Fondali

Importanza dello studio dei fondali per comprendere gli squilibri trofici di un bacino che riceve consistenti apporti fluviali

La ragione principale dello studio dei fondali per comprendere in modo completo i rapporti trofici in un bacino risiede nel fatto che i sedimenti possono accumulare molta sostanza organica di provenienza fluviale (alloctona) o marina (autoctona), la cui degradazione microbica, associata a reazioni geochimiche, può restituire nutrienti alla colonna d'acqua per lunghi archi di tempo. Questi accumuli di sostanza organica a lenta degradazione si possono realizzare solamente dove è attiva la sedimentazione di particellato fine inorganico, in quanto quest'ultimo preserva la sostanza organica stessa da una veloce degradazione ossica. Tutti i processi che controllano queste trasformazioni prendono il nome di diagenesi precoce.

Il progetto PRISMA 1 ha permesso l'individuazione e la determinazione dell'importanza di questi depositi in aree ben precise dell'Adriatico settentrionale e la quantificazione dei rilasci di nutrienti all'interfaccia acqua-fondale, mediante la misura e/o il calcolo dei "flussi bentici" nelle varie aree individuate.

Un appuntamento storico per le navi da ricerca del CNR-Progetto PRISMA 1 (ottobre 1995)

Lo studio dei fondali è inoltre importante in quanto permette di ottenere numerose altre informazioni, in particolare:

• i fondali registrano le interazioni tra i processi continentali e marini: le immissioni fluviali sono registrate nei depositi marini da rapporti particolari fra elementi chimici, minerali e frammenti litoidi, caratteristici della provincia petrografica di provenienza e dei processi di interazione fiume - mare;
• i fondali registrano la dinamica del bacino: i tragitti deposizionali del particellato proveniente dai corsi d'acqua sono condizionati dalle correnti di circolazione, di marea e dal moto ondoso. Lo studio delle distribuzioni areali delle caratteristiche granulometriche e delle caratteristiche geochimico-mineralogico-petrografiche dei sedimenti marini permette di avere delle informazioni indirette sui processi idrodinamici in azione nel bacino;
• i fondali conservano, nei records sedimentari, il passaggio fra lo stato naturale del bacino e quello alterato dalle attività umane; nelle successioni stratigrafiche sono inoltre registrati i cambiamenti climatici preindustriali e quindi naturali;
• i fondali sono sede di ecosistemi importanti come quelli pelagici, ma spesso più fragili, che devono essere protetti e, se compromessi, ristabiliti.

Attività sperimentale del PRISMA 1

Le ricerche per una caratterizzazione sedimentologica, geochimica, mineralogica e biologica estensiva dei fondali sono state realizzate con due campagne oceanografiche; la prima, a scala più dettagliata, è servita per caratterizzare l'area intorno alle foci del Po (novembre 1994) e per scegliere i tre punti sui quali studiare il ciclo biogeochimico di C, N, P e Si; la seconda, a scala più estesa, ha riguardato tutta l'area compresa fra Trieste e la fossa meso-adriatica (maggio 1995). Lo studio è stato condotto sia sui sedimenti superficiali sia in profondità. Le ricerche per la caratterizzazione dei processi diagenetici e per la valutazione quantitativa dei flussi bentici di sostanze nutrienti sono state eseguite analizzando il sedimento e le acque interstiziali di carote e misurando direttamente i flussi con strumenti particolari (camere bentiche). In quest'ultimo caso la campagna sperimentale è stata eseguita fra Trieste e la fossa meso-adriatica tra settembre ed ottobre del 1995. Le attività analitiche nei laboratori a terra si sono protratte per tutto il 1996. L'elaborazione dei dati, la produzione di cartografie tematiche e relazioni tecnico-scientifiche si sono protratte per parte del 1997. Le Unità Operative che hanno partecipato alle ricerche di questa tematica sono state: l'IGM (Istituto di Geologia Marina)-CNR di Bologna, l'ICRAM (Istituto Centrale per la Ricerca Applicata al Mare) di Chioggia e Roma, l'Ist. di Geologia Univ.di Trieste, l'Ist. di Geologia Univ. di Urbino, il Dip.di Biologia Animale Univ. di Modena, il Dip.di Scienze Ambientali Univ. di Venezia, il CISE-Tecnologie Innovative di Milano, il Lab. di Biologia Marina di Trieste, l'IMGA (Istituto per le Metodologie Geofisiche Ambientali)-CNR di Bologna.

Fig. 1: distribuzione areale del carbonio organico nei sedimenti superficiali durante la piena del Po del novembre 1994. Ubicazione delle stazioni S1, S2, S3

La prima campagna PRISMA 1 e la piena eccezionale del Po del novembre 1994

La prima campagna, eseguita nel novembre del 1994, aveva lo scopo di individuare i fondali interessati dalle immissioni dirette del Po e distinguerli da quelli influenzati dagli apporti dei fiumi minori circostanti (Adige e Brenta a Nord, Reno a Sud) e da quelli soggetti all'influenza delle acque centro adriatiche. In questa campagna sono stati, inoltre, scelti tre punti (S1, S2, S3) in cui studiare i cicli biogeochimici di C, N, P e Si. La campagna è coincisa con una delle maggiori piene padane degli ultimi decenni. L'evento di piena si è verificato in condizioni di netta stratificazione di densità delle acque marine; queste condizioni perduravano dal periodo estivo, quindi ben oltre i normali limiti stagionali. Le correnti di circolazione generale erano deboli, il mare calmo e le acque di fondo con bassissimi contenuti di ossigeno (ipossia); solo le correnti di marea avevano una certa intensità. In presenza di condizioni di bassa idrodinamica marina è stato quindi possibile seguire i plumes (area in cui le acque del fiume non sono ancora completamente mescolate con quelle marine) delle diverse foci del Po e dei fiumi minori settentrionali. Questi plumes mostravano un'energia di espulsione particolarmente elevata, una tendenza al galleggiamento prolungato e a trattenere, nei pressi delle superfici di discontinuità delle due masse d'acqua dolci e salate, i materiali fini sospesi. Inoltre, è stato possibile seguire il mescolamento fra le diverse masse d'acqua nelle zone frontali e la deposizione graduale del sospeso che, al largo del Po di Pila, giungeva, in piccole quantità, al centro del bacino, mentre la gran parte deviava verso Sud con un ampio arco rispetto alle zone in cui di solito la corrente invernale confina le acque e il particellato sospeso del Po. Le indagini sui fondali hanno permesso di mappare le aree in cui si stava depositando il particellato dell'anomala piena del Po. L'area interessata dalla deposizione dei materiali fini padani è visibile in fig. 1 ed è marcata da un alto contenuto di carbonio organico nei sedimenti superficiali. L'esplorazione dei fondali, eseguita per individuare i punti S1, S2 e S3, ritenuti ottimali per eseguire gli studi sul ciclo biogeochimico di C, N, P e Si, ha permesso anche di individuare, a distanza di anni, le zone di scarico e di ridistribuzione dei "fosfogessi" e degli altri prodotti di scarto industriali di Porto Marghera.

L'evoluzione recente e la condizione attuale dei fondali dell'Adriatico settentrionale in relazione alle immissioni continentali, all'idrodinamica del bacino ed ai processi deposizionali

Fig. 2: suddivisione dei fondali adriatici sulla base delle caratteristiche sedimentologiche, mineralogiche e geochimiche

Durante l'ultimo periodo glaciale l'Adriatico settentrionale si presentava come una pianura alluvionale che si estendeva fino al largo di Pescara. Con lo scioglimento dei ghiacci,17.000 anni fa, è iniziata una veloce risalita del livello del mare che, con alcune stasi, è arrivata al suo massimo circa 5.000 anni fa. Ciò ha comportato la formazione di apparati costieri, spiagge, dune e lagune, che sono stati successivamente sommersi dall'avanzare del mare. Dopo il massimo innalzamento del livello marino è iniziato l'attuale assetto sedimentario, caratterizzato da un corpo cuneiforme che avanza verso il centro del bacino con una composizione sabbiosa sottocosta e siltoso-argillosa al largo. Il cuneo deposizionale, costituito dai sedimenti immessi dal Po e dai fiumi minori, si è sviluppato quasi esclusivamente sul lato occidentale del bacino e non ha interessato l'area centrale. Tale fenomeno è la conseguenza della circolazione antioraria adriatica, soprattutto del periodo autunnale ed invernale, circolazione che confina la sedimentazione terrigena sottocosta. Solo in estate, quando la circolazione è molto debole, il plume del Po può riuscire a raggiungere le aree centro bacinali, ma in questa stagione le portate solide e liquide del Po sono di solito ridotte. I limitati apporti solidi e liquidi che raggiungono il centro del bacino sono però sufficienti a sviluppare una produzione primaria che insieme al particellato inorganico forma dei depositi temporanei estivi. Questi vengono rimossi dalle prime tempeste autunnali e trasportati a Sud dalla circolazione invernale o dalle correnti di fondo che si formano in primavera. Attualmente le zone a sedimentazione attiva sono costituite dalla fascia sabbiosa costiera e dalla fascia pelitica adiacente; quest'ultima, di colore verde nella fig. 2, è stretta e discontinua a nord del Po, più larga, spessa e continua a sud e con propaggini verso il centro del bacino nell'area prospiciente il delta del Po. Nel resto del bacino affiorano sul fondale i depositi dell'antica pianura alluvionale e delle successive strutture lagunari, dunari e di spiaggia.

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