Nitrogen and Phosphorus dynamics in coastal areas: common patterns, peculiarities and ecological implications

L'attività  svolta nel corso del Dottorato di ricerca ਠstata focalizzata sullo studio della dinamica dell'azoto e del fosforo in differenti ecosistemi costieri lungo le coste della Campania. In tutto il mondo il sistema costiero ਠsottoposto a forti pressioni legate a fenomeni antropici che avvengono su scale spazio†"temporali completamente differenti da quelle caratteristiche dei forzanti naturali. Pertanto, comprendere la dinamica e il funzionamento degli ecosistemi marino-costieri ਠun tema complesso e di notevole interesse. Infatti, qualunque intervento di gestione o di risanamento della fascia costiera non puಠprescindere da una dettagliata conoscenza di tali sistemi. Nel corso di questo lavoro ਠstato seguito un approccio progressivo, con una prima caratterizzazione dei tre principali golfi della costa campana, basata sui dati raccolti nell'ambito di un programma di monitoraggio, ma limitati sia in termini di parametri misurati sia in termini di risoluzione verticale. Si ਠquindi studiata la dinamica di N e P lungo la colonna d'acqua e la loro relazione con i parametri fisici, analizzando i dati storici di una stazione ubicata nel Golfo di Napoli (LTER-MareChiara). Infine, durante i primi due anni del Dottorato, ਠstata condotta un'attività  sperimentale specifica, con la misura di ulteriori parametri chimici e biologici alla stazione di MareChiara, che hanno permesso di definire il ruolo del comparto microbico nella modulazione della dinamica di N e P nel Golfo di Napoli. Pi๠nel dettaglio, nella prima parte del lavoro, ਠstata analizzata la distribuzione superficiale di N e P (totali, inorganici e organici) in differenti ecosistemi, ubicati lungo la costa campana, utilizzando i dati raccolti nell'ambito del progetto nazionale Si.Di.Mar (Sistema Difesa Mare). Per ogni sito di indagine ਠstata analizzata la composizione media, la variabilità  interannuale e la stagionalità  delle differenti forme di N e P. Inoltre ਠstata effettuata una classificazione dei differenti ambienti in base alle proprietà  chimiche e sono stati individuati i meccanismi che maggiormente influenzano la dinamica di N e P all'interno dei sotto-sistemi individuati. N e P presentano una notevole variabilità  spaziale nelle acque costiere della regione Campania sia in termini di concentrazioni assolute sia in termini di rapporti relativi. Le stazioni ubicate nel Golfo di Gaeta e nel Golfo di Napoli presentano un elevato carico di nutrienti di origine terrigena e caratteristiche eutrofiche-mesotrofiche. In tali aree la variabilità  di N e P ਠprevalentemente guidata dagli apporti terrigeni. Al contrario, nel Golfo di Salerno, soprattutto nella parte meridionale, gli input terrigeni sono notevolmente ridotti, le acque costiere presentano caratteristiche meso-oligotrofiche e la dinamica di N e P ਠinfluenzata notevolmente dagli scambi con le acque aperte. La frazione inorganica disciolta predomina nelle stazioni ubicate in prossimità  delle foci fluviali, mentre nelle altre stazioni N e P sono presenti prevalentemente in forma organica. I nitrati rappresentano la componente predominante dell'azoto inorganico disciolto (DIN) in prossimità  dei fiumi Sarno e Picentino, mentre l'ammoniaca rappresenta circa il 50% del DIN in prossimità  del Sarno. In tutte le stazioni ubicate nel Golfo di Napoli, sono state riscontrate elevate concentrazioni di ammoniaca e fosfati, indicatori di una forte pressione antropica. Infine una marcata stagionalità  del rapporto N/P nel pool inorganico ਠstata osservata in tutti i siti di indagine, nonostante le differenti caratteristiche chimiche di ciascuno. La distribuzione verticale di N e P inorganici ਠstata studiata utilizzando i dati raccolti nel periodo 2002-2009 nella stazione LTER-MareChiara. Utilizzando una tecnica di decomposizione moltiplicativa, ਠstata stimata l'influenza delle variabilità  interannuale, della stagionalità  e degli †˜eventi' sulla distribuzione di N e P. Le forzanti fisiche (temperatura e salinità ) e meteorologiche (precipitazioni) sono state analizzate al fine di evidenziare il loro ruolo nel modulare la dinamica di N e P. I risultati ottenuti hanno mostrato che l'apporto di N inorganico ਠlegato a differenti sorgenti. L'ammoniaca predomina nello strato pi๠superficiale ed ਠsoprattutto legata agli apporti terrigeni, i nitrati presentano due differenti meccanismi di arricchimento. Nello strato superficiale prevalgono gli input terrigeni, mentre la parte pi๠profonda della colonna d'acqua ਠinfluenzata anche da altri processi (quali la rimineralizzazione e la circolazione sub-superficiale). Le precipitazioni e gli apporti terrigeni generalmente determinano un incremento di N e P e del rapporto N/P. Quindi le caratteristiche chimiche delle masse d'acqua superficiali potrebbero essere utilizzate come traccianti delle sorgenti di nutrienti. Infine ਠstata condotta un'attività  sperimentale volta a caratterizzare la distribuzione verticale e temporale di N e P in termini di: †¢ concentrazione †¢ ripartizione †¢ rapporti stechiometrici all'interno dei differenti pool (disciolto inorganico, disciolto organico e particellato). Inoltre, sono state eseguite misure di attività  enzimatica (fosfatasi alcalina e leucina aminopeptidasi) e di biomassa (del fitoplancton e dei batteri eterotrofi), per analizzare il ruolo delle comunità  microbiche nella dinamica di N e P. I risultati ottenuti hanno evidenziato la presenza di un'elevata variabilità  temporale, pi๠marcata nello strato superficiale. La dinamica di N e P ਠfortemente influenzata dalle attività  biologiche, soprattutto all'interno del pool particellato. Per N e P inorganici ਠstata osservata una stretta dipendenza sia dai processi fisici sia da quelli biologici.