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Convegno ARPAE-OGER PREVENZIONE

RIDUZIONE DEL RISCHIO ALLUVIONI E DEL DISSESTO IDROGEOLOGICO: RIORDINO ISTITUZIONALE DELLE COMPETENZE

E SOLUZIONI PER LA GESTIONE E IL GOVERNO DELLE ACQUE

GEOFLUID, Piacenza - 5 ottobre 2016

Pierluigi Viaroli

Dipartimento di Bioscienze, Università di Parma

[email protected]

Le componenti ecosistemiche dei corsi d’acqua e delle loro fasce laterali: ostacoli o opportunità per la gestione fluviale e delle piene?

mailto:[email protected]

Convegno ARPAE-OGER PREVENZIONE, RIDUZIONE DEL RISCHIO ALLUVIONI E DEL DISSESTO IDROGEOLOGICO: RIORDINO ISTITUZIONALE DELLE COMPETENZE E SOLUZIONI PER LA GESTIONE E IL GOVERNO DELLE ACQUE GEOFLUID, Piacenza - 5 ottobre 2016

Cosa dice l’ecologia fluviale Vannote, R. L.,G. W. Minshall, K. W. Cummins, J. R. Sedell, C. E. Cushing, 1980.

The river continuum concept. Can. J. Fish. Aquat. Sci. 37: 130-137

Likens, G. E., 1984. Beyond the shoreline: a watershed ecosystem approach. Verh. Internat. Verein. Limnol. 22: 1-22.

Junk W.J., Bayley P.B., Sparks R.E. 1989. The flood pulse concept in river-floodplain systems. Canadian Special Publications Fishery Aquatic Science 106: 110-127.

Wetzel, R.G., 1990. Land-water interfaces: metabolic and limnological regulators.Verh. Internat. Verein. Limnol. 24: 6-24.

Zalewski M., Janauer G. A., Jolánkai G., 1997. Ecohydrology: a new paradigm for the sustainable use of aquatic resources. IHP, UNESCO, Paris


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River continuum concept Il sistema fluviale è costituito da un continuum di comunità biotiche che sono determinate da fattori topografici, idrologici e fisico-chimici


Spirale dei nutrienti (Ward, 1978) In un corso d’acqua le sostanze inquinanti seguono un andamento spiraliforme che dipende dalle interazioni tra acqua, sedimenti e biota. A sua volta il corso d’acqua può essere equiparato ad una spirale - un sistema menadriforme è come una

spirale con le spire molto ravvicinate - un sistema rettilineo è come una spirale

allungata con spire distanti tra di loro - se ci sono interazioni laterali (es. Lanche)si

forma una spirale parallela. Più le spire sono vicine e fitte e maggiore è la capacità di ritenzione, trasformazione e di eliminazione degli inquinanti.


Zona di transizione aqcquatica-terrestre (ATTZ) - Le variazioni di livello dovute alle piene regolano la struttura biologica e i processi biogeochimici nelle zone laterali che diventano particolarmente reattive

Ad esempio

Acqua bassa – il suolo si ossigena e viene favorita la nitrificazion

Acqua alta – il suolo diventa anossico e si ha denitrificazione

Pulsazione delle piene (Junk et al., 1989)


Le variazioni di livello regolano sono influenti su numerose specie acquatiche che passano una parte del ciclo vitale negli ambienti laterali (es. lanche)

L’interruzione della connettività alveo attivo – zona laterale può costituire una minaccia per le specie interessate


Connettività lateralelanche, stagni, ambienti umidi formano un filtro che trattiene e trasforma le sostanze inquinanti rilasciate dai sistemi urbani, industriali ed agricoli. L’ambiente golenale ha una grande varietà di habitat con centinaia di specie. Le zone umide sono aree di riproduzione e nursery per le specie presenti nel fiume. La funzionalità del fiume dipende dalla connettività laterale e dalla conservazione delle zone umide


Tipologie di vegetazione perifluviale


Ambiente iporreico - Il letto del fiume che è un “reattore biogeochimico” costituito da materiale inerte entro il quale l’acqua scorre, si ossigena e viene “depurata” . In pochi centimetri cubici di sedimento ci sono centinaia di specie di batteri, protisti, vegetali e animali che sono il “depuratore naturale”


Sistema rettificato con elementi biologici banali. Scarsa capacità di metabolizzare azoto, fosforo e composti di sintesi


UNA SINTESI - Le tre dimensioni spaziali del fiume e le funzioni collegate


Studi sul ruolo della vegetazione in ecosistemi di acque correnti


Rappresentazione concettuale delle principali interazioni tra processi idrogeomorfici e dinamica della vegetazione che determinano il paesaggio fluviale (da Corenblit et al., 2007. Earth-Science Reviews 84: 56–86). In rosso sono evidenziati I controlli della vegetazione sul corso d’acqua


Reclutamento vegetazione

Schema semplificato dei principali controlli esercitati dai processi idro-geo-morfologici sulla vegetazione lungo il margine laterale del corso d’acqua (da Corenblit et al., 2007. Earth-Science Reviews 84: 56–86).

disturbo idro-geo-morfologico

stadi della successione della vegetazione

dispersione reclutamento stabilizzazione e mantenimento


Interazioni e feedback tra vegetazione, corrente e sedimento. La vegetazione modifica la velocità e la profondità del flusso, e controlla la coesività del sedimento con le radici (da Corenblit et al., 2007. Earth-Science Reviews 84: 56–86).


Effetti dell’incisione e della canalizzazione dell’alveo sulla stabilità e sulla successione della vegetazione delle fasce laterali Dall’alto verso il basso: incisione e allargamento dell’alveo con degrado e perdita di vegetazione (da 1 a 4) e successivo raggiungimento di un nuovo quasi-equilibrio (5-6). Tratto da Hupp & Osterkamp, 1996. Geomorphology 14: 277-295

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Formazione e accrescimento di un isola attorno a un albero morto depositato nell’alveo fluviale (A-B) e formazione di isole lungo i margini della golena (C). Tratto da Gurnell et al., 2012. Earth Science Reviews 111: 129-141.


Formazione di un letto di macrofite in relazione alle dinamiche fluviali. (A) aumento della sedimentazione nella fascia laterale; (B+C) progressivo crescita di macrofite ruderali e (D) formazione di una prateria diversificata. In parallelo aumenta l’abbattimento dei solidi sospesi che si accumulano fino a raccordare il fondo dell’alveo con la piana golenale. Tratto da Gurnell et al., 2012. Earth Science Reviews 111: 129-141.


Blackwater

Frome

Tagliamento

Interazioni vegetazione-idromorfologia in tre diversi corsi d’acqua (Tratto da Gurnell et al., 2012. Earth Science Reviews 111: 129-141).


Blackwater

Frome

Fiume Tagliamento. Isole fluviali stabilizzate (i) e in via di formazione (ii), e fasce boscate ai margini di rami fluviali con bassa portata o abbandonati (Tratto da Gurnell et al., 2012. Earth Science Reviews 111: 129-141).


Blackwater

Frome

Formazioni pioniere di greto dipendono dalle condizioni di magra e da gradiente idrogeomorfologico

esposizione dei sedimenti fluviali qualità del substrato (Bolpagni & Paduano, 2014, Biologia Ambientale 28)


Letti sommersi di caracee

Habitat inaspettati e di pregio nell’alveo attivo (Fiume Trebbia, Canneto Sotto)

Typha shuttleworthii


Beni e servizi dell’ecosistema Un diverso modo di valutare processi e funzioni dell’ecosistema acquatico


rimozione dell’azoto per denitrificazione (NO3

- N2) Piana golenale di Po, Oglio e Mincio Valutazione sperimentale della denitrificazione in 22 zone umide-rami fluviali con differenti comunità a macrofite 10 connessi e 12 non connessi all’alveo fluviale principale

• misure stagionali in estate e inverno

• tre metodologie differenti

Racchetti E., Bartoli M., Soana E., Longhi D., Christian R. R., Pinardi M., Viaroli P., 2011. Influence of hydrological connectivity of riverine wetlands on nitrogen removal via denitrification. Biogeochemistry, 103: 335- 354.


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Zone umide connesse al fiume e in buone condizioni elevata rimozione di azoto (media annuale: 330 kg ha-1 yr-1)

Zone umide isolate e in cattivo stato : bassa

rimozione di azoto (media annuale : 35 kg ha-1 yr-1)

Dove è presente vegetazione acquatica in buona salute si ha una elevata rimozione di azoto dello stesso ordine di grandezza delle quote da fertilizzazione Fertilizzazione azotata per anno Zone vulnerabili a nitrati:170 kg ha-1 nelle zone non vulnerabili: 340 kg ha-1


Foto M. Bartoli


Racchetti E., Bartoli M., Ribaudo C., Longhi D., Naldi M., Iacumin P., Viaroli P., 2010. Short term changes of pore water chemistry in river sediments during the early colonization by Vallisneria spiralis. Hydrobiologia, 652: 127-137

Cosa fanno le piante acquatiche?


Trasporto radicale di O2 : riveste una grande importanza nella selezione della vegetazione e come supporto ai processi microbici di ossido-riduzione (es. Nitrificazione –denitrificazione) Variazioni delle concentrazioni di O2 (%sat) nella rizosfera di Vallisneria spiralis. Tempo totale: 24 h; luce/buio: 13/11; immagini rilevate ogni 20 minuti (dati di Mazzocchi Univ Southern Denmark & Bartoli Univ Parma)

Questi processi sono amplificati dalle piante acquatiche


Servizi dell’ecosistema

Maes et al., 2011. A spatial assessment of ecosystem services in Europe: methods, case studies and policy analysis – phase 1. PEER Report No. 3, Ispra: Partnership for European Environmental Research.


La riqualificazione ambientale si può fare in suoli marginali poco produttivi …


Grafica di F. Malaggi

… e fornisce servizi quali la filtrazione dell’acqua, la qualità del paesaggio

Ringrazio i colleghi Marco Bartoli, Rossano Bolpagni e Daniele Nizzoli

che hanno gentilmente fornito parte del materiale di questa presentazione

Parte dei dati presentati in questa nota sono il risultato di numerosi progetti tra i

quali si citano: 1. Riqualificazione e valorizzazione dei canali Navarolo, Bogina e Fossola, finanziato da

Consorzio Navarolo

2. Progetto di sperimentazione dei rilasci per il deflusso minimo vitale nel f. Oglio sub

lacuale, finanziato da Consorzio Oglio, Brescia

3. Valutazione delle relazioni tra idrologia e caratteristiche ecologiche e funzionali del fiume

Trebbia, con particolare riferimento al periodo estivo e ai rilasci dalla diga del Brugneto,

finanziato da Consorzio di Bonifica di Piacenza

4. Monitoraggio dei carichi di nutrienti veicolati dal Po al mare Adriatico, finanziato da

Regione Lombardia Direzione Generale Ambiente, Energia e Sviluppo Sostenibile (in

collaborazione con A. Fano, Università di Ferrara)

5. Valutazione di criteri di classificazione dello stato trofico, della suscettibilità

all’eutrofizzazione dei sistemi fluviali e dei carichi di nutrienti veicolati nelle acque

superficiali e delle relative sorgenti, nell’ambito degli adempimenti della direttive

comunitarie 2000/60 (direttiva quadro acque) e 676/91 (direttiva nitrati), finanziato da

Regione Lombardia Direzione Generale Ambiente, Energia e Sviluppo Sostenibile, (in

collaborazione con A. Fano, Università di Ferrara)

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