Assessment of European eel (Anguilla anguilla L.) population dynamics in the Comacchio lagoon using mathematical models and the role of global factors in population collapse

unto L’anguilla europea, Anguilla anguilla L., è una specie catadroma e semelpara che vive quasi tutta la sua vita negli ambienti di acqua dolce, di transizione o di mare costieri (stadio di anguilla gialla). E’ presente, sebbene per poco tempo, anche in ambienti oceanici, infatti quando raggiunge la maturità sessuale allo stadio di anguilla argentina, gli individui iniziano a migrare dai sistemi di acqua dolce o marini costieri e di transizione, raggiungono il Mar dei Sargassi (Oceano Atlantico) per compiervi l’accoppiamento e la deposizione delle uova da parte delle femmine e successivamente gli animali muoiono. Le larve, allo stadio di “leptocefalo”, utilizzando le correnti oceaniche del Oceano Atlantico, compiono il percorso inverso raggiungendo le coste europee dove con una ulteriore metamorfosi si trasformano in “cieche” che si portano negli ambienti di transizione o di acqua dolce. I dati sugli stock giovanili indicano in modo inequivocabile un marcato declino durante gli ultimi quarant’anni, questo è vero non soltanto per A. anguilla, ma anche per A. rostrata L. (l’anguilla americana) e l’A. japonica T. & S. (l’anguilla giapponese). La pesca dell’anguilla nelle Valli di Comacchio (Italia, Nord Adriatico), dove è presente una delle più antiche tradizioni di pesca organizzata dell’anguilla al mondo, dimostra largamente questo declino. Prendendo in esame e mettendo a confronto i dati di A. anguilla a Comacchio, da periodi passati di analisi e dati di raccolte effettuate nel 2011-2012, oltre che dati di letteratura, sono state svolte le ricerche inerenti la tesi di dottorato con i seguenti obbiettivi: a) Sviluppare una nuova relazione lunghezza-peso (LWR) e una nuova relazione lunghezza –età (LAR) per Anguilla anguilla della Valle di Comacchio sulla base dei dati raccolti nel 2011, e confrontarle con le relazioni descritte in precedenza in bibliografia . b) Sviluppare un modello dimensione-età con metodi Bootstrap e Bayesiano per la comprensione della dinamica di popolazione dell’anguilla in una laguna semichiusa, ed applicare il modello medesimo alla popolazione di Comacchio. c) Analizzare una serie di lungo termine sulla produzione di A. anguilla a Comacchio, ed analisi della bibliografia per identificare il ruolo sia al livello locale sia al livello globale, delle varie tipologie di stress sul collasso della popolazione. d) La maggior parte della tesi utilizza modelli matematici relativi alla dinamica della popolazione di anguilla e alle caratteristiche morfometriche. Tali modelli consistono di molte funzioni bivariate che descrivono attributi isolati delle popolazioni. Per questo motivo è stato aggiunto nella tesi un ulteriore capitolo teorico che riporta una review della letteratura e una sintesi di vari tipi di molte funzioni che possono essere usate per risolvere problemi ecologici, ambientali o più genericamente biologici. I risultati della tesi evidenziano che lo stock di Anguilla di Comacchio presenta circa il 99% di femminilizzazione, questo probabilmente legato alla riduzione del numero degli individui della popolazione. L’analisi della relazione LWR mostra che questa non viene influenzata dalla riduzione del numero degli individui della popolazione e si avvicina a quanto stimato alla fine degli anni Settanta prima del crollo della popolazione. Invece LAR viene influenzata dalla riduzione numerica sì da ridurre le classi di età e di conseguenza i tassi di maturazione risultano più veloci (anguille argentine più giovani, più lunghe e più pesanti prima della loro migrazione). Il modello dimensione-età è stato calibrato con i dati 2011 ed ha restituito una curva di sopravvivenza, un valore di stock, di tasso di reclutamento e un tasso di metamorfosi (da gialla ad argentina) per la popolazione di Comacchio. Il modello è stato validato con successo usando i dati 2012. L’approccio modellistico includeva un metodo di correzione degli errori dovuti alla dimensione delle maglie delle reti, mentre una nuova funzione bivariata per la stima della curva di sopravvivenza è stata inserita nel modello. Il procedimento di bootstrap era utilizzato per valutare il livello di incertezza per ogni parametro inserito nel modello utilizzando gli intervalli 95% della distribuzione “highest posterior density” (approccio Bayesiano). Lo stock stimato e il reclutamento del modello erano almeno dieci volte più bassi delle stime rispettive ottenute in precedenti studi usando dati della fine degli anni ’80 mettendo in evidenza lo stato cruciale della popolazione. I dati di produzione di anguille argentine dalle Valli di Comacchio, che equivale alla totalità degli individui migranti, copre il periodo dal 1781 al 2013, e costituisce la più lunga raccolta di dati annuale al mondo per la pesca di uno specifico tipo di pesce. I dati includono anche informazioni sulla perdita di habitat e di altri fattori di stress per la popolazione (i.e. temperature molto basse, ipersalinità, inondazioni, inquinamento, ecc.). Il ruolo dei fattori di stress locali sono stati analizzati come causa del declino della popolazione, mentre informazioni addizionali, provenienti dalla letteratura, venivano anche usate e discusse per verificare effetti di stress di tipo globale (i.e. raccolta di cieche a scopi acquacolturali, cambiamenti climatici oceanici, perdita di habitat, inquinamento e parassitismo) su tre differenti specie di anguilla, A. anguilla, A. rostrata e A. japonica. Il collasso della popolazione nelle Valli di Comacchio, che ha avuto inizio negli anni ’70, non mostra segni di possibile recupero, e non può essere spiegato dagli stress di tipo locale. La letteratura relativa agli stress di tipo globale, suggerisce che le tre specie di anguille, subiscono l’effetto combinato di più fattori negativi. L'acquacoltura, che dipende interamente dalle cieche catturate in natura, svolge un ruolo chiave nel declino degli stock naturali. La relazione fra produzione da acquacoltura europea rispetto alle rese delle Valli di Comacchio ed altri dati pubblicati dimostrano, nella riduzione delle popolazioni, il ruolo chiave delle catture di cieche a scopi acquacolturali. Stime conservative fatte usando dati FAO, mostrano che la quantità corrente di cieche necessarie a sostenere la produzione acquacolturale in Europa e in Asia è di circa 2x109 individui. Questa domanda, largamente soddisfatta da cieche di specie Anguilla anguilla, può giustificare il marcato declino della specie, in quanto il mercato delle cieche si è espanso a livello internazionale. Un ultimo studio teorico ha prodotto un totale di 20 modelli che possono descrivere curve a campana simmetriche e non, curve convesse o semplici sigmoidi (tipo curva di crescita con saturazione), curve doppio sigmoidi (tipo curva di crescita con saturazione), curve bilineari e periodiche. I modelli possono anche essere modificati per descrivere la relativa variazione di una variabile dipendente (range della variabile dipendente fra 0 e 1). Sono state anche prodotte linee guida aggiuntive su come creare una curva specchio basata su ognuno dei 20 modelli.