Ecosistema marino costiero 📖 Wikipedia

Un ecosistema marino costiero è un ecosistema marino che si sviluppa dove la terra incontra l'oceano. In tutto il mondo esistono circa 620 000 chilometri di linea costiera. Gli habitat costieri si estendono fino ai margini delle piattaforme continentali, occupando circa il 7% della superficie oceanica. Gli ecosistemi marini costieri comprendono molti tipi diversi di habitat marini, ciascuno con proprie caratteristiche e composizione di specie. Essi sono caratterizzati da elevati livelli di biodiversità e produttività.

Ad esempio, gli estuari sono aree in cui i fiumi d'acqua dolce incontrano l'acqua salata dell'oceano, creando un ambiente che ospita un'ampia varietà di specie, tra cui pesci, molluschi e uccelli. Le paludi salmastre sono zone umide costiere che prosperano lungo coste a bassa energia delle aree temperate e ad alte latitudini; sono popolate da piante tolleranti al sale (eurialine), come lo sporobolo e l'iva, che forniscono importanti aree di accrescimento per molte specie di pesci e crostacei. Le foreste di mangrovie, invece, si sviluppano nelle zone intertidali delle coste tropicali e subtropicali e sono formate da alberi tolleranti al sale che offrono rifugio a numerose specie marine, tra cui granchi, gamberi e pesci.

Altri esempi sono le barriere coralline e i prati di fanerogame marine, entrambi presenti in acque costiere calde e poco profonde. Le barriere coralline prosperano in acque povere di nutrienti lungo coste ad alta energia agitate dalle onde. Sono ecosistemi sottomarini costituiti da colonie di minuscoli animali chiamati polipi di corallo. Questi polipi secernono scheletri duri di carbonato di calcio che, accumulandosi nel tempo, danno origine a strutture sottomarine complesse e diversificate. Tali strutture rappresentano alcuni tra gli ecosistemi più biodiversi del pianeta, fornendo habitat e nutrimento a una vastissima gamma di organismi marini. I prati di fanerogame marine possono trovarsi adiacenti alle barriere coralline: sono distese sottomarine di piante marine a fiore che offrono aree di accrescimento e fonti di cibo per numerose specie di pesci, granchi e tartarughe marine, oltre che per i dugonghi. In acque leggermente più profonde si trovano le foreste di kelp, ecosistemi sottomarini tipici delle acque fredde e ricche di nutrienti, soprattutto nelle regioni temperate. Queste sono dominate da una grande alga bruna chiamata kelp, un tipo di alga marina che può crescere fino a diversi metri di altezza, formando fitte e complesse foreste sottomarine. Le foreste di kelp costituiscono habitat fondamentali per molte specie di pesci, lontre marine e ricci di mare.

Direttamente e indirettamente, gli ecosistemi costieri marini forniscono un'ampia gamma di servizi ecosistemici per l'uomo, come il riciclo dei nutrienti e degli elementi, e la purificazione dell'acqua attraverso la filtrazione degli inquinanti. Sequestrano carbonio, contribuendo a mitigare i cambiamenti climatici. Proteggono le coste riducendo gli impatti delle tempeste, limitando l'erosione costiera e moderando gli eventi estremi. Offrono aree di accrescimento e di pesca essenziali per la pesca commerciale. Forniscono inoltre servizi ricreativi e sostengono il turismo. Questi ecosistemi sono vulnerabili a varie perturbazioni di origine antropica e naturale, come l'inquinamento, la pesca eccessiva e lo sviluppo costiero, che incidono in modo significativo sul loro funzionamento ecologico e sui servizi che offrono. Il cambiamento climatico influisce ulteriormente sugli ecosistemi costieri attraverso l'innalzamento del livello del mare, l'acidificazione degli oceani e l'aumento della frequenza e dell'intensità delle tempeste. Quando gli ecosistemi costieri marini vengono danneggiati o distrutti, possono verificarsi gravi conseguenze per le specie marine che da essi dipendono, così come per la salute complessiva dell'ecosistema oceanico. Sono in corso diversi sforzi di conservazione per proteggere e ripristinare gli ecosistemi costieri marini, come la creazione di aree marine protette e lo sviluppo di pratiche di pesca sostenibili.

La Terra possiede circa 620 000 chilometri di linea costiera. Gli habitat costieri si estendono fino ai margini delle piattaforme continentali, occupando circa il 7% della superficie degli oceani terrestri.^[1] Questi mari costieri sono sistemi altamente produttivi, che forniscono una vasta gamma di servizi ecosistemici all'umanità, come l'elaborazione dei nutrienti provenienti dalle terre emerse e la regolazione del clima.^[2] Tuttavia, gli ecosistemi costieri sono minacciati da pressioni di origine antropica, come il cambiamento climatico e l'eutrofizzazione. Studi recenti hanno dimostrato che oltre la metà della popolazione mondiale vive entro circa 200 km da una costa, rendendo queste aree particolarmente vulnerabili a pressioni combinate dovute al cambiamento climatico, alla scarsità di risorse e ai mutamenti socioeconomici, a dimostrazione del fatto che il futuro dei sistemi costieri umano-naturali è ormai intrappolato in una "tempesta perfetta". Il consumo di energia e risorse non può evidentemente essere sostenuto, il che rappresenta una grande sfida per le zone costiere.^[3] Nella fascia costiera, i flussi e le trasformazioni di nutrienti e carbonio che sostengono le funzioni e i servizi degli ecosistemi costieri sono fortemente regolati da processi biologici e chimici bentonici (cioè che avvengono sul fondale marino).^[2]

I sistemi costieri contribuiscono anche alla regolazione del clima e dei cicli dei nutrienti, trattando in modo efficiente le emissioni antropiche provenienti dalla terraferma prima che raggiungano l'oceano.^[4][5][6][7] L'elevato valore di questi servizi ecosistemici risulta evidente considerando che una larga parte della popolazione mondiale vive in prossimità delle coste.^[2][8][9]

Attualmente, i mari costieri di tutto il mondo stanno subendo profondi cambiamenti ecologici causati da pressioni antropiche, come il cambiamento climatico, l'apporto di nutrienti di origine umana, la pesca eccessiva e la diffusione di specie invasive.^[10][11] In molti casi, tali cambiamenti modificano le funzioni ecologiche di base a tal punto da determinare nuovi stati di equilibrio e uno spostamento delle condizioni di riferimento originarie.^[2][12][13]

Nel 2015, le Nazioni Unite hanno istituito 17 Obiettivi di Sviluppo Sostenibile con l'intento di raggiungere determinati traguardi entro il 2030. La dichiarazione di intenti del quattordicesimo obiettivo, Vita sott'acqua, è quella di "conservare e utilizzare in modo sostenibile gli oceani, i mari e le risorse marine ai fini dello sviluppo sostenibile".^[14] Le Nazioni Unite hanno inoltre proclamato il decennio 2021-2030 come Decennio ONU per il ripristino degli ecosistemi, ma il ripristino degli ecosistemi costieri non sta ricevendo l'attenzione adeguata.^[15]

Lo stesso argomento in dettaglio: Piano mesolitorale.

Le zone intertidali sono le aree che risultano visibili ed esposte all'aria durante la bassa marea e che vengono invece sommerse dall'acqua salata durante l'alta marea.^[16] Esistono quattro suddivisioni fisiche della zona intertidale, ciascuna caratterizzata da proprie peculiarità e da una fauna specifica. Queste suddivisioni sono: la zona degli spruzzi, la zona intertidale alta, la zona intertidale media e la zona intertidale bassa. La zona degli spruzzi è un'area umida che viene raggiunta dal mare solo occasionalmente, durante le maree molto alte o in caso di tempeste. La zona intertidale alta è sommersa durante l'alta marea, ma rimane asciutta per lunghi periodi tra una marea alta e l'altra.^[16] A causa dell'ampia variabilità delle condizioni ambientali che si possono verificare in questa regione, essa è abitata da una fauna resistente, capace di sopportare tali cambiamenti, come balani, lumache marine, mitili e paguri.^[16] Le maree ricoprono la zona intertidale media due volte al giorno, e questa zona ospita una maggiore varietà di specie animali.^[16] La zona intertidale bassa, invece, rimane sommersa quasi costantemente, tranne che durante le maree più basse; qui la vita è più abbondante grazie alla protezione offerta dall'acqua.^[16]

Lo stesso argomento in dettaglio: Estuario.

Gli estuari si formano nei punti in cui si verifica una variazione evidente della salinità tra le acque salate e quelle dolci. Ciò avviene tipicamente dove i fiumi sfociano nell'oceano o nel mare. La fauna che popola gli estuari è unica, poiché l'acqua in queste aree è salmastra – una miscela di acqua dolce che scorre verso il mare e di acqua marina salata.^[17] Esistono anche altri tipi di estuari che presentano caratteristiche simili a quelle degli estuari salmastri tradizionali. Un esempio significativo è quello dei Grandi Laghi, dove l'acqua dei fiumi si mescola con quella lacustre, dando origine a estuari di acqua dolce.^[17] Gli estuari sono ecosistemi estremamente produttivi, dai quali dipendono molte specie animali e umane per diverse attività.^[18] Ciò è dimostrato dal fatto che, tra le 32 città più grandi del mondo, 22 si trovano su estuari, in quanto questi offrono numerosi benefici ambientali ed economici, fungendo da habitat essenziali per molte specie e da importanti poli economici per le comunità costiere.^[18] Gli estuari forniscono inoltre servizi ecosistemici fondamentali, come la filtrazione dell'acqua, la protezione dell'habitat, il controllo dell'erosione, la regolazione dei gas, il riciclo dei nutrienti, oltre a offrire opportunità educative, ricreative e turistiche per le persone.^[19]

Lo stesso argomento in dettaglio: Laguna.

Le lagune sono aree d'acqua separate da corpi idrici più vasti mediante barriere naturali come barriere coralline o cordoni sabbiosi. Esistono due tipi principali di lagune: lagune costiere e lagune oceaniche o di atollo.^[20] Una laguna costiera è, come suggerisce la definizione, un bacino d'acqua separato dall'oceano da una barriera. Una laguna di atollo, invece, è formata da una barriera corallina circolare o da un insieme di isole coralline che circondano un bacino interno. Le lagune di atollo sono spesso molto più profonde rispetto a quelle costiere.^[21] La maggior parte delle lagune è poco profonda, il che le rende fortemente influenzate dalle variazioni di precipitazione, evaporazione e vento. Di conseguenza, la salinità e la temperatura possono variare notevolmente, e l'acqua può spaziare da dolce a ipersalina.^[21] Le lagune si trovano lungo le coste di tutto il mondo, su ogni continente ad eccezione dell'Antartide, e costituiscono un habitat estremamente diversificato, che ospita una vasta gamma di specie tra cui uccelli, pesci, granchi, plancton e molte altre.^[21] Le lagune rivestono anche un ruolo importante per l'economia, poiché offrono una grande varietà di servizi ecosistemici, oltre a rappresentare la dimora di molte specie differenti. Tra questi servizi si annoverano la pesca, il riciclo dei nutrienti, la protezione dalle inondazioni, la filtrazione dell'acqua e persino la conservazione delle tradizioni umane legate a questi ambienti.^[21]

Lo stesso argomento in dettaglio: Barriera corallina.

Le barriere coralline sono uno degli ecosistemi marini più conosciuti al mondo, e la più estesa è la Grande Barriera Corallina. Queste strutture sono formate da grandi colonie di coralli appartenenti a diverse specie che vivono insieme. I coralli instaurano numerose relazioni simbiotiche con gli organismi che li circondano.^[22] Le barriere coralline sono fortemente colpite dal riscaldamento globale e rappresentano uno degli ecosistemi marini più vulnerabili. A causa delle ondate di calore marine, caratterizzate da elevati livelli di riscaldamento, le barriere coralline sono minacciate da un grave declino, dalla perdita delle loro strutture fondamentali e da un'esposizione sempre più frequente a episodi di riscaldamento anomalo delle acque.^[23]

• 
  Barriera corallina
• 
  Distribuzione globale della diversità di coralli, mangrovie e fanerogame marine
• 
  Un timido ma minacciato dugongo pascola in un prato di fanerogame marine, favorendone la ricrescita^[24]

Le scogliere di bivalvi forniscono protezione costiera attraverso il controllo dell'erosione e la stabilizzazione delle linee di costa, e modificano il paesaggio fisico mediante un processo di ingegneria ecosistemica, creando così habitat per altre specie grazie a interazioni facilitanti con altri ambienti, come le comunità bentoniche delle piane di marea, le fanerogame marine e le paludi salmastre.^[25]

Lo stesso argomento in dettaglio: Carbonio blu.

Gli ecosistemi costieri vegetati si trovano in tutto il mondo, come illustrato nel diagramma a destra. I prati di fanerogame marine si estendono dalle acque fredde polari fino alle regioni tropicali. Le foreste di mangrovie sono limitate alle aree tropicali e subtropicali, mentre le paludi di marea si trovano in tutte le regioni, ma sono più comuni nelle zone temperate. Nel loro insieme, questi ecosistemi coprono circa 50 milioni di ettari e offrono una vasta gamma di servizi ecosistemici, come la produzione ittica, la protezione delle coste, la mitigazione dell'inquinamento e l'elevata capacità di sequestro del carbonio.^[26][27]

La perdita rapida degli ecosistemi costieri vegetati, dovuta ai cambiamenti d'uso del suolo, è in corso da secoli e si è accentuata nelle ultime decadi. Le cause della conversione degli habitat variano a livello globale e comprendono la trasformazione per acquacoltura, agricoltura, sfruttamento eccessivo delle foreste, uso industriale, costruzione di dighe a monte, dragaggi, eutrofizzazione delle acque sovrastanti, urbanizzazione e conversione in bacini d'acqua aperta dovuta all'innalzamento accelerato del livello del mare e alla subsidenza.^[26][27]

Gli ecosistemi costieri vegetati si sviluppano solitamente su sedimenti ricchi di sostanza organica, che possono raggiungere diversi metri di profondità e che trattengono efficacemente il carbonio grazie alle condizioni di scarsa ossigenazione e ad altri fattori che inibiscono la decomposizione negli strati più profondi.^[28] Le riserve di carbonio in questi ambienti possono superare di diverse volte quelle degli ecosistemi terrestri, comprese le foreste.^[29][30] Quando gli habitat costieri vengono degradati o convertiti ad altri usi del suolo, il carbonio sedimentario si destabilizza o viene esposto all'ossigeno, e il conseguente aumento dell'attività microbica provoca il rilascio di grandi quantità di gas serra nell'atmosfera o nella colonna d'acqua.^{[28][31][32][33][34][35]} I potenziali impatti economici derivanti dal rilascio nell'atmosfera del cosiddetto carbonio blu costiero immagazzinato si avvertono su scala globale. Gli effetti economici complessivi delle emissioni di gas serra si manifestano infatti attraverso l'aumento di siccità, innalzamento del livello del mare e maggiore frequenza di eventi meteorologici estremi.^[26][36]

• 
  Diagramma concettuale della vegetazione estuarina
• 
  Servizi ecosistemici forniti da un ecosistema costiero vegetato.^[37] Diagramma che mostra la connettività tra un ecosistema costiero vegetato e il ciclo vitale dei gamberi Penaeus, indicando come le valutazioni economiche delle aree di pesca possano trascurare l'importanza cruciale di tali habitat all'interno del ciclo vitale.^[37]

Foreste di mangrovie

Paludi salmastre

Le zone umide costiere sono tra gli ecosistemi più produttivi della Terra e generano servizi vitali che apportano benefici fondamentali alle società umane di tutto il mondo. La stabilizzazione dei sedimenti operata da ambienti come le paludi salmastre e le foreste di mangrovie contribuisce a proteggere le comunità costiere dalle onde di tempesta, dalle inondazioni e dall'erosione del suolo.^[41] Le zone umide costiere riducono inoltre l'inquinamento derivante dalle attività umane,^[42][43] rimuovono l'eccesso di nutrienti presenti nella colonna d'acqua,^[44] intrappolano gli inquinanti^[45] e immagazzinano carbonio.^[46] Inoltre, le zone umide costiere prossime alla riva fungono sia da habitat di accrescimento essenziali sia da aree di alimentazione per numerose specie ittiche di interesse commerciale e sportivo, sostenendo così una ricca diversità di specie economicamente importanti.^{[47][48][49][50][51]}

Le mangrovie sono alberi o arbusti che crescono in suoli poveri di ossigeno situati lungo le coste delle regioni tropicali e subtropicali.^[52] Esse costituiscono un ecosistema estremamente produttivo e complesso, che funge da ponte tra la terra e il mare. Le mangrovie comprendono specie non necessariamente imparentate tra loro, raggruppate più per le caratteristiche ecologiche condivise che per affinità genetica.^[53] A causa della loro vicinanza alla costa, tutte le specie di mangrovia hanno sviluppato adattamenti specifici – come la secrezione del sale e la aerazione radicale – che permettono loro di vivere in acque salate e povere di ossigeno.^[53] Le mangrovie sono facilmente riconoscibili per il loro intricato intreccio di radici, che svolge un ruolo fondamentale nella protezione delle coste, riducendo l'erosione causata da mareggiate, correnti, onde e maree.^[52] L'ecosistema delle mangrovie rappresenta inoltre una fonte alimentare essenziale per molte specie animali ed è estremamente efficace nel sequestrare anidride carbonica dall'atmosfera: si stima che lo stoccaggio globale di carbonio da parte delle mangrovie raggiunga circa 34 milioni di tonnellate all'anno.^[53]

Lo stesso argomento in dettaglio: Palude salmastra.

Le paludi salmastre rappresentano una zona di transizione tra il mare e la terraferma, dove si mescolano acque dolci e salate.^[54] Il suolo di queste paludi è spesso costituito da fango e da uno strato di materiale organico chiamato torba. La torba è formata da resti vegetali in decomposizione saturi d'acqua e ricchi di radici, che determinano bassi livelli di ossigeno (ipossia). Queste condizioni ipossiche favoriscono la crescita di batteri anaerobi, responsabili del caratteristico odore sulfureo tipico delle paludi salmastre.^[55] Le paludi salmastre si trovano in tutto il mondo e sono fondamentali sia per la salute degli ecosistemi sia per quella dell'economia. Si tratta di ecosistemi altamente produttivi, che forniscono servizi essenziali per oltre il 75% delle specie di interesse per la pesca e che proteggono le coste dall'erosione e dalle inondazioni.^[55] Le paludi salmastre possono essere generalmente suddivise in tre zone principali: bassa palude, alta palude e bordo terrestre. La bassa palude è la zona più vicina al mare ed è sommersa da quasi ogni marea, ad eccezione della bassa marea.^[54] L'alta palude si trova tra la bassa palude e il bordo terrestre ed è solitamente sommersa solo durante le maree più alte del normale.^[54] Il bordo terrestre costituisce il margine di acqua dolce della palude, situato a quote leggermente superiori rispetto all'alta palude; quest'area è allagata solo in condizioni meteorologiche estreme e presenta minore saturazione d'acqua e minor stress salino rispetto alle altre zone della palude.^[54]

Lo stesso argomento in dettaglio: Prateria di fanerogame marine.

Le fanerogame marine formano praterie sottomarine dense, che rientrano tra gli ecosistemi più produttivi del pianeta. Esse offrono habitat e risorse alimentari a una varietà di vita marina paragonabile a quella delle barriere coralline. Tra gli organismi che vi trovano rifugio vi sono invertebrati come gamberi e granchi, pesci come merluzzi e passere di mare, oltre a mammiferi marini e uccelli acquatici. Le praterie di fanerogame forniscono anche rifugio a specie minacciate, come i cavallucci marini, le tartarughe marine e i dugonghi. Esse fungono inoltre da habitat di accrescimento per gamberi, capesante e numerose specie ittiche di interesse commerciale. Le praterie di fanerogame contribuiscono alla protezione costiera dalle tempeste, poiché le loro foglie assorbono l'energia delle onde che si infrangono sulla costa. Mantengono le acque costiere in buona salute assorbendo batteri e nutrienti e rallentano il cambiamento climatico sequestrando anidride carbonica nei sedimenti del fondo oceanico.

Le fanerogame marine si sono evolute a partire da alghe marine che colonizzarono la terraferma trasformandosi in piante terrestri, per poi ritornare all'oceano circa 100 milioni di anni fa. Tuttavia, oggi le praterie di fanerogame vengono gravemente danneggiate dalle attività umane, tra cui l'inquinamento dovuto al deflusso terrestre, il passaggio di imbarcazioni da pesca che, trascinando reti o draghe, sradicano l'erba marina, e la pesca eccessiva, che altera l'equilibrio dell'ecosistema. Attualmente, le praterie di fanerogame vengono distrutte a un ritmo di circa due campi da calcio ogni ora.

• 
  Prato di fanerogame marine
• 
  Foresta di kelp

Lo stesso argomento in dettaglio: Foresta di kelp.

Le foreste di kelp si trovano in tutto il mondo lungo le coste temperate e polari degli oceani.^[56] Nel 2007, foreste di kelp sono state scoperte anche in acque tropicali nei pressi dell'Ecuador.^[57]

Fisicamente costituite da macroalghe brune, le foreste di kelp forniscono un habitat unico per numerosi organismi marini^[58] e rappresentano una risorsa fondamentale per comprendere molti processi ecologici. Nel corso dell'ultimo secolo, esse sono state oggetto di approfondite ricerche, in particolare nell'ambito dell'ecologia trofica, continuando a stimolare idee di grande importanza anche al di fuori di questo specifico ecosistema. Ad esempio, le foreste di kelp possono influenzare i modelli oceanografici costieri^[59] e offrire numerosi servizi ecosistemici.^[60]

Tuttavia, l'impatto delle attività umane ha spesso contribuito al degrado delle foreste di kelp. Un problema di particolare rilievo è rappresentato dagli effetti della pesca eccessiva negli ecosistemi costieri, che può eliminare i normali meccanismi di regolazione delle popolazioni di erbivori, portando a un sovrapascolamento del kelp e di altre alghe.^[61] Questo fenomeno può causare rapide transizioni verso ambienti spogli, dove sopravvive solo un numero limitato di specie.^[62][63] A causa della combinazione tra pesca eccessiva e cambiamenti climatici, le foreste di kelp sono quasi scomparse in molte aree particolarmente vulnerabili, come la costa orientale della Tasmania e la costa della California settentrionale.^[64][65] L'istituzione di aree marine protette rappresenta una strategia di gestione utile per affrontare tali problemi, poiché può limitare l'impatto della pesca e attenuare gli effetti cumulativi di altri fattori di stress ambientale.

Le acque costiere comprendono quelle degli estauri e quelle che si estendono sopra le piattaforme continentali. Esse occupano circa l'8% della superficie totale degli oceani^[66] e rappresentano circa la metà della produttività oceanica complessiva. I principali nutrienti che determinano il fenomeno dell'eutrofizzazione sono l'azoto nelle acque costiere e il fosforo nei laghi. Entrambi si trovano in alte concentrazioni nel guano (gli escrementi degli uccelli marini), che agisce come fertilizzante per l'oceano circostante o per un lago adiacente. L'acido urico è il composto azotato dominante e, durante il suo processo di mineralizzazione, vengono prodotte diverse forme di azoto.^[67]

Gli ecosistemi, anche quelli con confini apparentemente ben definiti, raramente funzionano in modo indipendente dai sistemi adiacenti.^[68] Gli ecologi riconoscono sempre più spesso l'importanza del trasporto di energia e nutrienti tra ecosistemi differenti, che può influenzare le popolazioni e le comunità di piante e animali.^[69][70] Un esempio ben noto è rappresentato dal modo in cui gli uccelli marini concentrano nutrienti di origine marina sulle isole di nidificazione sotto forma di guano, che contiene circa il 15-20% di azoto (N) e il 10% di fosforo.^[71][72][73] Questi nutrienti modificano profondamente il funzionamento e la dinamica degli ecosistemi terrestri, favorendo un aumento della produttività primaria e secondaria.^[74][75] Tuttavia, sebbene numerosi studi abbiano dimostrato l'arricchimento di azoto nei componenti terrestri dovuto alla deposizione di guano in diversi gruppi tassonomici,^{[74][76][77][78]} solo pochi hanno esaminato la retroazione sugli ecosistemi marini, e la maggior parte di questi si è concentrata su regioni temperate e su acque ricche di nutrienti.^{[71][79][80][81]} Nelle regioni tropicali, le barriere coralline possono trovarsi in prossimità di isole con grandi colonie di uccelli marini nidificanti, e possono quindi essere influenzate dall'arricchimento locale di nutrienti dovuto al trasporto di sostanze derivate dal guano nelle acque circostanti. Studi sull'influenza del guano sugli ecosistemi marini tropicali suggeriscono che l'azoto proveniente dal guano arricchisce l'acqua marina e i produttori primari della barriera corallina.^[79][82][83]

I coralli costruttori di barriera hanno un fabbisogno essenziale di azoto e, vivendo in acque tropicali povere di nutrienti,^[84] dove l'azoto rappresenta il principale fattore limitante della produttività primaria,^[85] hanno sviluppato adattamenti specifici per conservarlo. La loro sopravvivenza e stabilità dipendono in parte dalla simbiosi con dinoflagellati unicellulari del genere Symbiodinium (note come zooxantelle), che sono in grado di assorbire e trattenere l'azoto inorganico disciolto (sotto forma di ammonio e nitrato) dalle acque circostanti.^[86][87][88] Le zooxantelle possono inoltre riciclare i prodotti di scarto del corallo, restituendoli poi all'ospite sotto forma di amminoacidi^[89] ammonio o urea.^[90] I coralli sono anche in grado di ingerire particelle sedimentarie ricche di azoto^[91][92] e plancton.^[93][94] L'eutrofizzazione costiera e l'eccessivo apporto di nutrienti possono avere forti impatti negativi sui coralli, causando una riduzione della crescita scheletrica^{[83][87][95][96][97]}

• 
  Vie attraverso le quali l'azoto derivato dal guano entra nelle reti trofiche marine^[83]
• 
  Le colonie di uccelli marini sono punti caldi di nutrienti, in particolare di azoto e fosforo^[67]

La teoria delle reti trofiche prevede che il declino globale attuale dei predatori marini possa generare conseguenze indesiderate per molti ecosistemi oceanici. Nelle comunità vegetali costiere, come le foreste di kelp, le praterie di fanerogame marine, le foreste di mangrovie e le paludi salmastre, numerosi studi hanno documentato gli effetti di vasta portata causati dalle variazioni nelle popolazioni di predatori. In generale, la perdita di predatori marini sembra influire negativamente sulle comunità vegetali costiere e sui servizi ecosistemici che esse forniscono.^[98]

L'ipotesi del mondo verde prevede che la perdita del controllo dei predatori sugli erbivori possa provocare un consumo incontrollato della vegetazione, tale da spogliare interi paesaggi o fondali della copertura vegetale.^[99] Dalla formulazione di questa ipotesi, gli ecologi hanno cercato di comprendere l'importanza degli effetti indiretti e alternati dei predatori sui livelli trofici inferiori (le cosiddette cascate trofiche) e il loro impatto complessivo sugli ecosistemi.^[100] Oggi diverse evidenze indicano che i predatori apicali sono elementi fondamentali per la stabilità e la persistenza di alcuni ecosistemi.^[98][100]

Con una perdita di habitat stimata superiore al 50%, le comunità vegetali costiere figurano tra gli ecosistemi più minacciati del pianeta.^{[101][102][103]} Tuttavia, per quanto allarmante sia questo dato, i predatori che popolano i sistemi costieri hanno subito un destino ancor peggiore. Diversi gruppi di predatori – tra cui mammiferi marini, elasmobranchi e uccelli marini – hanno registrato declini compresi tra il 90% e il 100% rispetto alle popolazioni storiche.^[12][104] Il declino dei predatori ha preceduto quello degli habitat,^[12] suggerendo che le alterazioni nelle popolazioni dei predatori possano essere uno dei principali fattori di trasformazione degli ecosistemi costieri.^{[98][105][106]}

Non vi è dubbio che il collasso delle popolazioni di predatori marini sia il risultato del sovrasfruttamento da parte dell'uomo. Le riduzioni locali e le estinzioni di predatori costieri dovute alla caccia di sussistenza ebbero inizio oltre 40 000 anni fa.^[107] Tuttavia, per la maggior parte dei grandi predatori marini – come cetacei odontoceti, grossi pesci pelagici, uccelli marini, pinnipedi e lontra marina – il forte declino globale è avvenuto nel corso dell'ultimo secolo, in concomitanza con l'espansione delle popolazioni umane costiere e con lo sviluppo della pesca industriale.^[12][108] Dopo questi declini su scala mondiale, sono emerse evidenze di cascate trofiche negli ecosistemi costieri,^{[109][110][111][112]} accompagnate dalla preoccupante consapevolezza che esse non colpivano soltanto le popolazioni dei livelli trofici inferiori.^[98][100]

La comprensione del ruolo ecologico dei predatori nelle comunità vegetali costiere è stata rafforzata dalla dimostrazione della loro influenza diretta sui servizi ecosistemici. Numerosi esempi hanno mostrato che variazioni nell'intensità o nella direzione degli effetti predatori sui livelli trofici inferiori possono incidere sull'erosione costiera,^[113] sul sequestro del carbonio,^[114][115] e sulla resilienza complessiva degli ecosistemi.^[116] L'idea che la scomparsa dei predatori possa avere ripercussioni profonde sulla persistenza della vegetazione costiera e sui servizi ecosistemici associati è divenuta oggi una delle principali motivazioni per la conservazione dei predatori nei sistemi costieri.^{[98][100][115]}

I paesaggi marini (seascapes) sono spazi oceanici complessi, modellati da schemi e processi dinamici e interconnessi, che operano su un’ampia gamma di scale spaziali e temporali. L'ecologia del paesaggio marino è l'equivalente marino e costiero dell'ecologia del paesaggio.^[119] Si sta affermando come una disciplina ecologica interdisciplinare e spazialmente esplicita, di grande rilevanza per la gestione degli ambienti marini, la conservazione della biodiversità e il ripristino degli ecosistemi.^[118] I paesaggi marini sono spazi oceanici complessi, modellati da schemi e processi dinamici e interconnessi, che operano su un'ampia gamma di scale spaziali e temporali.^{[119][120][121]} I rapidi progressi nelle tecnologie geospaziali e la proliferazione di sensori, sia sopra sia sotto la superficie del mare, hanno rivelato schemi ecologici intricati e scientificamente affascinanti,^{[122][123][124]} alcuni dei quali sono il risultato diretto delle attività umane.^[125][126] Nonostante i progressi nella raccolta, mappatura e condivisione dei dati oceanici, permane un notevole divario tra le innovazioni tecnologiche e la capacità di tradurre tali dati in conoscenze ecologiche utili per la gestione e la conservazione degli ecosistemi marini.^[127][128] Esistono, ad esempio, lacune fondamentali nella comprensione della struttura spaziale multidimensionale degli ambienti marini^{[119][124][129]} e delle sue implicazioni per la salute del pianeta e il benessere umano.^[128] Una comprensione più approfondita delle connessioni multi-scala tra struttura ecologica, funzioni e cambiamento consentirà di progettare strategie sistemiche più efficaci per la tutela della biodiversità e di ridurre l'incertezza riguardo alle conseguenze delle attività umane. Ad esempio, nella progettazione e valutazione delle aree marine protette (AMP) e negli interventi di ripristino degli habitat, è essenziale comprendere l'influenza del contesto spaziale, della configurazione e della connettività, nonché considerare gli effetti della scala.^{[118][130][131][132][133]}

• 
  Migrazioni dei pesci tra habitat di barriera corallina, macroalghe, fanerogame marine e mangrovie:^[134] (a) migrazioni di foraggiamento diurne/notturne e legate alle maree; (b) migrazione ontogenetica dei pesci corallini giovanili
• 
  La cascata ecosistemica utilizzata per strutturare le fasi di inventario e di analisi degli scenari nel processo di pianificazione spaziale marina^[135]

Il diagramma a destra mostra le principali interazioni tra mangrovie, fanerogame marine e barriere coralline.^[136] Le barriere coralline, le praterie di fanerogame e le mangrovie proteggono gli habitat più interni dai danni causati da tempeste e onde, e partecipano a un sistema di scambio triadico di pesci e invertebrati mobili. Le mangrovie e le fanerogame svolgono inoltre un ruolo critico nella regolazione dei flussi di sedimenti, acqua dolce e nutrienti verso le barriere coralline.^[136]

Il diagramma immediatamente sottostante mostra le aree in cui mangrovie, barriere coralline e praterie di fanerogame si trovano entro un chilometro l'una dall'altra. Le intersezioni tra i tre sistemi forniscono un'indicazione dei tassi di co-occorrenza su scala globale. Le regioni in cui i sistemi risultano fortemente interconnessi includono America centrale (Belize), Caraibi, Mar Rosso, Triangolo dei Coralli (in particolare la Malesia), Madagascar e la Grande Barriera Corallina.^[136]

Il diagramma a destra illustra graficamente le sinergie nei servizi ecosistemici tra mangrovie, fanerogame e barriere coralline. I servizi ecosistemici forniti da barriere coralline, praterie di fanerogame e mangrovie intatte sono estremamente preziosi e si rafforzano reciprocamente. La protezione costiera (attenuazione di onde e tempeste) contribuisce a mantenere la struttura degli ecosistemi adiacenti e i relativi servizi, lungo un gradiente mare-terra. Le risorse ittiche sono costituite da specie migratorie: proteggere la pesca in un ecosistema aumenta la biomassa ittica anche negli altri. Il turismo beneficia della protezione costiera e della salute delle risorse ittiche provenienti da più ecosistemi. In questo schema non vengono rappresentate le connessioni interne a ciascun ecosistema, allo scopo di mettere meglio in evidenza le sinergie tra sistemi differenti.^[136]

Per aggravare ulteriormente la situazione, la rimozione di biomassa dagli oceani avviene simultaneamente ad altri molteplici fattori di stress associati al cambiamento climatico, che compromettono la capacità di questi sistemi socio-ecologici di rispondere alle perturbazioni.^{[138][139][140]} Oltre alla temperatura superficiale del mare, il cambiamento climatico influisce anche su molte altre caratteristiche fisico-chimiche delle acque costiere marine (come stratificazione, acidificazione, ventilazione),^[141][142] nonché sui regimi di vento che regolano la produttività delle acque superficiali nei produttivi ecosistemi costieri di upwelling.^{[143][144][145][146][147]} Le variazioni nella produttività degli oceani si riflettono nelle variazioni della biomassa del plancton. Il plancton contribuisce a circa la metà della produttività primaria globale, sostiene le reti trofiche marine, influenza i processi biogeochimici dell'oceano e incide fortemente sulle pesche commerciali.^{[148][149][150]} Su scala mondiale, ci si attende un calo complessivo della produttività del plancton marino.^{[142][148][151]} Aumenti e diminuzioni di lungo periodo nella produttività del plancton si sono già verificati negli ultimi due decenni^[152][153] in vaste regioni dell’ecosistema di upwelling di Humboldt, al largo del Cile, e si prevede che tali variazioni si propaghino lungo le reti trofiche pelagiche e bentoniche^[137]

L'ecologia delle reti ha migliorato la comprensione degli ecosistemi fornendo un potente quadro teorico per analizzare le comunità biologiche.^[154] Studi precedenti hanno utilizzato questo approccio per valutare la robustezza delle reti trofiche di fronte alle estinzioni di specie, definita come la frazione delle specie iniziali che rimane nell'ecosistema dopo un'estinzione primaria.^{[155][156][157][158][159][160][161][162]} Questi studi hanno evidenziato l'importanza, per la persistenza delle reti trofiche, delle specie altamente connesse (indipendentemente dalla loro posizione trofica),^{[155][158][163]} delle specie basali,^[156] e delle specie altamente connesse che, allo stesso tempo, sostengono troficamente altre specie molto connesse.^[159] La maggior parte di questi lavori ha adottato un approccio statico, derivato dalla teoria delle reti, che analizza gli impatti delle modifiche strutturali su reti trofiche rappresentate da nodi (specie) e collegamenti (interazioni), ma che ignora l'intensità delle interazioni e le dinamiche di popolazione delle specie coinvolte.^[155] Altri studi hanno utilizzato un approccio dinamico, che considera non solo la struttura e l'intensità delle interazioni in una rete trofica, ma anche le variazioni della biomassa delle specie nel tempo e gli effetti indiretti che tali variazioni esercitano sulle altre specie.^{[137][156][157][164][165][166]}

A livello globale, l'eutrofizzazione è uno dei principali problemi ambientali che colpiscono gli ecosistemi costieri. Nell'ultimo secolo, gli apporti fluviali annuali di azoto e fosforo agli oceani sono aumentati da 19 a 37 megatonnellate di azoto e da 2 a 4 megatonnellate di fosforo.^[167] A livello regionale, tali incrementi sono stati ancora più marcati, come osservato negli Stati Uniti, in Europa e in Cina. Nel Mar Baltico, i carichi di azoto e fosforo sono aumentati rispettivamente di circa un fattore tre e sei.^[168] In Cina, il flusso fluviale di azoto verso le acque costiere è aumentato di un ordine di grandezza in trent'anni, mentre l'esportazione di fosforo è triplicata tra il 1970 e il 2000.^{[2][169][170]}

Gli sforzi per mitigare l'eutrofizzazione mediante la riduzione degli apporti di nutrienti sono ostacolati dagli effetti del cambiamento climatico.^[11] Le variazioni nelle precipitazioni aumentano il deflusso di azoto, fosforo e carbonio dai terreni, che – insieme al riscaldamento e a un maggiore assorbimento di CO₂ – modificano i cicli accoppiati dei nutrienti e del carbonio nelle acque marine.^{[2][171][172]}

A differenza dell'oceano aperto, dove i cicli biogeochimici sono dominati dai processi pelagici controllati soprattutto dalla circolazione oceanica, nella zona costiera i processi pelagici e bentonici interagiscono fortemente e sono determinati da un ambiente fisico complesso e dinamico.^[173] L'eutrofizzazione nelle aree costiere porta a uno spostamento verso alghe opportunistiche a crescita rapida e, in generale, a un declino della macrovegetazione bentonica a causa della minore penetrazione della luce, del cambiamento dei substrati e della formazione di sedimenti più riducenti.^[174][175] L'aumento della produzione primaria e il riscaldamento delle acque hanno causato una espansione dell'ipossia sul fondale, con conseguente perdita della fauna bentonica.^[176][177] I sistemi ipossici tendono a perdere molte specie longeve di alto livello trofico e i cicli biogeochimici sono solitamente dominati da processi batterici bentonici e da un rapido ricambio pelagico.^[178] Tuttavia, in assenza di ipossia, la fauna bentonica tende ad aumentare in biomassa con l'eutrofizzazione.^{[2][179][180][181]}

Le modifiche alla biocenosi bentonica hanno effetti profondi sui cicli biogeochimici nella zona costiera e oltre. Nella zona illuminata, microfite e macrofite bentoniche controllano i flussi biogeochimici attraverso la produzione primaria, lo stoccaggio dei nutrienti e la stabilizzazione dei sedimenti, fungendo anche da habitat e fonte di cibo per molte specie, come mostrato nel diagramma sopra a sinistra. Gli animali bentonici contribuiscono alle trasformazioni biogeochimiche e ai flussi tra acqua e sedimenti sia direttamente, tramite il loro metabolismo, sia indirettamente, rielaborando fisicamente i sedimenti e le acque interstiziali e stimolando i processi batterici. Il pascolamento sul materiale organico pelagico e la biodeposizione di feci e pseudofeci da parte della fauna filtratrice aumentano i tassi di sedimentazione della materia organica.^[182][183] Inoltre, nutrienti e carbonio vengono trattenuti nella biomassa e trasformati da forme organiche a forme inorganiche tramite processi metabolici.^{[181][184][185]} La bioturbazione – che comprende la rielaborazione dei sedimenti e la ventilazione delle tane (bioirrigazione) – ridistribuisce particelle e soluti all'interno del sedimento e aumenta i flussi di soluti tra sedimento e acqua.^[186][187] La bioturbazione può anche favorire la riesospensione delle particelle, un fenomeno noto come biorisospensione.^[188] Nel complesso, tutti questi processi modificano le condizioni fisico-chimiche all'interfaccia sedimento-acqua^[189] e influenzano fortemente la degradazione della materia organica.^[190] Su scala ecosistemica, tali condizioni modificate possono alterare in modo significativo il funzionamento degli ecosistemi costieri e, in ultima analisi, il ruolo della zona costiera nel filtrare e trasformare nutrienti e carbonio.^[2]

La pesca artigianale utilizza attrezzi semplici e piccole imbarcazioni.^[137] Le sue attività tendono a rimanere confinate alle aree costiere. In generale, le dinamiche e il funzionamento degli ecosistemi sono determinati da forze top-down e bottom-up. La pesca, come forza top-down, può accorciare e destabilizzare le reti trofiche, mentre gli effetti legati al cambiamento climatico possono alterare le forze bottom-up della produttività primaria.^[137]

Gli impatti diretti delle attività umane e l'insieme delle forze che guidano il cambiamento globale sono la principale causa di estinzione delle specie negli ecosistemi dell'Antropocene,^[107][191] con conseguenze negative sul funzionamento degli ecosistemi e sui servizi che essi forniscono alle società umane.^[192][193] La crisi globale della pesca è tra queste conseguenze: essa coinvolge vari sistemi di pesca, regioni oceaniche e specie diverse, e colpisce sia paesi con scarsa regolamentazione sia quelli che hanno adottato strategie di co-gestione basata sui diritti per ridurre il sovrasfruttamento.^{[137][194][195][196][197]}

Il Cile è stato uno dei paesi che hanno implementato i Territorial Use Rights for Fisheries (TURFs)^[198][199] su una scala geografica senza precedenti per gestire le risorse bentoniche costiere attraverso strategie di co-gestione.^[200][201] Questi TURFs sono destinati alla pesca artigianale. Oltre 60 specie bentoniche costiere vengono attivamente raccolte da tali pescatori,^[202] incluse specie estratte dagli habitat intertidali e sublitorali poco profondi.^[203][204] Il sistema dei TURFs cileni ha prodotto miglioramenti significativi nella sostenibilità di questo complesso sistema socio-ecologico: ha contribuito a ricostruire gli stock di specie bentoniche,^[200][202] ha migliorato la percezione della sostenibilità tra i pescatori e aumentato il rispetto delle norme, e ha mostrato effetti positivi collaterali sulla conservazione della biodiversità.^[205][206] Tuttavia, la situazione della maggior parte delle pesche artigianali è ancora lontana dall'essere sostenibile: molti stock e molti ecosistemi costieri mostrano segni di sovrasfruttamento e degrado ecologico, conseguenza dei bassi livelli di cooperazione e della debole applicazione delle regolamentazioni TURF, che portano a elevati livelli di free-riding e pesca illegale.^{[207][208][209]} È fondamentale migliorare la comprensione degli effetti di queste pesche artigianali multispecifiche, che prelevano simultaneamente specie appartenenti a tutti i livelli trofici, dai produttori primari (come il kelp) ai grandi carnivori apicali.^{[137][204][210]}

Lo stesso argomento in dettaglio: Telerilevamento e Internet delle cose.

Telerilevamento degli ambienti costieri marini.^[212]

Rete di comunicazione dell'"Internet delle Cose" lungo la costa marina.^[211] I nomi in rosso indicano piattaforme dedicate, quelli in blu piattaforme cooperative e quelli in verde piattaforme cablate. Le linee tratteggiate rappresentano i canali di comunicazione che collegano le piattaforme a un gateway tramite specifici protocolli wireless, scelti in base alla disponibilità e ai costi locali. Il gateway è connesso a un server di rete attraverso una qualunque tecnologia di comunicazione IP disponibile. Il server di rete si collega poi a vari server applicativi dedicati, che rendono i dati accessibili tramite browser web. Il canale di trasmissione utilizza un protocollo di cifratura end-to-end AES.

Le zone costiere sono tra le aree più popolate del pianeta.^[213][214] Con l'aumento della popolazione, lo sviluppo economico deve espandersi per sostenere il benessere umano. Tuttavia, questo sviluppo può compromettere la capacità dell'ambiente costiero di continuare a garantire tale benessere alle generazioni presenti e future.^[215] La gestione dei complessi sistemi socio-ecologici costieri e marini richiede strumenti in grado di fornire quadri concettuali capaci di rispondere a problemi attuali ed emergenti.^[212][216] Le tecnologie di raccolta remota dei dati includono: telerilevamento satellitare, telerilevamento aereo, droni aerei (UAV), veicoli di superficie senza equipaggio (USV), veicoli subacquei autonomi (UUV) e sensori statici.^[212]

Sono stati sviluppati vari framework per affrontare e integrare queste problematiche complesse, come il Millennium Ecosystem Assessment, che mette in relazione fattori di cambiamento, servizi ecosistemici e benessere umano.^[212][217] Tuttavia, ottenere i dati ambientali necessari per applicare tali framework è difficile, soprattutto nei paesi in cui l'accesso a dati affidabili e alla loro diffusione è limitato, inesistente^[218] o persino ostacolato.^[212] Le tecniche tradizionali di campionamento puntuale e osservazione diretta producono informazioni molto ricche,^[219] ma sono costose e spesso non forniscono una copertura spaziale e temporale adeguata, mentre il telerilevamento può offrire soluzioni efficaci e dati anche per aree dove le informazioni sono scarse o assenti.^[212][220]

I sistemi di osservazione costiera sono tipicamente finanziati a livello nazionale e costruiti attorno a priorità nazionali. Di conseguenza, esistono oggi notevoli differenze tra paesi in termini di sostenibilità, capacità osservativa, tecnologie impiegate, metodi e priorità di ricerca.^[211] I sistemi di osservazione oceanica nelle aree costiere devono evolversi verso sistemi integrati, multidisciplinari e multiscala, in cui l'eterogeneità sia sfruttata per fornire risposte adeguate agli scopi desiderati.^[211] Elementi essenziali di tali sistemi distribuiti includono l'impiego di comunicazione machine-to-machine, fusione ed elaborazione dei dati, applicando le recenti innovazioni nel campo dell'Internet delle Cose (IoT) per costruire una ciber-infrastruttura comune.^[211] Si ritiene anzi che la standardizzazione introdotta dall'IoT nei sistemi di sensori wireless rivoluzionerà aree come questa.^[221]

Le aree costiere sono le porzioni più dinamiche e produttive degli oceani, e rappresentano quindi una fonte significativa di risorse e servizi per l'umanità. Poiché le acque costiere si trovano a diretto contatto con le popolazioni umane e sono esposte alle perturbazioni antropiche, tali risorse e servizi sono particolarmente a rischio.^[222] Queste preoccupazioni spiegano il rapido aumento, in molte regioni costiere, del numero di sistemi di osservazione implementati nell'ultimo decennio.^[223] Tuttavia, l'espansione delle osservazioni costiere coerenti e continuative è stata frammentata, guidata da politiche nazionali e regionali, e spesso realizzata attraverso progetti di ricerca a breve termine.^[224] Ciò determina notevoli differenze tra paesi sia in termini di sostenibilità sia di tecnologie, metodologie e priorità scientifiche.^[211]

A differenza dell'oceano aperto, dove le sfide sono relativamente ben definite e gli attori sono meno numerosi e facilmente identificabili, i processi costieri sono complessi, si sviluppano su più scale spaziali e temporali e coinvolgono numerosi e diversificati portatori di interesse, spesso con obiettivi tra loro contrastanti. Per affrontare tale complessità, un sistema di osservazione oceanica costiera deve configurarsi come un sistema di sistemi integrato, multidisciplinare e multiscala.^[211][225]

Gli ecosistemi marini sono soggetti a pressioni diverse e possono quindi subire cambiamenti significativi che possono essere interpretati come regime shifts, ossia transizioni di regime.^[226] Gli ecosistemi marini di tutto il mondo sono colpiti da pressioni naturali e antropiche crescenti e, di conseguenza, subiscono cambiamenti profondi a velocità senza precedenti. In risposta a tali cambiamenti, un ecosistema può riorganizzarsi mantenendo comunque la propria funzione, struttura e identità.^[227] Tuttavia, in determinate circostanze, l'ecosistema può subire cambiamenti tali da modificare la struttura e il funzionamento del sistema, processo che può essere descritto come una transizione verso un nuovo regime.^{[226][227][228][229]}

Di solito, una transizione di regime è innescata da variazioni climatiche su larga scala,^[230] da intensa pressione di pesca^[231] o da una combinazione di entrambi i fattori.^[232] I criteri utilizzati per definire un regime shift variano e i cambiamenti necessari affinché un sistema possa essere considerato in transizione non sono ben definiti.^[233] In genere, i regime shifts sono caratterizzati da cambiamenti ad ampia magnitudine, a bassa frequenza e spesso bruschi nell'abbondanza delle specie e nella composizione delle comunità, osservabili su più livelli trofici.^[234] Tali cambiamenti si verificano su ampie scale spaziali e contemporaneamente a variazioni fisiche nel sistema climatico.^{[226][229][233][234][235][236][237][238]}

Transizioni di regime sono state descritte in numerosi ecosistemi marini, tra cui il Benguela settentrionale,^[239] il Mare del Nord^[240] e il Mar Baltico.^[241] Negli ampi ecosistemi di upwelling è comune osservare fluttuazioni decadali nell'abbondanza delle specie e nelle relative sostituzioni.^[242] Queste fluttuazioni possono essere irreversibili e costituire un indicatore di un nuovo regime, come avvenuto nell'ecosistema del Benguela settentrionale.^[239] Tuttavia, in altri casi, tali cambiamenti possono essere interpretati come variazioni entro i limiti della variabilità naturale dell'ecosistema e non come segnali di una transizione di regime.^[235] L'ecosistema della piattaforma continentale portoghese (PCSE) rappresenta la parte più settentrionale del sistema di upwelling della corrente delle Canarie ed è caratterizzato da un upwelling stagionale che si verifica in primavera e in estate a causa di venti settentrionali persistenti.^[243][244] Recentemente, si sono osservati cambiamenti nell'abbondanza di specie pelagiche costiere come sardina, lanzardo, sugarello, sugarello pittato e acciuga.^{[245][246][247][248]} Inoltre, negli ultimi decenni è stato documentato un aumento delle specie dei livelli trofici superiori.^[249] Le cause alla base dei cambiamenti nella comunità pelagica non sono chiare, ma si ritiene che derivino da una complessa interazione tra variabilità ambientale, interazioni tra specie e pressione di pesca.^{[226][250][251][252]}

Esistono inoltre evidenze di modifiche nell'intensità dell'upwelling costiero iberico, dovute al rafforzamento o all'indebolimento dei venti settentrionali. Tuttavia, tali osservazioni sono contraddittorie: alcuni autori hanno riportato un'intensificazione dei venti favorevoli all'upwelling,^[253][254] mentre altri ne hanno documentato l'indebolimento.^[255][256] Una revisione del 2019 sui tassi e sull'intensità dell'upwelling lungo la costa portoghese ha documentato un progressivo indebolimento dell'upwelling dal 1950 fino alla metà/fine degli anni '70 nelle regioni nord-occidentali e sud-occidentali, e fino al 1994 lungo la costa meridionale.^[257] Successivamente, tra il 1985 e il 2009, è stato osservato un aumento dell'indice di upwelling in tutte le regioni analizzate, con ulteriori intensificazioni nel settore meridionale.^[257] È stato inoltre documentato un incremento continuo della temperatura dell'acqua, compreso tra 0,1 e 0,2 °C per decennio.^[226][258]

Molte specie della fauna marina utilizzano gli habitat costieri come aree di accrescimento fondamentali, rifugi e zone di alimentazione; tuttavia, questi habitat sono sempre più minacciati da agricoltura, acquacoltura, attività industriali ed espansione urbana.^[259] Questi sistemi sono infatti soggetti a quella che può essere definita una "tripla minaccia": crescente industrializzazione e urbanizzazione, perdita crescente di risorse biologiche e fisiche (pesci, acqua, energia, spazio) e diminuzione della resilienza alle conseguenze del cambiamento climatico e dell'innalzamento del livello del mare.^[260] Questo fenomeno ha portato alla perdita, modificazione o disconnessione degli ecosistemi costieri naturali su scala globale. Un esempio evidente riguarda la Grande Barriera Corallina in Australia: quasi il 10% dell'intera linea costiera del sistema (2300 km) è stato sostituito da infrastrutture urbane (muri di contenimento, moli, porti turistici), causando una massiccia perdita e frammentazione degli ecosistemi costieri sensibili.^[261] La perdita globale delle fanerogame marine ha raggiunto circa il 7% dell'area totale all'anno alla fine del XX secolo.^[102] Un'analisi globale delle zone umide di marea (mangrovie, piane di marea e paludi salmastre) pubblicata nel 2022 ha stimato perdite globali pari a 13 700 km² tra il 1999 e il 2019. Tuttavia, tale studio ha anche rilevato che queste perdite sono state in larga parte compensate dalla formazione di 9700 km² di nuove zone umide di marea non presenti nel 1999.^[262] Circa tre quarti della diminuzione netta di 4000 km² registrata tra il 1999 e il 2019 si è verificata in Asia (74,1%), con il 68,6% concentrato in tre paesi: Indonesia (36%), Cina (20,6%) e Myanmar (12%).^[262] A livello globale, il 39% delle perdite e il 14% dei guadagni sono stati attribuiti a attività umane dirette.^[262]

Dal 1950, circa il 40% delle mangrovie globali è andato perduto,^[263] con oltre 9736 km² di mangrovie in continuo degrado nel periodo 1996-2016.^[264] Le paludi salmastre vengono drenate quando le terre costiere vengono convertite all'agricoltura, mentre la deforestazione rappresenta una minaccia crescente per la vegetazione costiera (come le mangrovie) quando queste aree vengono destinate allo sviluppo urbano e industriale,^[263] con la conseguente degradazione degli stoccaggi di carbonio blu e l'aumento delle emissioni di gas serra.^[265]

Le pressioni e gli impatti che si accumulano sugli ecosistemi costieri non sono isolati né indipendenti, ma sinergici, con feedback e interazioni che amplificano gli effetti oltre la semplice somma dei singoli fattori.^[266] Alla vigilia dell'inizio del Decennio ONU per il Ripristino degli Ecosistemi, persiste un grave deficit di conoscenze che ostacola la comprensione della complessità degli ecosistemi costieri e limita lo sviluppo di risposte efficaci per mitigare gli impatti continui – senza contare l'incertezza riguardo alle perdite future degli ecosistemi costieri negli scenari climatici peggiori.^[267]

Le Nazioni Unite hanno dichiarato il periodo 2021-2030 come il Decennio ONU per il Ripristino degli Ecosistemi. Questo appello all'azione nasce dalla necessità di accelerare massicciamente il ripristino degli ecosistemi degradati a livello globale, per contrastare la crisi climatica, migliorare la sicurezza alimentare, garantire acqua pulita e proteggere la biodiversità del pianeta. La scala del ripristino sarà un elemento cruciale. Ad esempio, la Bonn Challenge si propone di ripristinare 350 milioni di ettari di ecosistemi terrestri degradati entro il 2030 – un'area equivalente a quella dell'India. Tuttavia, il sostegno internazionale al ripristino degli ecosistemi costieri "blu", che forniscono un'impressionante varietà di benefici alla società, è rimasto indietro.

Il diagramma a destra mostra lo stato attuale degli ecosistemi costieri modificati e degradati e lo stato atteso dopo il Decennio di ripristino.^[267] Vi sono inoltre evidenziate l'incertezza legata al successo dei precedenti interventi di ripristino, lo stato degli ecosistemi alterati, la variabilità climatica e le azioni di restauro già disponibili o prossime all'impiego. Questo implica che la realizzazione del Decennio per il Ripristino degli Ecosistemi, almeno per i sistemi costieri, debba essere vista come un modo per avviare un processo i cui benefici potrebbero richiedere più di un decennio per manifestarsi pienamente.^[267]

Solo la Global Mangrove Alliance^[268] si avvicina, per ambizione, alla Bonn Challenge, con l'obiettivo di aumentare del 20% l'estensione globale delle mangrovie entro il 2030.^[267] Tuttavia, molti scienziati delle mangrovie hanno espresso dubbi su questo traguardo, sostenendo che sia irrealistico e che possa incentivare pratiche scorrette o inappropriate nel tentativo di raggiungerlo.^[267][269]

Negli ultimi anni si è verificato un cambiamento di prospettiva nella definizione delle priorità di conservazione: si sta passando da un approccio basato unicamente sulla rappresentatività degli habitat a uno che considera anche i processi ecologici che determinano la distribuzione e l'abbondanza degli elementi della biodiversità.^{[270][271][272][273]} Negli ecosistemi marini, i processi di connettività sono fondamentali,^[274] e la progettazione di reti di aree marine protette (AMP) che mantengano la connessione tra i diversi frammenti di habitat è da tempo un obiettivo centrale della pianificazione della conservazione.^[270][275] Due forme di connettività sono cruciali per la struttura delle popolazioni di pesci di barriera:^[276] la dispersione larvale nell'ambiente pelagico^[277] e la migrazione post-insediamento degli individui attraverso il paesaggio marino.^[278] Sebbene sia disponibile una crescente letteratura su come integrare la connettività larvale nella definizione delle priorità di conservazione,^{[279][280][281]} è stata dedicata molta meno attenzione allo sviluppo e all'applicazione di metodi per considerare la connettività post-insediamento.^{[274][282][283]}

La connettività del paesaggio marino (ossia la connessione tra habitat diversi all'interno di un mosaico marino, in contrasto con la sola connessione tra frammenti dello stesso habitat)^[132] è essenziale per le specie che utilizzano più di un habitat, sia nei movimenti diurni sia durante i diversi stadi del ciclo vitale. Mangrovie, prati di fanerogame marine e barriere lagunari fungono da aree di nursery per molte specie ittiche di grande importanza ecologica ed economica, le quali compiono successivamente spostamenti ontogenetici verso le popolazioni adulte situate sulle barriere coralline.^{[284][285][286]} Nonostante ciò, questi habitat retro-barriera vengono spesso trascurati nei progetti di conservazione a favore delle barriere coralline, che ospitano biomasse adulte più elevate, pur essendo spesso altrettanto, se non più, vulnerabili alla degradazione e alla perdita di habitat.^{[48][287][288]} Anche quando i giovani non sono bersaglio della pesca, essi possono essere fortemente vulnerabili alla degradazione dell'habitat, ad esempio a causa della sedimentazione provocata da cattive pratiche di gestione del territorio.^[283][289]

Esistono prove empiriche chiare che la vicinanza alle aree di nursery può aumentare l'efficacia (in termini di abbondanza, densità o biomassa) delle aree marine protette su barriere coralline.^{[132][290][291][292][293]} Ad esempio, in varie località del Pacifico occidentale, l'abbondanza delle specie ittiche soggette a pesca era significativamente maggiore nelle barriere protette vicine alle mangrovie, ma non in quelle distanti da esse.^[292] Il ruolo funzionale dei pesci erbivori che compiono migrazioni ontogenetiche può inoltre aumentare la resilienza delle barriere coralline situate in prossimità delle mangrovie.^[294][295] Nonostante tali evidenze, e nonostante i ripetuti richiami a considerare la connettività tra habitat nella progettazione degli strumenti di gestione spaziale,^{[285][292][293]} esistono ancora pochissimi casi in cui la connettività del paesaggio marino è stata esplicitamente integrata nella definizione delle priorità di conservazione, ossia nel processo analitico volto a identificare le aree prioritarie per interventi di gestione o protezione.^[283]

• Ecologia marina
• Ecosistema
• Costa
• Benthos
• Prateria di fanerogame marine
• Foresta di kelp
• Biocostruzione marina
• Barriera corallina
• Coralligeno
• Carbonio blu

• Michael Horn, Intertidal fishes: life in two worlds, San Diego, Academic Press, 1999, ISBN 978-0-08-053493-0, OCLC 237380300.

Portale Ecologia e ambiente

Portale Geografia

Portale Mare