Tube-worm bioconstructions: exploring novel ecological aspects and biotechnological applications

Biogenic reefs built by Sabellaria polychaetes provide habitat for diverse assemblages and deliver key ecosystem services, yet they face natural and anthropogenic threats. Despite their protection under EU Directives, they remain poorly studied, particularly in the Mediterranean, leading to their classification as Data Deficient. This PhD aimed to address knowledge gaps using S. alveolata reefs from Marina di San Nicola (Ladispoli, Italy). First, a manipulative experiment tested reef resilience to multiple disturbances (battering and harvesting damage). Surprisingly, moderate disturbance promoted patch expansion without affecting other structural traits, suggesting high resistance of intertidal reefs. Second, a competition experiment assessed whether sessile organisms limit S. alveolata expansion. Reef growth occurred only when competitors were removed, with effects varying by season, highlighting the role of removal timing. Third, species-area relationships within S. alveolata patches were explored. Contrary to classical models, larger patches hosted fewer species, and assemblage structure varied across spatial scales, suggesting size-dependent ecological processes. Finally, the study investigated the biotechnological potential of S. alveolata. Extracts enhanced melanin synthesis in murine melanoma cells, opening possibilities for dermatological applications. Overall, this research provides novel ecological insights, informs reef conservation strategies, and suggests potential biotechnological applications, balancing habitat preservation with sustainable resource use. --- I reef biogenici formati dai policheti Sabellaria ospitano comunità diversificate e forniscono importanti servizi ecosistemici, ma sono minacciati da fattori naturali e antropogenici. Nonostante siano protetti dalle Direttive UE, rimangono poco studiati, soprattutto nel Mediterraneo, e sono classificati come Data Deficient. Questo dottorato ha affrontato alcune di queste lacune utilizzando i reef di S. alveolata di Marina di San Nicola (Ladispoli, Italia). Innanzitutto, un esperimento manipolativo ha testato la resilienza del reef a disturbi multipli (battering e harvesting). Sorprendentemente, livelli moderati di disturbo hanno favorito l'espansione del reef senza alterarne la struttura, suggerendo un’elevata resistenza. In secondo luogo, un esperimento di rimozione ha valutato se organismi sessili limitino l’espansione di S. alveolata. Il reef si è espanso solo in assenza di competitori, con effetti variabili in base alla stagione, evidenziando l’importanza del timing della rimozione dei competitori. Il terzo obiettivo ha esplorato la relazione specie-area. Contrariamente ai modelli classici, le chiazze più grandi ospitavano meno specie e la struttura delle comunità variava su diverse scale spaziali, suggerendo processi ecologici dipendenti dalla dimensione. Infine, è stato indagato il potenziale biotecnologico di S. alveolata. Gli estratti hanno stimolato la produzione di melanina in cellule di melanoma murino, suggerendo possibili applicazioni dermatologiche. Nel complesso, questo lavoro fornisce nuove prospettive ecologiche, supporta la conservazione dei reef e apre nuove strade per applicazioni biotecnologiche, conciliando tutela ambientale e uso sostenibile delle risorse naturali.