Ricerca

“Un driver è una qualunque fattore naturale o umano che direttamente o indirettamente causa variazioni in un ecosistema” (MA 2005)

L’azione dell’uomo sull’ambiente è complessa e si manifesta con l’alterazione della struttura e del funzionamento degli ecosistemi con modificazioni che riguardano i tassi di sintesi e produzione delle strutture biologiche, le caratteristiche delle composizioni chimiche, i flussi di energia e materia, i processi di popolazione e comunità e quindi, in ultima analisi, la biodiversità.

La maggior parte delle caratteristiche ecosistemiche poggiano su teorie generali che forniscono esplicite predizioni riguardo i processi di funzionamento ecosistemici. Tuttavia la maggior parte delle attuali teorie ecosistemiche riescono a spiegare variazioni e cambiamenti dovuti ai driver naturali, mentre è spesso difficile predire quella quota di variabilità imprevista dovuta all’azione dell’uomo. Questa variazione residua è misurabile come deviazione dalle predizioni teoriche e ciò può fornire indizi per spiegarne le cause. In questo contesto, il tema unificante e la domanda più ricorrente nel Laboratorio di Ecologia Sperimentale e del Comportamento del Dipartimento di Ecologia dell’Università di Palermo riguarda come i driver naturali e la quota di variabilità residua dovuta all’azione dell’Uomo, si combinino nel determinare le dinamiche ecosistemiche, a partire dalla singola specie sino al livello di comunità. Di conseguenza ogni forma di “pressione umana” sugli ecosistemi acquatici che sia in grado di “far deviare dai loro schemi naturali” i processi e il funzionamento, richiama la nostra attenzione.

In Laboratorio si studiano gli effetti della contaminazione chimica, dell’alterazione dovuta alla pressione fisica (e.g., inquinamento acustico, termale) e gli effetti dovuti ai cambiamenti globali (incremento di temperatura e della CO2), a partire dagli organismi sessili del benthos sino ai grandi pelagici e dagli ambienti di basso-fondo mobile agli ambienti intertidali rocciosi e subtidali. Per far ciò, usiamo differenti approcci e strumenti tra cui lo studio dei flussi di energia e materia attraverso i differenti comparti, lo studio dei tratti comportamentali degli organismi coinvolti nell’acquisizione di cibo, nell’uso dell’habitat, nella predazione e nell’accoppiamento e dei tratti fisiologici principali coinvolti nel budget energetico degli organismi.

Le persone del Laboratorio, sin dagli studenti di triennio fino ai post-doc, amano essere coinvolti ed affrontare questi argomenti con rigore scientifico e capacità di innovazione. I componenti del Laboratorio sono spinti a sviluppare ricerca innovativa ed indipendente inquadrandola nel contesto di rilevanti ed ampie teorie ecologiche.

Tutti sono chiamati a scrivere riguardo la loro ricerca, a partire dagli studenti di triennio, ed è quindi una grande fortuna avere con me persone che hanno il desiderio di crescere culturalmente e di pubblicare le proprie idee sulle riviste internazionali più quotate.

Progetti

  • 2021-2023 FEAMP 1.40 Regione Sicilia [Coordinatore e Responsabile Scientifico del Progetto] “Rete integrata per il monitoraggio e la produzione di un modello regionale di gestione delle risorse e degli ecosistemi marini nei Golfi di Castellamare, Patti e Catania (RETE 3-G).” [Progetto in consorzio con Stazione Zoologica Napoli (Sede di Palermo), Consiglio Nazionale delle Ricerche, Università degli Studi di Catania].
  • 2020-2023 Italia-Malta V-A 2016 [Coordinatore e Responsabile Scientifico del Progetto]: “Capitalization of HARMONY results (SenHAR)” – code C2-3.1-115 Priority Axis 3, Specific objective 3.1
  • 2020-2022 Ministero dell’Istruzione, dell’Università e della Ricerca (MIUR), Programma Nazionale di Ricerca in Antartide – PNRA D.D. 1314 del 25/05/2018 PNRA18_00097 – B2, [Responsabile Unità Ricerca UNIPA]. ROSs Sea ecosystem aNd emeRging cOntaminants: new chaLlenges and potential threats in a changing worLd (ROSS’n’ROLL).
  • 2019-2022 Ministero dell’Istruzione, dell’Università e della Ricerca (MIUR), Programmi di Ricerca Scientifica di Rilevante Interesse Nazionale (PRIN), [Responsabile Unità Ricerca UNIPA]. MArine Habitats REStoration in a climate change-impaired Mediterranean Sea [MAHRES].
  • 2019-2022 Programma ENI di Cooperazione Transfrontaliera Italia-Tunisia 2014-2020 [Responsabile Unità Ricerca UNIPA]. Invasion biologique marine et pêche: étude, atténuation des dommages et adaptation dans le contexte du changement climatique” [BLEU-ADAPT].
  • 2019-2022 Programma ENI di Cooperazione Transfrontaliera Italia-Tunisia 2014-2020 [Responsabile Unità Ricerca UNIPA]. Promouvoir et développer une aquaculture multi-trophique durable et intégrée [PATINER].
  • 2018-2021 INTERREG Italia-Malta V-A 2016 [Coordinatore e Responsabile Scientifico del Progetto], “The Italo-Maltese harmonization for a Good Environmental Status: sea-floor integrity and interactions with invasive species to preserve the marine ecosystem functioning (HARMONY)” – code C1-3.1-31 Priority Axis 3, Specific objective 3.1.
  • 2014-2017 Australian Research Council (ARC) [Co-Principal Investigator], Surviving in a hostile ocean: can marine organisms adapt and acclimatize to rapid climate change?
  • 2013-2015 Programma Nazionale di Ricerca in Antartide (PEA 2013 PNRA) [Responsabile Unità Ricerca UNIPA], Bando 2013 Linea di Intervento C “TUNU Euro-Arctic Marine Fishes (TEAM-Fish): Impatto dei cambiamenti climatici su biodiversità, adattamento, bioaccumulo di contaminanti. Paragoni con l’Antartide”.
  • 2014-2015 Hong Kong Research Grants Council [Co-Principal Investigator e Responsabile Unità Ricerca UNIPA] del Joint Project con School of Biological Sciences/The University of Hong Kong (Prof. Gray Williams). “Predicting the fate of marine bivalves in a warming world”.
  • 2012-2015 Ministero dell’Istruzione, dell’Università e della Ricerca (MIUR), Programmi di Ricerca Scientifica di Rilevante Interesse Nazionale (PRIN), [Responsabile Unità Ricerca UNIPA]. “Osservazione, analisi sperimentale e modellizzazione per la gestione di impatti multipli nei sistemi costieri (TETRIS)”.
  • 2012-2014 Consiglio Nazionale delle Ricerche (CNR) per i Programmi di Ricerca in Antartide (PEA 2010 PNRA) [Responsabile Unità Ricerca UNIPA]. “Flussi di contaminanti organici persistenti tra comparti abiotici e biotici di ecosistemi polari”.
  • 2011-2012 Ministero dell’Ambiente [Coordinatore e Responsabile Scientifico del Progetto]. Il sistema mesolitorale della riserva di “Capo Gallo ed Isola delle Femmine” (PA) (MEGIS).
  • Programma Nazionale di Ricerche Italia in Antartide – 2009-2011 [Responsabile Scientifico di Unità Operativa del Progetto]: “Flussi di contaminanti organici persistenti tra comparti abiotici e biotici di ecosistemi polari”. Progetto con Università di Siena (Italia) e Università di Firenze (Italia);
  • Regione Siciliana, Assessorato Cooperazione Commercio Artigianato e Pesca – 2010 [Responsabile Scientifico del Progetto]: “La pesca: un mestiere antico e un bene culturale da salvaguardare”. Progetto di divulgazione scientifica nelle scuole di primo e secondo grado;
  • Climate Impact Research Coordination for a larger Europe (CIRCLE), European Commission e Ministero dell’Ambiente – 2008/2010 [Responsabile Scientifico del Progetto]: “The impact of climate change on Mediterranean intertidal communities: losses in coastal ecosystem integrity and services – INTER-MED”. Progetto ERA-NET con University of Haifa (Israele) e University of Dubrovnik (Croazia);
  • Ministero delle Politiche Agricole e Forestali (MIPAf) – 2008/2010 [Responsabile Scientifico di Unità Operativa del Progetto]: “Effetto dei POP sulle reti trofiche pelagiche”. Progetto con Università di Siena e ICRAM;
  • Consiglio Nazionale delle Ricerche (CNR) e Daimar srl – 2008 [Responsabile Scientifico del Progetto]: “Effetto del rumore nautico sul comportamento degli organismi marini”;
  • Regione Siciliana POR Misura 4.17 – 2008 [Responsabile Scientifico del Progetto]: “Campagne informative e di sensibilizzazione scolastica per una migliore conoscenza delle risorse del mare siciliano: lo studente va a pesca, n. II”. Progetto di divulgazione scientifica nelle scuole di primo e secondo grado;
  • Ministero dell’Ambiente – 2007/2009 [Responsabile Scientifico del Progetto]: “Effetti del disturbo sonoro generato dal traffico nautico sulle comunità marine della Riserva di “Capo Gallo ed Isole delle Femmine” (PA)”;
  • Ministero dell’Ambiente – 2007/2009 [Responsabile Scientifico del Progetto]: “Effetti del disturbo sonoro generato dal traffico nautico sulle comunità marine della Riserva di Ustica (PA)”;
  • ENI-ICRAM – 2007/2008 [Responsabile Scientifico di Unità Operativa del Progetto]: “Studio della diversità biologica di specie necto-bentoniche in ambienti off-shore su strutture artificiali di piattaforme estrattive in Mar Mediterraneo”;
  • DAIMAR-CNR – 2007/2008 [Responsabile Scientifico di Unità Operativa del Progetto]: “Messa punto di protocolli e disegni sperimentali ed analisi dei dati comportamentali inerenti le attività del progetto RI 1.3, 1.4, 1.5 e SP 2.5”;
  • Regione Siciliana – 2007 [Responsabile Scientifico del Progetto]: “Campagne informative e di sensibilizzazione scolastica per una migliore conoscenza delle risorse del mare siciliano”. Progetto di divulgazione scientifica nelle scuole di primo e secondo grado;
  • Regione Siciliana, POR – 2006/2007 [Responsabile Scientifico del Progetto]: “Ipotesi di un modello integrato di gestione della fascia costiera del golfo di Castellammare attraverso l’uso di moderne tecniche di allevamento soft finalizzate alla riduzione degli impatti da maricoltura e all’integrazione e sviluppo economico del comparto della piccola pesca”;
  • URS-ENI – 2007 [Responsabile Scientifico di Unità Operativa del Progetto]: “Analisi del benthos di fondi mobili nell’area di Gela (Sicilia Meridionale)”;
  • WWF Italia – 2007 [Responsabile Scientifico del Progetto]: “Procambarus clarkii all’interno della Riserva “lago Preola e Gorghi Tondi (Mazara del Vallo, Tp)”: distribuzione, densità, ruolo trofico ed aspetti comportamentali”;
  • BIOCE Project, European Union and University of Reykjavik (Iceland) – 2004 [Responsabile Scientifico del Progetto]: “Food web analysis and biomagnification in Sandgerdi shores (Iceland) using multiple stable isotopes”.

Metodologia

Principali Linee di Ricerca e Metodologie:

  • Disegni sperimentali, simulazione ed elaborazione statistica avanzata (Metodologie: GMAV, MATLAB, METAWIN, ORIGIN, PRIMER, SIGMAPLOT, Statistica);
  • Approccio meta-analitico in review sugli effetti della variabilità naturale e antropogenica sui processi ecologici (Metodologie: quantitative reviewing meta-statistics);
  • Performance fisiologiche di organiismi filtratori in natura e in mesocosmo al variare di fattori fisici [temperatura; irradianza], chimici [salinità] e trofici [disponibilità di cibo] (Metodologie: clearance rate [Coulter Counter], tasso di respirazione [Stratkelvin], tasso di escrezione [colorimetrico], ritmo cardiaco [tecniche cardio-plethysmographich non-invasive]);
  • Cambiamenti comportamentali di specie costiere sottoposte a disturbo sonoro in ambiente e in laboratorio (Metodologie: analisi comportamentali quantitative [analisi immagini], analisi acustiche [idrofoni; amplificatori acustici; analisi del suono]);
  • Struttura e dinamiche di popolazioni costiere, pesci e invertebrati (Metodologie: biometrie, metodo gravimetrica, produzione secondaria, analisi otoliti, analisi gonadi);
  • Disponibilità di cibo e flusso della materia orgnica attraverso la marine food webs (Metodologie: clorofilla-a [colorimetrico], materia organica totale [gravimetrico], lipidi, carboidrati e proteine [colorimetrico], isotopi stabili di carbonio e azoto [solo elaborazione e interpretazione]).

Ecosistemi principali:

    • INTERTIDALE ROCCIOSO (Mediterraneo, Nord Atlantico, Mar Cinese);
    • AMBIENTI DI BASSO FONDO (saline, stagni e lagune; Mediterraneo);
    • SISTEMI SUBTIDALI INQUINATI vs INTATTI (acquacultura [organica], chimica, termica, sonora; Mediterraneo, Nord Atlantico, Mar Cinese).

Laboratorio

Il laboratorio è composto da:

  • un laboratorio chimico, dotato di attrezzature per lo studio del flusso della materia organica attraverso l’ecosistema acquatico;
  • un laboratorio umido, per lo studio della biodiversità e dell’ecologia di comunità e di popolazione;
  • una sala lettura (con più di 350 libri e reports);
  • una piccola sala pc-carrel (con 9 postazioni pc);
  • una sala immagini, per l’osservazione delle risposte comportamentali degli organismi.

Tali spazi sono frequentati quotidianamente da circa 30 persone (laureati, master, dottorandi e post-dottorati) con svariate capacità tecniche e professionali. Nell’EEB Lab si conducono ricerche in ecologia marina grazie all’uso di attrezzature avanzate, quali:

  • Coulter Counter II per esperimenti di clearance rate in organismi filtratori;
  • Strathkelvin 782 meter, 1302 elettrodi e una camera respirometrica per misurare la respirazione di organismi acquatici (principalmente di invertebrati bentonici come i mitili etc.);
  • analizzatore CHN;
  • spettrofotometro (Shimadzu 1800) and spettrofluorimentro (Jasco);
  • attrezzature per l’analisi chimiche e trofiche in mare e per l’analisi di sedimenti e tessuti animali (materia organica totale, clorofilla-a, nutrienti, lipidi, carboidrati, proteine);
  • 3 pompe e 12 beker per la filtrazione di acqua (47 e 25 mm di diametro);
  • hardware (2 pc-station) e software per analizzare ed interpretare le immagini-video del comportamento;
  • 1 microscopio ottico;
  • 4 binoculari;
  • 6 videocamere subacquee per la registrazione del comportamento di animali marini;
  • 1 termo-camera FLIR B2;
  • 4 amplificatori per misurare il battito cardiaco di invertebrati collegati a un oscilloscopio portatile (FLUKE 125) più 2 computer portatili dotati di Fluke View 3.0;
  • 4 computer portatili per misurazioni in campo;
  • 2 celle 3m x 3m (da 0-40°C) con lampade per simulare differenti gradi di irradianza e ventilatori per mantenere l’umidità;
  • 10 acquari (80 l) e 20 acquari (10 l) utilizzati per il mantenimento di organismi sperimentali;
  • 1 acquario intertidale (1 m x 1 m, h = 50 cm) per simulare i ritmi tidali (in cella);
  • attrezzatura per Scope for Growth (16 beker; in cella);
  • Multiprobe instruments (Yellow Springs SD6000 più 60 m di cavo con fluorimetro) per l’acquisizione di dati oceanografici e i campionamenti di acque (4 bottiglie Niskin, dischi Secchi etc.), sedimenti (carote etc.), fauna (reti per plancton e per pesci) e flora (reti);
  • 1 idrofono per registrare il rumore in ambiente marino;
  • 1 cannocchiale per osservazioni in campo;
  • una stazione meteo;