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Anthropogenic debris are known to be present in all marine habitats, from coasts to the most remote points of the planet like deep sea floors and poles. In spite of the growing interest from the political and scientific community regarding this spreading threat, the knowledges on marine litter status still remain fragmentary. Most of studies have been carried out on the sea surface and on coastal habitats, whereas there are few information available about the assessment of anthropogenic debris on the sea bottoms. This PhD thesis aims to evaluate the state of benthic marine litter in terms of composition, density and abundance along the continental shelf and continental slope of FAO Geographical Sub Area 11: Sardinia Island (NW Mediterranean Sea) according to Marine Strategy Framework Directive. Soft bottoms and rocky habitats have been investigated separately by mean of two different sampling methods (trawling and ROV video transect). Trawl surveys are defined as the most appropriate way to collect litter on sandy and muddy seafloors. Within the MEDITS (International Mediterranean Trawls Survey) framework, three years repeated survey permitted the acquisition of a marine debris data in a wide bathymetric range. Uni and multivariate analyses were used to test differences between \inshore and offshore habitats and between geographical zones in terms of litter amount. Results highlighted that, among the 302 investigated stations, plastic resulted by far the main component in terms of occurrence, density and abundance. Concentration of debris derived from land- 2 based activities tends to decrease as we move farther from the coastline. Anthropogenic Marine-based activities are supposed to be the main cause of the sudden increased values of debris observed in the deep habitats, which was investigated through the Deep Sea Cruise PSP15 on a bathymetric range comprise between 800-1600 m. The behaviour of fishermen observed and recorded emphasizes the necessity of a change in the management policy for the conservation of the environment. Investigation on rocky habitats have been carried out through the non-invasive technique of ROV footage. All canyons and pinnacles surveyed, showed the presence of anthropic pressure in terms of marine litter. Discarded fishing gears are the main components of all litter observed. Distance from coastline do not cause significant difference of the variation of debris density. In the rocky bottom investigated 26.5% of marine litter damaged the benthonic coral community, indeed urgently needing special protection measures. Our results constitute an important and needed set of information regarding the treat of marine litter in an high ecological value area such as the Mediterranean basin. As a result these information are useful for future spatio-temporal comparisons, as well for a collaboration to create a unique dataset as required by the MSFD, considered a fundamental tool for the development of proper conservation measures.

Si stima che la popolazione mondiale raggiungerà gli 8,5 miliardi nel 2030, i 9,7 miliardi nel 2050 e i 10,9 miliardi nel 2100, suggerendo un aumento della domanda di cibo che l'agricoltura dovrà essere in grado di sostenere, in un contesto di risorse limitato. In questo contesto, l'acquacoltura rappresenta una soluzione ritenuta efficace da importanti Istituzioni governative (FAO E UE), anche se non del tutto priva di controindicazioni da punto di vista ambientale. Per questo motivo, anche per l'acquacoltura, si stanno studiando metodi di produzione alternativi meno impattanti e sostenibili, come l'acquaponica. Uno di questi è l'acquaponica che consiste in un metodo di produzione combinato: l'acquacoltura (allevamento ittico) e la coltivazione senza suolo (idroponica), entrambe integrate in un sistema chiuso a ricircolo che permette una produzione circolare e la riduzione dell'uso di energia e della produzione di scarti. Un'evoluzione di questo concetto è quello sviluppato nel progetto SIMTAP, nel quale si inserisce lo studio oggetto della presente tesi. L'idea del SIMTAP consiste nella messa a punto di un sistema acquaponico multitrofico marino, integrato, e "autosufficiente", cioè in grado di autoprodursi l'unico input previsto dalla produzione acquaponica: l'alimento per le specie ittiche. L'obiettivo principale del SIMTAP è quello di progettare, realizzare e testare un innovativo sistema di produzione di alimenti (pesce e vegetali) che, partendo dall'energia solare e dalla produzione di microalghe, sia in grado di ridurre drasticamente l'uso di risorse (ad esempio, energia non rinnovabile, acqua, farina di pesce, olio di pesce, soia, ecc.) e, dall'altro, la produzione di rifiuti, diminuendo l'impatto del ciclo di vita sull'ambiente di questo segmento dell'industria alimentare. L'esperimento è stato condotto a Pisa, con la partnership scientifica del Dipartimento di Scienze Veterinarie e del Dipartimento di Scienze Agro-Alimentari e Agro-Ambientali (DAFE), all'interno di una serra nella quale è stato allestito il prototipo SIMTAP. Lo scopo del presente studio è stato quello di valutare gli effetti, sulle perfomances di crescita, di diete alternative in orate (Sparus aurata). Le diete sperimentali, con cui si potrebbe in futuro sostituire l'uso dei mangimi commerciali, consistevano in un mix di alimenti (vongole, cozze e/o policheti) potenzialmente producibili all'interno del sistema SIMTAP. Lo studio ha quindi previsto la valutazione di due diete: una di controllo (mangime commerciale) e una sperimentale (mix di vongole, cozze e/o policheti). L'analisi dei risultati zootecnici, hanno messo in evidenza come le diete sperimentali, soprattutto quando composte da più ingredienti, comportano una perdita di performance produttiva di circa l'8% rispetto al mangime commerciale. Considerato però il potenziale legato alla sostenibilità delle diete sperimentali, si ritiene interessante sviluppare ulteriormente questa strategia produttiva, nel tentativo di ridurre il "gap" produttivo rispetto all'uso del mangime commerciale da una parte, e migliorare la sostenibilità della produzione ittica e vegetale dall'altra. It is estimated that the world population will reach 8.5 billion in 2030, 9.7 billion in 2050 and 10.9 billion in 2100, suggesting an increase in the demand for food that agriculture will have to be able to support, in a context of limited resources. In this context, aquaculture represents a solution considered effective by important governmental institutions (FAO and EU), even if it is not entirely free of drawbacks from an environmental point of view. For this reason, alternative production methods that have less impact and are sustainable, such as aquaponics, are also being studied for aquaculture. One of these is aquaponics, which consists of a combined production method: aquaculture (fish farming) and soilless cultivation (hydroponics), both integrated in a closed recirculating system that allows circular production and the reduction of energy use and waste production. An evolution of this concept is the one developed in the SIMTAP project, in which the study that is the subject of this thesis is included. The idea of SIMTAP consists in the development of an integrated, "self-sufficient" marine multitrophic aquaponic system, i.e. capable of self-producing the only input required by aquaponic production: food for fish species. The main objective of SIMTAP is to design, implement and test an innovative food production system (fish and vegetables) that, starting from solar energy and microalgae production, is able to drastically reduce the use of resources (e.g. non-renewable energy, water, fishmeal, fish oil, soy, etc.) and, on the other hand, the production of waste, thus decreasing the life cycle impact on the environment of this segment of the food industry. The experiment was carried out in Pisa, with the scientific partnership of the Department of Veterinary Sciences and the Department of Agri-Food and Agri-Environmental Sciences (DAFE), in a greenhouse where the SIMTAP prototype was set up. The aim of the present study was to evaluate the effects of alternative diets on growth performance in gilthead sea bream (Sparus aurata). The experimental diets, with which the use of commercial feeds could be replaced in the future, consisted of a mix of foods (clams, mussels and/or polychaetes) that could potentially be produced within the SIMTAP system. The study therefore involved the evaluation of two diets: a control diet (commercial feed) and an experimental diet (mix of clams, mussels and/or polychaetes). The analysis of the zootechnical results showed that experimental diets, especially when composed of several ingredients, lead to a loss in production performance of around 8% compared to commercial feed. However, considering the potential for sustainability of experimental diets, it is interesting to further develop this production strategy in an attempt to reduce the production "gap" with commercial feed on the one hand, and to improve the sustainability of fish and plant production on the other.

Il presente lavoro analizza le strutture delle organizzazioni deputate alla gestione delle Aree Marine Protette al fine di proporre modifiche da applicare al modello di gestione italiano, nell'ottica dello sviluppo di un vero e proprio sistema nazionale di Aree Marine Protette. La tesi si sviluppa su più livelli; un primo livello riguarda l'analisi del concetto di Area Marina Protetta (MPA), con un focus specifico sulle MPAs italiane e sulle norme che regolano la gestione e il riconoscimento delle stesse. Passando attraverso le teorie di learning organizations e dall'analisi dei concetti di vision e mission organizzative e della loro importanza nella conduzione dell'azione della struttura, vengono poi prese come riferimento le organizzazioni non profit e il loro mission-based management. Successivamente, la ricerca prosegue illustrando i modelli organizzativi di tre realtà, quella statunitense, quella australiana e quella della Tanzania, al fine di rintracciare spunti per il miglioramento dell'esistente modello organizzativo per le MPA italiane. In ultima istanza, vengono analizzati i risultati di un questionario con domande relative ad aspetti di management e di gestione sottoposto a quattro manager di Aree Marine Protette, di cui uno italiano, , come strumento di comprensione delle principali issues e delle soluzioni da questi individuate per la risoluzione delle stesse.