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Laura Airoldi

Professoressa associata confermata

Dipartimento di Scienze Biologiche, Geologiche e Ambientali

Settore scientifico disciplinare: BIO/07 ECOLOGIA

Temi di ricerca

Parole chiave: specie invasive biodiversità e conservazione Ruolo del disturbo perdita di habitat ecologia algale impatti antropici habitat urbani costieri ecologia marina

1)   ecologia di habitat costieri, inclusi habitat di fondo roccioso, ambienti di grotte sottomarine e strutture artificiali

2)   valutazione degli impatti ambientali della sedimentazione nelle aree marine costiere

3)   ecologia di comunità, con particolare attenzione all'analisi sperimentale del ruolo dei fattori di disturbo, delle interazioni biologiche e della eterogeneità spaziale e temporale nel mantenere la diversità biologica nei popolamenti marini costieri

4)   ecologia di popolamenti algali, con particolare attenzione all'analisi dei fattori biotici ed abiotici che influenzano la distribuzione, la persistenza e la dominanza spaziale di popolamenti a feltro

5)   valutazione delle conseguenze ambientali dell'urbanizzazione in ambienti marini costieri finalizzata alla gestione e conservazione delle risorse naturali

6)   impostazione logica ed analisi di esperimenti ecologici



La mia ricerca focalizza su vari aspetti dell'ecologia di ambienti marini costieri, con particolare attenzione 1) al ruolo interattivo delle perturbazioni naturali ed antropiche, delle caratteristiche funzionali delle specie e dell'eterogeneità spaziale e temporale nel determinare la struttura e la diversità dei popolamenti naturali, e 2) alla valutazione delle conseguenze di vari impatti antropici - enfasi sull'urbanizzazione costiera, la perdita di habitat e l'aumento dei carichi di sedimento - finalizzata alla conservazione e gestione delle risorse naturali costiere. Tali ricerche hanno beneficiato di collaborazioni con ricercatori italiani e stranieri di provata fama internazionale, anche durante lunghi soggiorni all'estero. Ho lavorato in ambienti di rilevante importanza ecologica ma scarsamente studiati, quali ambienti rocciosi infralitorali, grotte sottomarine e strutture urbane costiere, utilizzando innovative metodologie quantitative e sperimentali sia sul campo che in laboratorio. Questo approccio ha permesso di verificare, e talvolta mettere in discussione, la rilevanza e generalità di paradigmi ecologici sviluppati da studi effettuati in ambienti marini più facilmente accessibili (quali ad esempio ambienti rocciosi mesolitorali che sono stati fino agli anni '90 il principale “laboratorio” per studi ecologici in ambienti temperati) e di contribuire all'avanzamento delle conoscenze di processi ecologici poco studiati che influenzano la struttura di popolamenti complessi ed eterogenei.

 

Principali linee di ricerca ed elementi di innovazione

·      Valutazione degli impatti ambientali della sedimentazione nelle aree marine costiere Questa rappresenta una delle mie linee di ricerca più longeve, essendosi sviluppata a partire dal Dottorato di Ricerca. E' anche una delle mie linee di ricerca più importanti ed innovative. Gli studi da me svolti sugli effetti della sedimentazione sulla struttura e la diversità dei popolamenti algali hanno infatti portato alla ribalta del pensiero ecologico internazionale l'importanza degli effetti legati all'incremento a livello mondiale della torbidità dell'acqua e dei carichi di sedimento nelle zone costiere in conseguenza delle attività antropiche. Nelle mie ricerche pionieristiche ho utilizzato approcci innovativi che hanno incluso analisi quantitative dell'abbondanza e composizione biochimica del sedimento e la realizzazione di esperimenti mediante manipolazione in situ dei tassi di sedimentazione. I risultati hanno rappresentato la prima evidenza sperimentale sul campo del ruolo della sedimentazione come fattore strutturante le comunità di fondi rocciosi. Le variazioni locali del regime di sedimentazione influenzano, infatti, la diversità dei popolamenti. Tale influenza si realizza sia mediante effetti diretti sulle singole specie sia mediante effetti indiretti mediati dalle interazioni biologiche tra specie con diverse caratteristiche morfologiche e funzionali. I risultati hanno, inoltre, posto l'accento sulla necessità di studiare in maniera approfondita il potenziale ruolo della sedimentazione come importante fattore di disturbo in ambienti costieri soggetti a pressione antropica, ed hanno stimolato un crescente interesse verso l'identificazione di livelli critici di impatto per diverse specie ed habitat. Le mie ricerche hanno stimolato il lavoro di altri ricercatori. I lavori prodotti dalla mia tesi di sottorato sono stati citati più di 230 volte su riviste ISI e sono stati citati su tre testi internazionali di Biologia ed Ecologia Marina (dettagli nella lista pubblicazioni). Il mio secondo lavoro pubblicato nel 1995 è tra i lavori più citati della rivista internazionale Botanica Marina. Nel 2003 sono stata invitata a scrivere una review sull'argomento (Oceanography and Marine Biology: an Annual Review, v41, pp 161-236), che nel 2004 ha vinto il Premio Speciale S.It.E come miglior lavoro pubblicato nel 2003 da parte di un giovane ecologo italiano. Nel 2004 sono anche stata invitata a scrivere un  viewpoint per uno special issue di Aquatic Conserv: Mar. Freshw. Ecosyst. (14: S115-S117).

 

·      Processi che influenzano popolamenti complessi in ambienti estremi, quali le grotte sulfuree sottomarine Questa linea di ricerca si è sviluppata nei primi anni di post-dottorato nell'ambito del progetto internazionale “Oxic-anoxic interfaces as productive sites”, finanziato dalla Comunità Europea, che aveva lo scopo di esaminare i principali fattori chimici, fisici, trofici e biologici che influenzano ambienti estremi superficiali, quali aree idrotermali e grotte con risorgenze sulfuree. Ho quantificato gli apporti trofici ed i flussi energetici in alcune grotte sulfuree mediante analisi dei flussi e della composizione biochimica di materiale particellato e delle relazioni trofiche tra le specie animali più abbondanti. Ho, inoltre, realizzato esperimenti sul campo per valutare il ruolo integrato di fattori fisici e biotici nel determinare la struttura dei popolamenti, cha hanno tra l'altro permesso di analizzare alcune problematiche inerenti la sperimentazione sul campo in condizioni di lavoro particolarmente stressanti quali quelle imposte da immersioni in ambienti di grotta. I risultati hanno evidenziato la complessità di questi ecosistemi, che, al contrario di quanto generalmente ritenuto, sono influenzati da processi locali sia fisici che biotici che agiscono su piccola scala spaziale. Tra questi, svolgono un ruolo importante gli apporti di sostanza organica particellata, in parte costituita di materiale di origine fotosintetica trasportato dal mare aperto ed in parte prodotta localmente dall'attività di batteri chemiosintetici. Per questo tali ambienti si sono rivelati potenziali laboratori naturali per lo studio di processi ecologici riscontrabili in ambienti oceanici profondi difficilmente accessibili.

 

·      Ecologia di comunità, con particolare attenzione al ruolo dei fattori di disturbo naturali ed antropici, delle interazioni biologiche e della eterogeneità spaziale e temporale nel mantenere la diversità biologica nei popolamenti marini costieri Conoscere le risposte dei popolamenti naturali all'effetto sinergico di diversi fattori di disturbo è fondamentale al fine di prevedere gli effetti dei crescenti disturbi antropici. In questo contesto, ho testato ipotesi riguardanti la distribuzione e la diversità di popolamenti in ambienti rocciosi caratterizzati da diversi regimi di disturbo sia naturale che antropico. Di particolare rilevanza sono: 1) lo studio di tali processi esteso agli ambienti infralitorali, dove le risposte dei popolamenti ai fattori di disturbo sono poco note, 2) la valutazione dell'impatto del disturbo antropico mediante studi manipolativi su scala spaziale molto ampia e 3) lo studio degli effetti della forma delle aree disturbate, poco conosciuti in ambienti marini. Parte di tale attività è stata svolta nell'ambito del progetto internazionale “EUROROCK- Interactions of physical and biological factors in the surf and swash zone of European rocky shores”, finanziato dall'UE, e dei programmi “Ecology of diverse assemblages in coastal urban environments - diversity and life-histories of intertidal algae” e “Changes in natural assemblages due to interacting disturbances - The effects of interacting disturbances and life-histories of algal assemblages”, dei quali sono stata responsabile presso il Centre for Research on Ecological Impacts of Coastal Cities (University of Sydney). II risultati hanno evidenziato che la risposta dei popolamenti naturali al regime di disturbo è fortemente influenzata dalle caratteristiche funzionali delle specie, ed  hanno permesso di formulare modelli predittivi riguardanti il ruolo dei fattori di disturbo, della competizione e delle caratteristiche funzionali delle specie nel determinare la struttura e la diversità dei popolamenti algali. Questi modelli sono innovativi in quanto mettono in discussione alcuni paradigmi riguardanti il meccanismi di coesistenza delle specie in ambienti in cui lo spazio rappresenta una risorsa potenzialmente limitante, evidenziando che in alcuni habitat la tolleranza reciproca può essere più importante della competizione e del disturbo nel favorire la coesistenza di specie. I risultati hanno anche evidenziato gli effetti in ambienti marini della forma delle aree disturbate, e le implicazioni metodologiche relative alla scelta delle dimensioni e forma delle unità sperimentali. Sono state inoltre formulate previsioni sulla dinamica di popolazioni eterogenee e frammentate, soggette ad crescente impatto antropico. 

 

·      Ecologia di popolamenti algali, con particolare attenzione all'analisi dei fattori biotici ed abiotici che influenzano la regressione di popolamenti algali a “canopy” e l'espansione di popolamenti algali a feltro Questa linea di ricerca si è sviluppata a partire dai risultati del dottorato di ricerca. I popolamenti algali a feltro rappresentano gli elementi floristici dominanti in una varietà di ambienti rocciosi e, negli ultimi decenni, è stato segnalato un incremento a livello globale della loro diffusione ed abbondanza che sembra seguire la concomitante regressione di popolamenti algali a canopy (con un portamento eretto). Il fenomeno era poco studiato e le cause e le conseguenze di tale cambiamento poco comprese. Inizialmente ho analizzato il ruolo di fattori che si ipotizzava potessero essere in relazione con la persistenza e la dominanza spaziale di queste forme algali, tra cui fattori di disturbo fisico, presenza di sedimento e rapporti di interazione competitiva con altre specie della comunità, e ho approfondito lo studio delle caratteristiche morfologiche e funzionali delle specie che originano popolamenti a feltro. I risultati hanno evidenziato che la dominanza dei feltri è legata principalmente alle loro capacità di propagarsi per via vegetativa e di intrappolare grossi quantitativi di sedimento, ed hanno suggerito che il deterioramento delle caratteristiche ambientali in seguito all'impatto antropico sia una delle cause del tendenziale aumento di abbondanza dei feltri segnalato da più parti negli ultimi 30 anni. Attualmente sto analizzando le cause della regressione di popolamenti algali a canopy, e sto iniziando una sperimentazione sulle possibili modalità di recupero e ripristino di popolamenti degradati. Queste ricerche hanno un vasto respiro, coprendo ambienti molto diversi in varie parti del mondo, e sono svolte in collaborazione con colleghi Australiani e Americani nell'ambito di diversi progetti tra cui il Progetto Strategico di Ateneo AdriaBio, Finanziato dall'Università di Bologna.

 

·      valutazione degli impatti dell'urbanizzazione e della perdita di habitat sugli ambienti marini costieri finalizzata alla gestione e conservazione delle risorse naturali La mia più recente attività di ricerca integra e approfondisce le tematiche sviluppate a partire dal dottorato di ricerca, dedicando maggiore attenzione ai risvolti applicativi ai fini della gestione e conservazione della fascia marina costiera. Attualmente coordino un gruppo di giovani ricercatori che in pochi anni ha raggiunto visibilità internazionale sugli studi in ambienti marini costieri antropizzati, particolarmente per quanto riguarda l'ecologia di strutture urbane artificiali. Questa attività di ricerca si è inizialmente sviluppata nell'ambito del progetto DELOS - Environmental Design of Low Crested Coastal Defence Structures) finanziato dall'UE, particolarmente innovativo in quanto ha integrato lo studio di aspetti ingegneristici, ecologici e socio-economici nella valutazione dell'efficacia delle strutture artificiali adibite alla protezione dall'erosione costiera. I risultati hanno prodotto linee guida operative riguardanti il disegno e la realizzazione di misure di difesa costiere (pubblicate da Elsevier). Ci stiamo ora focalizzando sugli impatti su larga scala dell'urbanizzazione costiera legati all'alterazione della dispersione delle specie, alla facilitazione della diffusione di specie non-native ed alla perdita di habitat naturali. Quest'ultimo aspetto è particolarmente innovativo in quanto la perdita di habitat marini è stata fino ad ora largamente ignorata, soprattutto in ambienti temperati. Le mie ricerche, supportate da progetti della The Nature Concervancy e dell'Università di Bologna, hanno puntato l'attenzione sull'evidenza delle rammatiche perdite di habitat “biogenici” in Italia, in Europa e su scala globale. Recentemente ho coordinato il progetto “MarUrbe - Sustainable urban development: solutions to promote the biological and conservation value of marine urban structures” (FP7-PEOPLE-2007-2-1-IEF) focalizzato sulla gestione sostenibile delle strutture urbane marine costiere. Attualmente partecipo al progetto di ricerca THESEUS Innovative TecHnologiEs for Safer EUropean coastS in a changing climate (FP7 - ENV2009-1, grant 244104) finalizzato al disegno di misure di difesa costiere innovative che includano l'utilizzo delle capacità di difesa degli ecosistemi naturali, ed al progetto MERMAID, finalizzato al disegno di piattaforme offshore multifunzionali