STUDIO DELLA DISTRIBUZIONE DELLE COMUNITÀ DI MACROINVERTEBRATI BENTONICI ALL’INTERNO DEL RETICOLO...

UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI PAVIA

STUDIO DELLA DISTRIBUZIONE DELLE COMUNITÀ DIMACROINVERTEBRATI BENTONICI ALL’INTERNO

DEL RETICOLO IDROGRAFICO VALDOSTANO

Corso di Laurea Magistrale in Biologia Sperimentale ed ApplicataCurriculum Biologia Ambientale e Biodiversità

RelatoriProf. Anna Carmen OcchipintiProf. Francesca Gigli Berzolari

CorrelatoriDott. Andrea Mammoliti MochetDott.ssa Valeria Roatta Candidato: Andrea Viana

MACROZOOBENTHOS E BIOMONITORAGGIO

• Con macrozoobenthos si intendono tutti gli invertebrati che vivono, per almeno una parte del ciclo vitale, a stretto contatto col fondo, e i cui ultimi stadi di sviluppo raggiungono almeno i 3-5 mm.

Tesi di Laurea Magistrale di Andrea Viana - Università degli Studi di Pavia - A.A. 2013/2014 2 di 52

• Ciclo vitale da poche settimane fino ad alcuni anni• Diverse modalità reperimento ed assunzione risorse nutritizie

(tagliuzzatori, raschiatori, raccoglitori, filtratori, predatori)• Adattamenti per resistenza alla corrente (organi adesivi e

corpo appiattito dorso-ventralmente), e per respirazione (tracheobranchie, sifoni e pigmenti respiratori)

Caratteristiche che li rendono buoni bioindicatori:

• i diversi gruppi presentano differenti sensibilità all’inquinamento, oltre che diversi ruoli trofici

• sono stabili e poco mobili e indicano con immediatezza le eventuali alterazioni dell’ambiente

• hanno un ciclo vitale lungo che permette di rilevare impatti minimi protratti nel tempo

• sono facilmente campionabili e identificabili

SCOPO DELLA RICERCA

• Messa a punto di uno o più indicatori per stimare il valore naturalistico (proxy della biodiversità) sulla base della presenza di taxa di zoobenthos nel reticolo valdostano

• 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

Il lavoro è stato svolto presso l’Agenzia Regionale per la protezione dell’Ambiente della Valle d’Aosta, sezione Acque, Suolo e Siti Contaminati.

3240 km2

AREA DI STUDIO

Oltre 5000 km

AREA DI STUDIO

71 siti dal 1997 al 2013

AREA DI STUDIO

71 bacini idrografici

AREA DI STUDIO

Quota media elevata

Temperatura dell’acqua molto bassa (2.8°C - 8.3°C)

Pendenze notevoli dei bacini

4000 m

1000 m Tesi di Laurea Magistrale di Andrea Viana - Università degli Studi di Pavia - A.A. 2013/2014 12 di 52

Velocità di corrente molto alta

Substrati rocciosi diffusi e privi di vegetazione acquatica

200 km2 di superficie glacializzata (circa 6% del totale)

Solidi sospesi elevati

Superficie agricola ridotta

Variabilità naturale delle portate

Letti incassati, salti naturali e insolazione ridotta

Potenzialità biogenica naturalmente bassa

Modificazioni fisiche per realizzazione opere di sicurezza idraulica

Captazioni idroelettriche e irrigue molto diffuse

Scarichi autorizzati di reflui soprattutto urbani

Scarichi autorizzati di reflui urbani

MATERIALE E METODI

• Raccolta dati biologici

MATERIALE E METODI

• Sono elaborati sostanzialmente due indici – IBE (Ghetti & Bonazzi, 1981) (previsto in normativa fino al

2006)– STAR_ICMi (Buffagni & Erba, 2007) (attualmente indice

ufficiale)

METODO IBE

METODO STAR_ICMi

• Variabili indipendenti (qualitative e quantitative) considerate: – Origine (glaciale o da scorrimento)– Distanza dalla sorgente (km)– Quota (m s.l.m.)– Pendenza (°)– Esposizione (°N)– Superficie bacino (kmq)– Granulometria (N)– Conducibilità ()– pH – Solidi sospesi (mg/l) mediana, magra, morbida – Temperatura (°C) mediana, magra, morbida– Portata scarichi autorizzati (l/s)

• Ad ogni variabile è stata associata una rappresentazione cartografica mediante GIS

• La variabile numero massimo di taxa, è stata considerata la variabile di risposta dello studio

MATERIALE E METODI

Analisi statistica

• Descrizione delle variabili quantitative e qualitative

• Analisi preliminare per lo studio della relazione tra l’indicatore di biodiversità e le variabili esplicative:

- coefficiente di correlazione non parametrico Rho di Spearman (quantitative)

- i test non parametrici di Mann-Whitney e Kruskal-Wallis (qualitative)

MATERIALE E METODI

• Modello di regressione di Poisson: esprime la relazione tra un conteggio (y) e un set di n variabili indipendenti (x i, i=1….n), secondo il seguente modello lineare:𝐿𝑛( ) = 𝑌 𝑏0 + 𝑏1𝑥1 + 𝑏2𝑥2 + ⋯𝑏n𝑥n

- bi misura di quanto varia il ln(y) quando xi varia di una unità

- 𝑒bi misura in % di quanto varia y quando xi varia di una unità

essendo il coefficiente di regressione (bi) aggiustato per la presenza delle altre variabili indipendenti che rimangono costanti

• Livello di significatività α= 0.05• Software utilizzati MSExcel 2011 e SPSS 20

RISULTATI

Regressione di Poisson - Variabile di risposta: n° massimo di taxa

• Origine, solidi sospesi, esposizione (borderline), e portata scarichi sono risultate associate, in maniera statisticamente significativa alla variabile di risposta (numero massimo di taxa) nel modello di regressione di Poisson

RISULTATI

Il modello più precisamente misura quanto queste variabili influiscano nel determinare la variabile di risposta

Si osserva che il numero massimo di taxa:

• diminuisce di circa il 16% passando da corsi d’acqua a scorrimento superficiale a quelli di origine glaciale (eb=0.84; p=0.009)

• diminuisce dell’1% per un aumento dei solidi sospesi di 1 mg/l (eb=0.99; p=0.032)

• aumenta dello 0.1% quando la portata aumenta di 1 l/sec (eb=1.001; p=0.005)

• Aumenta, con significatività borderline, dello 0.2% quando l’esposizione aumenta di 1° (Nord=0°; Est=90°; Sud=180°; Ovest=270°) (eb=1.002)

RISULTATI

• Origine: 81.7% dei bacini considerati è di origine glaciale, mentre solo il 18.3% è a scorrimento superficiale

RISULTATI

• Solidi sospesi: la maggior parte delle stazioni ha valori di solidi sospesi relativamente costanti ed elevati (mediana=3.50, minimo=0.20, massimo=79.40)

RISULTATI

• Solidi sospesi: la maggior parte delle stazioni ha valori di solidi sospesi relativamente costanti ed elevati(mediana=3.50, minimo=0.20, massimo=79.40)

• Esposizione: i bacini idrografici si trovano in un range di esposizione compreso tra 132.60 e 237.82 gradi (mediana =184.43)

RISULTATI

• Solidi sospesi: la maggior parte delle stazioni ha valori di solidi sospesi relativamente costanti ed elevati(mediana=3.50, minimo=0.20, massimo=79.40)

• Esposizione: i bacini si trovano in un range di esposizione compreso tra 132.60 e 237.82 gradi (mediana =184.43)

• Portata scarichi: 27 bacini su un totale di 71 (35.2%) non presentano scarichi urbani, espressi in l/s massimi autorizzati (mediana=1.36, minimo=0.00, massimo=464.93).

RISULTATI

DISCUSSIONE

Il numero massimo di taxa è più elevato nei corsi d’acqua a scorrimento superficiale (regime nivo-pluviale)

DISCUSSIONE

La presenza di solidi sospesi è strettamente associata alla glacialità del bacino

DISCUSSIONE

La sommatoria delle portate degli scarichi urbani costituisce l’unico descrittore connesso direttamente a una pressione antropica

DISCUSSIONE

L’esposizione influisce su insolazione e produttività primaria ma nell’area di studio l’effetto può essere “mascherato” dall’incassamento dell’alveo e dall’ombreggiamento della vegetazione

DISCUSSIONE

Il modello regressivo di Poisson quantifica l’effetto dei quattro parametri suddetti nel determinare il numero massimo di taxa:

• 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°)

CONCLUSIONI

• 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

• Il giudizio di stato di qualità ambientale (secondo la normativa vigente) tiene conto del numero massimo di taxa ed è quindi influenzato nell’area di studio più da parametri naturali che da pressioni antropiche (!)

• 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 disponibili perché in fase di revisione

CONCLUSIONI

• Il livello di integrità ambientale/impatto sul corso d’acqua non può essere definito solo con le comunità bentoniche in contesto oligotrofico con capacità portante naturalmente limitata. La normativa vigente stabilisce che lo stato ambientale sia 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

• L’elaborazione della base dati utilizzata e la sua rappresentazione cartografica rappresentano un plusvalore oggettivo di elevata importanza gestionale

• Il dato cartografico e quantitativo è fondamentale per la gestione dei conflitti d’uso tra diversi portatori di interesse della risorsa idrica, in particolare per supportare modelli gestionali basati sull’analisi multicriterio

Grazie per l’attenzione!

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