Fitoplancton

Il fitoplancton rappresenta uno degli elementi di qualità che la Direttiva Acque 2000/60/CE considera per la valutazione dello stato ecologico degli ambienti acquatici. Il fitoplancton è l'insieme degli organismi di dimensioni microscopiche, vegetali, autotrofi, quindi fotosintetizzanti, presenti nel plancton sia di acque marine che dolci.

É il produttore primario nelle reti trofiche acquatiche in quanto capace di sintetizzare sostanza organica a partire da quella disciolta inorganica, per mezzo della radiazione solare come fonte di energia. Esso pertanto, gioca ruoli essenziali in tutti gli ecosistemi oceanici e di acqua dolce, rimuovendo l’anidride carbonica dall’atmosfera e dando sostentamento alle reti alimentari acquatiche.

Nel suo insieme il fitoplancton è costituito da numerose classi di organismi, le più abbondanti e comuni sono le dinoficee o dinoflagellati, le diatomee, seguite da numerose altre classi meno abbondanti come le cianoficee, cloroficee, criptoficee, crisoficee, ecc..

Le dimensioni di questi individui vanno da pochi micron a più di 500 micrometri, nella maggior parte dei casi variano intorno a qualche decina di micrometri.

Sono organismi monocellulari. In alcuni casi, dopo la divisione, le singole cellule rimangono unite tra loro a formare catene più o meno lunghe. Le forme sono molto variabili da sferiche a bastoncellari o cilindriche e talvolta dotate di setae o spine più o meno lunghe e complesse che agevolano il galleggiamento, come nel caso dei generi Chaetoceros e Bacteriastrum.

L’autotrofia è resa possibile per la presenza di diversi pigmenti fotosintetici, tra cui la clorofilla a , il più importante, tanto da

essere utilizzato come stima indiretta della biomassa microalgale negli ambienti acquatici.

Tale stima si ottiene utilizzando le sonde multiparametriche da campo dotate di fluorimetro, che permettono di rilevare in tempo reale la concentrazione di clorofilla a in acqua lungo tutta la colonna d'acqua, oppure per via chimica mediante l'uso in laboratorio di spettrofluorimetro su campioni di acqua marina.

La crescita e la successione stagionale della biomassa del fitoplancton sono influenzate da diversi fattori di carattere chimico, fisico, biologico ed idrologico, tra i quali principalmente: l'intensità luminosa, la temperatura la disponibilità di nutrienti e l'idrodinamismo.

• L'intensità luminosa influisce sull'attività fotosintetica. Nelle regioni temperate le condizioni favorevoli per lo sviluppo vanno dalla primavera all'autunno. Un eccesso di intensità luminosa può anche avere effetti inibitori sulla fotosintesi. La penetrazione della luce alle varie profondità è uno dei fattori più importanti che determinano la distribuzione delle diverse specie lungo la colonna d'acqua.
• Per quanto riguarda la temperatura, un suo aumento, entro certi limiti, può favorire i processi metabolici, quindi ad una maggiore temperatura corrisponde generalmente una maggiore produzione di biomassa fitoplanctonica. La temperatura influisce anche su altri fattori importanti per il fitoplancton, quali ad esempio la solubilità dell'ossigeno ed i movimenti delle masse d'acqua, ai quali il plancton è per definizione vincolato.
• La disponibilità di nutrienti (principalmente azoto e fosforo) è legata alla loro immissione dall'esterno del corpo d'acqua ed alla loro mobilitazione dal fondo, dove avviene la degradazione della sostanza organica e dove quindi essi tendono ad accumularsi.
• L’idrodinamismo è uno dei principali fattori che influenza la concentrazione delle cellule algali. Le aree riparate dal modo ondoso, con idrodinamismo attenuato ed in acque poco profonde sono ideali per la proliferazione del fitoplancton. Viceversa nelle aree al largo largo, esposte alla continua azione dei venti e con maggiori profondità, tale proliferazione è alquanto improbabile.

Una combinazione favorevole di questi fattori per la crescita e proliferazione delle cellule unitamente ad una mancanza di predatori o in presenza di uno squilibrio della comunità microalgale, possono portare ad aumento di biomassa del fitoplancton e di alcune specie in particolare, dando origine al fenomeno noto come "fioritura" (bloom in inglese).

Essendo organismi monocellulari di dimensioni microscopiche i tempi di riproduzione sono dell’ordine di qualche ora, pertanto, se le sostanze nutritive sono presenti in quantità sufficiente e tutti gli altri fattori ambientali sono favorevoli al processo di riproduzione, questi organismi raggiungono in poche ore, concentrazioni molto elevate, dell’ordine di decine o centinaia milioni di cellule per litro d’acqua, laddove la loro concentrazione normale può attestarsi anche intorno a poche decine di cellule litro.

In presenza di concentrazioni fitoplanctoniche così elevate la colorazione dell'acqua assume la gradazione dei pigmenti fotosintetici della specie responsabile della fioritura dando origine alle così dette "maree rosse o verdi" o a fenomeni di bioluminescenza evidenti nelle ore notturne, come quella del dinoflagellato Noctiluca scintillans capace appunto, di generare bioluminescenza.

Alcune specie producono sostanze che possono indurre effetti tossici per gli altri organismi e anche per l'uomo, come nel caso di alcune specie appartenenti al genere Pseudonitzschia, o Dinophysis.

Se la specie algale non produce tossine, la fioritura, apparentemente, non apporta gravi danni per la salute umana, pur rappresentando una perturbazione importante per l'ecosistema, con la produzione di sostanza organica in surplus che può far da substrato per la crescita della comunità microbica e il consumo di nutrienti a discapito di altre specie causando squilibri nell'intera comunità acquatica.

Il fenomeno si esaurisce non appena le condizioni ambientali mutano.

Il fenomeno delle fioriture è conosciuto da lungo tempo nel mare Adriatico. Si presenta in modo ciclico a carico di numerose microalghe alcune delle quali anche di origine non autoctona come è il caso di Ostreopsis cfr. ovata. 

Una particolare attenzione viene posta verso questo tipo di problematica soprattutto in relazione alla pratica della molluschicoltura per la quale è necessario impostare una continua vigilanza delle acque e dei molluschi.

Infatti, i molluschi bivalvi (mitili, ostriche ecc.), in quanto organismi filtratori, sono gli alimenti più a rischio, perché ingerendo le microalghe accumulano la tossina nel loro organismo. I molluschi non risultano sensibili all'effetto tossico di questi composti i quali vengono accumulati nelle parti molli dell'animale fino a raggiungere concentrazioni tali da risultare pericolose nel momento in cui il prodotto ittico giunge sulla tavola del consumatore.

Nell'ambito della Direttiva Acque 2000/60/CE la valutazione dello stato di qualità dell'EQB fitoplancton viene fatta attraverso la stima della clorofilla a essendo una misura semplice ed integrata della risposta della comunità microalgale all’arricchimento di nutrienti e quindi, comunemente usata come analisi di questo parametro.

Ai fini di una completa valutazione dello stato ecologico dei corpi idrici viene fatto anche lo studio del fitoplancton mediante analisi qualitative e quantitative della comunità microalgale. A tale scopo vengono prelevati campioni di acqua di mare superficiale e in laboratorio vengono eseguite analisi al microscopio ottico invertito. Vengono così prodotte delle liste floristiche con le relative abbondanze cellulari che forniscono importanti informazioni in merito alla composizione e alla struttura della comunità permettendo in taluni casi di seguire la formazione e l'evoluzione di eventuali fioriture algali in atto.

Per la valutazione dello stato ecologico dei corpi idrici dellA Laguna di Marano e Grado è stato applicato per la prima volta, nel triennio 2017-2019, l'indice multiparametrico per il fitoplancton MPI, specifico per gli ambienti di transizione. Questo indice è stato messo a punto per valutare lo stato ecologico delle acque di transizione seguendo le linee-guida fornite dalla Water Framework Directive 2000/60/CE e si basa sul calcolo di quattro metriche: l'indice di Hulburt che individua le specie dominanti, la frequenza delle fioriture, l' indice di biodiversità di Menhinick e la concentrazione di clorofilla a determinata in laboratorio per via chimica e calcolata come media geometrica.

Macrofite

Le macrofite sono i vegetali macroscopicamente visibili presenti negli ambienti acquatici. Sono

rappresentate da fanerogame acquatiche e dalle macroalghe.

Questo elemento di qualità biologica non viene studiato per le acque marino costiere del Friuli Venezia Giulia, ma viene preso in considerazione per la valutazione dello stato ecologico delle acque  di transizione dove le praterie di fanerogame marine, o meglio di fanerogame acquatiche, piante superiori perenni, svolgono molteplici  ed importanti funzioni ecologiche.

 

 

• Costituiscono, un habitat in grado di sostenere un’elevata biodiversità, con funzione di rifugio, alimentazione e zone nursery per le fasi giovanili di molte specie bentoniche ed ittiche, nonché una zona privilegiata anche per l’alimentazione dell’avifauna.

• Contribuiscono al miglioramento delle condizioni ambientali delle zone di bassofondale, grazie alla loro capacità di assorbire nutrienti e ossigenare le acque.

• Gli apparati radicali perenni consolidano il fondale, mentre le foglie attenuano le forzanti idrodinamiche, quali moto ondoso e correnti. Le piante acquatiche, perciò, sono importanti elementi biocostruttori in grado di aumentare la stabilità dei fondali, di ridurre la risospensione dei sedimenti e di contrastare i processi erosivi negli habitat costieri e lagunari.

La vegetazione acquatica è, quindi, un importante indicatore di qualità ecologica e dello stato di conservazione degli habitat negli ambienti lagunari. Nelle aree più eutrofizzate con maggiore torbidità o comunque più disturbate, le specie più sensibili e di maggiore pregio come le fanerogame acquatiche ed alcune macroalghe possono essere sostituite da specie macroalgali opportuniste, appartenenti alle famiglie delle Ulvaceae, delle Cladophoraceae, delle Gracilariaceae e delle Solieriaceaee. Nei casi più estremi si può giungere alla totale, o quasi totale, scomparsa degli organismi di maggior pregio.

Negli ultimi decenni del XX secolo, è stata osservata a livello mondiale una forte riduzione delle aree coperte da praterie di fanerogame acquatiche.

Negli ambienti lagunari, le principali cause di degrado dell’habitat, sono riconducibili principalmente agli eccessivi apporti di nutrienti, legati all’urbanizzazione e all’uso del suolo nel bacino idrografico, con conseguenti intensi fenomeni di eutrofizzazione, e ad attività antropiche all’interno degli ambienti lagunari quali la pesca con mezzi meccanici, l’escavo di canali, le attività portuali, commerciali e diportistiche, che hanno portato ad un aumento della torbidità delle acque, dei tassi di sedimentazione e dell’instabilità dei fondali.

Secondo la Direttiva 2000/60/CE la valutazione di questo EQB nella Laguna di Marano e di Grado viene effettuata a cadenza triennale, con due campagne di studio, una primaverile-estiva ed una autunnale.

Durante ogni campionamento viene determinata la copertura algale, controllando la presenza/assenza  attraverso saggi puntuali effettuati toccando il fondale con un rastrello, come previsto dai protocolli di   campionamento. La valutazione della copertura specifica delle fanerogame, quando presenti, viene effettuata in immersione o, nel caso tale modalità non fosse attuabile, tramite la tecnica del visual census, direttamente dall’imbarcazione.

Il  D.M.  260/2010 prevede per la classificazione dello stato ecologico delle macrofite l’applicazione dell’indice MaQI (Macrophyte Quality Index), secondo le Linee guida ISPRA.

Questo indice si basa sulla determinazione delle principali associazioni di macroalghe e fanerogame marine presenti nelle aree di studio. É stato proposto per la valutazione dello stato ecologico della regione Mediterranea, ed è composto da un "indice esperto" E-MaQI, che si basa sulla raccolta e classificazione del maggior numero possibile di macrofite presenti nell'area di studio, e da un indice "rapido" R-MaQI basato sulla dominanza, copertura e/o presenza/assenza di taxa di particolare interesse ecologico.

Macroinvertebrati bentonici

I macroinvertebrati bentonici o macrozoobenthos è una categoria faunistica costituita da organismi invertebrati di dimensioni superiori a 0,5-1 mm, i quali trascorrono tutta o la maggiore parte della loro vita a contatto con il fondale.

I gruppi tassonomici (o taxa) più rappresentativi dei fondi sabbioso fangosi dell’habitat marino costiero e lagunare sono gli anellidi policheti, i molluschi (bivalvi e gasteropodi), i crostacei e gli echinodermi.

 

 

 

 
Esemplare di anellide polichete errante visto al microscopio

La fauna bentonica è considerata un indicatore ecologico molto sensibile alla qualità dell’ambiente acquatico e viene normalmente utilizzata, a livello mondiale, per valutare lo stato di salute dell’ambiente in relazione all’impatto delle attività umane.

Il benthos presenta alcune caratteristiche che lo rendono particolarmente adatto per il monitoraggio ambientale, poiché è costituito da organismi sedentari o con una mobilità ridotta, essi rimangono per tutta la loro vita in un’area di qualche metro quadro e quindi non hanno la possibilità di sottrarsi all’azione degli inquinanti (presenti nell’acqua o accumulati nei sedimenti) o degli altri stress ambientali (ad es. carenza di ossigeno o anossia).

Grazie all’elevata biodiversità di questo gruppo faunistico è possibile ottenere una risposta più selettiva allo stress ambientale.

Alcuni taxa, infatti, sono relativamente tolleranti all’arricchimento organico ed a basse concentrazioni di ossigeno disciolto, altri taxa invece vengono rapidamente eliminati in queste condizioni; allo stesso modo presentano un’ampia variazione di tolleranza alle sostanze tossiche, quali pesticidi e metalli pesanti.

Infine, il ciclo vitale relativamente lungo (da pochi mesi a qualche anno), determina una struttura della comunità capace di integrare le condizioni medie dell’ambiente, lungo il periodo di tempo che precede il campionamento.

Il campionamento del macrozoobenthos di fondo mobile viene effettuato per mezzo di una benna tipo van Veen con diversa superficie di presa a seconda se il campionamento viene effettuato in mare o in laguna.

 

 

 

 

Per ogni stazione di campionamento vengono eseguite 3 o 4 repliche e il loro contenuto viene vagliato separatamente attraverso un setaccio a maglia di 1 mm.

Il materiale trattenuto composto dai macroinvertebrati e dal residuo costituito in prevalenza da conchiglie ed altri nicchi calcarei viene raccolto nei barattoli con l'aggiunta di soluzioni conservanti.

In laboratorio viene eseguita la separazione degli organismi bentonici dal residuo attraverso un procedimento chiamato sorting.

In seguito i macroinvertebrati vengono determinati il più possibile a livello di specie con l'ausilio del microscopio e di testi specialistici per il riconoscimento. I dati ricavati vengono inseriti in una tabella dove è possibile ricavare l'abbondanza di ogni specie ritrovata in ogni singola stazione di campionamento. I dati così organizzati sono perciò pronti alle successive analisi per la stima degli indici ecologici.

 

La valutazione dello stato ecologico di questo EQB ai sensi della Direttiva 2000/60/CE viene ricavata dall'indice multivariato M-AMBI.

Questo indice deriva dall'evoluzione di un precedente indice chiamato AMBI, il quale consiste nel calcolo di una proporzione fra le specie bentoniche sensibili e tolleranti. Le specie presenti in ogni stazione vengono catalogate in 5 gruppi ecologici in funzione della loro tolleranza o meno all'inquinamento e agli stress ambientali. Oltre al valore di AMBI, nella formula per il calcolo di M-AMBI viene considerato anche l'indice di diversità di Shannon-Wiener e la ricchezza espressa come numero di specie. Il valore di M-AMBI è compreso nell'intervallo tra 0 e 1, in cui vengono definite le 5 classi di stato ecologico da cattivo a elevato.

Fauna ittica

Questo elemento di qualità biologica viene indagato solo per la determinazione dello stato ecologico degli ambienti di transizione, come ad esempio le lagune. Le lagune costiere sono ambienti in grado di ospitare un'elevata abbondanza di popolazioni ittiche durante specifici stadi di vita, soprattutto quelli giovanili, e quindi di sostenere importanti produzioni ittiche per l'economia della pesca in laguna e in mare.

Le specie ittiche caratteristiche delle lagune sono specie cosiddette euriecie, ossia in grado di tollerare l'elevata variabilità ambientale, tipica di questi habitat.

I pesci che compiono il loro ciclo biologico (riproduzione compresa) interamente o in gran parte all'interno delle lagune o nelle zone d'estuario, vengono classificate come estuarino residenti o sedentarie.

Solitamente sono presenti in laguna tutto l'anno, sono di piccole dimensioni e a ciclo vitale di breve durata, hanno un elevato potenziale riproduttivo e sono presenti in numero elevato.

Tra queste, sui bassi fondali delle lagune alto adriatiche troviamo alcune specie di gobidi come il ghiozzetto cenerino Pomatoschistus canestrinii, il ghiozzetto di laguna Knipowitschia panizzae, il ghiozzetto marmorato Pomatoschistus marmoratus, il ghiozzo gò Zosterisessor ophiocephalus; per le altre famiglie sono sicuramente tipici il nono Aphanius fasciatus e il latterino Atherina boyeri                                                                                                                                                                                                                                                                                                                  

Accanto alle specie residenti sono presenti le specie migratorie, le quali hanno dimensioni maggiori rispetto alle sedentarie, sono normalmente più longeve e compiono la fase riproduttiva in mare.

All'interno di questo gruppo possono venir distinte le specie migratorie regolari da quelle occasionali o accidentali. Le prime sono costituite da individui giovanili, lunghi anche solo un paio di cm e spesso poco somiglianti alle forme adulte durante le prime fasi di sviluppo.

Trattasi infatti di novellame che all'inizio della primavera accede regolarmente nell'ambiente lagunare per soggiornarvi durante il periodo di accrescimento, utilizzando quindi le lagune come aree di nursery o “asilo nido”. Qui infatti vi trovano abbondanza di risorsa alimentare, nonché un maggior riparo dai potenziali predatori.

A questo gruppo appartengono i Mugilidae o famiglia dei cefali, gli Sparidae o sparidi rappresentati soprattutto dall'orata (Sparus aurata), i pleuronettiformi o pesci piatti dominati dalla passera di mare (Platichthys flesus) e dalla sogliola comune (Solea solea), infine i Serranidae o serranidi rappresentati dal branzino (Dicentrarchus labrax).

Gli adulti di alcune di queste specie spesso ritornano in laguna anche l'anno successivo durante la primavera per alimentarsi fino all'inizio dell'autunno.

I migratori occasionali o accidentali, invece, sono specie definite usualmente talassiche, che talora accedono i bassi fondali lagunari, soprattutto durante il primo periodo di vita. Tra le famiglie più comuni vi sono i Labridae o labridi ed alcune specie di Gobiidae o gobidi, le aguglie (Belone belone) e le triglie (Mullus spp.).

Nelle lagune costiere, soprattutto se al loro interno vi sfociano dei fiumi, ci sono pure le specie diadrome, ovvero quelle che compiono il loro ciclo di vita tra mare e acque dolci, tra queste specie un esempio su tutte è sicuramente l'anguilla.

Oltre alle specie che costituiscono il cosiddetto pesce novello, altre specie marine eurialine si rinvengono in laguna su base stagionale. In particolare, alcune specie di piccoli pelagici compiono importanti migrazioni all'interno dell'ambiente lagunare. E' questo il caso dell'acciuga (Engraulis encrasicolus) le cui forme giovanili e sub adulte entrano numerose in laguna durante i mesi primaverili, per poi migrare in mare qualche mese più tardi dopo essersi accresciute sui ricchi pascoli lagunari. I giovani di queste specie, come anche quelli della sardina (Sardina pilchardus), sono comunque estremamente abbondanti anche nella fascia marino costiera antistante gli ambienti di transizione dell'Alto Adriatico.                                   

Questo fenomeno rappresenta una funzione chiave degli ecosistemi estuarini e lagunari.

Il reclutamento di molti stock ittici, infatti, dipende dalla funzionalità delle nursery di transizione e dal mantenimento della connettività fra questi sistemi ambientali e l'ambiente marino.

L'identificazione e la conservazione degli habitat che funzionano come aree nursery riveste quindi un ruolo centrale nella gestione sostenibile di questi ecosistemi costieri. Pertanto l'analisi della struttura della comunità ittica è molto importante per la valutazione dello stato di qualità ambientale della laguna, il quale viene definito confrontando i parametri ambientali, la struttura e il funzionamento della comunità ittica.

Nell’ambito della Direttiva Acque 2000/60/CE il monitoraggio della fauna ittica degli ecosistemi acquatici di transizione viene considerato come espressione dello stato di salute e dell’integrità biotica in questi ambienti, alla pari degli altri EQB sopra discussi. La fauna ittica consente inoltre di integrare anche su ampie scale temporali e spaziali le risposte alle pressioni antropiche, essendo caratterizzata da lunghi cicli vitali, ma a differenza dei macroinvertebrati bentonici è dotata di un'elevata mobilità.  

I campionamenti per la classificazione dello stato ecologico di questo EQB vengono effettuati per mezzo di una tratta manuale specifica per la pesca scientifica.

Per saperne di più su questa tecnica di campionamento segnaliamo il seguente link contenente il video tutorial ufficiale: https://www.youtube.com/watch?v=rEEESChAUDc&feature=youtu.be

I pesci catturati in ogni stazione di monitoraggio vengono conteggiati, determinati a livello di specie, misurati e pesati in termini di lunghezza totale in cm (dal capo all'estremità della pinna caudale) e peso totale in grammi.  

Lo stato di qualità ecologica (SQE) viene ricavato dall'applicazione dell'indice HFBI (Habitat Fish Bio Indicator).

L'HFBI è un indice multimetrico derivato empiricamente, combinando vari descrittori ecologici, tra i quali la ricchezza in specie, la biomassa, l'appartenenza di ciascuna specie ai vari gruppi funzionali (ad es. estuarino residenti ES, marino migratori MM, diadromi Di) e ai gruppi trofici (ad es. planctivori, bentivori, piscivori, erbivori, onnivori). Inoltre, dal momento che negli ambienti lagunari la distribuzione delle specie ittiche è fortemente influenzata da alcune variabili ambientali, quali ad esempio temperatura dell’acqua, salinità, ossigeno disciolto nonché copertura vegetazionale, ed ha una forte variabilità stagionale, l’indice è stato progettato in modo tale da poter valutare la struttura delle comunità ittiche in funzione della tipologia di corpo idrico, della stagionalità (primavera e autunno) e degli habitat (ambiente vegetato o non vegetato).