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ricerca&società |
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istituti: |
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IDROBIOLOGIA |
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Gianluigi Giussani |
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Riccardo de Bernardi |
Gaetano Galanti Primo Ricercatore presso lo stesso Istituto |
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SPERIMENTAZIONE DI |
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ECOTECNOLOGIE |
PER IL RECUPERO DI AMBIENTI LACUSTRI EUTROFIZZATI |
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fig. 1: Il Lago di Candia (TO) nel quale sono state applicate sperimentalmente le tecniche di gestione ambientale controllata |
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PREMESSA
Se consideriamo i criteri di intervento per il risanamento di ambienti lacustri interessati da forme più o meno avanzate di eutrofizzazione, si può osservare che questi tendono ingiustamente a semplificare la struttura dell'ecosistema e la complessità delle relazioni tra comparti biologici e tra questi e l'ambiente abiotico. Nella maggior parte dei casi, infatti, si parte dal presupposto che sia sufficiente intervenire sulle cause esterne per ricondurre un lago a condizioni di oligotrofia.
Questi interventi tendono a considerare un lago come un ecosistema molto più semplice di quanto non sia in realtà, e cioè formato solamente dall'ambiente fisico e chimico e popolato esclusivamente da alghe e batteri. Ciò comporta che questi interventi diano dei risultati apprezzabili, in tempi ragionevolmente brevi, in quei laghi nei quali il processo di eutrofizzazione si è instaurato in tempi piuttosto recenti e la comunità biologica in essi insediata non ha ancora assunto una struttura tipicamente "eutrofa", in grado di mantenere nel tempo, oltre a se stessa, anche le condizioni che ne permettono la persistenza.
È proprio per questo motivo che, in molti casi, il tentativo di recuperare alle condizioni originarie di trofia ambienti in avanzato stato di eutrofizzazione, agendo solamente sulle cause scatenanti il processo (riduzione dei carichi esterni dei nutrienti algali), non produce i risultati sperati in tempi ragionevolmente brevi. In questi casi, interventi affiancatori consistenti in una gestione controllata della catena alimentare possono risultare molto utili ed efficaci per la riduzione degli aspetti più vistosamente negativi che caratterizzano un ambiente eutrofo.
Verso la metà degli anni '70 alcuni ricercatori proposero di sperimentare il controllo delle catene alimentari acquatiche quale metodo gestionale finalizzato al recupero di ambienti lacustri eutrofizzati. Tali interventi vennero indicati con il termine "biomanipolazione".
I principi teorici di questa tecnica prevedono l'eliminazione, o quanto meno l'alleggerimento, della pressione di predazione che le specie ittiche zooplanctofaghe esercitano selettivamente sugli individui zooplanctonici di maggiori dimensioni. L'incremento di biomassa dello zooplancton filtratore che consegue a tale intervento è in grado di determinare, attraverso una più intensa ed efficiente azione di pascolo che le è congeniale, una diminuzione della biomassa fitoplanctonica ed il conseguente aumento della trasparenza delle acque.
LA SPERIMENTAZIONE IN CAMPO
A partire dal 1986, con lo scopo soprattutto di verificare l'entità dei risultati conseguenti all'applicazione graduale e controllata delle tecniche di biomanipolazione, si è dato inizio alla realizzazione di un piano sperimentale nel Lago di Candia (Torino).
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fig. 2: Una fase della pescata intensiva di scardola (Scardinius erythrophthalmus) realizzata nel 1986 |
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Il lago, collocato ad una quota di 226 m s.l.m., ha una superficie di 1,52 km2; il perimetro della costa è di 5,7 km. La profondità massima è di 7,7 m, mentre la profondità media è di 4,2 m (fig. 1).
Questo ambiente era caratterizzato da un elevato grado di trofia e da un popolamento ittico dominato dalla presenza invasiva di scardola (Sardinius erythrophthalmus): un ciprinide trascurato dall'attività di pesca e favorito nel suo sviluppo dalla scadente qualità ambientale e da una bassa predazione da parte delle specie ittiche ittiofaghe quali luccio (Esox lucius) e persico trota (Micropterus salmoides).
Il Lago di Candia era, inoltre, caratterizzato da una vegetazione acquatica ricca ed abbondante. Le piante acquatiche radicate con foglie galleggianti erano principalmente rappresentate dalla castagna d'acqua (Trapa natans) e la sua copertura era pari a 19,7 ha (il 13,4% dell'intera area lacustre), estendendosi verso il centro del lago fino ad una profondità di 2,5 m.
Ci si presentava così l'opportunità di verificare anche l'efficacia, oltre che delle tecniche di biomanipolazione, anche di quelle relative ad una gestione controllata del popolamento di idrofite, al fine di un alleggerimento del carico interno di nutrienti. La raccolta annuale di una congrua porzione di biomassa vegetale di castagna d'acqua avrebbe infatti consentito di asportare dal lago una quantità di nutrienti almeno pari a quella convogliata al lago in forma diffusa dal territorio circostante, di favorire l'azione di predazione delle specie ittiche ittiofaghe nei confronti della specie ittica esuberante (scardola), di limitare gli effetti negativi derivanti dalla decomposizione dell'enorme massa di materiale organico conseguente al decadimento autunnale della castagna d'acqua (specie con ciclo annuale), di favorire un aumento di importanza di altre idrofite a ciclo pluriennale così da rallentare il ciclo di assimilazione e restituzione all'ambiente dei nutrienti coinvolti nella produzione di castagna d'acqua.
Principalmente le ecotecnologie applicate sono state indirizzate:
- alla riduzione del sovrabbondante popolamento di scardola con lo scopo di determinare un alleggerimento della predazione operata sullo zooplancton filtratore;
- alla gestione del popolamento di T. natans mediante raccolte quantitative, realizzate con criteri particolari in opportuni momenti stagionali, con lo scopo di aumentare l'efficienza della predazione degli ittiofagi sugli stadi giovanili di scardola e di giungere progressivamente ad una riduzione dei nutrienti accumulatisi nell'ambiente o quantomeno a bilanciare gli ingressi determinati dal dilavamento del bacino e di favorire la presenza di idrofite a ciclo pluriennale;
- al ripristino della importante funzione ecologica della zona di palude, area preferenziale di riproduzione per il luccio ed il persico trota, così da favorirne lo sviluppo ed ottenere il contenimento naturale della popolazione di scardola.
Le pescate di scardola hanno portato all'eliminazione di 7,5 t nel 1986 e di 4,5 t nel 1987 (fig. 2).
Tra il 1986 e il 1996, le operazioni di raccolta della vegetazione acquatica hanno interessato essenzialmente la castagna d'acqua e le idrofite sommerse ad essa associate. Ogni anno la raccolta ha avuto luogo tra agosto e ottobre (fig. 3). La superficie raccolta ogni anno è risultata pari al 50% dell'intero trapeto per una quantità media di circa 390 t (peso fresco) di biomassa vegetale, equivalenti a 34 t di sostanza organica, 939 kg di azoto e 74 kg di fosforo.
La sperimentazione è proseguita fino al 1996 per quanto riguarda la raccolta stagionale di piante acquatiche, mentre, per quanto riguarda la fauna ittica, non si è reso necessario procedere ad altri interventi di alleggerimento della popolazione di scardola oltre a quello realizzato inizialmente.
I RISULTATI CONSEGUITI
La fauna ittica
A seguito delle pescate selettive, realizzate nel corso degli anni 1986 e 1987, il popolamento di scardola ha subìto un istantaneo ridimensionamento numerico. L'aumento della predazione da parte di specie ittiche ittiofaghe (luccio e persico trota), già presenti nel bacino lacustre, ha poi fatto sì che il popolamento di questa specie si mantenesse relativamente stabile nel corso di questi anni, così che non è stato necessario intervenire con altre azioni di pesca, oltre a quelle praticate dalla normale attività presente nel bacino.
Attualmente, dunque, il popolamento di scardola risulta sufficientemente contenuto dalla predazione operata dagli ittiofagi.
La vegetazione acquatica
L'aspetto di maggior rilievo è rappresentato dal forte incremento delle macrofite sommerse, soprattutto di Ceratophyllum demersum. Questo è avvenuto grazie all'aumento della trasparenza dell'acqua dovuto alla diminuzione della biomassa fitoplanctonica. Nel 1995 il trapeto aveva mantenuto la sua originale estensione mentre la vegetazione sommersa, che nel 1986 era presente su circa un terzo della zona litorale, occupava l'intero perimetro lacustre, dal limite del trapeto fino alla profondità di 4 m.
La progressiva formazione della cintura di Ceratophyllum ha giocato un ruolo di primo piano nel miglioramento dello stato trofico del lago. Ciò è dovuto ad almeno quattro fattori che hanno implicazioni con il ciclo dei nutrienti all'interno del corpo d'acqua e, di conseguenza, con la crescita del fitoplancton:
1) C. demersum è privo di vere radici e trae dall'acqua gran parte del suo fabbisogno di nutrienti;
2) prima della decomposizione trasferisce e concentra parte dei nutrienti nei propaguli e nella biomassa che rimane quiescente durante l'inverno;
3) la sua decomposizione avviene in autunno inoltrato quando la crescita del fitoplancton è limitata non tanto dalla disponibilità di azoto e fosforo nell'acqua quanto dalla temperatura e dalla luce;
4) tra tutte le specie di idrofite presenti nel lago di Candia è quella che supporta la maggiore quantità di alghe epifitiche (che crescono sulle piante), che competono con il fitoplancton per l'assimilazione dei nutrienti.
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fig. 3: Raccolta stagionale della castagna d'acqua (Trapa natans) realizzata annualmente dal 1986 al 1996 |
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Il fitoplancton
La biomassa fitoplanctonica, espressa come concentrazione di clorofilla totale, si è ridotta progressivamente, scendendo da 42 µg l-1 nel 1986 a 12 µg l-1 nel 1996 (fig. 4). Negli ultimi anni non si sono più manifestati fenomeni di fioriture monospecifiche e i taxa più importanti, così come la loro successione stagionale, sono da considerare come caratteristici di acque oligo-mesotrofe.
La diminuzione quantitativa verificatasi nel popolamento fitoplanctonico ha avuto come ovvio ed evidente riscontro un aumento nella trasparenza media delle acque che è passata dai 2,3 m nel 1986 ai 3,6 m nel 1996.
Lo zooplancton
L'evoluzione del popolamento zooplanctonico mostra il susseguirsi di due periodi: il primo, tra il 1986 ed il 1992, chiaramente attribuibile agli effetti derivanti dalla gestione della fauna ittica, mostra un incremento numerico dei cladoceri (crostacei acquatici) filtratori; il secondo periodo, tra il 1993 ed il 1997, vede una diminuzione di importanza relativa dei cladoceri ed un aumento dei copepodi (crostacei acquatici), tendenza rilevabile nel corso dei processi di riduzione della produttività ambientale (processo di oligotrofizzazione).
I più significativi parametri chimici
La concentrazione dell'ossigeno disciolto è un parametro di rilevante importanza nella valutazione della qualità di un ambiente lacustre. La sua concentrazione media annuale calcolata sull'intera colonna d'acqua è passata dai 7,6 mg l-1 del 1986 ai 9,1 mg l-1 del 1996. Tale aumento è avvenuto anche negli strati profondi, determinando, nel periodo estivo, la scomparsa dei fenomeni di anossia.
La riduzione della concentrazione media annuale dell'azoto ammoniacale è stata molto consistente; da concentrazioni superiori a 400 µg l-1 nel 1986 e 1987 si è passati a valori di circa 100 µg l-1 nel 1995 e nel 1996. Contemporaneamente anche la concentrazione dell'azoto nitrico è scesa da 148 µg l-1 nel 1986 a 90 µg l-1 nel 1996.
La concentrazione del fosforo totale è rimasta invece pressoché invariata, oscillando attorno ad un valore medio annuale di 30 µg l-1. Questo risultato fa ritenere, salvo più approfondite verifiche, che in questo ambiente sia l'azoto piuttosto che il fosforo l'elemento che limita lo sviluppo del fitoplancton.
CONCLUSIONI
Le tecniche di biomanipolazione e di gestione della vegetazione acquatica, si sono dimostrate strumenti indubbiamente efficaci per migliorare la situazione trofica del lago di Candia. Gli effetti positivi ottenuti risultano ancora più apprezzabili se si considera che sono stati conseguiti senza stravolgere gli assetti biocenotici originari e che molto poco è stato fatto per ridurre i carichi provenienti dal bacino imbrifero.
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fig. 4: A titolo di sintesi dei risultati ottenuti è riportato l'andamento delle concentrazioni medie annuali ponderate di clorofilla fitoplanctonica totale e la relativa linea di tendenza |
Proseguire nell'applicazione di questo tipo di interventi appare come una strategia irrinunciabile per una gestione ambientale imperniata sulla conservazione o sul recupero dei suoi valori ecologici e naturalistici. Una tale attività gestionale non potrà prescindere da un costante monitoraggio ambientale e da un'attività di ricerca che, attraverso lo studio dei meccanismi che regolano le diverse interazioni trofiche, possa suggerire, di volta in volta, quali correzioni apportare agli interventi se non, addirittura, fornire nuovi indirizzi alla gestione.
Altrettanto importante sarà l'auspicabile realizzazione di interventi sul bacino imbrifero finalizzati alla riduzione degli apporti dei nutrienti al lago. In questo contesto si collocano non solamente gli interventi finalizzati all'allontanamento o alla depurazione delle acque in ingresso al lago, ma anche l'applicazione di tecniche agricole che prevedono l'eliminazione di fertilizzazione chimica. Una sperimentazione in tal senso sta per essere intrapresa su una porzione di bacino e riguarderà l'impiego di micorrize nella fertilizzazione delle coltivazioni di mais, allo scopo di ovviare all'impiego di fertilizzanti chimici.
| Summary | ||
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Since the beginning of the 60s some authors drew attention to the existence of a top down control of the food chain with the same ecological importance of the well known bottom up control. This observation has led to the development of two parallel and complementary strategies for controlling lake eutrophication: 1) control of external factors through the control of nutrient loads; 2) control of processes within the ecosystem. A combination of these strategies seems to produce more advantageous results in terms of cost benefit in operations of control and reduction of eutrophication. The basic theory of biomanipulation consists in: enhancing the activities of top predators (i.e. piscivorous fish) to obtain | reduction in phytoplankton biomass via the increased grazing by planktonic herbivora - less subjected to the predation pressure by planktivorous fish; in altering the nutrient recycling and improving macrophytes populations that compete with phytoplankton. The results obtained from the application of these techniques in the small and eutrophic Lago di Candia (Northern Italy) show that after biomanipulation the increased efficiency of resources utilization in the prevailing food chains due to the improvement of herbivorous species population activity, together with the removal of nutrients associated to macrophytes harvesting, lead to a general improvement of lake quality versus oligotrophication symptoms. |