specie di A. pegreffii e A. simplex s. s. e i loro ibridi. Dottorato di ricerca in Ecologia e gestione delle risorse biologiche

The consumption of the hake Merluccius merluccius is widespread in European countries, where this fish has a high commercial value. To date, different larval species of Anisakis have been identified as parasites in M. merluccius from European waters, Anisakis pegreffii and Anisakis simplex (s. s.) being the two most common. The aim of the study is to present data on the occurrence of Anisakis spp. larvae in the viscera and flesh of M. merluccius. Consequently, the distribution and infection rates of different species of Anisakis in different sites (viscera, and dorsal and ventral fillets) were investigated in hake caught in the central Tyrrhenian Sea (FAO 37.1.3) and the NE Atlantic Ocean (FAO 27 IXa). A sample of N=65 fish individuals (length>26 cm) was examined parasitologically from each fishing ground. The fillets were examined using the pepsin digestion method. A large number (1310) of Anisakis specimens were identified by multilocus allozyme electrophoresis (MAE) and mtDNA cox2 sequence analysis; among these, 814 larvae corresponded to A. simplex (s. s.) and 476 to A. pegreffii. They were found to infect both the flesh and the viscera. The two species co-infected the same individual fish (both in the viscera and in the flesh) from the FAO 27 area, whereas only A. pegreffii was found in hake from the Tyrrhenian Sea. The average parasite burden of A. pegreffii in hake from the Tyrrhenian Sea was significantly lower to that observed from hake off the Atlantic coast of Spain, both in prevalence and in abundance. In addition, whereas no significant difference in overall prevalence values was recorded between the two Anisakis species in the viscera of the FAO 27 sample, significant differences were found in the abundance levels observed between these species in the flesh, with A. simplex (s. s.) exhibiting significantly higher levels than that observed for A. pegreffii (p

Dalla seconda metà del secolo scorso, si è assistito a una trasformazione dei territori costieri che ha avuto effetti significativi sulla distribuzione delle dune mobili. Queste ultime sono determinanti nella protezione degli ecosistemi più interni, ma anche delle infrastrutture, dei terreni agricoli e degli insediamenti abitativi retrostanti. L’erosione costiera e le pressioni antropiche, come l’espansione dei centri urbani, l’abbandono delle pratiche agricole tradizionali e lo sviluppo del turismo balneare, hanno comportato, in Italia come nel resto dell’Europa, la frammentazione ed in alcuni casi la scomparsa delle comunità psammofile legate alle dune costiere e alle aree umide retrodunali. Per il ruolo cruciale svolto nella stabilizzazione e di edificazione delle dune, la vegetazione psammofila risulta essere una componente essenziale nei sistemi costieri. Mostrando una diversa sensibilità agli impatti, le diverse fitocenosi - che in assenza di disturbo si presentano in una stretta successione catenale procedendo dalla sabbia afitoica verso l’entroterra - sono considerate indicatori dello stato dei litorali. La conoscenza dello stato delle comunità biotiche è quindi essenziale per una gestione sostenibile dei sistemi costieri. La presente tesi di dottorato vuole essere un contributo allo studio e alla comprensione dei processi che interessano i sistemi costieri, considerando i fattori che nel tempo hanno provocato i cambiamenti che sono alla base di tali processi. Un ulteriore obiettivo della tesi è la descrizione dello stato di tali sistemi nel tratto costiero della provincia di Viterbo, evidenziandone criticità e peculiarità. L’approccio usato è di tipo multiscala e si estende sia nella dimensione spaziale che in quella temporale. Nell’ambito della macroscala, è stata condotta un’analisi delle trasformazioni territoriali mediante un’attività comparativa in ambiente GIS di Carte di Uso del Suolo (CUS) relative agli anni 1954 e 2005 prodotte in formato vettoriale mediante digitalizzazione a video. Tali CUS sono state redatte mediante georeferenziazione, mosaicatura e fotointerpretazione delle foto aeree pancromatiche del volo GAI (Gruppo Aeronautico Italiano) 1954 e delle ortofoto del volo AGEA (Agenzia per le Erogazioni in Agricoltura) 2005. Per operare un confronto del materiale fotografico, a diversa risoluzione, sono state individuate dieci classi omogenee di uso del suolo sufficientemente generiche. Sovrapponendo le due CUS e registrando per ciascun poligono la persistenza o il cambiamento, è stato possibile redigere la 2 “Carta delle Dinamiche di Uso del Suolo 1954-2005” che individua i principali trend di trasformazione che hanno interessato il territorio considerato. Per validare quanto emerso dall’analisi diacronica, è stato operato un confronto con i dati dal I e V Censimento Generale dell’Agricoltura ISTAT (1960 e 2000) oltre a quelli sulla popolazione residente nel 1961 e 2000. Inoltre, per valutare la composizione e struttura delle classi, sulle due CUS è stata effettuata l’analisi della frammentazione delle coperture naturali e seminaturali attraverso l’applicazione delle landscape metrics proprie dell’ecologia del paesaggio. Il livello di indagine è stato affinato con lo studio delle cenosi dunali dove gli habitat (intesi secondo la Direttiva 92/43/CEE) sono stati considerati bioindicatori dello stato di conservazione dei sistemi costieri. A questo scopo sono stati effettuati rilievi in diciannove transetti, perpendicolari alla linea di riva, nei quali sono stati registrati diversi dati compresi quelli richiesti per la compilazione del Formulario Standard Natura 2000. Ogni variazione rispetto alla successione ideale di habitat è stata registrata. Per l’elaborazione dei dati è stato esplorato l’uso di tecniche di analisi multivariata impiegate nello studio delle comunità in relazione alle variabili ambientali, come la CCA (Canonical Correspondence Analysis), con lo scopo di evidenziare eventuali correlazioni tra la presenza e lo stato degli habitat ed i fattori di disturbo registrati. Inoltre, sono stati applicati alcuni indici di diversità (l’indice di Shannon H , HDUNE elaborato da Grunewald e Schubert, la formula di Rényi Hα) per testarne l’applicabilità nel caso di studio e per valutare la ricchezza di specie degli habitat della duna mobile. In conclusione: - L’area di studio mantiene un certo grado di naturalità pur non essendo risparmiata da fattori che ne determinano il degrado (intensificazione agricola, urbanizzazione dei coltivi, disboscamento per messa a coltura). La trasformazione del territorio segue un trend che vede le aree urbane e dei servizi sostituirsi a quelle agricole mentre le aree a vegetazione naturale si riducono grazie all’espansione dei coltivi. Ciò conferma l’importanza del comparto agricolo nella conservazione e salvaguardia del territorio. - Le landscape metrics affinano l’indagine evidenziando ulteriori processi. Le spiagge pur non mostrando riduzioni significative nell’estensione, sono interessate da una rilevante diminuzione nella continuità spaziale e la frammentazione può essere considerata tra le cause del degrado delle comunità psammofile. - Tra i sistemi seminaturali, le aree a prato-pascolo, importanti corridoi ecologici, sono fortemente minacciate, oltre che per minor estensione, per l’elevato grado di frammentazione. - L’erosione costiera interessa maggiormente il litorale di Tarquinia, mentre a Montalto di Castro essa costituisce un fenomeno puntiforme con tratti di costa in avanzamento. - La scelta di condurre i rilievi in un’area omogenea, lungo transetti ampi e di pari estensione, ha consentito l’utilizzo degli gli habitat come bioindicatori. - La CCA nello studio della distribuzione degli habitat e la scelta dell’indice HDUNE , quale descrittore della la ricchezza floristica, sono risultate funzionali all’obiettivo di descrivere lo stato dei sistemi dunali in relazione ai fattori di disturbo. - Il cakileto, codice 1210, e l’ammophileto, codice 2120, sono gli habitat più sensibili. La cenosi a macchia mediterranea, codice 2250, risulta fortemente danneggiata dagli aerosol marini dove la duna mobile non è presente o scompare per effetto dell’urbanizzazione nelle 3 aree retrodunali. - Le zone umide naturali sono estremamente rarefatte. Sarebbe auspicabile incrementare gli studi volti alla caratterizzazione delle aree residuali come quelle presenti sul litorale di Pescia Romana, nel SIC di Pian dei Gangani e presso la Foce del torrente Arrone (SIC Litorale compreso tra Tarquinia e Montalto di Castro). - La fruizione degli arenili non sempre coincide col degrado degli habitat. E’ piuttosto l’uso incontrollato a provocare la perdita di habitat favorendo il calpestio e l’abbandono di rifiuti. - I risultati ottenuti possono essere utilizzati nella definizione di interventi volti alla gestione, al recupero e alla conservazione dei sistemi costieri. Sono auspicabili attività ricreative a basso impatto, basate sull’utilizzo delle spiagge attraverso camminamenti che evitino il calpestio sulla duna mobile e azioni di pulizia senza l’utilizzo dei mezzi pesanti. - Interventi di ripristino del cordone dunale, effettuati con tecniche di ingegneria naturalistica, sarebbero auspicabili nei tratti meno soggetti a erosine, ma fortemente perturbati dalla fruizione turistica, come in Località S.Agostino, Tarquinia, dove la duna mobile, un tempo ben rappresentata, ora appare fortemente frammentata. The second half of last century has witnessed the transformation and development of coastal areas with significant effects on the distribution of mobile dunes. Changes at sea and on land lead to changes in the shoreline that can be considered “geo-indicators” as they also have repercussions on the ecosystems beyond. Healthy dune systems are key to reducing coastal erosion caused by sea and wind. Coastal erosion and anthropogenic pressures, such as the expansion of urban settlements, the abandonment of traditional land management practices and the development of seaside tourism have led to the fragmentation and, in some cases, to the disappearance of psammophilous coenoses associated with mobile dunes in Italy as in the rest of Europe. There is therefore a pressing need for the development of appropriate monitoring methods and conservations strategies of these highly threatened coenoses. Plant communities are characterized by diverse responses to impacts and are the basis for the functional dynamic equilibrium of the dune. The sequence of psammophilous coenoses has been found to be directly correlated with the slope and the aspect of sand dunes. Causing disappearance of some coenoses, stress factors influence the sequence of plant communities, endangering the relationships that allow these vegetation types to live in extreme conditions. This thesis is a contribution to the study and understanding of the processes that affect coastal systems, considering the factors that over time have resulted in changes that underlie these processes. A further objective is to describe the status of such systems in the coast of the Viterbo province, Latium Region, Italy, highlighting critical issues and peculiarities. The approach used is multiscale and extends both the spatial and temporal dimension. At the macroscale, a diachronic analysis was conducted to identify changes between the late 1950s and 2005 in the coastal stretch considered. The analysis was undertaken using GIS through the comparison of land use maps resulting from georeferencing, mosaicking and photo interpretation of aerial panchromatic photographs GAI (Gruppo Aeronautico Italiano) (1954) and digital aerial photographs AGEA (Agenzia per le Erogazioni in Agricoltura) (2005). Sufficiently generic land use classes were identified for comparison of these layers with different resolution levels. Overlapping maps, recording consistency and/ or changes in each polygon, allowed the editing of the “Map of land use change 1954-2005”, which highlights changes in land use while providing qualitative and quantitative information. To validate the findings of diachronic analysis, a comparison was made with statistical data from the 1st and the 5th General Census of Agriculture of ISTAT (1960 and 2000) (National Institute of Statistic) and the resident population in 1961 and 2000. Agricultural intensification, urbanization of 2 croplands and deforestation for farming are the main pressure factors on this area. Coastal erosion affects mainly the coast of Tarquinia while Montalto di Castro presents stretches of coast that are stable, in progress or eroded. The application of landscape metrics on the two land use maps showed patterns that consist of a high degree of beach, scrub, forest and grassland fragmentation. This study also describes the conservation status and distribution of psammophilous coenoses in relation to disturbance factors in the coastal stretch considered. Particular emphasis was given to the bio indication value of plant communities and their sequence. Each plant community was considered as a “habitat” in accordance with Annex I of the Directive 92/43/EU. Various stress factors and anthropogenic pressures influence the sequence of habitats and can weaken the system of relationships that allow these coenoses to occur in extreme conditions. Surveys carried out along wide transects, recording multiscale data such as land classes, habitat coverage, plant assemblages and type of disturbance, allowed the use of habitats as bioindicators. By comparing sites characterized by the similar extensions in homogeneous areas, it was possible to use Canonical Correspondence Analysis (CCA) as a tool to correlate habitat composition to disturbance factors. The application of CCA showed a high correlation of degradation and habitat loss with coastal erosion, trampling and presence of waste. Furthermore, different biodiversity indices were calculated based on floristic surveys conducted to quantify species richness of sampled areas. The conservation status of the sites was found to be diverse, from the total disappearance of the mobile dune habitats to their complete sequence. Surveys carried out along wide transects recording habitat coverage were performed with the aim of establishing the conservation status of dune systems in relation to disturbance factors using habitats as environmental indicators. Comparing sites characterized by the same extension in a homogeneous area, it was possible to expand the use of CCA analysis on habitat composition. Vegetation of the driftline (code 1210) and shifting dunes with Ammophila arenaria (code 2120) are the most sensitive habitats. Juniperus scrub (code 2250) is severely damaged by sea sprays, where mobile dune is absent, or disappears as a result of urbanization in the areas behind the mobile dunes. Natural wetland are extremely rarefied. It would be desirable to promote studies aimed to the characterization of residual areas such as on the coast of Pescia Romana, Pian dei Gangani and near the mouth of Arrone river. While erosion strongly affects mobile dune habitat, CCA analysis shows that beach use does not necessarily coincide with habitat decay. Rather, uncontrolled use of the beach with trampling and waste abandonment causes mobile dune habitat loss. Low impact recreational activities, based on beach use within delimited routes that avoid trampling on the mobile dune, are recommended as desirable sustainable tourism strategies in this area. The application of diversity indices is an important tool to quantify species richness on dunes. However, in particular environments consisting of strongly interrelated habitats, does not always give appropriate results. HDUNE diversity index better described the conservation degree of communities associated with the mobile dunes. The proposed methodology has been shown to be effective in fulfilling the study objectives and has potential application for other case studies in the Mediterranean. Dottorato di ricerca in Ecologia e gestione delle risorse biologiche

Le penisole del Mediterraneo e in particolare la loro porzione meridionale, sono hotspot di biodiversità sia a livello di specie che a livello intraspecifico. Tale caratteristica le rende degli ottimi laboratori naturali per studi volti a far luce sulle dinamiche microevolutive che determinano la distribuzione geografica della diversità genetica e la genesi degli hotspot di biodiversità intraspecifica. La ricchezza in diversità genetica intraspecifica è stata messa in relazione con il ruolo di rifugio svolto da queste aree per le specie temperate durante le severe oscillazioni climatiche del Pleistocene. Uno scenario proposto per spiegare tale relazione descrive queste aree come storiche aree depositarie della variabilità genetica intraspecifica, che grazie a condizioni ambientali favorevoli, avrebbero offerto a specie temperate le condizioni per la persistenza di grandi e stabili popolazioni. Secondo un altro scenario, denominato “refugia-within-refugia”, l’alta variabilità nelle aree presunte di rifugio sarebbe invece da attribuire a processi microevolutivi che avrebbero portato ad un incremento della diversità genetica, come la frammentazione allopatrica, eventualmente seguita da fenomeni di contatto secondario. Nel presente lavoro è stata analizzata la variazione geografica di tre specie di anfibi, Salamandra salamandra, Lissotriton italicus e Rana dalmatina, con lo scopo di indagare se e in che misura i due scenari evolutivi poc’anzi descritti possano avere influenzato la storia delle popolazioni di queste specie. I risultati dei singoli studi sono stati poi confrontati per poter rilevare le eventuali linee di concordanza e di discordanza, al fine di poter rilevare aspetti di validità generale su i principali processi microevolutivi implicati nella formazione di un hotspot di biodiversità intraspecifica. La variazione genetica in popolazioni italiane di S. salamandra è stata studiata attraverso l’analisi di marcatori sia nucleari (23 loci allozimici) sia mitocondriali (Cyt-b, 582bp). Le due classi di marcatori sebbene concordino nell’indicare una forte strutturazione geografica della variazione genetica, discordano sonoramente nella descrizione della collocazione della principale discontinuità filogeografica osservata. Tale discordanza suggerisce un contatto secondario tra le due sottospecie, S. s. salamandra e S. s. giglioli, in seguito al quale si sarebbe verificato un fenomeno di ibridazione introgressiva differenziale ai diversi loci. Sette loci allozimici diagnostici suggeriscono l’Appennino ligure come la sede di tale evento, cui avrebbe fatto seguito una massiccia introgressione selettivamente favorita della forma mitocondriale della sottospecie nominale nelle popolazioni della sottospecie S. s. giglioli, tale da soppiantare completamente la forma mitocondriale tipica della giglioli fino alla piana del Volturno, area emersa come la sede di transizione tra il gruppo meridionale e settentrionale di S. salamandra gigliolii. L’area presso l’Appennino ligure e quello settentrionale è risultata essere la sede dell’hotspot di diversità genetica della S. salamandra in Italia. L’origine di questo hotspot può essere attribuita a processi di frammentazione e ibridazione introgressiva. La variazione genetica nelle popolazioni di L. italicus è stata indagata attraverso l’analisi di 1897bp ottenute dall’amplificazione di due frammenti del mtDNA (ND2 e ND4) su campioni provenienti da 22 località rappresentative di tutto il suo areale. Tale analisi ha rilevato un pattern di diversità estremamente complesso, al di là di ogni previsione rispetto ai dati nucleari (loci allozimici) presenti in letteratura sul tritone italiano. Sono stati infatti individuati 2 linee evolutive principali, estremamente differenziate l'una dall'altra (6,8%), con distribuzione parapatrica, una delle quali è ristretta alla Calabria centro meridionale, mentre l’altra è invece diffusa nel resto dell’areale. Ciascuna linea è risultata ulteriormente suddivisa, e nel complesso si evidenziano 8 cladi terminali, 5 dei quali collocati in Calabria. Tale pattern suggerisce che le popolazioni del tritone italiano siano andate incontro a ripetuti cicli di frammentazione allopatica attraverso il Plio-Pleistocene, ed in particolare che durante l'ultima fase glaciale del Pleistocene si siano frammentate in otto rifugi. Le differenze osservate tra il pattern di diversità genetica osservato a livello del mtDNA e quello allozimico sono dovute ad un campionamento limitato della Calabria nel lavoro precedente, proprio dell’area emersa come hotspot di diversità e sede di rifugi multipli per il tritone italiano. La variazione genetica in Rana dalmatina è stata studiata attraverso l’analisi di un frammento del mtDNA (16S; 421bp) in individui campionati in 22 località dell’Italia, della Croazia e della Slovenia e con sequenze di individui della Spagna, Germania e Moldavia presenti in GenBank. I nostri risultati hanno individuato una variabilità genetica più alta tra le popolazioni italiane della R. dalmatina. La variazione genetica nelle popolazioni italiane, slovene e croate della R. dalmatina sono state ulteriormente indagate attraverso l’analisi di altri due frammenti del mtDNA (Cyt-b e COI; 1404 bp) su campioni provenienti da 40 località. Sono stati individuali due aplogruppi principali ben differenziati (4,2%), uno comprende aplotipi osservati in popolazioni a nord del margine settentrionale del bacino idrografico del fiume Volturno, mentre l’altro al sud di tale margine. Ogni aplogruppo è risultato ulteriormente suddiviso. Complessivamente, si evidenzia un pattern della diversità genetica geograficamente strutturato. Inoltre, la penisola calabrese è emersa come l’hotspot di diversità genetica intraspecifica della R. dalmatina, infatti qui sono stati osservati non solo uno dei 2 aplogruppi principali ma anche il 59% degli aplotipi. Sia il pattern filogeografico che l’analisi di demografia storica indicano che tale pattern è stato determinato principalmente da frammentazione allopatrica, espansione e contatti secondari. Complessivamente, nonostante le rispettive peculiarità delle loro storie evolutive, i pattern di diversità genetica delle tre specie studiate, sono risultati simili tra loro in quanto tutti fortemente strutturati geograficamente. Confrontando questi pattern sia tra loro che con quello di altre specie è stato osservata anche un’importante coincidenza spaziale nella locazione delle discontinuità osservate. Inoltre, anche se le sedi degli hotspot delle tre specie studiate sono risultate diverse, tuttavia i nostri dati indicano che l’origine di ciascuno di essi sia da attribuirsi principalmente a processi di frammentazione allopatrica, eventualmente seguite da espansione e da ibridazione introgressiva, e non ad una prolungata stabilità demografica delle popolazioni. Pattern simili, determinati dagli stessi processi appena descritti, sono stati documentati anche in altre specie non solo nel sud della penisola italiana, ma anche in specie di altre regioni del mondo diverse per storia paleogeografiche e/o paleoclimatiche. Pertanto, questi processi sembrano essere una caratteristica comune nella storia della formazione di un hotspot di diversità intraspecifica. Infine, le aree dove coincidono le sedi di discontinuità filogeografiche e/o zone di contatto secondario per più specie dovrebbero essere considerante non solo semplici hotspot di diversità intraspecifica, ma hotspot evolutivi. L’individuazione di queste aree ci permetterà pertanto di realizzare l’obiettivo principale della biologia della conservazione: proteggere la biodiversità e i processi che la generano e la sostengono. The southern Mediterranean peninsulas are well-known hotspots of biodiversity at both species and intraspecific level. This characteristic makes them excellent natural laboratories for studies to shed light on microevolutionary dynamics that determine the geographic distribution of genetic diversity and the genesis of intraspecific biodiversity hotspots. The richness in intraspecific genetic diversity has been attributed to the role of refuge played by these areas for temperate species during the severe climatic oscillations of the Pleistocene. One proposed scenario describes these areas as historical repositories of genetic variability for many temperate species, given that they offered the possibility for the long-term persistence of large and demographically stable populations. According to another scenario, known as “refugia within refugia”, high variability in areas of putative refuge would instead be attributed to microevolutionary processes that would lead to an increase in genetic diversity, such as allopatric fragmentation, possibly followed by secondary contacts. In this study we investigated the geographic variation of three species of amphibians, Salamandra salamandra, Lissotriton italicus and Rana dalmatina, with the aim of investigating whether and to what extent the two evolutionary scenarios described above may have influenced the history of populations of these species. The results of the individual studies were then compared, to individuate lines of concordance and/or divergence, in order to detect aspects of general validity for the microevolutionary processes most involved in determining the formation of a hotspot of intraspecific biodiversity. Genetic variation in the Italian populations of S. salamandra was investigated using both nuclear (23 allozyme loci) and mitochondrial markers. Although the two classes of markers both showed a geographically structured pattern of genetic diversity, they disagree strongly regarding the location of the main phylogeographic discontinuity observed. This discrepancy indicates a secondary contact between the two subspecies S.s. salamandra and S. s. giglioli, owing to an event of differential introgresseve hybridization at different loci. Seven allozyme loci suggest the Ligurian Apennines as the area of secondary contact. There subsequently took place a selectively favoured introgression of the S. s. salamandra’ mitochondrial form into the S. s. giglioli. This introgression replaced the S. s. giglioli’ mitochondrial form completely as far as the Volturno basin, the phylogeographical break for the southern and northern groups of S. salamandra gigliolii. Overall, the hotspot of genetic diversity of Italian S. salamandra is located in the Ligurian and Northern Apennines, and its origin can be attributed to a process of allopatric fragmentation and introgressive hybridization. Genetic variation in populations of Lissotriton italicus was investigated by analysis of sequences of two mitochondrial gene fragments (ND2 and ND4; overall 1897bp) of individuals from 23 localities spanning the entire species range. The analysis revealed a phylogeographical pattern of unexpected complexity, according to a previous allozyme survey of variation. Indeed, our data provided evidence of two strongly divergent lineages (6,8%), which had a parapatric distribution, one restricted to part of the Calabrian peninsula, the other widespread throughout the rest of the species range. Both lineages are further subdivided, giving a total of eight terminal haplogroups, five of which are found in Calabria. This pattern suggests that the species underwent repeated cycles of allopatric fragmentation throughout the Plio-Pleistocene; in particular, during the Late Pleistocene glacial cycle the Italian newt was fragmented into eight refugia. The discrepancy between our data and a previous allozyme survey of variation is due to the former study’s incomplete sampling in Calabria, in the exact area that was subsequently identified as multiple refugia for the Italian newt. Genetic variation in populations of Rana dalmatina was first investigated by analysis of sequences of one mitochondrial gene fragment (16S; 421 bp) of individuals sampled in 22 localities from Italy, Slovenia and Croatia, along with individual from Spain, Germany and Moldavia taken from a GenBank. Our results provided evidence that the highest level of genetic diversity of R. dalmatina is located in Italy. Genetic variation in Italian, Croatian and Slovenian populations of the agile frog was further analysed using two other mitochondrial gene fragments (Cyt-b and COI; overall 1404 bp) of individuals from forty localities. Two divergent haplogroups were identified (4,2%), one found in the population located above and the other below the northern edge of the Volturno river’s plain. Both haplogroups are further subdivided into other haplogroups. Overall, our data showed a geographically structured pattern of genetic diversity. The Calabrian peninsula proved to be the hotspot of intraspecific diversity for R. dalmatina, as one principal haplogroup and 59% of haplotypes were found there. Both phylogeographical and historical demographical analysis suggested that the pattern of genetic diversity was principally shaped by allopatric fragmentation in multiple refugia, followed by expansion and then by secondary contact. Overall, despite the peculiarities of their evolutionary histories, patterns of genetic diversity of the three species studied were similar to each other, since all showed a highly structured geographical pattern. Comparing these patterns, important spatial coincidences in the main locations of phylogenetic discontinuity were also identified. Although the locations of their hotspots were different, the origin of each hotspot was determined by allopatric fragmentation, possibly followed by expansion and introgressive hybridization and not by demographic stability of large populations. Similar patterns, determined by the same processes as described above, have been documented in other species not only in the south of the Italian peninsula, but also in species from other regions of the world with different paleogeographic and/or paleoclimatic history. Therefore, these processes are probably the common feature in the history of the formation of a hotspot of intraspecific diversity. Finally, those areas where we found phylogeographic discontinuity and/or contact zones should for many species not be regarded as simple hotspots of intraspecific diversity, but as evolutionary hotspots. Identifying such areas will help us realize the fundamental goal of conservation biology: protecting biodiversity and the processes that generate and sustain it. Dottorato di ricerca in Ecologia e gestione delle risorse biologiche

This study describes the conservation status of dune systems in relation to disturbance factors in the coastal stretch of the Viterbo province, Latium Region, Italy. Particular emphasis was given to the bioindication value of plant communities and their sequence. Each plant community was considered as a "habitat" in accordance with Annex I of the Directive 92/43/EU. Stress factors, such as sand dynamic and erosion, and anthropogenic pressures, such as trampling and bathing settlements, influence the sequence of habitats and weaken the system of relations that makes these coenoses to occur in extreme conditions. The choice to carry out surveys along wide transects, recording different data, allowed to explore the use of habitats as bioindicators. Comparing sites characterized by the same extension in a homogeneous area, it was possible to expand the use of canonical correspondence analysis (CCA) as a tool to correlate habitat composition and disturbance factors. The application of CCA showed a high correlation of degradation and habitat loss with coastal erosion, trampling and presence of waste. Furthermore, floristic surveys allowed the application of different biodiversity indices to quantify species richness of sampled areas. The conservation status of the sites investigated was found to be diverse, from the total disappearance of the mobile dune habitats to their complete sequence. The proposed methodology has been useful to fulfill the objective of the work and is applicable to other case studies in the Mediterranean.

Le Saline di Tarquinia sono un ambiente umido seminaturale e iperalino, di circa 190 ettari di estensione, situato sulle coste del Mar Tirreno, a Nord del Lazio. Sono separate dal mare da un sottile cordone dunale e sono collegate ad esso attraverso due canali: la “Foce di Ponente” da cui entra l’acqua marina e la “Foce di Levante” da cui l’acqua usciva. Per il loro valore naturalistico ed ecologico, quest’area è Riserva Naturale dal 1980; è stata poi riconosciuta come Sito di Importanza Comunitaria (SIC, Direttiva Habitat 92/43/CEE) e Zona a Protezione Speciale (ZPS, Direttiva Uccelli 79/409/CEE) con lo scopo di conservarne e proteggerne la biodiversità. Nel luglio 1997 l’impianto per la produzione del sale è stato chiuso. A causa della fine delle attività di estrazione del sale e di un evento alluvionale che inondò tutti i bacini nel dicembre 2004, le infrastrutture caddero in rovina con gravi conseguenze ecologiche sull’ambiente acquatico: aumento del tasso di sedimentazione di sostanza organica ed inorganica seguito da eventi di eutrofizzazione. Dal 2003 al 2006 le Saline di Tarquinia sono state interessate da un progetto Life Natura, che aveva come obiettivo principale il recupero ambientale dell’habitat laguna costiera. Diversi interventi di manutenzione straordinaria sono stati realizzati per ristabilire un corretto idrodinamismo e rimuovere il sedimento in eccesso dal fondo delle vasche attraverso opere di dragaggio, permettendo così una miglior circolazione delle acque. Al fine di valutare l’efficacia delle azioni del progetto Life Natura, negli ultimi anni sono stati effettuati i monitoraggi dei principali habitat presenti nella Riserva. In particolare per descrivere le condizioni del comparto acquatico è stato realizzato un monitoraggio chimico-fisico e biologico tra cui quello delle comunità macrozoobenthonica e planctonica. In tale contesto si inserisce il presente lavoro. La comunità macrozoobenthonica nel 2006/2007, dopo gli interventi del progetto Life, è risultata essere composta da 26 taxa; si tratta di specie opportuniste, marine o tipiche di ambienti salmastri. I risultati ottenuti, confermati dalle analisi statistiche, evidenziano fluttuazioni stagionali nella struttura e biomassa della comunità; variazioni spaziali tra le stazioni di monitoraggio, sono state osservate lungo un gradiente di salinità e confinamento: diversità, ricchezza specifica e biomassa presentano valori massimi nei bacini Nord, a minor salinità e confinamento, rispetto ai bacini Sud caratterizzati da salinità più alte (iperalini) e maggior grado di confinamento. Il monitoraggio della comunità macrozoobenthonica condotto a partire dal 1997 ha permesso di verificare gli effetti di eventi di disturbo naturale e antropico su questo ambiente umido seminaturale. Le analisi multivariate condotte nel presente lavoro, mostrano differenze significative nella struttura della comunità bentonica tra i campionamenti effettuati negli anni 1997-2007, con una chiara perdita di diversità in relazione alla chiusura dell’impianto e all’evento alluvionale (1997-2005), mentre un recupero è stato osservato nel 2006/2007 dopo gli interventi del progetto Life. Lo studio mostra che gli interventi realizzati hanno determinato un miglioramento delle condizioni ambientali dei bacini, in particolar modo quelli più prossimi al canale di accesso dell’acqua marina (zona Nord), dove in un censimento del 2006 si è anche registrato un incremento della diversità dell’avifauna, confermando l’efficacia della comunità bentonica come strumento per il monitoraggio degli ecosistemi acquatici lagunari. Ulteriori indagini da effettuarsi nei prossimi anni potranno verificare se i cambiamenti osservati sono di natura effimera o rispecchiano un duraturo miglioramento delle condizioni ambientali dei bacini. Questo lavoro comprende anche lo studio delle variazioni spaziali e temporali della biomassa fitoplanctonica e zooplanctonica al fine di effettuare una prima stima della biomassa disponibile come risorsa trofica, ma anche per contribuire alla conoscenza di un ambiente mediterraneo,iperalino, seminaturale e raccogliere dati utili alla conservazione e gestione dell’ambiente e delle sue risorse biologiche. I risultati mostrano che la biomassa fitoplanctonica aumenta lungo il gradiente di salinità e confinamento con bassi valori nell’area Nord (salinità più basse e minor confinamento) e valori più alti nell’area Sud (salinità più alte e maggior grado di confinamento), mentre la biomassa zooplanctonica così come quella macrozoobentonica, diminuisce da Nord a Sud. Dal punto di vista temporale la biomassa fitoplanctonica presenta dei bloom autunnali e invernali evidenti nelle stazioni sud, dove le fluttuazioni mensili sono risultate più marcate rispetto alle stazioni Nord. Tutte le stazioni mostrano invece valori minimi nei mesi primaverili. Per la biomassa zooplanctonica non ci sono evidenti fluttuazioni stagionali; nelle stazioni Nord l’andamento nel tempo è risultato simile a quello della biomassa fitoplanctonica, ma con variazioni mensili più pronunciate. Tarquinia Salterns are a seminatural and hypersaline humid environment of about 190 ha, situated in central coast of Tyrrhenian Sea (north Lazio, Italy). They are separated from the sea by a thin line of dunes and connected to it through two channels: “Foce di Ponente”, marine water inlet channel and “Foce di Levante”, marine water output channel. Because of its naturalistic and ecological value, this area is protected by a State Reserve from 1980; then, was recognized as Site of Community Importance (SCI, Habitat Directive 92/43/CEE) and Special Protection Area (SPA,Bird Directive 79/409/CEE) with the aim of biodiversity conservation and protection. Salt extraction ended in july 1997. Due to the ending of salt-mining activities and to a flood which overflowed all basins (December, 2004), hydrological infrastructures fall into ruin producing organic and inorganic matter sedimentation followed by eutrophication events. From 2003 to 2006 Tarquinia Salterns was interested by a three years project (Life Nature Project) aimed to environmental recovery of coastal lagoon habitat. Many measures were planned to recover hydrodinamism and to remove organic matter built-up (dredging) allowing a better water exchange. Also a monitoring plan of the main habitats of the Reserve was carried out to assess the ecological conditions of this area relating to engineering restoration measures (Life project activities).So a physical-chemical and biological water monitoring was carried out with special interest on macrozoobenthic and planktonic communities, a good indicator of ecological water conditions. After Life project activities (2006/2007), macrozoobenthic community was constituted by 26 taxa,mainly marine, opportunistic or typical brackish water species. The results, confirmed by statistical analysis, indicated that there are seasonal variations in community structure and biomass and that there are spatial variations among the sampling stations, along a confinement and salinity gradient:diversity, species richness and biomass are higher in basins with lower salinity values (North basins) than in hypersaline and more confinated basins (South basins). Macrobenthic community monitoring conducted since 1997 has allowed to verify the effects of man-induced and natural disturbance events on the humid seminatural environment. Multivariate analysis indicates a significant difference between benthic community structure and composition from 1997 to 2007, with a clear decrease of diversity in relation to saltpan's ending activities and to the flood (1997-2005), while a recovery of benthos assemblages was observed in 2006-07 after restoration activities realized through Life Nature Project. The extraordinary maintenance activities produced positive effects on the lagoon ecosystem with ecological recovery of North basins also proved by the avifauna biodiversity increase observed in 2006 census. In the next years biological monitoring will continue to check if the benthic community changes are ephemerals or linked to a real improvement of environmental water conditions. A study of phytoplanktonic and zooplanktonic communities biomass was conducted to estimate the total biomass available as trophic resource, to improve Mediterranean hypersaline - seminatural habitat knowledge and to collect data on biological resources useful to plan conservation and management activities. The results show that phytoplankton biomass increase along a salinity and confinement gradient,with low values in the North area (lower salinity and confinement) and high values in the South area (higher salinity and confinement) while zooplankton biomass, as macrozoobenthic biomass,decrease from North to South area. About seasonal variations of phytoplankton biomass, maximum values were observed in autumn and winter, above all in South basins where monthly fluctuations were more evident. All the sampling stations show minimum values in spring. Zooplanktonic biomass doesn’t show evident seasonal fluctuations; in the North area the trend is similar to phytoplankton. Dottorato di ricerca in Ecologia e gestione delle risorse biologiche

Lo studio è indirizzato a caratterizzare gli uccelli acquatici della Riserva Naturale Statale delle Saline (di 170 ha di superficie, con una zona umida di circa 120 ha), sia con una visione di lungo termine (dati storici) che attraverso il confronto tra la presenza delle specie e le variabili ambientali. Il lavoro è fortemente orientato nel definire indicazioni per la gestione di questa importante zona umida situata nella Maremma Laziale (Comune di Tarquinia), nell’ambito di un più ampio progetto ICZM (Integrated Coastal Zone Management) che interessa la costa laziale. Lo studio è consistito quindi in una analisi delle serie temporali di lungo termine relative agli uccelli svernanti (dati dei censimenti dell’International Waterfowl Research Bureau, ora Wtlands International), allo studio del ciclo annuale delle specie, alla definizione di possibili relazioni significative tra parametri ambientali misurati e presenza di determinati gruppi di uccelli omogenei per abitudini ecologiche, alla valutazione di possibili indicazioni gestionali per le Saline, anche alla luce degli interventi in corso durante il progetto di ricerca (Progetto LIFE). Più in dettaglio, gli obiettivi della ricerca erano: 1) definire di una check-list delle specie di uccelli osservati presso le Saline attraverso dati inediti e bibliografici, che includesse una lista degli uccelli nidificanti nelle Saline o nei pressi; 2) raccogliere dati di campo per definire il ciclo annuale di presenza delle specie, al fine di determinare i principali fattori esterni che influenzano la presenza delle diverse specie di uccelli; 3) raccogliere ed analizzare un data set di lungo termine (censimenti annuali degli svernanti) per valutare le dinamiche di lungo periodo; 4) raccogliere ed analizzare un data set pluriennale sugli uccelli presenti nel periodo invernale (ottobre-febbraio), in modo da poterlo utilizzare in particolare per analisi di correlazione con parametri ambientali misurati alle Saline. Per realizzare tali obiettivi si è raccolto nel corso dello studio un data set originale composto di: a) Serie storica: dati di presenza su 26 anni di tutte le specie osservate per i dati di metà inverno (per un totale di 36.881 records); b) Ciclo annuale: 44 rilevamenti di tutte le specie presenti (ogni 10 giorni) nel periodo novembre 2004-giugno 2006 per il ciclo annuale; Svernamento: 90 rilevamenti di tutte le specie presenti per il periodo 2000-2008 per lo svernamento e la migrazione (periodo settembreaprile, utilizzando dati bibliografici ed inediti per il periodo 2000-2004 – n. 20 uscite, e dati inediti per il periodo 2005-2008, n. 70 uscite); per un totale di 46.409 records. Il metodo utilizzato è stato quello del conteggio completo, che per questo genere di ambiente e di specie, altamente rilevabili, è considerato adeguato. Per gli ultimi tre inverni sono anche stati raccolti dati relativi a variabili di tipo ambientale; per tutto il data set è disponibile la profondità dell’acqua e la vasca di presenza di tutti gli individui; per l’inverno 2006-2007 sono disponibili i dati misurati relativi a salinità, ossigeno disciolto, profondità dell’acqua, pH e plancton; e per il periodo ottobre-dicembre 2007 anche dati di confronto sul benthos. Nel corso di tali ricerche si è cercato di sviluppare una analisi dettagliata della funzionalità di una piccola zona umida mediterranea per accogliere l’avifauna, basata su un cospicuo set di dati di campo, che permettesse di effettuare valutazioni a scale spaziali e temporali diverse per comprendere quali fattori determinano la presenza degli uccelli nel sito. Si è inoltre cercato di comprendere quali parametri ambientali, a scala locale, siano importanti per determinare nello specifico contesto dell’area di studio la diversità della comunità degli uccelli acquatici. Per poter procedere all’analisi di questo abbondante insieme originale di dati le specie di uccelli osservate sono state suddivise in diversi Guild di appartenenza, secondo le loro preferenze di tipo ambientale definite sulla base di dati pubblicati in letteratura. Gli strumenti utilizzati per classificare e ordinare tale insieme di dati sono stato scelti tra le consolidate tecniche di analisi multivariata idonee al trattamento di dati di ecologia e in particolare l’analisi di correlazione, l’analisi discriminante e i GLM (General Linear Models). Si è quindi riusciti: - a definire l’andamento delle presenze delle diverse specie nell’area; - ad ipotizzare quali siano i principali fattori che a larga scala determinano la presenza degli uccelli (dimensioni dell’area e ciclo della migrazione); - a dimostrare la segregazione spaziale dei diversi Guild di uccelli considerati all’interno delle diverse sott’unità ambientali (vasche) delle Saline; - a definire correlazioni tra guild di alcune specie e alcuni fattori ambientali (in particolare salinità e profondità dell’acqua) e le somiglianze e le differenze tra i diversi Guild di uccelli considerati; - ad esprimere prime ipotesi (da verificare con successivi studi e specifici disegni sperimentali) sulla correlazione tra disponibilità di risorse alimentari (benthos) e abbondanza degli uccelli nel sito. In particolare l’analisi di area vasta ha permesso di sottolineare che il modello insulare e l’andamento complessivo dei cicli migratori spiegano in termini generali l’abbondanza degli uccelli nell’area, mentre quelli di scala locale sono correlati con la segregazione spaziale delle diverse specie all’interno dell’area. Le Saline di Tarquinia sono uno dei pochissimi siti, in qualche caso l’unico, di nidificazione di specie esigenti e rare a scala regionale (Avocetta, Cavaliere d’Italia, Corriere piccolo, Fratino, Volpoca, Garzetta, Airone guardabuoi), ma la unificazione è spesso irregolare, probabilmente per il disturbo complessivo nel sito. Più costantemente importante appare lo svernamento, per il quale le Saline rappresentano uno dei più importanti siti regionali. Per quanto riguarda la tendenza complessiva storica dello svernamento, la zona umida delle Saline di Tarquinia mostra una tendenza significativa nel lungo periodo all’aumento delle presenze: i massimi storici di presenza sono stati registrati nel periodo di studio (inverno 2005-06, oltre 2.700 individui svernanti, tra cui 692 fenicotteri - il massimo storico per questa specie alle saline, dopo gli interventi del Progetto LIFE. Negli ultimi due inverni le presenze sono state inferiori, probabilmente per fattori esterni generali della migrazione. Sulla base delle indagini di tipo ecologico si è arrivati ad individuare possibili interventi gestionali per il sito, che sono stati ampiamente descritti ed articolati (controllo e diminuzione del disturbo, creazione di isole per la sosta e possibilmente la nidificazione degli uccelli, gestione del livello delle acque). Ulteriori sviluppi possibili che possono approfondire quanto realizzato con il presente studio riguardano: la definizione di un disegno sperimentale più specifico per correlare i parametri ambientali alla distribuzione degli uccelli, che parta dai dati raccolti con questa tesi; in particolare il confronto in parallelo tra alcune specie di uccelli e presenza del benthos, quantificandone la biomassa, per verificare se la disponibilità di cibo sia un fattore determinante la presenza di tali specie. Goal of this study was a detailed description of waterbirds of Tarquinia Salinas National Natural Reserve that covers about 170 ha, including a wetland of about 120 ha, and their ecology, both with a long-term view by historical data analysis, and comparing specie’s presence and environmental variables. The work was strongly addressed to define management prescriptions for this important wetland located in Maremma Laziale (Tarquinia Municipality), in the framework of a wider ICZM (Integrated Coastal Zone Management) project, covering Latium’s coastal area. Study issues were: waterbird long term historical temporal data series analysis, using data from IWRB (International Waterfowl Research Bureau, now Wetlands International) midwinter counts; circum-annual cycle of waterbird species; study of correlations between environmental variables (salinity, water deep, pH, Oxygen) and bird guilds with similar ecological preferences; development of management prescriptions, following the experience developed in the framework of a LIFE project. More in deep, study goals have been the following: 1) developing a species check-list for the site by original and bibliographical data; 2) keeping field data to define annual cycle of species, to determine main external factors influencing the presence of different waterbird species; 3) gathering and analysing a long-term data set (mid-winter census data) to evaluate long-term trends; 4) gathering and analysing a data set on wintering birds (October-February) to use it for correlation analysis with environmental data. To reach these goals, a original data set was taken, made by: a) Historical series: presence data for 26 years for all observed species in mid-winter IWC data (36.881 records); b) Annual cycle: 44 observations for any species (every 10 days) for nov 2004- June 2006; Wintering: 90 observations for any species 2000-2008 period (September-April, bibliographical and original data for 2000-2004 – n. 20 visits, and original data for 2005-2008 period 2005-2008, n. 70 visits); amounting 46.409 records. Method used was total count, assumed correct for this kind of open habitat and strongly-visible species. For last three winters environmental variables data were taken: for the whole data set classes of deep of water and environmental unit (pond number) were registered. For 2006-2007 winter data from a separate study concerning salinity, Oxygen, pH, water deep and plankton (diversity, biomass) are available. For October-December 2007 only data on benthos (diversity, biomass) are available, too. During this study a detailed analysis of functionality of a small Mediterranean artificial wetland (salt works) for waterbirds, based on a relevant field data set, have been developed. Evaluations on different temporal and spatial scales have been made., trying to understand what kind of factors are determining waterbirds presence and abundance in the site. At local scale, data were tested to understand which environmental factors are relevant do determine waterbirds diversity in the specific study area. Because the huge amount of data, difficult to analyse, waterbird species have been divided in different guilds with similar ecological and feeding behaviour, evaluated on the basis of literature information. Analysis were developed for each specie’s guild (herbivores, filtrating eaters, fish-eaters, omnivores ducks, shorebirds, gulls). Statistical analysis was developed using multivariate techniques commons in ecology like correlation analysis, discriminant analysis and GLM (General Linear Models). Main study results are: - description of historical presence of different species in the area; - hypothesis about main factors that at large geographical scale are determining specie’s presence in the area (area-abundance correlation and migration cycling); - demonstration of spatial segregation of different species and species’ guilds inside spatial units (ponds) in the Salinas; - to define correlations between some species’ guilds and some environmental factor (especially salinity and water deep); - to elaborate first considerations about correlations between species’ guilds and food availability (benthos) in the site, to be developed in more detailed experimental designs in the future. In general, insular model and migration drive probably total waterbird abundance; at local scale salinity, water deep and probably benthos biomass (especially Chironomidae) are correlated with observed spatial segregation of species. Tarquinia Salinas are one of few nesting sites, sometimes the only one, for rare at regional scale and environmentally demanding species like Avoset, Stilt, Shelduck, Egret, Cattle heron. For these species reproduction is frequently irregular, probably for the high disturbance level on the site. Wintering seems to be more regular; Salines are one of the main wintering sites in the Latium Region. Concerning general historical trends for waterbird wintering, this wetland shows a clear significant trend to increase abundances in the long-term. Historical maximum have been recorded turing the study period (2005-2005 winter, with more then 2.700 wintering birds, between them 692 Flamingoes – Phoenicopterus ruber -, historical maximum for this species at Salinas), after LIFE project intervention. In the last two winter presences decreased, probably for external factors dues to migration waves. On the basis of ecological analysis the study developed a series of management prescriptions, widely described and articulated. Main indications are concerning disturbance control and decreasing, creation of islands for bird roost and possibly nesting, water level management. Possible development of present study will be specific experimental design to define correlations between benthos – especially Chironomidae - and bird species abundance. Dottorato di ricerca in Ecologia e gestione delle risorse biologiche

Le saline di Tarquinia sono un ex impianto di produzione del sale, dismesso nel 1997. Da allora, a causa di una ridotta attività di manutenzione ordinaria, molte strutture dell’impianto sono andate incontro ad un progressivo degrado. Il flusso idrico è notevolmente ridotto ed è di conseguenza aumentato il tasso di sedimentazione della sostanza organica ed inorganica. Alla fine del 2004 (i giorni tra il 6 e 8 dicembre), l’area delle saline ha subito un evento alluvionale. In pochi gironi sono caduti 204 mm di pioggia, provocando l’esondazione di un canale che circonda il perimetro delle saline. L’intera area è rimasta inondata per diversi giorni e l’impatto sull’ambiente acquatico e le comunità biologiche è documentato in questo lavoro. Lo scopo del lavoro svolto è lo studio della struttura e della dinamica dei popolamenti bentonici delle Saline di Tarquinia al fine di raccogliere dati sulla composizione della componente bentonica, di evidenziarne i principali trend stagionali e di studiare la risposta ad eventi di disturbo, di origine naturale ed antropica. Nel corso del 2003 sono state campionate 6 vasche all’interno dell’area della Riserva oggetto degli interventi di asporto di sedimento previsti dal Progetto Life – Natura e di precedenti studi sulla comunità bentonica. A partire da dicembre 2004, è stato effettuato il monitoraggio di 3 delle 6 stazioni precedentemente campionate. I campionamenti sono stati effettuati con cadenza stagionale nella prima campagna di monitoraggio e con cadenza circa bimensile nella seconda campagna di monitoraggio. Risultati La comunità bentonica osservata alle saline di Tarquinia è costituita da un gruppo di specie tipicamente salmastre, quali C. glaucum, A. ovata, a cui si aggiungono a secondo del periodo di campionamento e delle stazioni indagate, C. insidiosum, G. aequicauda e gli Oligocheti. Una porzione cospicua della comunità bentonica è invece rappresentata da specie che rientrano nella definizione di “taxa opportunisti”, quali Hydrobia spp, C. capitata, S. decoratus e le larve di Chironomidi. La componente più tipicamente marina, rappresentata da specie quali N. levigata, P. cultrifera e I. baltica, è decisamente modesta, scarsamente diffusa e relegata alle zone sotto maggior influenza del mare. La scarsa presenza di specie marine può essere ricondotta all’elevato grado di confinamento dell’habitat acquatico, racchiuso all’interno di bacini di modesta superficie e profondità. In relazione all’alluvione del dicembre 2004, tutti gli indici di comunità esaminati rilevano una profonda variazione della comunità: la fauna bentonica è risultata costituita prevalentemente dalle larve di Chironomidi e dal mollusco gasteropode Hydrobia spp., che diventano le specie predominanti A questi si sono aggiunte alcune specie tipicamente salmastre come C. glaucum, A. ovata e C. insidiosum. Da segnalare che non sono stati più raccolti individui appartenenti al taxa degli Anellidi (Policheti ed Oligocheti). Un’analoga scomparsa delle specie di Policheti è stata rilevata da Giangrande (1995) nel lago costiero di Aquatina (Puglia) quando la salinità è scesa intorno al 9‰; Cognetti (2000) rileva che specie di policheti eurialine possono colonizzare le aree più interne dei bacini costieri e delle lagune se la salinità non scende al di sotto del limite del 8 ‰. I confronti di lungo termine nella struttura della comunità bentonica hanno rilevato come passando dal 1997 sia avvenuta una semplificazione della comunità bentonica. Nel 1997 era infatti riconoscibile un pattern del benthos a livello stagionale meno evidente nelle campagne di campionamento successive. Conclusioni I dati raccolti in questo studio hanno per messo di descrivere la struttura dei popolamenti bentonici di un ambiente umido costiero seminaturale caratterizzato da bassi livelli di energia idrodinamica e da elevato tenore salino. Considerazioni conclusive: - La comunità bentonica è costituita da specie opportuniste, salmastre e marine, frequenti in ambienti mediterranei costieri caratterizzati da bassa energia idrodinamica. Si tratta di specie ad ampia valenza ecologica la cui selezione è effettuata sulla base della tolleranza alle variazioni dei principali parametri chimico–fisici delle acque. - Le principali variazioni spaziali nella struttura e nella composizione della comunità avvengono secondo un gradiente di confinamento/vivificazione legato alla distanza delle vasche dal canale di ingresso dell’acqua marina. Per quanto riguarda la salinità è emerso che per concentrazioni superiori al 60 ‰ si assiste ad una drastica riduzione del numero di specie. - Le principali variazioni temporali nella struttura e nella composizione della comunità avvengono secondo cicli stagionali, con un picco di diversità in primavera e un secondo picco, rilevato non in tutte le vasche, autunnale; mentre un minimo di diversità viene in genere rilevato alla fine della stagione estiva, in accordo con le variazioni tipiche delle biocenosi bentoniche descritte in ambienti mediterranei simili. - Sulle variazioni di lungo termine della comunità bentonica, nel periodo compreso tra il 1997 e il 2003 si è osservato un decremento del numero di specie tipicamente marine ed un aumento della densità dei popolazioni delle specie più opportuniste, quali le larve di chironomidi e i policheti C. capitata e S. decoratus. Tali taxa sono indicatori di arricchimento organico nei sedimenti e di scarse concentrazione di ossigeno. La dismissione dell’impianto di produzione del sale e, quindi, il passaggio ad un tipo di gestione minimale, che garantisce solo la circolazione delle acque, ha avuto sicuramente un ruolo sul trend sopradescritto. - In relazione ai disturbi della comunità bentonica, determinate dalla drastica dolcificazione delle acque in seguito all’alluvione del dicembre 2004, si rileva come nei mesi immediatamente successivi la comunità presenti una semplificazione della sua struttura ed una omogeneizzazione specifica dei popolamenti, senza più alcuna evidenza di una zonazione biologica in relazione al gradiente di confinamento. Si è dovuto aspettare fino alla ripresa primaverile per assistere ad un primo recupero della diversità e della densità. In particolare si nota la quasi completa scomparsa del taxa degli anellidi; solo ad ottobre viene registrata la presenza della specie S. decoratus e di alcuni Oligocheti. La scomparsa di taxon come quello degli anellidi, caratterizzato da specie opportuniste, è stato associato ad una riduzione della resilienza della comunità bentonica (Lardicci, 2001). Dato che le saline di Tarquinia rappresentano un biotopo costiero legato intimamente alle attività antropiche da un lungo periodo, la progressiva riduzione delle attività di gestione ordinaria e straordinaria degli ultimi mette a serio rischio i livelli produttivi dell’habitat che fino a poco tempo fa hanno garantito l’esistenza di una delle ultime zone umide salmastre laziali. Quindi il ripristino della funzionalità dell’area passa necessariamente attraverso un’attenta gestione che garantisca, con opere a basso impatto ambientale, la presenza di una adeguata colonna d’acqua in ogni vasca nonchè il flusso delle acque, attività che fino a poco tempo fa era garantita da una periodica manutenzione delle vasche e delle strutture dell’impianto legate alla circolazione dell’acqua (canali e chiuse). Ciò garantirà una maggiore omeostasi dell’ecosistema. Inoltre, grazie ad un maggiore idrodinamismo verranno raggiunti livelli di produttività più elevati. Ne potranno trarre vantaggio i più alti livelli della catena trofica, con l’obiettivo di invertire il trend negativo osservato della biodiversità degli uccelli. In 1997 the Tarquinia salt pan became inactive and the maintenance activities were remarkable reduced, so many hydrological infrastructures fall into ruin. The reduced water circulation brought to an increase of the organic and inorganic particles sedimentation speed. In order to preserve the ecological value of the salina by hydrological infrastructures restore, a Life-Natura project was financed in 2002. Moreover at the end of 2004, an heavy rain caused the outflow of a perimetral channel of the salt pan. The whole area remained submerged under a freshwater bed for some days. This work describes the effects of the event on the macrobenthic community adapted to iperaline condition. The benthos is the principal tool used to describe brachisk water condition for its sensitivity to man-induced or natural impacts. The aims of the present study was to describe the composition, the distribution and abundance of benthic macroinvertebrate fauna of Tarquinia’s saltpans in relation to seasonal trends and to man-induced and/or natural disturbance. In 2003, the benthic macrofauna was sampled in six ponds where studies on benthic assemblages were carried on in 1997 and 2001. The same area is object of the sediment remove of Life-Nature restoration project so the data achieved in present study became important to evaluate the effect of the restoration works. A second sampling program was performed from december 2004 to september 2005 in order to estimate the changes of benthic communities after the water flood. Results The benthic community of Tarquinia’s salt pan consisted of a typical brackish species, as C. glaucum, A. ovata and, less frequently, C. insidiosum, G. aequicauda and the Oligochaeta. A second group of opportunistic taxa was recognized and it was constituted from Hydrobia spp, C. capitata, S. decoratus and Chironomid larvae. The presence of marine species, as N. levigata, P. cultrifera e I. Baltica, is very scarce and localized in the area of major sea water influence. This is probably due to the high confinement of aquatic habitat which closed in bacins of low size and small depht. After the 2004 disturbance event, all the benthic community indices revealed an heavy change in macroinvertebrate assemblages which became mainly constituted from the Chironomid larvae and the gastropod Hydrobia spp.. Together to these taxa, some brackish species, also harvested in the previous sampling program, were found: C. glaucum, A. ovata e C. insidiosum. No more individuals of Anellida taxa (Polichaeta ed Oligochaeta) were found until september sampling, about one year later the disturbance event (the flood). A quite similar disappear of Anellida species was described by Giangrande & Fraschetti (1995) in Aquatina lake (Puglia, Italy) in relation to ipoaline condition. Cognetti (2000) noted that the more eurialine polychaetes taxa are able to colonize the brackish environments only if the salinity not falls under 8 ‰ value. A drastic simplification of fauna assemblages was revealed from the long term comparison of macrobenthic communities (1997-2003). The seasonal pattern of benthic fauna recognized in 97’ quite disappeared in the subsequent sampling analysis. CONCLUSIONS This study described the structure and dynamics of benthic assemblages in a humid seminatural environment characterized by low hydrodynamic energy and high salinity. The following conclusive considerations emerged. - Taxa typical of paralic Mediterranean habitat with low level of hydrodynamic energy were found in benthic community. These were opportunistic, brackish and marine species with wide ecological value. Their colonization and subsequent selection happened on the basis of their tolerance to the instability of chemical–physical water conditions. - Evident spatial changes in structure and composition of macroinvertebrate fauna is recognizable along a confinement/vivification gradient due to the sea inlet distance. In relation to the salinity gradient, a drastic reduction of species diversity was observed for salinity concentration value higher than 60 ‰. - A temporal trend in the benthic assemblages was identified. So a peak of diversity was showed in spring and, a second peak, observed in few stations, in autumn. The lowest diversity occured at the end of summer, as frequently happened in similar Mediterranean habitat. - About long-term variations along the 1997-2003 period, a drastic reduction of typical marine species and a notable increment of opportunistic taxa were evident. Some species, as Chironomid larvae and the polychaetes C. capitata e S. decoratus, whose population raised, are considered indicators of organic enrichment and low oxygen concentration in the sediment. The salt-production ending and the following change into an hydrological infrastructures minimal management played a role in the described processes. - About short-term variations of benthic fauna structure after the flood (december 2004), a considerably simplification of benthic assemblages and a clear similarity of benthic communities were recognized without any evidence of the biological zonation, previously noted and connected to the confinement gradient. A moderate increase in diversity and density of macrofauna assemblages was observed in spring. During 2004/2005 no organisms belonging to Anellida taxa were harvested. In October sampling, few Oligocheata and the specie S. decoratus were gathered. The drastic reduction of Annelids opportunistic species was considered by Lardicci et al. (2001) as evidence of a reduced resilience capacity, a well known property of estuarine and brackish community. - The progressive decrease of regular and out of ordinary management activities in Tarquinia salt pans, a coastal biotope intimately related to manually maintenance activities, put at risk the habitat production and consequently the existence of one of the last brackish humid area in the Lazio Region (Italy). The ecosystem functionality necessaries of an active and careful management based on low impact human activities, as the maintenance of an appropriate depth of water bacins and of a good hydrodinamism. Moreover a continuous maintenance of the bacins and of the hydrological infrastructures (channels, hydraulic reticule, banks, watergates), as usually made in the past management, are necessary. The purpose is to improve the ecosystem homeostasis. Moreover the major hydrodinamism could promote high productivity levels which brought advantages to the higher trophic levels with the aim to invert the negative trend observed in avifauna biodiversity. Dottorato di ricerca in Ecologia e gestione delle risorse ecologiche