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Le popolazioni di fitoplancton svolgono un ruolo essenziale all'interno degli ecosistemi marini. Il fitoplancton infatti, trovandosi alla base della catena alimentare di mari e oceani, ne determina l'assetto trofico ed è dunque responsabile dell'abbondanza delle specie ittiche e delle loro distribuzioni spaziali, con importanti ricadute socio-economiche, non soltanto per la commercializzazione e il consumo del pescato all'interno della stessa area geografica, ma anche per l'industria della lavorazione e conservazione del pesce e la possibilità quindi di vendita dei prodotti ittici anche su altri mercati.

 

Lo studio delle dinamiche spazio-temporali delle popolazioni di fitoplancton e, in particolare, lo sviluppo di modelli che consentano di predire l'andamento della biomassa primaria in un ecosistema marino assumono quindi un'importanza cruciale nella messa a punto di strategie che favoriscano una gestione sostenibile delle risorse ittiche.  

 

In questo contesto Davide Valenti e Bernardo Spagnolo, fisici del Gruppo di Fisica Teorica Interdisciplinare presso il Dipartimento di Fisica e Chimica (DiFC), e Giovanni Denaro, Dottore di Ricerca in Fisica Applicata del nostro Ateneo, hanno recentemente pubblicato su Nature Scientific Reports uno studio in cui viene modellizzata la dinamica spazio-temporale di popolazioni di fitoplancton presenti nel Mediterraneo meridionale e in particolare nel Canale di Sicilia. Lo studio è stato condotto in collaborazione con l'Istituto per l’Ambiente Marino Costiero (IAMC) del CNR, presso il quale Giovanni Denaro è attualmente assegnista di ricerca.

 

Il modello permette di riprodurre l'andamento temporale della distribuzione della biomassa di fitoplancton in un dominio spaziale bidimensionale. Nello specifico lo studio è stato condotto lungo un transetto, costituito da 12 stazioni marine di campionamento, che congiunge, in direzione nord-sud, la costa meridionale della Sicilia (in prossimità di Capo Passero) con la costa settentrionale della Libia (in prossimità di Misurata). Nelle 12 stazioni sono state effettuate varie misurazioni tra cui quelle della concentrazione, a varie profondità, della clorofilla a, marcatore principale del fitoplancton.

 

Un aspetto cruciale dello studio è che per alcune grandezze fisiche e chimiche, come le variabili idrologiche, l'intensità luminosa sulla superficie dell'acqua e la concentrazione dei nutrienti, si sono utilizzati valori sperimentali ottenuti da campionamenti in situ eseguiti dai ricercatori dello IAMC. L'analisi ha inoltre permesso di studiare gli effetti del campo delle velocità delle correnti marine e delle due componenti (orizzontale nella direzione del transetto e verticale) della diffusività turbolenta sulle distribuzioni spaziali delle concentrazioni di fitoplancton nel cosiddetto Modified Atlantic Water, lo strato superiore della colonna d'acqua.

 

Le distribuzioni spaziali ottenute dal modello sono state confrontate con quelle fornite dalle osservazioni di campo. L'accordo tra le distribuzioni teoriche e quelle sperimentali è risultato molto buono e indica che il modello può essere utilizzato per predire gli andamenti delle concentrazioni di biomassa primaria anche in altri siti marini, fissando opportunamente i valori dei parametri fisico-chimici del modello sulla base di misurazioni preliminari.

 

Nell'ambito dei modelli bidimensionale per lo studio della dinamiche di fitoplancton in colonna d'acqua all'interno del bacino del Mediterraneo, il lavoro costituisce una novità, presentando per la prima volta uno studio teorico corredato da un confronto con dati ottenuti da osservazioni di campo.

 

La pubblicazione originale è consultabile in open access: Davide Valenti, Giovanni Denaro, Rosalia Ferreri, Simona Genovese, Salvatore Aronica, Salvatore Mazzola, Angelo Bonanno, Gualtiero Basilone, Bernardo Spagnolo, Nature Scientific Reports 7, 220 (2017). doi: 10.1038/s41598-017-00112-z. URL: http://www.nature.com/articles/s41598-017-00112-z

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