Bio-geomorphic patterns in tidal environments

I sistemi bio-geomorfologici a marea sono tra i sistemi più esposti a trasformazioni, anche irreversibili, a causa dei notevoli cambiamenti climatici generati da cause naturali o antropiche, con importanti conseguenze ecologiche e implicazioni socioeconomiche. E' quindi di fondamentale importanza lo sviluppo di modelli per prevedere l'evoluzione di questi sistemi soggetti a forzanti variabili e, se presenti, studiarne i loro stati di equilibrio dinamicamente stabili. L'idea che gli ecosistemi d'acqua dolce e terrestri possano essere soggetti a bruschi passaggi fra stati di equilibrio stabile alternativi, come risultato di retroazioni tra i diversi consumatori e le risorse limitanti, è ampiamente nota e riconosciuta. D'altro canto, dimostrazioni teoriche o osservazioni dirette della esistenza di tali stati di equilibrio negli ecosistemi intertidali non sono ancora consolidate o ampiamente discusse. Ciò è dovuto ad un approccio prevalente riduzionista, finora principalmente basato su modelli puramente ecologici o puramente geomorfologici, mentre la dinamica accoppiata di morfologia e biologia nella zona intertidale è ancora in gran parte inesplorata. La presenza e la sopravvivenza delle strutture morfologiche a marea, e in particolare delle barene, sono intimamente connesse con l'attività biologica, in particolare con la presenza di vegetazioni alofite. Infatti, le osservazioni e i modelli che accoppiano processi geomorfologici e biologici indicano che la vegetazione influenza in modo cruciale gli stati di equilibrio attraverso la produzione di suolo organico, la cattura di sedimenti, e la stabilizzazione contro l'erosione prodotta dalle onde da vento. Spesso, specie vegetali differenti vivono a quote altimetriche diverse ma molto ravvicinate fra loro, associate ad altrettanto diverse pressioni ambientali, determinando in tal modo l'emergere del fenomeno di zonazione. In questo studio si presentano alcune analisi modellistiche sulla distribuzione spaziale di strutture geomorfologiche e vegetali negli ambienti a marea come risultato di retroazioni bi-direzionali tra i processi fisici e biologici. Viene discussa e rielaborata l'interpretazione tradizionale che vede il fenomeno di zonazione come una relazione univoca fra i processi presenti nella zona intertidale (cioè competizione fra specie e controlli edafici), che non riesce a cogliere il ruolo attivo svolto dalla vegetazione nel modellare questo ambiente. Si utilizza così un modello puntuale che accoppia dinamiche fra elevazione e vegetazione, descrivendo i principali processi che portano alla formazione di tali sistemi, mostrando come gli stati di equilibrio stabile, in competizione fra loro, siano responsabili della formazione delle caratteristiche strutture osservate a grande scala negli ambienti a marea. L'estensione delle analisi ad un contesto unidimensionale permette di esplorare il meccanismo che porta alla formazione delle ben note strutture a piccola scala, associate a diverse distribuzioni di specie vegetali sulle barene. Il modello sviluppato, incorpora per la prima volta la competizione fra specie, la mutazione di specie, il trasporto di sedimenti e la produzione di suolo in un ambiente esteso nello spazio, evidenziando come la formazione a piccola scala di strutture topografiche e vegetali intrecciate fra loro, siano guidate da retroazioni bio-geomorfologiche. Si analizza infine la robustezza a larga e piccola scala delle strutture bio-geomofologiche al variare delle forzanti esterne presenti, con implicazioni sulla resistenza degli ecosistemi barenali al cambiamento climatico e alle pressioni antropiche