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Editor's Notes

• #2: Buongiorno a tutti, sono Andrea Viana; l’argomento della mia tesi di laurea magistrale in Biologia Sperimentale ed Applicata, Curriculum Biologia Ambientale e Biodiversità, è lo studio della distribuzione delle comunità di macroinvertebrati bentonici all’interno del reticolo idrografico valdostano. La presentazione è organizzata in una prima parte molto breve dedicata a dare alcuni riferimenti di base per introdurre il lavoro di tesi svolto, e una seconda parte che segue l’impostazione standard dei paper scientifici.
• #3: Con il termine di macroinvertebrati bentonici o macrozoobenthos si intendono tutti gli invertebrati che vivono, per almeno una parte del loro ciclo vitale, a stretto contatto col fondo del corso d’acqua, e i cui ultimi stadi di sviluppo raggiungono almeno i 3-5 mm di lunghezza I gruppi faunistici più frequenti sono: insetti, in particolare plecotteri, efemerotteri, ditteri (chironomidi e blefariceridi) tricotteiri, crostacei (gamberi, gammaridi), molluschi (bivalvi e gasteropodi), anellidi (vermi e sanguisughe), platelminti (planarie)
• #4: Il loro ciclo vitale può durare da poche settimane fino ad alcuni anni a secondo dei diversi gruppi, che presentano anche differenti modalità di reperimento ed assunzione delle risorse nutritizie a seconda delle quali vengono classificati nei gruppi trofico-funzionali dei tagliuzzatori, raschiatori, raccoglitori, filtratori e preadatori. Questi organismi mostrano inoltre adattamenti per la resistenza alla corrente, come organi adesivi e una forma del corpo appiattita dorso-ventralmente, e per la respirazione in situazioni di basse concetrazioni di O2, come tracheobranchie addominali, sifoni e pigmenti respiratori.
• #5: I macroinvertebrati bentonici sono considerati buoni indicatori dello stato di qualità delle acque per numerosi motivi. I diversi gruppi presentano differenti sensibilità all’inquinamento Sono abbastanza stabili e poco mobili, compiono infatti brevi spostamenti solo per alimentarsi e completare il ciclo vitale, indicando quindi con immediatezza le eventuali alterazioni dell’ambiente. Hanno inoltre un ciclo vitale abbastanza lungo che permette di rilevare impatti minimi protratti nel tempo, e sono facilmente campionabili e identificabili.
• #6: Il lavoro di ricerca, che è stato svolto presso l’ARPA Valle d’Aosta ha avuto due finalità principali: La Messa a punto di uno o più indicatori per stimare il valore naturalistico (proxy della biodiversità) sulla base della presenza di taxa di macrozoobenthosi all’interno del reticolo idrografico valdostano E lo Studio della relazione tra tali indicatori e le caratteristiche complessive dei siti e dei bacini sottesi, sia in termini di pressioni antropiche sia in termini di attributi naturali L’informazione derivante dal benthos, può essere considerata un indicatore di qualità ambientale da utilizzare in termini di: gestione degli idrosistemi un’eventuale revisione della rete di monitoraggio - O possibili approfondimenti tematici
• #7: Come AREA DI STUDIO è stata considerata l’intera regione Valle d’Aosta, che ha una superficie pari a 3240 kmq
• #8: con un reticolo torrentizio che si estende per oltre 5000 km lineari
• #9: I siti indagati sono 71. E’ stato costituto un dataset contenente i dati di presenza di macrozoobenthos relativi a 17 anni, dal ‘97 al 2013, a cui sono stati associati anche dati stazionali derivati da cartografia GIS
• #10: Le stazioni di campionamento considerate sottendono altrettanti bacini idrografici
• #11: L’area di studio presenta caratteristiche molto particolari. Una quota media elevata
• #12: Temperatura dell’acqua molto bassa con valori che variano tra i 2.8 e gli 8.3 °C.
• #13: Pendenze notevoli dei bacini
• #14: Velocità di corrente molto alta
• #15: Substrati rocciosi diffusi e privi di vegetazione acquatica
• #17: Una superficie glacializzata con un’estensione di 200 Kmq pari a circa il 6% del totale
• #19: Un carico di solidi sospesi elevato quantificabile in 600.000 t/anno di sedimenti trasportati dalla Dora Baltea al bacino del Po. Che corrispondono ad oltre il 20% del carico solido complessivo che quest’ultimo riceve
• #20: Una superficie agricola ridotta E una varibailità naturale delle portate
• #21: Letti incassati, con salti naturali e insolazione ridotta
• #22: Queste condizioni complessive comportano a livello di biocenosi una capacità biogenica ridotta
• #23: Alle limitanti naturali si aggiungono inoltre le alterazioni antropiche accumulate più recentemente, Come le modificazioni fisiche per la realizzazione di opere di sicurezza idraulica
• #24: Molto diffuse nell’area di studio ...
• #25: Le captazioni idroelttriche e irrigue
• #26: Anche queste molto diffuse ...
• #27: E gli scarichi autorizzati di reflui, soprattutto urbani
• #28: EVIDENZIATI IN VERDE SULLA MAPPA
• #29: La raccolta dei dati biologici prevede il prelievo degli organismi in alveo tramite retino apposito ed un primo riconoscimento e conteggio dei taxa, effettuato direttamente in campo; a cui fa seguito la determinazione in laboratorio tramite microscopio e l’utilizzo di chiavi dicotomiche.
• #30: Vengono compilati elenchi faunistici dei taxa rinvenuti che servono per l’elaborazione di 2 indici. L’IBE, previsto in normativa fino al 2006 si basa su un campionamento qualitativo effettuato tramite un retino immanicato mostrato sulla destra E lo STAR ICMi, che è attualmente l’indice ufficiale e si basa su un campionamento quantitativo da effettuarsi tramite Rete Surber, visibile a sinistra.
• #31: Il campionamento secondo il metodo IBE viene effettuato lungo un transetto completo da sponda a sponda, tracciato obliquamente contro corrente, per comprendere tutti i microhabitat rappresentativi dell’alveo Il metodo di campionamento previsto per l’elaborazione dell’indice STAR ICMi, di tipo quantitativo, viene effettuato su una superficie nota in maniera proporzionale alla percentuale di microhabitat presenti nel tratto campionato. I dati sulla presenza di taxa di benthos raccolti per l’elaborazione dei due indici sono stati inclusi nello stesso dataset utilizzato per le successive elaborazioni statistiche e cartografiche. (se il taxa è presente in campionemento IBE e/o STARICMi il dato di presenza è equivalente).
• #32: E’ stato considerato un gran numero di variabili esplicative sia qualitative, sia quantitative): l’origine, la distanza dalla sorgente, la quota, la pendenza, l’esposizione, la superficie dei bacini, la granulometria, la consucibilità, il ph, i solidi sospesi, la temperatura e la portata di scarichi urbani autorizzati. Ad ognuna è stata associata una rappresentazione cartografica mediante GIS. La variabile numero massimo di taxa è stata ritenuta un buon indicatore del valore di biodiversità, essendo influenzato dalle caratterstiche del sito di campionamento e del bacino da esso sotteso, e pertanto è stata considerata come variabile di risposta dello studio.
• #33: Le variabili quantitative sono state descritte utilizzando come misura di posizione la mediana, e come misura di dispersione i 25^ e 75^ percentile; le variabili qualitative sono state invece descritte utilizzando la frequenza percentuale Si è condotta un’analisi preliminare di tipo esplorativo per lo studio della relazione tra l’indicatore di biodiversità e le variabili esplicative utilizzando: - il coefficiente di correlazione non parametrico Rho di Spearman per quelle quantitative , - e i test non parametrici di Mann-Whitney e Kruskal-Wallis per quelle qualitative. La scelta dei test non parametrici è stata suggerita sia dalla relativamente bassa casistica, sia perché non si conosceva la distribuzione di probabilità delle variabili quantitative nella popolazione obiettivo.
• #34: In base al risultato dell'analisi preliminare si sono scelte le variabili esplicative (quelle associate in modo statisticamente significativo all'indicatore) da inserire come variabili indipendenti in un modello di regressione di Poisson, il quale esprime la relazione tra un conteggio (y) e un set di n variabili indipendenti (xi,i=1….n), sia quantitative (covariate), sia qualitative (fattori), secondo il modello lineare: Si è utilizzato come riferimento un livello di significatività alfa del 5%
• #35: Origine, solidi sospesi esposizione (con significatività borderline) e portata scarichi sono risultate associate, in maniera statisticamente significativa, alla variabile di risposta nel modello di regressione di Poisson. La tabella mostra la relazione tra tra l’indicatore di biodiversità, espresso sia come numero massimo di taxa, (eb), sia come logaritmo naturale del numero massimo di taxa (b), e il set variabili esplicative selezionato
• #36: Il modello più precisamente misura quanto queste variabili influiscano nel determinare la variabile di risposta
• #37: Analizzando i risultati relativi alle variabili significative nel modello regressivo si osserva che l’81.7% dei bacini considerati è di origine glaciale, mentre solo il 18.3% è a scorrimento superficiale.
• #39: La maggior parte delle stazioni di campionamento ha valori di solidi sospesi relativamente costanti ed elevati
• #41: I bacini idrografici si trovano in un range di esposizione compreso tra 132.6 e 237.82 gradi.
• #43: 27 bacini su totale di 71 non presentano scarichi urbani autorizzati
• #45: Qui si vedono invece i valori assunti dalla variabile di risposta all’interno dell’area di studio.
• #46: Relativamente all’origine (glaciale o scorrimento superficiale), si osserva che il numero massimo di taxa è più elevato nei corsi d’acqua a scorrimento superficiale ovvero con regime nivo-pluviale. L’origine glaciale è connaturata anche a un range di temperature mediane più basse che comportano cicli metabolici più lenti. Si ha quindi un minor input energetico all’interno del sistema che risulta in grado di smaltire meno velocemente il carico di nutrienti. Inoltre l’origine glaciale dei bacini comporta condizioni di oligotrofia più o meno spinta e comunità tendenzialmente con minor numero di taxa, sebbene altamente specializzati e sensibili. In effetti il modello regressivo di Poisson mostra come passando da bacini a scorrimento a bacini glaciali la variabilità del numero di taxa (differenza tra numero minimo e massimo) aumenti notevolmente. In particolare il numero minimo di taxa risulta essere significativamente più basso nei bacini glaciali (n=11), rispetto a quelli a scorrimento superficiale (n=22). Questo risultato può avere ricadute gestionali molto importanti ad esempio quando, per l’elaborazione di indici ufficiali, viene utilizzata la metrica numero massimo di taxa per esprimere lo stato di qualità del corso d’acqua in esame. Di fatto, comunità molto più povere di taxa sono spesso le più naturali.
• #47: Anche la presenza di solidi sospesi è strettamente associata alla glacialità del bacino. L’effetto macroscopico è di tipo meccanico in quanto il carico solido abrade costantemente il substrato dell’alveo e limita fisicamente la possibilità di colonizzarlo da parte della vegetazione acquatica e del bentho. Oltre a questo effetto abrasivo i solidi sospesi possono esercitare anche un’azione occlusiva sui sistemi respiratori di pesci ed invertebrati. Maggiori solidi sospesi corrispondono quindi a popolazioni di benthos ancora più povere. Inoltre, i solidi sospesi aumentano la torbidità e quindi diminuiscono sensibilmente il passaggio della luce e la produttività primaria. Un altro effetto che limita il numero di taxa è legato al deposito di granulometria fine (limo, sabbia) in alcuni microhabitat che risultano colonizzabili solo da alcuni taxa altamente specializzati, come i Chironomidae, mentre substrati più eterogenei ospitano comunità più abbondanti e diversificate.
• #48: La sommatoria delle portate degli scarichi urbani costituisce l’unico descrittore, risultato significativo nel modello, legato a una pressione antropica. Questo fattore ha un rilievo gestionale importante perché è l’unico su cui si può intervenire direttamente, aumentando o diminuendo la portata degli scarichi dei reflui urbani immessi nel reticolo torrentizio. L’interpretazione del dato derivante dalla relazione tra numero massimo di taxa e portata degli scarichi urbani non è tuttavia univoca: la presenza ridotta di scarichi, nelle condizioni di generale oligotrofia dell’area di studio può corrispondere sia a un’elevata sensibilità dei taxa presenti, quindi indirettamente a una buona condizione complessiva del corpo idrico, sia a una maggiore vulnerabilità nei confronti di eventuali pressioni, ad esempio l’autorizzazione di nuovi scarichi. Parallelamente, un carico organico elevato derivante dalla presenza di reflui immessi in acqua, può comportare un numero elevato di taxa meno sensibili. Di fatto, il numero massimo di taxa sembra rispondere in modo evidente al tenore di sostanza organica disciolta: quando la sommatoria degli scarichi è alta il numero massimo taxa aumenta in quanto sono più numerose le unità tassonomiche tolleranti al basso tenore di ossigeno considerate dagli indici IBE e STAR_ICMi. Inoltre ad una comunità composta da un maggior numero di taxa sebbene più tolleranti, corrisponde una maggiore articolazione della rete trofica; di fatto una comunità più ricca e con taxa più tolleranti potrebbe essere maggiormente stabile e meno vulnerabile in termini di resistenza e resilienza dei popolamenti macrobentonici (Herbst & Kane, 2009). ��
• #49: L’esposizione dei bacini idrografici, influendo sull’insolazione (maggiore nei bacini esposti a Sud e minore in quelli esposti a Nord), è generalmente interpretata in termini ecologici come proporzionale alla produttività primaria, ma nei torrenti dell’area di studio può essere “mascherata” da altri fattori quali l’incassamento dell’alveo e l’ombreggiamento della vegetazione. Di fatto, l’esposizione del bacino sotteso dal sito di campionamento risulta essere un descrittore poco influente sul numero massimo di taxa, verosimilmente perché il transetto usato per il campionamento può avere un’esposizione molto differente da quella del bacino sotteso
• #50: Il modello regressivo di Poisson quantifica l’effetto dei quattro parametri suddetti nel determinare il numero massimo di taxa. In particolare : il numero di taxa si riduce di circa il 16% passando da corsi d’acqua a scorrimento superficiale a quelli di origine glaciale il numero di taxa diminuisce dell’1% per un aumento dei solidi sospesi di 1 mg/l il numero di taxa aumenta del 10.5% quando la portata degli scarichi autorizzati aumenta di 100 l/sec il numero di taxa aumenta del 2% quando l’esposizione aumenta di 10°, all’interno del range di esposizione considerato (137°-270°)
• #51: I fattori che influiscono maggiormente sul numero massimo di taxa nell’area di studio sono di tipo naturale (origine, solidi sospesi, esposizione) e non sono riferibili a pressioni e impatti antropici. Tuttavia, il numero massimo di taxa è una metrica considerata dagli indici previsti dalla normativa per la definizione della qualità dei corpi idrici in relazione alle pressioni di origine antropica. Di conseguenza, il giudizio di stato di qualità ambientale è influenzato in modo significativo dai parametri naturali più che dalle pressioni antropiche correlate in particolare alla presenza di scarichi. 3° PUNTO Il numero massimo di taxa rinvenuti dovrebbe essere confrontato con liste di comunità di riferimento per una data tipologia di corpo idrico (come previsto in normativa). Tuttavia tali liste non sono attualmente disponibili perché in fase di revisione.
• #52: Il livello di integrità ambientale/impatto sul corso d’acqua è difficile da definire analizzando unicamente le comunità bentoniche in quanto, nel contesto oligotrofico dell’area di studio, esse sono sostenute da una capacità portante naturalmente limitata. Questa condizione si riflette anche sulla logica di assegnazione del giudizio di qualità, ai sensi della normativa vigente D.M. 260/2010 che assegna un valore fondamentale agli elementi di qualità biologica (EQB: Macroinvertebrati - Diatomee - Macrofite - Ittiofauna). In particolare lo stato di qualità del corpo idrico è determinato dal peggiore tra gli EQB (“vince il peggiore”). In altre parole una comunità bentonica soggetta a limitanti naturali molto forti può portare a una sottostima dello stato ecologico dei corpi idrici. L’elaborazione della base dati utilizzata e la sua rappresentazione cartografica rappresentano un plusvalore oggettivo di elevata importanza gestionale Il possesso di un dato cartografico e quantitativo riferibile alle condizioni ambientali dei corsi d’acqua risulta essere inoltre fondamentale per la gestione dei conflitti d’uso tra i diversi portatori di interesse (conservazione e mantenimento delle condizioni ambientali, fruizione idroelettrica, fruizione agricola, turismo, tutela del paesaggio, pesca sportiva) in particolare per supportare modelli gestionali basati sull’analisi multicriterio.