Prati di alghe, vivaio chiave e zone di alimentazione per molti tipi di vita marina, si stanno perdendo in tutto il mondo a causa dell'inquinamento da nutrienti, acque calde, e altri mali. Un nuovo studio condotto da un team di ricerca internazionale rivela colli di bottiglia nella crescita delle alghe dal seme alla piantina, conoscenze utili per migliorare gli sforzi di ripristino basati sui semi.

Gli autori dello studio sono John Statton, Leonardo Montoia, e Gary Kendrick della University of Western Australia, Robert Orth del Virginia Institute of Marine Science di William &Mary, e Kingsley Dixon della Curtin University di Perth. Il loro lavoro appare nel numero di oggi di Rapporti scientifici , una rivista ad accesso aperto degli editori di Nature.

"La scienza alla base del ripristino basato sui semi è molto sottosviluppata per la maggior parte delle specie di fanerogame ed è in forte ritardo rispetto a quella per le piante terrestri, " dice Statton. Un'eccezione degna di nota è il successo dell'utilizzo dei semi per ripristinare l'erba dell'anguilla nelle baie marittime della Virginia; lavoro avviato da Orth durante anni di tentativi ed errori nel testare sia i semi che i germogli trapiantati.

Nello studio attuale, i ricercatori hanno cercato di capire il viaggio dal seme alla piantina per l'alga australiana Posidonia australis o erba del nastro. Questa specie a crescita lenta ha subito gravi cali su gran parte del suo areale, guadagnandosi lo status di "quasi minacciato" nella Lista Rossa IUCN.

Il team ha condotto il proprio studio monitorando scrupolosamente il destino di oltre 21 persone, 000 semi di P. australis piantati a mano all'interno di appezzamenti sperimentali nel Cockburn Sound dell'Australia occidentale. Hanno posizionato le trame per testare vari gradi di esposizione alle onde, pascolatori di semi come granchi, e "bioturbatori, "animali che inavvertitamente seppelliscono i semi durante lo scavo o altre attività, spesso troppo in profondità per il successivo sviluppo.

A differenza della maggior parte degli altri studi sulla crescita delle alghe, che hanno semplicemente esaminato la proporzione complessiva di semi che raggiungono la maturità come piante adulte, Il team di Statton ha seguito attentamente il progresso dei loro semi in ogni fase, dalla germinazione alla dipendenza dal seme, indipendente dal seme, e piantine stabilite.

"Identificando le esatte transizioni nelle prime fasi della vita che limitano il reclutamento di alghe, pensiamo di poter migliorare la nostra capacità di indirizzare i processi più reattivi al management, " dice Statton. "Questi colli di bottiglia possono essere unici per ogni specie di fanerogame e anche per un luogo particolare, " aggiunge Ort.

I risultati del team hanno mostrato chiare differenze nel successo dei semi tra le varie fasi della vita. Nel più superficiale, siti più protetti, pochi semi, se non nessuno, sono sopravvissuti al pascolo e alla bioturbazione per completare la transizione iniziale dello stadio di vita, il primo mese di crescita quando una piantina germinata fa ancora affidamento sul suo seme per produrre energia. I semi distribuiti in siti più profondi sono sopravvissuti per altri quattro-sei mesi, prima che quasi tutte le piantine ormai indipendenti venissero sradicate dalle onde delle tempeste invernali. Come risultato di queste sfide, la sopravvivenza complessiva dei semi era incredibilmente bassa, con meno di 1 su 1, 000 semi che raggiungono lo stadio giovanile, una probabilità di appena lo 0,1 percento.

I ricercatori hanno quindi utilizzato modelli per stimare la densità di semina necessaria per superare questi gravi colli di bottiglia, calcolando il successo nella semina di densità da 2 a 40 volte superiori ai loro studi sul campo. Qui i loro risultati suggeriscono che più semi ci sono, meglio è, sebbene notino che sono necessarie ulteriori ricerche sul campo per testare i rendimenti decrescenti nella crescita a causa del sovraffollamento dei semi e della competizione per risorse limitate.

Sebbene i colli di bottiglia alla crescita osservati nello studio australiano possano sembrare schiaccianti, Orth osserva che in realtà sono in linea con i risultati di altri studi sia su fanerogame che su piante terrestri. "Nei nostri sforzi di restauro nelle baie marittime della costa orientale della Virginia, " lui dice, "la probabilità di sopravvivenza dei semi è solo dell'1-5 percento circa".

Nonostante questo, la semina ripetuta da parte dei ricercatori VIMS ha portato al successo del restauro. "Nel 1997 c'era solo un piccolo appezzamento di erba anguilla a South Bay, " dice Orth. "Ora, 71 milioni di semi dopo, ce ne sono più di 7, 000 acri, e l'erba si stende naturalmente."

Un approccio simile potrebbe quindi funzionare in Australia e in altre aree del mondo in cui le fanerogame hanno ceduto alle acque torbide e allo sviluppo costiero. "I nostri risultati indicano che la semina può essere una strategia appropriata per ripristinare P. australis, " dice Statton. "Ma, " Aggiunge, "we would need to do so annually for a decade or more to escape both the summer bottlenecks associated with bioturbators and grazers, and the winter bottlenecks associated with storm waves."

"This approach would allow us to benefit from windows of opportunity, " lui spiega, "benign years when winter storms were relatively weak or came from directions where landmasses blocked most waves. These conditions would allow seagrass seeds to take root and survive."

The team's field and modeling results suggest a number of other strategies to maximize restoration success. For wave-sheltered sites, these include relocating or excluding the crabs and other invertebrates that currently dislodge or eat most seeds and incipient seedlings. "In wave-exposed locations, " says Statton, "we might introduce mixtures of seeds and seedlings from species adapted for turbulent conditions, thus providing some seafloor stability for the survival of P. australis."