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Biologia ed ecologia di Caulerpa racemosa

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Una specie è introdotta quando la sua comparsa in una regione è direttamente o indirettamente collegata con un’attività umana.

Alcuni dei criteri che permettono di stabilire se una specie possa essere stata introdotta sono:

  1. la specie è nuova nell’area in questione;

  2. il nuovo sito è molto circoscritto e da esso la specie si diffonde seguendo un vettore di diffusione;

  3. c’è una potenziale sorgente di introduzione nelle vicinanze (porti, laboratori, acquari, industria dell’acquacoltura).

     

Oltre che a cercare di individuare quali sono le specie introdotte è importante analizzarne i vettori di introduzione, le modalità di propagazione e le eventuali conseguenze sull’ambiente e sulle attività umane. I vettori di introduzione conosciuti fino ad oggi sono:

  1. il traffico marino e le attività “offshore” che garantiscono il trasporto sia sulle carene delle navi, tramite il fenomeno del fouling, sia nelle acque di zavorra;

  2. l’abbattimento delle barriere geografiche; in Mediterraneo è il caso del canale di Suez;

  3. l’importazione di organismi.

 

Nel Mediterraneo fino al 1995 sono state introdotte più di 60 specie di macroalghe di cui 8 possono essere inserite nella lista degli organismi invasivi. Tra queste 8 alghe c’è Caulerpa racemosa (Forsskäl) J. Agardh.

Una specie viene definita invasiva quando è ecologicamente e/o economicamente dannosa poiché o ha un forte impatto sulle specie chiave autoctone o riesce a prendere il loro posto.

Il risultato dell’invasione da parte di questo tipo di specie è una profonda modificazione della struttura delle comunità bentoniche preesistenti che può alterare gli equilibri naturali rimandando al problema della salvaguardia della biodiversità.

Meisnez nel 2001 ha proposto una gerarchia degli impatti potenziali sulla biodiversità ed ha individuato quattro livelli gerarchici in funzione:

  1. del vigore dell’invasore;

  2. della sua capacità competitiva ed associativa;

  3. della sua velocità di espansione;

  4. della perennità della sua presenza. 

Caulerpa racemosa corrisponde al quarto livello, il più preoccupante.

E’ stato evidenziato che quest’alga è in grado di occupare tridimensionalmente lo spazio: questo fa si che le sue fronde rappresentino uno schermo alla luce per le altre specie algali.

Inoltre Caulerpa racemosa produce metabolici secondari tra i quali la caulerpenina che è coinvolta nella difesa chimica di quest’alga contro la pressione esercitata dagli erbivori e all’interno della struttura della competizione interspecifica.

Quest’alga infestante, essendo ubiquitaria ed avendo una dinamica di invasione elevata, è stata in grado di colonizzare tutti i biotopi della frangia infralitorale: ambienti fotofili, sciafili, substrati duri, matte morta di Posidonia oceanica (L.) Delile.

Dall’inizio del secolo scorso, C. racemosa, la cui introduzione in Mediterraneo è chiaramente correlata con l’apertura del canale di Suez, ha cominciato a colonizzare il bacino orientale del nostro mare e a partire dagli anni ’90 si è diffusa anche in zone dove le acque sono relativamente fredde come le coste italiane e francesi.

 

Figura 1: distribuzione di Caulerpa racemosa “varietà invasiva” in Mediterraneo

Attualmente questa è la distribuzione di Caulerpa racemosa in Mediterraneo, ma sicuramente in futuro quest’alga invaderà altri fondali.

 

Biologia ed ecologia di Caulerpa racemosa.

Caulerpa racemosa è un‘alga che sebbene sia presente durante tutto l’arco dell’anno, è caratterizzata da una dinamica stagionale molto definita.

La maggior attività vegetativa di ha nel periodo compreso tra l’estate e l’autunno, sia per quanto riguarda l’allungamento degli stoloni che per la crescita degli assi eretti che raggiungono la massima taglia nei mesi autunnali. Tra Dicembre ed Aprile la specie mostra un’interruzione dell’accrescimento che però non intacca il potere competitivo dell’alga nei confronti delle altre fitocenosi. Durante il periodo freddo gli stoloni si mantengono aderenti al substrato e ciò permette una ripresa della crescita molto rapida all’inizio della stagione calda.

Informazioni importanti sulle modalità di accrescimento di C. racemosa sono state ottenute anche da osservazioni in acquario.

Nel Mediterraneo si ritiene che la riproduzione asessuale dia il contributo maggiore alla diffusione di Caulerpa racemosa di cui, teoricamente, tutti i frammenti hanno la potenzialità di stabilizzarsi sul substrato e rigenerare le porzioni mancanti.

Quindi Caulerpa racemosa ha effetti molto marcati sugli ecosistemi bentonici. A seguito della sua invasione sono stati osservati:

  1. una riduzione della biodiversità macroalgale;

  2. una riduzione della percentuale di ricoprimento macroalgale

  3. un cambiamento dell’abbondanza relativa degli strati vegetazionali.

Diventa quindi fondamentale monitorare l’espansione di quest’alga infestante che rappresenta una minaccia per la biodiversità del Mediterraneo.

 

 

Lo studio.

In particolare con il mio studio mi sono occupata del monitoraggio di Caulerpa racemosa lungo le coste del Golfo di La Spezia con lo scopo di studiare il suo ciclo di accrescimento, di individuare le variabili chimico-fisiche che influenzano la sua crescita, di seguire la dinamica di invasione dell’alga e valutare la sua espansione durante il periodo di studio.

 

Descrizione dell’area di studio.

Per realizzare questo lavoro innanzitutto è stata necessaria la raccolta di una grande quantità di dati per poter definire l’evoluzione della temperatura superficiale dell’acqua, che presenta un andamento stagionale con valori che vanno da 22° in estate a 14°, ma anche per individuare la direzione del flusso delle masse d’acqua che è quasi sempre diretto verso N-O e risulta essere influenzato dagli apporti fluviali dei fiumi Arno e Magra che fanno sentire i loro effetti specialmente sulla salinità.

 

 

Grafico 1: variazione temporale della media delle temperature nel periodo '94-'95 (da Bassano et al., 1998).

 

 

Grafico 2: variazione temporale della media delle temperature nel periodo '97-'98 (da Bassano et al., 1998).

 

 

Distribuzione di Caulerpa racemosa e osservazioni in situ.

Nel 1999, sono stati individuati popolamenti di Caulerpa racemosa in cinque siti lungo la costa del Golfo di La Spezia: Cala di Maramozza, Seno di Mezzana, Punta delle Stelle e Seno di Treggiano.

 

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Le colonie di C. racemosa sono state rinvenute sia su substrato duro che su substrato molle, principalmente su piani orizzontali, ed anche sulle pareti inclinate di massi nel Seno di Maramozza.

La colonia di C. racemosa di Cala di Maramozza è la più estesa tra quelle rinvenute lungo queste coste e già nel 1999, ricopriva una superficie maggiore di 100 m2; l’ampia zona di substrato colonizzata ha fatto ipotizzare che questo fosse uno dei primi siti invasi da C. racemosa nell’area di studio.

Gli altri popolamenti di Caulerpa racemosa rinvenuti lungo queste coste risultano essere di estensione minore rispetto a quello di Cala di Maramozza: due chiazze sono state rinvenute all’interno del Seno di Mezzana, una presso il lato di levante di circa 12 m2 di superficie e l’altra presso il lato di ponente di 1 m2. Un accenno merita anche il fatto che presso il Seno di Treggiano C. racemosa è stata rinvenuta in due chiazze, di circa 9 m2 ciascuna, in prossimità di un piccolo insediamento di Posidonia oceanica.

Un’ulteriore chiazza di Caulerpa racemosa è stata individuata sul fondale del lato orientale dell’isola del Tino (RAMOGE, 2001).

Nell’estate 2002 sono stati fatti altri rilievi nella Cala di Maramozza sia per monitorare lo stato dei popolamenti di questa baia sia per studiare le variazioni dell’estensione del prato di C. racemosa.

Quello che è emerso da queste osservazioni ha evidenziato che le chiazze di quest’alga infestante si sono ulteriormente espanse rispetto agli anni passati.

L’aspetto più interessante che è stato osservato all’interno di questa baia era che, già nei primi giorni del mese di Agosto, C. racemosa si trovava in uno stato mucillaginoso che sta ad indicare l’inizio della regressione dell’alga che, dopo circa un mese, era quasi totalmente scomparsa:erano stati identificati solo gli stoloni nella forma ridotta, tipica dell’arresto della crescita nel periodo invernale.

Nel 2002, sono stati effettuati dei rilevamenti anche nel Seno delle Stelle, dove Caulerpa racemosa è stata individuata per la prima volta nell’Ottobre di quell’anno e dove sono stati effettuati gli studi sull’alga.

 

Andamento dei parametri fisici.

La baia delle Stelle per quasi tutto il periodo di osservazioni è stata caratterizzata da una visibilità che arrivava sul fondo.

Le condizioni di questo parametro, che è stato misurato utilizzando un disco Secchi, sono andate peggiorando nella seconda metà del mese di settembre, periodo durante il quale la visibilità si è ridotta a meno di due metri dalla superficie.

Questa drastica riduzione può essere imputata al peggioramento delle condizioni meteorologiche che sono state influenzate dal susseguirsi di diverse perturbazioni durante le quali si sono avute  delle mareggiate che hanno mobilizzato i sedimenti dal fondale.

Durante il periodo estivo, invece, la situazione meteorologica è stata caratterizzata da un persistente campo di alta pressione che ha avuto come maggiore conseguenza il perdurare di stabili condizioni marine.

 

 

Per quanto riguarda l’andamento della temperatura dell’acqua, parametro che è stato misurato con un termometro per acquari, è stato abbastanza simile a quello degli scorsi anni, nonostante nel mese di Agosto e nella prima metà del mese di Settembre siano stati misurati valori maggiori rispetto a quelli degli anni precedenti.

Anche questo fenomeno è da imputare alle persistenti condizioni meteorologiche di alta pressione che hanno provocato un innalzamento della temperatura dell’aria che, nel Mar Ligure, risulta influenzare molto la temperatura degli strati superficiali delle masse d’acqua (Bianchi e Morri, 2001).

 

 

Grafico 3: andamento temporale della temperatura sul fondo.

 

Le acque del Seno delle Stelle sono state anche caratterizzate da una scarsa limpidezza dovuta alla costante e cospicua presenza di particolato in sospensione che provoca un maggiore assorbimento della radiazione luminosa.

 

 

 Grafico 4: andamento temporale della visibilità nella colonna d'acqua.

 

 

Risultati.

 

Caulerpa racemosa è stata segnalata per la prima volta sul fondale del versante occidentale della baia delle Stelle nell’Ottobre 2002. Sono state individuate 9 chiazze che occupavano una superficie totale di circa 10 m2 e che erano tutte situate a profondità comprese tra i 3 ed i 7 metri. Il ricoprimento di Caulerpa racemosa non era uniforme perché l’alga era assente dove erano presenti spugne incrostanti, alghe incrostanti e zone di pascolo dei ricci, che però occupavano superfici piuttosto ridotte.

Le osservazioni in questo sito sono ricominciate nell’Aprile 2003. Caulerpa racemosa ha fatto la sua comparsa a partire dal mese di Giugno ed ha avuto una ripresa della crescita molto rapida che ha fatto si che l’alga colonizzasse rapidamente il substrato raggiungendo i valori massimi di ricoprimento nel mese di Agosto. Durante il periodo estivo, non è stato osservato un incremento del numero di chiazze ma è stato rilevato un notevole incremento delle loro dimensioni.

A Settembre sono state misurate le nuove dimensioni delle chiazze ed è stato calcolato che la superficie totale occupata da Caulerpa racemosa era di circa 32 m2 che corrispondono ad un aumento di superficie che si aggira intorno al 240%, valore che coincide con quello dell’accrescimento annuale medio delle singole chiazze.

 

 

Grafico 5: variazione annuale della superficie ricoperta da Caulerpa racemosa.

 

 

Rispetto all’anno precedente, è stata osservata una densità maggiore delle chiazze: gli stoloni erano molto più ramificati, presentavano più assi eretti ed erano organizzati in un reticolo complesso che si sviluppava non solo sul substrato ma anche sopra le alghe erette.

Come nell’Ottobre 2002, è stato rilevato che Caulerpa racemosa sembra non colonizzare le superfici ricoperte da alghe e spugne incrostanti: nella maggior parte dei casi, queste chiazze appaiono gli unici punti liberi da Caulerpa. In alcuni casi, gli stoloni riescono a passare sopra a queste chiazze ma non sono mai presenti i rizoidi, indispensabili per l’adesione, e gli assi eretti.

Nell’Aprile 2003 sono cominciate le osservazioni anche nel versante orientale della baia delle Stelle ma anche in questa zona le chiazze di Caulerpa racemosa sono state individuate solamente a partire dal mese di Giugno.

In questo sito sono state individuate una decina di chiazze, distanziate le une dalle altre  di pochi metri, che occupavano una superficie totale di circa 3 m2 e ricoperta prevalentemente da alghe erette.

Caulerpa racemosa ha colonizzato alcuni punti in cui erano presenti diverse colonie di Cladocora caespitosa, sia vive che morte, a loro volta utilizzate come substrato di colonizzazione da parte dell’alga che è riuscita ad aderire perfettamente alla struttura delle madrepore.

Solo una delle tre colonie vive su cui è cresciuta C. racemosa è morta, ma questo fenomeno di mortalità è stato osservato nel mese di Agosto, periodo durante il quale, l’alga non aveva ancora completamente ricoperto la madrepora.

Anche in questo sito è stato osservato che il ricoprimento di Caulerpa racemosa, che ha raggiunto i suoi valori massimi nel mese di Agosto e nelle chiazze più superficiali, non era uniforme a causa della presenza di alghe incrostanti e di spugne incrostanti, in particolare di alcune formazioni globose di Crambe crambe.

 

 

 

 

Grafico 6: variazione della superficie totale ricoperta da Caulerpa racemosa nel sito B nel periodo Giugno-Ottobre 2003.

 

 

 

In questo sito le dimensioni delle chiazze di C. racemosa sono state misurate con cadenza mensile: in questo modo è stato possibile calcolare sia l’incremento medio della superficie totale ricoperta dalle chiazze nell’intero periodo, che è stato di circa il 145 %, sia l’incremento medio calcolato mese per mese  che è stato del 38,2 % tra Giugno e Luglio, del 40,8 % tra Luglio ed Agosto e del 29,4 % tra Agosto e Settembre.

In questa baia Caulerpa racemosa ha cominciato il processo di regressione a partire dalla seconda metà del mese di Settembre: gli stoloni apparivano sbiancati, a causa della perdita di clorofilla e si disfacevano al tatto; i ramuli erano molto radi ed in fase avanzata di necrosi.

Alla fine del mese di Settembre, C. racemosa era completamente regredita: in alcuni punti erano ancora visibili gli stoloni, privi dei ramuli che però erano già ridotti ad un filamento quasi completamente depigmentato ed aderente al fondale.

 

Discussione e conclusioni.

 

I risultati di questo studio hanno evidenziato che nella baia delle Stelle il tasso di crescita di Caulerpa racemosa è in linea con quello misurato in altre aree geografiche  sia per quanto riguarda l’aumento delle dimensioni delle chiazze registrato durante il periodo estivo, che nella baia in esame è stato di circa il 140 % mentre in altre aree di studio era di 148.8 ± 104 % (Piazzi et al., 1997), sia per quanto riguarda il tasso annuale di crescita delle patches che in questa baia, come in altre zone  (Piazzi et al., 2001) è stato di circa il 300 %.

Per quanto riguarda l’aumento del numero di chiazze da un anno all’altro, in precedenti studi (Piazzi et al., 2001) era stato misurato un incremento del 120 % del numero di patches mentre nel sito A non è stato osservato nessun aumento: probabilmente questo fenomeno è legato alla morfologia del substrato che è caratterizzato dalla presenza di massi sparsi su un fondale che è ciottoloso per ampi tratti. Forse la mobilità dei ciottoli, legata agli effetti del moto ondoso sul fondale, non ha permesso ai frammenti o ai propaguli di C. racemosa di aderire in nuovi punti e quindi di cominciare la colonizzazione. Sarebbe quindi interessante valutare qual è l’effetto del moto ondoso sulla colonizzazione di Caulerpa racemosa.

I risultati, invece,  sono molto più controversi per quanto riguarda la durata della fase di crescita vegetativa di Caulerpa racemosa: lungo le coste della Sicilia la presenza di quest’alga infestante è stata osservata fino a Dicembre, mese durante il quale C. racemosa continuava a ricoprire completamente il substrato ead ostacolare l’impianto di altre specie (Serio e Pizzuto, 1999), e lungo le coste dell’alto Tirreno dove C. racemosa è stata osservata anche nel mese di Novembre, periodo durante il quale la temperatura dell’acqua è di circa 16° C (Piazzi et al., 1999; Piazzi et al., 2001; Piazzi et al., 2003). Invece, nell’Ottobre 2003 nel Seno delle Stelle Caulerpa racemosa è regredita: questa precoce scomparsa, che sembra essere l’unico caso registrato in Italia, può essere spiegata con il fatto che nel mese di Settembre si sono susseguite diverse perturbazioni che hanno provocato un aumento della torbidità dell’acqua che si è accentuato durante la seconda metà del mese di Settembre, inoltre si è verificata una brusca diminuzione della temperatura dell’acqua.

Confrontando i dati di questo parametro registrati nella baia delle Stelle con quelli ottenuti da misure effettuate negli anni passati nell’alto Tirreno, si osserva che i valori di temperatura di queste due aree sono simili tra di loro quindi si potrebbe supporre che la temperatura non abbia influenzato la durata del periodo di crescita vegetativa di Caulerpa racemosa nell’area di studio. Comunque saranno necessari ulteriori studi per avvalorare questa ipotesi.

 

Grafico 5: variazione temporale della temperatura dell'acqua nell'alto Tirreno nel periodo '98-'99

 

 

Si può quindi ipotizzare che la causa di questa scomparsa possa essere l’elevata torbidità dell’acqua che riduce drasticamente la radiazione luminosa. Per dimostrare questa ipotesi sarà necessario monitorare l’andamento del ciclo biologico di C. racemosa non solo in questa baia ma anche nelle aree limitrofe ed in altri siti che presentano parametri fisici diversi da quelli che caratterizzano il Golfo di La Spezia.

Da questo studio emerge anche il fatto che C. racemosa, nonostante la sua elevata potenzialità invasiva, sembra non colonizzare substrati dove sono presenti chiazze di spugne e corallinacee incrostanti: nel caso delle spugne, ed in particolare di Crambe crambe, questo fenomeno può essere legato al fatto che questa specie di spugna è in grado di emettere delle sostanze tossiche (Berlinck et al., 1992) che possono avere un effetto deterrente su C. racemosa.

In futuro, tramite osservazioni in acquario, potrebbe essere interessante studiare questa interazione per cercare di dimostrare se effettivamente alla sua base c’è un fenomeno di allelopatia.

Per quanto riguarda l’interazione di Caulerpa racemosa con Cladocora caespitosa, i dati in possesso non sono sufficienti per dimostrare se esiste o meno interazione tra quest’alga e la madrepora: sarebbe necessario un disegno di campionamento adeguato che prevede un numero molto elevato di repliche soprattutto per discriminare l’eventuale effetto di C. racemosa da quello dovuto alla temperatura, parametro di cui, in studi precedenti (Rodolfo-Metalpa et al., 2000; Cerrano et al., 2000), è stato dimostrato l’effetto deleterio sulle madrepore.

 

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 Profilo personale di Ilaria Gonelli

Biografia di Ilaria 

 

Nata il 12 Ottobre 1979 a Carmagnola (TO) ma da sempre vive a Sarzana in provincia di La Spezia.

Il mare è sempre stato da sempre la sua passione più grande e l’ha influenzata nella scelta degli studi universitari: Scienze Ambientali con indirizzo marino all’Università di Pisa.

Nel dicembre 2003 si è laureata con una tesi sul “ monitoraggio e studio del ciclo di accrescimento di Caulerpa racemosa nel Golfo di La Spezia”.

Durante il periodo universitario ha conseguito diversi brevetti subacquei che l’hanno portata a diventare accompagnatore e guida subacquea, presso il circolo al quale è iscritta dal 1998, e ricercatore scientifico subacqueo. Prossimamente per affinare la propria preparazione parteciperà ad un corso Nitrox e a quello per diventare istruttore.

Nel 2001, nell’ambito di uno stage con il prof. Cinelli, ha partecipato al monitoraggio in corso d’opera del  porticciolo turistico di Cala de’ Medici a Rosignano realizzando transetti subacquei e prelievi di sedimento e di benthos per la caratterizzazione del fondale.

Nell’estate 2002 e 2003 nell’ambito del progetto Afrodite nel Parco delle Cinque Terre, ha partecipato al campionamento visivo di Cystoseira sp. e alla realizzazione di transetti e fotografie subacquee per la descrizione bionomica del fondale del parco marino, durante un periodo di stage presso la cooperativa Earth. E sempre nel 2002 ha fatto divulgazione scientifica presso scuole elementari e medie inferiori e lezioni di biologia marina durante le giornate azzurre organizzate dalla scuola di vela di S. Teresa (SP).

Attualmente sta continuando il monitoraggio di Caulerpa racemosa nell’area di studio della tesi e ci sono diversi progetti di collaborazione con l’Università di Pisa.

 

 

 

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