Response of benthic foraminifera to pollution through experimental and in situ studies: advances in biological aspects and tools for future application in biomonitoring

The study of benthic foramiferal assemblages for the assessment of the environmental quality is recently growing because of the high potential of these organisms for monitoring purposes. The main aim of this thesis was to deepen ecological and biological aspects in relationship with environmental pollution. The effect of chronic exposure to zinc on the life cycle of T. rotunda was investigated because it is a highly diffused metal in areas interested by industrial activity, also suspected to cause test deformations on calcareous species. T. rotunda resulted highly resistant, but at zinc concentrations between 0.1 and 10 mg/L a delay of the growth was observed. Moreover zinc, even at high concentrations, did not cause test deformations. This high resistance was demonstrated to be due to the ability to bioaccumulate zinc as a mechanism of defense. The influence of zinc exposure on biomineralization processes was also investigated. The results showed that T. rotunda incorporates zinc into the shell, at different rates depending on the zinc concentrations to which it was exposed. Moreover, the patchy zinc distribution into calcite and the absence of any kind of abnormalities in zinc-enriched calcite suggest that the metal can be bound to organic compounds inside the test wall. The second part of this thesis regards the study of environmental samples. A study was performed on samples collected along the Italian Adriatic coast. The assemblages composition appear to be poorly related with the chemical pollution of the area (generally low to moderate) and probably mainly affected by the organic matter contents and the sediment grain-size. Finally, a study was performed on samples from a coastal area of central Adriatic (Civitanova Marche, Italy) where a natural hydrocarbon seep occurs. The fauna of the area resulted only partially affected by hydrocarbon seeps and mainly driven by the proximity of the Civitanova harbor.

Lo studio delle associazioni a foraminiferi bentonici per determinare la qualità degli ambienti marini sta vedendo una forte crescita dovuta all’elevato potenziale di questi organismi per scopi di monitoraggio. Lo scopo principale di questa tesi è stato di approfondire aspetti ecologici e biologici di questi organismi in relazione alla contaminazione. Si è investigato l’effetto sul ciclo vitale di T. rotunda dell’esposizione cronica allo zinco, metallo diffuso in aree industrializzate e sospettato di causare deformazioni dei gusci di specie calcaree. T. rotunda è risultata molto resistente a concentrazioni anche elevate di zinco, ma concentrazioni di zinco comprese tra 0.1 e 10 mg/L ne hanno causato un ritardo della crescita. Inoltre, lo zinco, anche ad elevate concentrazioni, non è risultato causa di deformazioni dei gusci. E’ stato dimostrato che l’elevata resistenza è dovuta all’utilizzo della bioaccumulazione come meccanismo di difesa. Anche l’effetto dello zinco sui processi di biomineralizzazione è stata investigata. T. rotunda incorpora zinco nel guscio, con tassi diversi in base alle concentrazioni di zinco a cui è esposta. La distribuzione disomogenea del metallo nella calcite e l’assenza di anomalie strutturali nella calcite arricchita di zinco suggeriscono inoltre che il metallo possa essere legato alla componente organica del guscio. La seconda parte della tesi riguarda lo studio di campioni ambientali. Lo studio di campioni prelevati lungo la costa adriatica italiana ha mostrato che una composizione delle associazioni solo in parte relazionata all’inquinamento chimico (generalmente basso o moderato) e più probabilmente influenzata dai contenuti di materia organica e dalla granulometria dei sedimenti. Infine la fauna dell’area costiera di Civitanova Marche interessata da una risalita naturale di idrocarburi, è risultata solo parzialmente determinata dalle hydrocarbon seeps e, invece, maggiormente influenzata dal vicino porto.