Associazione Lago di Bolsena

Il lago di Bolsena note ambientali ad uso delle scuole

Piero Bruni

aprile 2003 edizione rivista ed aggiornata con i dati disponibili a fine 2002

Alcune delle specie di Uccelli presenti sulle Isole

Gli uccelli svernanti

Disegno di A. Pietromarchi

Gabbiano reale

Moretta Piro piro piccolo

Nitticora Moretta

Ftstione turco

Moriglione

Strolaga mezzana

Disegno di A. Pietromarchi

Nibbio bruno

Martin pescatore

Svasso maggiore

Ballerina gialla

Cannare)

i

Associazione Lago di Bolsena

Il lago di Bolsena note ambientali ad uso delle scuole Piero Bruni

Ringraziamento Nella gestione dei laghi gioca un ruolo importante l'educazione ambientale, che ha per presupposto la conoscenza degli elementi fondamentali che regolano la vita degli ecosistemi lacustri. Sono particolarmente lieto di porgere il mio ringraziamento a quanti hanno collaborato a realizzare queste note che, attraverso un'attenta e globale analisi dei fattori che determineranno il futuro del lago di Bolsena, vogliono porsi come ausilio didattico per le scuole. L'educazione ambientale di sistemi complessi quali sono i laghi deve imparasi a scuola. La nostra Associazione si augura che insegnanti e studenti, grazie anche a questa pubblicazione, riescano a diffondere nel tessuto sociale conoscenze e pratiche conformi ad un modello di sviluppo ecocompatibile con il nostro lago.

Giovanni del Drago Presidente dell'Associazione Lago di Bolsena

Hanno collaborato: Enrico Calvario Paolo Cavacini CNR - Ist. Studio Ecosistemi -Pallanza CO.BAL.B Alessandro Fioravanti Maria Ida Guancini Rossella Mortellaro G. Pagano/A. Menghini/S. Floris Maurizio Scialanca Annarita Taddei Rotary International - Club Viterbo Ufficio Idrografico di Roma

uccelli acquatici fitoplancton analisi chimiche (2002) fognature e depurazione preistoria del lago zooplancton vegetazione cartografia idrogeologica rilievi fisico-chimici (2000) fauna ittica progetto "laghi d'Europa" dati sulle precipitazioni

Pubblicazione realizzata nell'ambito del Progetto In.F.E.A con il contributo di: • Ministero dell'Ambiente • Regione Lazio in collaborazione con: • Laboratorio Territoriale di Educazione Ambientale della Provincia di Viterbo

Indice Generalità

Introduzione 3 I laghi 4 Gli ecosistemi lacustri 7

Idrogeologia L'apparato vulcanico vulsinio 9 Il bacino imbrifero 12 Il bacino idrogeologico 14 Le precipitazioni atmosferiche 17 L'evaporazione 18 Il fiume emissario 19 Il livello del lago 21 Il tempo di ricambio 23 Il bilancio idrologico 24 Il lago dalla preistoria 25

Componente fisico-chimica La trasparenza 27 La temperatura 28 L'ossigeno 30 I parametri chimici 32

Componente biotica La vegetazione macrofita 34 II fitoplancton 36 Lo zooplancton 39 Il benthos 43 La fauna ittica 45 Gli uccelli acquatici 52 La catena alimentare 53 Classificazione dello stato trofico 54

Effetti del carico umano I prelievi idrici 55 Le rete fognaria 58 L'agricoltura 59 Le piogge acide 61 La geotermia 62

Conclusioni 63 Bibliografia 64

Illustrazioni in copertina Pesci del lago di Bolsena (di Annarita Taddei) 1 Uccelli acquatici ( di A. Pietromarchi) 2 Impianto di depurazione (foto di P. Bruni) 3 Collettore e depuratore (schema di P. Bruni) 4

Pubblicazione gratuita disponibile presso le biblioteche comunali del comprensorio del lago di Bolsena

Associazione Lago di Bo lsena-V ia Bixio 1 0 - 0 1 0 1 0 Mar ta - te l . 0761.870476- fax 0761-422246 e-mail: info@bolsenaconference.net www.bolsenaconference .net

"Il Giornale del Lago" n. 14 Numero Speciale del 01/04/2003 - Reg. Tribunale di Viterbo n.333 26/7/88 Direttore Responsabile: Piero Bruni - Segretario di Redazione: Piero Carosi

Introduzione Il Lago di Bolsena è noto per i suoi valori paesaggistici e storico-archeologici. Dal punto di vista naturalistico il lago rappresenta un esempio ben conservato di ecosistema lacustre. Non è certamente una zona di natura selvaggia ma rappresenta un ambito in cui le attività umane (agricoltura, pesca, turismo) hanno saputo svilupparsi in modo armonico e mantenere quel carattere di "sostenibilità" nei confronti dei valori ambientali. Il Lago di Bolsena, i Monti Vulsini, le isole Martana e Bisentina, e l'Alto e Medio Corso del Fiume Marta, sono stati proposti dall'Italia alla Commissione Europea come Siti di Importanza Comunitaria (SIC), ai sensi della Direttiva Europea 92/43, denominata Direttiva Habitat. Il Lago di Bolsena è inoltre stato designato quale Zona di Protezione Speciale (ZPS) ai sensi di un'altra Direttiva Europea, la 79/409 (Direttiva Uccelli) quale area importante per la nidificazione e lo svernamento di diverse specie di Uccelli, naturalisticamente rilevanti. Siamo così entrati a far parte della Rete Europea denominata "Natura 2000", una serie di aree che si prefiggono di conservare habitat e specie animali e vegetali di rilevante interesse europeo. In tali siti, il nostro Paese si è impegnato a preservare l'integrità degli habitat e delle specie per i quali essi sono stati designati. Quale contropartita di questo impegno, le aree suddette vengono privilegiate dall'Unione Europea, attraverso la possibilità di presentare progetti di conservazione e di sviluppo sostenibile, sia da parte di privati che delle amministrazioni pubbliche, attraverso lo specifico programma LIFE-Natura. Una recente normativa comunitaria elenca una serie di analisi chimiche e fisiche per giungere ad una classificazione standardizzata dello stato di qualità dei laghi europei. Sono state stabilite cinque classi di valore decrescente: "elevato"; "buono"; "sufficiente"; "mediocre"; "scarso". Lo stato del lago di Bolsena è risultato "buono" ma, pur essendo tale classificazione molto gradita, si deve considerare che lo stato era sicuramente "elevato" appena 50 anni fa: si è quindi verificato un degrado, ora rallentato dai recenti interventi di tutela, descritti nel testo. L'anzidetta classificazione comunitaria registra passivamente il risultato finale di tutte le trascorse vicende del laghi, indipendentemente dalle loro cause e senza individuare gli aspetti che ne determineranno gli sviluppi futuri. E' invece proprio nei confronti di questi ultimi che bisogna concentrare la massima attenzione, tenendo conto che il nostro lago è a "lento ricambio", e che per questa sua caratteristica la stessa normativa

comunitaria lo rende classificabile come "area sensibile e vulnerabile". I beni ambientali possono ovviamente essere utilizzati per fini utili all'uomo, a condizione però che alla fine di ogni anno rimangano nelle stesse condizioni in cui erano all'inizio. In caso contrario il bene ambientale deve considerarsi gestito come oggetto "usa e getta". Ciò suggerisce l'opportunità d'istituire, come in altri stati, un "Lake Management" qualificato, con riconosciuta competenza limnologica, che abbia la necessaria autorità e responsabilità di proporre e valutare tutte le iniziative che possono incidere sul futuro del lago. Tale organismo non è normalmente previsto dalla normativa italiana, ma è possibile nelle aree protette, gestite da consorzi comunali, per le quali però occorre un vasto consenso della collettività locale. Vale la pena di ricordare che il lago non è un serbatoio d'acqua per uso irriguo e potabile: è un ecosistema, un monumento della natura, una bellezza paesaggistica, una risorsa turistica, una fonte di lavoro, un complesso di storia e di tradizioni: è il bene che caratterizza la nostra Comunità. L'Amministrazione Provinciale di Viterbo, tramite l'Assessorato all'Ambiente ha, prima Provincia in Europa, ottenuto la certificazione EMAS (Environmental Management and Audit Scheme), che è una certificazione a livello comunitario dell'impegno assunto nella tutela dell'ambiente. Quali consulenti ed enti certificatori sono intervenuti l'ENEA, l'ARPA, il Comitato ECOLAB ECOAUDIT, l'APAT, ecc. Siamo certi che anche il lago trarrà beneficio da questo grosso impegno di tutela ambientale. La scienza che studia i laghi si chiama limnologia. E' una scienza che coordina e organizza nel proprio campo di studio numerose discipline, quali: geologia, idrologia, meteorologia, fisica, chimica, biologia, botanica, zoologia, informatica, ed altre, tutte necessarie per comprendere il funzionamento degli ecosistemi lacustri e prevederne l'evoluzione. Nella gestione dei laghi gioca un ruolo rilevante l'educazione ambientale, ma ciò richiede la conoscenza di nozioni elementari di limnologia, che per la loro complessità è opportuno imparare a scuola. Per questa ragione, la presente pubblicazione, è stata redatta per essere utilizzata come ausilio didattico a livello scuola media. Ci auguriamo che la nostra iniziativa, tesa ad una maggiore conoscenza e consapevolezza dell'ambiente lacustre, sia di stimolo ed incoraggiamento per quanti s'impegnano per la tutela del nostro lago.

3

I Laghi Da un punto di vista strettamente idrologico, i laghi sono masse d'acqua raccolte in depressioni della superficie terrestre non alimentate dal mare. La loro classificazione avviene generalmente sulla base di criteri geologici, secondo l'origine della conca e del suo eventuale sbarramento. Si hanno laghi di origine tettonica, vulcanica, glaciale, vallivi, di sbarramento, carsici, di frana ecc. Alcuni laghi hanno a monte grandiosi bacini di raccolta delle acque piovane, per cui la portata dei loro emissari è copiosa. Altri invece hanno bacini limitati e conseguentemente la portata dei loro emissari è esigua. Ciò ha importanza per l'efficienza del ricambio dell'acqua. La dimensione e la forma sono estremamente variabili, come si può osservare nell'unita rappresentazione schematica. Altri fattori di rilievo sono la natura delle rocce del bacino, la composizione chimica dell'acqua, la struttura dell'ecosistema, ecc. L'ubicazione geografica determina in buona parte il comportamento fisico dei laghi: quelli del nord Europa durante l'inverno sono congelati in superficie e non possono, in quel periodo, scambiare ossigeno con l'aria, quelli tropicali hanno uno strato superficiale molto caldo che, galleggiando sugli strati più profondi, ostacola il rimescolamento e l'ossigenazione al fondo. Nei laghi alpini i livelli d'acqua più alti si verificano nella tarda primavera o in estate, quando si sciolgono le nevi, nell'Italia centrale invece si verificano in inverno, quando abbonda la pioggia. Vi sono conche formate da rocce impermeabili, che delimitano nettamente il contorno del lago, altre invece, come quelle di origine vulcanica, sono porose e permeabili per cui il lago può rappresentare la parte affiorante di un acquifero di dimensioni superiori (Bolsena). In questi casi sono frequenti entrate ed uscite sommerse di acqua. La Regione Lazio ha un interessante campionario di laghi di origine vulcanica (Mezzano, Bolsena, Vico, Monterosi, Bracciano, Martignano, Albano, Nemi), molto caratteristici nel contesto europeo. Fra questi, nella Provincia di Viterbo troviamo il lago di Vico la cui conca è una caldera, il lago di Bolsena la cui conca è una depressione tettonica molto complessa formata da più caldere, i laghi di Mezzano e Monterosi le cui conche sono crateri esplosi. La media delle precipitazioni che cadono annualmente sull'Italia è di un metro e di uguale misura è l'evaporazione. Ciò significa che le piogge che cadono direttamente sui nostri specchi lacustri ripristinano mediamente solo le perdite per evaporazione. L'acqua in eccesso, quella che defluisce dal fiume emissario, equivale grosso modo all'apporto proveniente dal bacino, per cui, i

laghi alimentati da estesi bacini, come quelli alpini, hanno emissari di grande portata, invece i laghi alimentati da piccoli bacini, come quelli di origine vulcanica, hanno portate esigue. Ad esempio, chi è stato a Zurigo ricorderà l'impressionante dimensione dell'emissario Limat che attraversa la città. Confrontando la sua portata con quella dell'emissario Marta del lago di Bolsena (foto a pagina 23), si trarranno utili riflessioni sulla grande diversità di comportamento fra laghi alpini e vulcanici. La tabella che segue indica le principali caratteristiche idrologiche dei maggiori laghi italiani. In essa RT indica il "tempo di ricambio", che è il numero di anni che impiegherebbe l'emissario per far defluire un volume d'acqua pari al volume del lago. Le portate dell'emissario ed i tempi di ricambio si riferiscono agli anni 60: non sono più attuali a causa dei crescenti prelievi idrici a monte. Infatti, la portata del Marta, che era di 2,4 m3/sec alla fine degli anni 60, è diminuita a meno di 1 m3/sec, per cui il tempo di ricambio è aumentato a oltre 300 anni. Il tempo di ricambio è un indice della capacità del lago di smaltire attraverso l'emissario parte degli inquinanti che giungono dal bacino, ma un ricambio rapido non garantisce da solo un buono stato del lago. Com'è facile intuire, se il ricambio è effettuato con acqua più pulita di quella del lago, il risultato è vantaggioso, in caso contrario è dannoso. Un esempio eclatante è dato dal lago giapponese Kasumigaura che, malgrado abbia un tempo di ricambio rapidissimo, di soli 200 giorni, è verde e maleodorante a causa del grave stato di eutrofia in cui si trova. Ciò è dovuto all'acqua che lo alimenta, inquinata dai fertilizzanti agricoli abbondantemente usati nelle circostanti risaie. Altri laghi invece, il cui ricambio avviene con acqua pura, proveniente ad esempio dallo scioglimento di neve e ghiacciai, non possono che trarre vantaggio da un ricambio rapido. Nelle pagine che seguono esamineremo singolarmente i diversi fattori che intervengono nel bilancio idrologico del lago di Bolsena.

lago baci voi. prof. sup. portata RT no lago lago lago emiss. anni km2 km3 m km2 m3/sec

Garda 2.350 50,35 346 370 59,5 27 Iseo 1.842 7,60 251 62 59,4 4 Como 4.572 22,50 410 146 158,0 4 Lugano 615 6,56 288 49 25,0 8 Varese 110 0.16 26 15 2,9 2 Maggiore 6559 37,50 370 212 297,0 4 Orta 116 1,30 143 18 4,6 9 Trasimeno 376 0,59 6 124 0,9 21 Bolsena 273 9,20 151 114 2,4 120 Vico 41 0,26 48 12 0,5 17 Bracciano 147 5,05 165 57 1,2 137

4

Mar Caspio km2 371 000

Lago Superiore km2 84 131

Lago Vittoria km2 68 100

Lago Tanganica km2 32 893

Lago Bajkal km2 31 500

LAGO Confronto tra le superfici, l'altezza sul mare e la profondità di alcuni dei più grandi laghi del mondo.

m 1134

m 73 m 773

m 1470

Lago Lago Titicaca Issyk-Tul

km5 6280 km2 8300 Issyk-Tul km5 6280 • •

m 3810

m 272

m 1609

0 1 L a ° ° L m " ° * >-*0° Lago di Lago di U o o di U g o di Owtta Maggiora Como Trasimaoo Boteana «flaao Varano Bracciano Laalna U m n , km»370 km3 212 km2145,9 km2128 km2114.5 km2 85,3 km2 80,5 km2 57,5 km2 51 4 kn/50 5

% « J m • i r LAGHI lì ALI ANI

Confronto fra le superfici, le profondità e l'altezza sul mare

m 306

?

m 146

m 186

livello del mare

m 164

m 0 m 0 m 6 m 160 m 2

m 251

m 274

nv288

m 410 m 346

D a l l ' E N C I C L O P E D I A D E L L A G E O G R A F I A D E A G O S T I N I

5

ALCUNI LAGHI DELLA COMUNITÀ' EUROPEA E STATI LIMITROFI

Lago sup. kmq

prof, max

voi. kmc

RT* anni

ALBANIA Ohrid 358 287 53,6 Scutari 600 60 1,9

ARMENIA Sevan 1360 86 58,5

AUSTRIA Attersee 46 171 3,9 7 Bodensee (D) (CH) 539 252 48,5 4 Neusiedlersee (H) 320 2 0,2 3 Traunsee 24 189 2,2

BIELORUSSIA Naroch' 10 25 0,7 8

BULGARIA Dimitrov 11 40 0,1 0,6 Varna 17 19 0,2 0,8

REP. CECA Slapy 13 53 0,3 0,1

ESI "ONIA Peipus (RUS) 3558 15 25,0 2 Vortsjarv 270 6 0,8 1

FINLANDIA Inari 1050 96 15,1 3 Mallasvesi 56 32 Oulu 900 38 Paajarvi 1315 87 Paijanne 1100 98 17,8 3 Pielinen 867 60 8,5 2 Saimaa 1760 82

FRANCIA Annecy 27 65 1.1 4

GERMANIA Ammersee 47 82 1,8 3 Arendsee 5 49 0,1 114 Bodensee (A) (CH) 539 252 48,5 4 Starnbergersee 56 129 3 21 Stechlinsee 4 68 0,1

GRECIA Volvi 67 23 0,9

ISLANDA Thingvalla 84 114 2,8 1

IRLANDA Derg 118 36 0,9 0,1 Ree 105 35 0,6 0,2

ITALIA Como 146 410 22,5 4 Garda 410 346 50,3 27 Lugano (CH) 49 288 6,6 8 Maggiore (CH) 212 370 37,5 4 Orta 18 143 1,3 9 Trasimeno 124 6 0,6 21 Bolsena 114 151 9,2 120 Vico 12 48 0,3 17 Bracciano 57 165 5,0 137 Albano 6 170 Nemi 2 34 *RT = residence time o tempo di ricambio

Lago sup. kmq

prof, max

voi. kmc

RT* anni

LITUANIA Druksiai 49 33 0,4 3,0 Dusia 23 32 0,3 1,0

MACEDONIA Ohrid (con Albania) 358 287 33,6

NORVEGIA Miosa 365 449 56,2 6,0

OLANDA Tjeuke 21 5 0,1

POLONIA Charzykowskie 13 30 0,1 Dargin 30 38 0,3 Kisajno 19 25 0,2 14,0 Niegocin 26 40 0,2 3,3 Northern Mamry 25 44 0,3 2,7 Sniardwy 110 23 0,6 1,4 Wigry 21 73 0,3 3,0

ROMANIA Balta Alba 10 2 0,1 1,1

RUSSIA Ladoga 18135 230 908 12,3 Onega 9890 120 280 Panajarvi 23 128 0,9 0,4 Peipus (Estonia) 3558 15 25,0 2,0 Uvildy 61 37 0,8 19,0

SLOVENIA Bled 1 30 0,1

SPAGNA Banyoles 1 46 0,1 4,0

SVEZIA Hjalmaren 478 22 2,9 3,3 Malaren 1140 61 13,6 2,2 Vanem 5648 106 153 9,0 Vattern 1856 128 74,0 55,9

SVIZZERA Bodensee (D) (A) 539 252 48,5 4,5 Lugano (I) 49 288 6,6 8,0 Maggiore (I) 212 370 37,5 4,0 Leman (F) 584 310 88,9 11,8 Vierwaldstaettersee 115 214 11,8 3,4 Zurichsee 65 136 3,3 1,1 Zugsee 38 197 3,2 14,2

TURCHIA Beysehir 32 Egridir 590 14 4,4 Van 3713 607 145

UNGHERIA Balaton 593 12 1,9 Neusiedler (A) 320 2 0,2 Velencei-to 25 3 0,1

UNITED KINGDOM Loch Awe 39 94 1,2 0,7 Loch Lomond 71 190 2,6 1,9 Lough Neagh 385 34 3,4 1,2 Loch Ness 56 230 7,4 2,8 Dati: International Lakes Environment Committee (ILEC). Le cifre sono arrotondate

6

Gli ecosistemi lacustri

1.

2.

3.

4.

5.

6.

7.

8.

9.

10.

11.

12.

Ogni lago è un ecosistema costituito da un ambiente chimico-fisico e da una comunità biologica che in esso vive. L'ecosistema è il risultato dell'interconnessione fra queste due componenti: la prima detta abiotica e la seconda biotica. La componente abiotica, è costituita dal corpo d'acqua e dalle sostanze in essa disciolte, fra le quali l'ossigeno, l'azoto, il fosforo ed altre ancora, che entrano in gioco come fattori che influenzano lo sviluppo ed il mantenimento degli organismi viventi. Fra le componenti abiotiche abbiamo anche la temperatura, la piovosità, la radiazione solare, il vento, che al pari delle sostanze chimiche sopra accennate hanno grande influenza nel determinare la funzionalità dell'ecosistema. Nei laghi profondi la radiazione solare penetra fin dove lo consente la trasparenza dell'acqua, determinando uno strato superficiale illuminato (eufotico) ed uno sottostante senza luce (afotico). Nei laghi poco profondi invece non vi sono zone oscure perché la radiazione solare raggiunge il fondo e lo illumina completamente (regime di stagno). La componente biotica comprende due gruppi di organismi: i produttori primari ed i consumatori.

I produttori primari sono i vegetali, che si sviluppano e si mantengono in vita utilizzando l'energia solare e le sostanze chimiche presenti nell'acqua. Essi possono vivere solo nello strato illuminato, mentre nella zona oscura non esiste vegetazione alcuna. Si deve ai produttori primari e alla loro funzione clorofilliana la straordinaria capacità di trasformare alcune sostanze chimiche prive di vita in materia biologica vivente che, direttamente o indirettamente, alimenterà tutti gli organismi animali che vivono nel lago. I vegetali più noti, solo perché visibili, sono le piante macrofite, ossia quelle piante parzialmente o totalmente sommerse, generalmente con radici fisse sul fondo, che si sviluppano nella zona litorale, in prossimità della riva, fin dove la luce solare raggiunge i fondali. Meno noto, ma di maggiore importanza, è il fitoplancton, che è un insieme molto vario di organismi vegetali di dimensione piccolissima o microscopica, che vivono sospesi nello strato illuminato dell'acqua. II fitoplancton costituisce una sorta di immensa prateria che si estende su tutto il lago per uno spessore di alcuni metri, fin dove arriva la luce solare. La sua presenza si avverte per il colore

7

verdógnolo che la moltitudine delle piccole alghe conferisce all'acqua. I consumatori sono costituiti da organismi animali. Ve ne sono di piccoli o microscopici che formano 10 zooplancton ed altri più grandi e più noti, come i

' pésci e gli uccelli acquatici. Alcuni consumatori sono vegetariani, altri invece carnivori, ossia predatori. Un'altra comunità importante è quella del benthos, costituita da animali batteri e funghi che vivono sul fondo del lago, dove demoliscono e decompongono le spoglie dei vegetali e degli animali che cadono a pioggia dopo aver concluso 11 loro ciclo vitale. La funzione della comunità bentonica è quella di trasformare dette spoglie di natura biologica in sostanze chimiche semplici che, nel ciclo stagionale successivo, torneranno ad essere in parte riutilizzate dai produttori primari. E così il ciclo delle trasformazioni della materia, attivato secondo ritmi stagionali dall'energia solare, continua e si ripete. Gli organismi presenti nel lago non sono unità isolate, ma sono raggruppati in diversi livelli organizzativi. Il primo livello, dopo quello di individuo, è la popolazione, ossia un insieme di individui della stessa specie, che vive in una determinata area. Una popolazione, quasi fosse un super organismo, è in grado di accrescersi, di invecchiare, di rinnovarsi ed anche di morire. A questo livello organizzativo competono le caratteristiche proprie di una collettività, che si identificano con parametri quali tasso di natalità, mortalità, fecondità, ecc. La convivenza che si realizza fra più popolazioni di specie differenti dà luogo ad una comunità. Questa rappresenta un livello organizzativo superiore nel quale le singole popolazioni sono legate da rapporti più o meno stretti (competizione e predazione) che si realizzano principalmente attraverso la catena alimentare, ossia il trasferimento di materiale organico, sotto forma di alimento che, prendendo avvio dalle piante, passa attraverso una serie di organismi che mangiano e vengono mangiati. La densità di una certa popolazione, ossia il numero di organismi per unità di volume, può variare notevolmente nel corso dell'anno, a volte con una ciclicità annuale che può essere o meno regolare e costante, seguendo in alcuni casi le fluttuazioni climatiche che si verificano con il procedere delle stagioni. Le interazioni biotiche che modellano principalmente le comunità sono la competizione per le risorse alimentari disponibili e la predazione. La competizione può esserci anzitutto per il cibo, ma si può verificare anche per lo spazio, in particolare nelle specie del benthos. Se le risorse dell'ambiente sono limitanti, due popolazioni che hanno lo stesso modo di condividere le risorse non possono coesistere a lungo, l'una finirà per escludere l'altra. Un parametro con cui si può rappresentare un ecosistema è quello della biomassa. Con questo

termine s'intende il peso di tutti gli individui o degli individui appartenenti a singole specie o gruppi presenti in una certa unità spaziale di un ecosistema. Per esempio si potrà parlare di biomassa dei produttori, degli erbivori, dei crostacei, intendendo appunto il peso complessivo degli organismi che in un ecosistema occupano una determinata posizione o svolgono un particolare ruolo. Gli ecosistemi possono essere rappresentati con una struttura piramidale alla base della quale stanno i produttori ed al vertice l'ultimo anello dei consumatori. Gli organismi che stanno alla base sono sempre più numerosi (come biomassa o contenuto energetico alimentare) di quelli degli anelli successivi. Gli animali che stanno alla base di una catena alimentare sono relativamente più numerosi rispetto a quelli degli anelli successivi. C'è quindi una progressiva diminuzione del numero di individui fra i due estremi della catena. Basti pensare al numero di gazzelle (erbivori) e a quello di gran lunga inferiore dei leoni (predatori carnivori) nell'ecosistema Savana. La piramide dei numeri si ritrova nelle sue strutture fondamentali in tutti gli ecosistemi. La condizione di un lago in funzione della quantità di nutrienti algali in esso contenuti si chiama stato trofico. Generalmente si distinguono tre stati: oligotrofia (scarsità di nutrienti); eutrofia (eccesso di nutrienti) e mesotrofia (stato intermedio). Molti laghi hanno subito aumenti sostanziali della loro trofia a causa dell'impatto del carico umano nel loro bacino, fatto che ha comportato un significativo aumento della biomassa algale. Questa a sua volta ha aumentato la consistenza di quella animale. Le spoglie vegetali ed animali, che al termine del ciclo vitale cadono a pioggia verso il fondo del lago, consumano ossigeno a causa del processo di decomposizione. Quando le spoglie diventano eccessive rispetto all'ambiente lacustre che la ospita, l'ossigeno al fondo esaurisce, evidenziando in tal modo uno squilibrio nell'ecosistema.

pesa (30 kg)

zooplancton carnivoro (80 kg)

zooplancton -erbivoro (400 kg)

fìtoplancton (4000 kg)

Piramide energetica: quantità di materia secca che potrebbe essere prodotta per anno e per ettaro da ciascun livello trofico di una lago mesotrofo.

8

. • E t * »

L'Apparato Vulcanico Vulsinio * Ji

V»-Caldera

Monte Calvo Orvieto

Sezione schematica del complesso vulcanico Volsino (da Nappi)

A grandi profondità, sotto la crosta terrestre, è presente il magma, che è composto da rocce che si trovano allo stato fuso a causa della grande pressione e temperatura. Quando il magma trova un condotto di risalita verso l'esterno della crosta terrestre ha luogo una eruzione vulcanica. Lungo il percorso di risalita può formarsi una camera magmatica dalla quale partono uno o più canali che terminano in altrettanti crateri. La camera magmatica, venendo erosa dal passaggio del magma, tende ad ingrandirsi ed a trasformarsi in una immensa caverna. Spesso il suo tetto si frattura e crolla sotto il peso crescente dei depositi vulcanici sovrastanti formando un avvallamento della superficie, chiamato caldera. L'eruzione è detta effusiva quando la sua fuoriuscita attraverso il cratere avviene sotto forma di colate di lava che, solidificandosi sul terreno circostante, formano un cono o edificio vulcanico. Se invece il magma esce violentemente con lancio e ricaduta di materiali sciolti, quali ceneri, lapilli, pomici, scorie e bombe, accompagnati da gas, l'eruzione è detta esplosiva. Anche i materiali sciolti possono dar luogo ad edifici vulcanici, come testimonia il cratere di Valentano, che è costituito da lapilli. I materiali lanciati, una volta sedimentati e consolidati, danno luogo ai tufi vulcanici, fra questi si distinguono: il tufo giallo rossiccio, dal quale si ricavano i blocchetti da costruzione; il peperino, anch'esso usato come materiale da costruzione ed il nenfro, usato dagli etruschi per usi diversi, in specie per costruire monumenti funerari. Gli apparati vulcanici che circa 600.000 anni fa iniziarono la loro attività sono: il Vulsinio, che ha dato origine al lago di Bolsena, il Vicano, che ha dato origine al lago di Vico ed il Cimino. Più a sud si trovano gli altri apparati vulcanici laziali, che hanno originato i laghi di Bracciano, Albano e Nemi. Questi apparati coprirono con i loro depositi i vasti territori che erano emersi dal mare circa due milioni di anni fa.

L'apparato Vulsinio ha coperto di depositi vulcanici il territorio che va dai fiumi Paglia e Tevere, fin quasi al Mare Tirreno. Comprende tre complessi vulcanici che si sono sviluppati in epoche successive: Bolsena; Montefiascone e Latera. Il vulcanesimo Vulsinio, come del resto quello degli altri apparati laziali, ha avuto carattere essenzialmente esplosivo, come testimonia la scarsa quantità di lave rispetto ai tufi. Questi ultimi infatti costituiscono la grande maggioranza delle rocce vulcaniche della regione e solo sporadicamente, e per volumi modesti, s'incontrano colate laviche. I materiali eiettati furono scagliati a grandissima distanza, tanto è vero che mancano edifici vulcanici di proporzioni notevoli: le alture che sovrastano il lago e che rappresentano le quote più elevate dell'intero distretto vulcanico oscillano fra i 500 ed i 600 metri di altezza rispetto al mare e culminano nel Poggio Torrone, a nord di Bolsena, alto 690 metri. L'attività vulcanica è passata attraverso una lunga sequenza di fasi esplosive, com'è attestato dalla stratificazione di tufi di diversa composizione. Parecchie sono state le bocche di eruzione, ma i crateri ancor oggi riconoscibili sono evidentemente quelli più recenti: gli altri, o sono stati demoliti dall'attività successiva o ricoperti dai materiali eiettati. La storia del distretto vulcanico Vulsinio è quindi complessa ed incerta: vi fu una lunga sequenza di fasi esplosive, ciascuna seguita da collassi della struttura vulcanica, che hanno dato luogo al bacino che contiene il lago di Bolsena. Seguirono le eruzioni dei vulcani del Lamone, di Valentano e di Latera ed altri minori. Il Lagaccione ed il bacino del lago di Mezzano sono invece due crateri esplosi.

9

L'attività vulcanica si concluse con la formazione delle isole Bisentina e Mariana, che emersero a seguito di eruzioni subacquee. L'acqua piovana modellò il territorio, costituito da tenero tufo. I fiumi erosero lentamente, ma profondamente, le loro sedi, dando luogo ad ampie vallate e profonde gole, chiamate con qualche esagerazione "orridi". Per questo motivo il nostro territorio è stato definito, "terra di orridi e di laghi". I fiumi, come li vediamo oggi, ad esempio l'Olpeta, ed il Fiora, sono rigagnoli insignificanti rispetto alla larghezza e profondità delle gole in cui scorrono, segno evidente che, nel corso delle centinaia di migliaia di anni precedenti, la portata dei fiumi era molto più importante e tumultuosa. Dalle alture che circondano il lago si possono facilmente individuare numerosi coni vulcanici: Montefiascone, Capodimonte, Monte Bisenzio, Poggio Falchetta, Valentano e tanti altri ancora. L'Isola Mariana e la Bisentina presentano una forma semicircolare a causa del crollo di una parte dei coni vulcanici che le costituiscono, particolarità questa che si può meglio osservare esaminando la carta batimetrica. Affacciandosi da Montefiascone si vede chiaramente la caldera omonima sottostante.

Lungo la strada fra Montefiascone e Bolsena si trovano le "pietre lanciate", che è un'interessante manifestazione di fissurazione prismatica. Ad Orvieto, scendendo nel pozzo di San Patrizio, si attraversa prima l'intero deposito piroclastico e poi si entra nelle argille, e cioè negli antichi sedimenti marini che, essendo poco resistenti, sono sostenuti da murature. A Valentano troviamo un imponente cono di scorie costituito da ammassi di lapilli rossi e neri, che sono ben visibili perché tagliati da una cava. Affacciandosi da Valentano verso ponente si può vedere la sottostante caldera di Latera. Nei Calanchi di Bagnoregio ed a Vulci, fuori dai depositi vulcanici, si trovano le formazioni marine autoctone, ricche di conchiglie fossili. Nella foresta del Lamone di trovano tipici ammassi di pietre vulcaniche. A Farnese è in attività una interessante cava di blocchetti di tufo. Con il tufo sono stati costruiti tutti i centri storici che si trovano nell'apparato vulcanico: Orvieto; Tuscania; Civita; Sovana; Marta Bolsena; Montefiascone; Capodimonte;... E' un immenso patrimonio culturale, perfettamente integrato con quello naturale: siamo nella "civiltà del tufo".

La foto da satellite nella pagina che segue è autorizzata da per gentile concessione di Telespazio Copyright CNES anno 1994 Distribuzione per l'Italia SPOT IMAGE - Telespazio . Nella foto sono visibili i particolari indicati nell'illustrazione a lato: le caldere di Bolsena e di Latera, i crateri esplosi del Lagaccione e del Lago di Mezzano, le fratture a gradoni sul versante est, provocate dal crollo della caldera. Le fratture sul versante ovest sono state coperte da eruzioni successive

- prodotti piroclastici

sedimenti

vu lcan ic i

schema di vulcano in fase attiva

autoctone

camera magmat ica

10

Il bacino imbrifero Il bacino imbrifero (o idrologico) è quella parte di territorio che circonda il lago e che, a causa della sua pendenza, fa da imbuto di raccolta delle acque piovane. Lo spartiacque è la linea più alta del bacino imbrifero per cui le acque piovane che cadono oltre lo spartiacque non scendono superficialmente verso il lago. La parte del bacino che contiene l'acqua del lago si chiama conca. La sua forma è riportata nella carta batimetrica, sulla quale sono tracciate linee di uguale livello rispetto al mare. Ciascuna linea è marcata con due numeri, quello fra parentesi indica la profondità rispetto alla superficie del lago, assunta per comodità a quota 305 (anche se in realtà oscilla attorno a 304,5), mentre il numero senza parentesi indica la quota della stessa linea rispetto al mare. La carta batimetrica rivela la presenza di alcuni coni vulcanici sommersi e l'avvenuto crollo di parte delle isole. Si nota anche che il fondo del lago a ponente declina più dolcemente che a levante. Ciò si deve al deposito di ceneri provenienti dal vulcano di Latera la cui attività si è protratta dopo la formazione della caldera.. Una caratteristica morfologica del bacino Vulsinio (chiaramente visibile nella foto dal satellite) è il degradare verso il Ido con una serie di gradini, che sono una testimonianza delle fratture concentriche che si produssero a causa del crollo che ha formato la caldera. Questa conformazione è manifesta lungo il versante orientale, mentre lungo quello occidentale il fenomeno è mascherato da depositi vulcanici successivi. La carta del reticolo idrografico mostra gli immissari del lago, che hanno un'attività estremamente modesta, quasi tutti a regime torrentizio. Sul lato orientale del bacino il reticolo è del tutto insolito: infatti i corsi d'acqua, anziché seguire i profili di massima pendenza, hanno a tratti un andamento parallelo alla linea di costa. Questo andamento è da mettere in relazione alla presenza degli anzidetti gradini. L'incile è il punto più basso dello spartiacque ed è quindi il luogo della conca dal quale defluiscono le acque del lago in eccesso. Attualmente l'incile ha una soglia in muratura a quota 303,41 s.l.m. E' quindi la quota dell'incile che determina il livello minimo del lago, purché la quantità d'acqua che lo alimenta sia superiore a quella evaporata (o comunque sottratta). In caso contrario, persistendo il deficit idrico per più stagioni, il livello scenderebbe sotto l'incile, l'emissario cesserebbe di esistere nella sua parte iniziale, il livello del lago subirebbe delle escursioni, in funzione delle vicende climatiche. Il bacino imbrifero del lago di Bolsena ha una superficie di 273 km quadri, dei quali 114 occupati dalla superficie del lago. Il rapporto fra l'area del bacino e quella del lago è circa 2,5 che è un

valore estremamente modesto, se comparato a quello dei laghi alpini, i cui rapporti sono dell'ordine di diecine di volte. Tale situazione determina la scarsa portata dell'emissario. Il lago è alimentato dalla pioggia che cade direttamente sullo specchio lacustre, da quella che ruscella lungo le pendici del bacino imbrifero e da quella che percola nel terreno, e raggiunge la falda acquifera. Quest'ultima è molto più estesa del lago e dello stesso bacino imbrifero ed infatti il lago è la parte affiorante di un grande acquifero. Il sole ed il vento fanno evaporare ingenti quantitativi di acqua, sia dalla superficie del lago, sia dalla superficie dei terreni interessati. A questi fattori naturali, che sottraggono acqua al lago, si aggiungono i prelievi per uso potabile e irriguo. La quantità d'acqua che rimane in esubero esce dal lago attraverso l'incile, entra nel fiume emissario e raggiunge il mare unendosi a quella raccolta dal bacino dello stesso emissario. I due bacini si integrano, formando il bacino del lago di Bolsena e del fiume Marta.

la pioggia cade d i re t tamente sul lago e sul terr i tor io \ s ^ che sovrasta il bacino idrogeologico \ J a t t r averso il quale in par te percola y

j C C ^ Z S S -ì - T V r r - ^

sole e vento f anno evapora re acqua dal lago e dal t e r reno circostante

M a r e T i r r eno

incile pun to più basso dello

spar t iacque dal quale sfiora l ' acqua del lago in eccesso

__ bacino imbr i fe ro lungo il quale pa r t e de l l ' acqua piovana ruscella verso il lago

spar t iacque linea che delimita il bacino imbr i fero

bacino del l 'emissario

12

Carta batimetrica - CNR Pallanza

C U R V A I P S O G R A F I C A D E L L E A R E E C U R V A I P S O G R A F I C A DEI V O L U M I Volume in 1.000.000 me

• : .384.111

.,— 1.982.817

** 1.759.814

/ 1.442.583

y 959.351

/ 119.364

0 10 20 30 40 50 60 70 60 90 lOOTolale •/.m,' 9.2011.207

13

Il bacino idrogeologico Quando è avvenuto il crollo dell'apparato vulcanico che ha originato la caldera, i sottostanti sedimenti marini autoctoni sono anch'essi sprofondati formando una concavità impermeabile, di tipo argilloso, la cui morfologia è stata ricostruita nella unita "carta del substrato impermeabile". Come si vede dalla carta, tale substrato potrebbe raggiungere il livello del mare nella parte centrale. L'impermeabilità del substrato è localmente interrotta dalle numerose e grandi fratture che si sono formate a seguito del crollo calderico, indicativamente illustrate nelle sezioni geologiche alle pagine 9 e 62. All'interno della concavità formata dal substrato impermeabile si è ammassato un immenso quantitativo di materiale vulcanico fratturato, sfuso e poroso. Gli interstizi fra i frammenti rocciosi sono occupati da acqua piovana, formando così una grande falda d'acqua potabile, della quale il lago di Bolsena è la parte affiorante. La porosità di una roccia è data dalla percentuale di spazio interstiziale esistente all'interno del suo volume complessivo. Ad esempio un'arenaria presenta dello spazio fra i granuli di sabbia che, pur toccandosi fra loro, non combaciano perfettamente, oppure in una roccia compatta la porosità è data dallo spazio esistente fra eventuali microfratture. Gli spazi interstiziali sono generalmente comunicanti fra loro, per cui le rocce porose, sono anche permeabili e l'acqua può scorrervi attraverso, se spinta da cause esterne di varia natura. La conca formata dal substrato impermeabile, che delimita e contiene la falda acquifera è molto più voluminosa del lago ma, per quanto riguarda la quantità d'acqua contenuta nella parte non affiorante, bisogna considerare che nel lago il volume occupato dall'acqua è pari al 100%, mentre nella falda l'acqua occupa solo la parte interstiziale, che è una piccola frazione, forse il 10%, dell'intero volume. In condizioni statiche la superficie dell'acqua si disporrebbe secondo un piano perfettamente orizzontale, sia sul lago che all'interno delle vulcaniti, ma la situazione non è statica: infatti la pioggia rende dinamico il sistema, creando un flusso d'acqua, superficiale e sotterraneo, che migra, scendendo dal versante appenninico verso il mare.

I livelli sotterranei dell'acqua sono tracciati nella "carta idrogeologica" (o delle isopieze), costruita registrando sulla medesima il livello dell'acqua, rispetto al livello del mare, di numerosi pozzi non in produzione (livello statico), trivellati per fini irrigui o potabili, congiungendo con linee i livelli aventi uguale quota. L'esame della carta delle isopieze è molto interessante. A nord del lago si nota che la falda acquifera raggiunge la quote di 460 metri, nettamente superiore a quella del lago che di trova a circa 305 metri. Vi è quindi un flusso ipogeo dalla falda verso il lago che spesso si manifesta e conclude con sorgenti superficiali e subacquee. Non molto diversa è la situazione ad est e ovest del lago. A sud invece le isopieze degradano verso il mare con quote inferiori ai 300 metri, fatto che secondo alcuni ricercatori (Fioravanti) lascia supporre la possibilità di un deflusso d'acqua dal fondo del lago. La linea che unisce i culmini piezometrici costituisce una sorta di spartiacque sotterraneo, la cui parte interna assume il nome di bacino idrogeologico. Il bacino idrogeologico, ha una superficie di 342 kmq mentre bacino idrografico (imbrifero) ha una superficie di 271 kmq, superficie del lago inclusa. II volume della falda non è di grande interesse ai fini dello sfruttamento idrico in quanto si tratta di un volume di acqua non disponibile. Infatti, mentre nelle normali falde sotterranee è possibile sottrarre acqua, fino a prosciugarle in attesa che si ricarichino quando torna la pioggia, nella falda del lago ciò non è possibile, perché la quota del lago non può scendere che di pochi centimetri se si vuole evitare l'emergere dei fondali di fronte a Marta ed il prosciugamento della parte iniziale dell'emissario.

CCCìcd <32? o \\b M J 6 4

settore a monte í è fc b

dislivello emissario

La pioggia, oltre che sul lago, cade sulla falda caricandola. L'acqua migra dalla falda verso il mare che si trova oltre 400 metri più in basso. Le numerose sorgenti superficiali e sommerse che alimentano il lago scaturiscono dalla falda in pressione.

14

15

Le precipitazioni atmosferiche Le precipitazioni atmosferiche, nelle loro diverse forme, pioggia, grandine e neve, alimentano d'acqua il lago e la sua falda. La misura delle precipitazioni è data dall'altezza (in millimetri o altro), che l'acqua raggiungerebbe se fosse raccolta in un recipiente piano ed orizzontale, contornato da pareti verticali. La misura viene riferita ad un determinato periodo di tempo (giorno, mese, anno). Lo strumento utilizzato nella pratica è costituito da un imbuto circolare, avente la superficie di un decimo di metro quadro, che immette la pioggia raccolta in un sistema di pesatura o in un recipiente opportunamente graduato, che, fra l'altro, ha la funzione d'impedire l'evaporazione in attesa della lettura. La media delle precipitazioni sul globo è di 1 metro all'anno, ma la loro distribuzione varia molto da luogo a luogo, con un massimo di 12 metri nelle Hawaii ed un minimo di 3 millimetri nel Sahara. Anche in Italia le variazioni sono notevoli con un massimo di 3 metri nel Vicentino ed un minimo di dieci centimetri nella Sicilia meridionale. La pioggia che cade direttamente sullo specchio lacustre del lego di Bolsena contribuisce ad un immediato aumento di livello della stessa misura. Le piogge che cadono sul bacino imbrifero e scendono ruscellando verso il lago, contribuiscono con ritardo all'aumento di livello, ma se cadono in piccola quantità evaporano e percolano senza raggiungere il lago in quantità significativa. Infine, la parte di pioggia che percola nella falda, raggiunge il lago con molto ritardo. Il grafico allegato riporta il valore medio delle piogge registrate ad Acquapendente, Bagnoregio e Valentano, nel corso degli ultimi 42 anni. Dal grafico si vede che nelle stazioni considerate le piogge sono diminuite di circa il 10% nel periodo considerato. La media è attualmente di 920 mm/anno, ma in modo molto variabile, da un minimo di soli 700 mm ed un massimo di 1400. Dopo un normale 1992 si sono avuti tre anni consecutivi siccitosi che hanno causato dissesti idrologici in tutti i laghi del Lazio, poi ha fatto seguito un anno molto piovoso che ha riequilibrato il preoccupante deficit di acqua. La diminuzione del 10% delle precipitazioni non è trascurabile, infatti corrisponde a circa 10 milioni di m3, incidendo pesantemente sulla diminuzione di portata dall'emissario, la quale, a causa di altri concomitanti fattori negativi, è attualmente è ridotta a circa 25 milioni di m3.

1500 1400 1300

0 1 2 0 0

1 1100 ni = 1000 (O .5 900 o> g1 800 5 700 ~ 600

| 500 = 400 E 300

200 100

0 1

PIOGGE: MEDIA FRA LE STAZIONI DI ACQUAPENDENTE BAGNOREGIO E VALENTANO

17

L'evaporazione L'apporto d'acqua da parte delle piogge è controbilanciato dall'evaporazione. Quest'ultima, anche se invisibile, è un grandioso fenomeno a causa del quale una ingente massa d'acqua si trasferisce dal lago all'atmosfera. La quantità d'acqua evaporata dalla superficie lacustre è generalmente uguale, o superiore, a quella della pioggia che vi cade direttamente, con l'aggravante che l'evaporazione è acqua distillata purissima che lascia nel lago le impurità portate dalla pioggia e dalle acque di alimentazione. L'evaporazione è un fenomeno inesorabile, contro il quale niente possiamo fare, e che oltretutto, a causa della maggiore insolazione, aumenta quando scarseggiano le precipitazioni atmosferiche. L'acqua evaporata in un anno dal lago di Bolsena equivale al triplo di quella che defluisce dall'emissario: è quindi il fenomeno idrologico dominante. La sua precisa valutazione è estremamente difficile ed il fatto che esistano molte formule teoriche e tecniche sperimentali per quantificarla è un sintomo evidente che nessuna di esse è soddisfacente. Per questi motivi sarebbe utile uno studio approfondito specifico per quantificare sperimentalmente il fenomeno nel lago di Bolsena (ad esempio una tesi di laurea). La misura può essere effettuata con uno strumento molto semplice, detto evaporimetro, costituito da un recipiente con fondo a specchio rifornito con quantità note di acqua. Nella pratica gli inconvenienti sono molti: se il recipiente è posto a terra si determinano scambi di calore con l'ambiente circostante che falsano la misura; se invece viene parzialmente immerso nel lago su un mezzo galleggiante, le misure sono rese incerte dal moto ondoso a causa dei reciproci scambi di masse d'acqua. Inoltre è difficile riprodurre all'interno di una bacinella le condizioni di un lago, soggetto ad onde spumeggianti, vento, scambi di temperatura con gli strati sottostanti, ecc. Un persistente forte vento di tramontana può far evaporare un centimetro di livello di lago al giorno. Tutte queste considerazioni inducono a prendere in considerazione anche le formule teoriche, che però danno valori discordi. Esistono formule complesse, derivate dalla legge di Dalton, secondo le quali l'evaporazione dipende, fra l'altro, dalla temperatura superficiale del lago. Negli ultimi 40 anni, la temperatura estiva del lago di Bolsena, (a causa della minore trasparenza e maggiore insolazione) è aumentata del 5%, per cui, in mancanza di studi specifici, potremmo supporre un aumento tendenziale della evaporazione di pari entità. Se accettiamo che l'evaporazione sia effettivamente stata negli anni '60 di 1000 mm/anno (valore adottato dal CNR di Pallanza nel loro noto studio sul lago) è ragionevole supporre che il valore attuale abbia raggiunto 1050 mm. E ciò, mentre le piogge sono scese nello stesso periodo da una media di 1000 a 900 mm/anno. Si è quindi creato un deficit medio di 150 mm/anno, pari a circa 15 milioni di m3. L'Ufficio Idrografico dello Stato, ha installato a Marta, da tre anni, una stazione automatica che avrebbe dovuto registrare: direzione del vento, velocità del vento, temperatura dell'aria, umidità dell'aria, radiazione solare, pioggia e livello del lago. In futuro parte di questi parametri potranno essere utilizzati per meglio comprendere l'evaporazione. Purtroppo la stazione non funziona ancora per cui non si dispone al momento di queste interessanti informazioni, che sarebbero utili, fra l'altro, per studiare l'evaporazione.

18

Il fiume emissario

M a r t a

Vet ra l l a

Bacino del fiume Marti.

T u s c a n i a

Viterbo

Il fiume emissario Marta inizia all'incile del lago e, seguendo un tratto iniziale quasi pianeggiante, raggiunge la Cannara, che è un antico edificio, a cavallo del fiume, anticamente usato per la cattura delle anguille. A circa tre chilometri di distanza dal lago il fiume passa sotto il "ponte della cartiera", dove si trova uno strumento fisso dell'ENEL, ora inattivo, che in passato misurava la portata. Prima di Tuscania il fiume è stato deviato in un canale artificiale per passare attraversare quattro centrali elettriche dell'ENEL, dopo di che scorre a lato di una cartiera a Tuscania e poi sfocia nel mare Tirreno vicino a Tarquinia. In corrispondenza dell'incile si trova un'antica costruzione in muratura detta "traversa sul Marta" il cui scopo è quello di regolare il deflusso dal lago. L'opera è provvista di bocchette la cui apertura è regolata da paratie in legno che scorrono verticalmente a ghigliottina, fino ad appoggiarsi sulla soglia dell'incile quando vengono totalmente chiuse. Aumentando l'apertura delle bocchette si ottiene un immediato aumento della portata del fiume ed una lenta diminuzione del livello del lago. Viceversa, serrando l'apertura si ottiene una immediata diminuzione della portata del fiume ed un lento aumento del livello del lago. Esiste anche la spiacevole possibilità che il livello del lago si

abbassi malgrado sia stata chiusa la paratia che da accesso al fiume: ciò significa che al sistema lago/fiume manca acqua, o per scarsità di pioggia, o per eccesso di prelievi idrici a monte, o per eccesso di evaporazione. La traversa è provvista di cinque bocchette, larghe due metri, il cui numero è chiaramente esuberante rispetto alla attuale portata del fiume, infatti le quattro laterali sono chiuse in modo permanente. Gli anziani ricordano però che in inverno venivano aperte tre bocchette e che il fiume correva impetuoso. La gestione dell'apertura delle paratie è fonte di discussioni fra i vari comuni ed utenti. I prelievi idrici dal lago e dalla sua falda per uso potabile ed irriguo sono diventati rilevanti, anche in considerazioni delle avverse condizioni climatiche (diminuzione delle piogge ed aumento dell'evaporazione). Per evitare che il lago perda il suo livello naturale, si fa ricorso alla "strozzatura" delle paratie in modo da ridurre il deflusso dell'emissario. Infatti per compensare i prelievi d'acqua dal lago e le avverse condizioni meteorologiche, bisogna ridurre la portata dell'emissario di una quantità equivalente al deficit. Per molti anni la paratia centrale, è rimasta sollevata dalla sogli d'incile circa 50 cm, ma dopo continue riduzioni e fasi alterne siamo attualmente arrivati a soli12 cm. Al problema dei prelievi di acqua dal lago, si è aggiunto quello di concordare un livello "ottimale" del lago. Marta vorrebbe mantenere un livello prudenzialmente alto in modo da evitare l'affioramento dei fondali in caso di siccità. Bolsena e Montefiascone preferirebbero un livello basso per aumentare l'arenile destinato ad usi turistici. Infine l'ENEL chiede un deflusso più costante per una migliore gestione della produzione elettrica. Nel corso dell'anno 2002 le paratie sono state più volte sollevate e richiuse a seconda dell'esigenza dominante. Il grafico della portata dell'emissario registra la drastica diminuzione di portata avvenuta dagli anni 60 ad oggi. La portata media, è ormai ridotta a quasi un quarto di quella originaria. Il grafico non ha la pretesa della precisione. Infatti misurare la portata del Marta all'incile è impresa difficile: anzitutto non esiste uno strumento registratore permanente, inoltre il troppo stretto passaggio dell'acqua fra la paratia e la soglia d'incile è disturbato da ramaglie e rifiuti che causano un flusso ridotto, turbolento e irregolare, che rendono difficile effettuare attendibili misure strumentali. In mancanza di meglio, la portata viene misurata al ponte della cartiera sulla base di una scala di livello studiata in passato dall'ENEL Purtroppo lungo i 3 km che separano l'incile dal ponte della cartiera accadono alcune interferenze: (1) il depuratore scarica nell'emissario una media

19

La traversa sul Marta vista da! lago

PORTATA DELL'EMISSARIO 150

m3/s

1960 1965 1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000

0,1 mc/sec, pari a oltre 3 milioni di mc/anno, (2) nei periodi siccitosi gli agricoltori della valle del Marta prelevano acqua dall'emissario, (3) quando piove intensamente si verifica un aumento di portata, dovuto al tratto di 3 km del bacino del Marta. Ad evitare le continue discussioni e proteste per la gestione delle paratie, la Regione ha progettato la costruzione di paratie automatiche. Secondo le prime indicazioni queste verrebbero utilizzate in modo da mantenere automaticamente una portata costante dell'emissario, detta minima vitale (per il Marta, ma non per il lago), di 0,5 metri cubi al secondo, pari al 25% della portata naturale. Ciò potrebbe significare che si sta programmando una ulteriore riduzione di portata, presumibilmente per rendere possibile un aumento dei prelievi idrici. Ma in tal modo il tempo di ricambio del lago aumenterebbe a 600 anni!

Inoltre, verrebbero compromesse altre utenze: le centrali di produzione elettrica, la cartiera, l'irrigazione della valle del Marta, i fabbisogni idrici di Tuscania e di Tarquinia. La definitiva chiusura delle centrali idroelettriche dell'ENEL sarebbe un evento particolarmente negativo perché l'energia pulita da loro prodotta equivale a quella consumata per far funzionare il depuratore e le stazioni di pompaggio del collettore. E' invece un rilevante pregio ecologico il fatto che il lago produca autonomamente l'energia elettrica pulita necessaria per la propria depurazione. Infine appare inopportuno privarsi di una sorgente di energia sicuramente pulita per sostituirla con altra inquinante come quella termoelettrica o quella della centrale geotermica di Latera.

20

Il livello del lago Il grafico sottostante riporta oltre 40 anni di livelli del lago registrati a fine anno. I livelli massimi e minimi avvenuti nel corso di ciascun anno non sono visibili. I grafici a lato invece riportano in dettaglio le escursioni avvenute nel corso degli ultimi sei anni. L'anno 2002 appare anomalo, probabilmente per la scarsità di pioggia registrata nei primi trimestri, poi vi è stato un ricupero a fine anno. L'anomalia non è da imputare all'apertura delle bocchette che sono sempre state mantenute al minimo sollevamento di 12 cm. Altra causa possibile, da investigare, potrebbe essere l'aumento dei prelievi. In passato le bocchette venivano aperte o chiuse a giudizio dell'ENEL, secondo le necessità di produzione dell'energia elettrica. Infatti esaminando il grafico dell'andamento dei livelli si potrebbe attribuire l'alto livello degli anni 60 ad un eccezionale periodo di piovosità. Si trattava invece di prove connesse al progetto Angelini per l'utilizzazione del lago come bacino idroelettrico. Analogamente osservando l'abbassamento di livello immediatamente successivo, si potrebbe supporre un periodo di grande siccità. Era invece la conseguenza dell'energica ed unanime protesta di tutta la popolazione che chiedeva l'apertura delle bocchette. Una delibera regionale del 1997 ha tolto all'ENEL la facoltà di regolare l'apertura delle bocchette e l'ha affidata al Genio Civile, in collaborazione con il Comune di Marta. Dalla fine degli anni 80 il livello del lago e la portata dell'emissario iniziano a risentire

visibilmente dell'eccesso dei prelievi e della diminuita piovosità, tanto che, nel 1995 si raggiunsero contestualmente i minimi storici del livello (cm 40 in autunno) e della portata. Per il Comune di Marta scattò l'allarme rosso perché un'ulteriore stagione siccitosa avrebbe provocato l'impaludamento dei fondali di fronte al centro abitato con i conseguenti problemi di ordine sanitario, d'immagine turistica e di agibilità del porto. Fortunatamente il 1996 fu un anno molto piovoso, per cui l'episodio è stato dimenticato. Il Comune di Marta vorrebbe gestire le paratie in modo che a fine estate il livello non scenda al di sotto di 70 cm rispetto all'incile. I conti sono presto fatti: se si vuole ottenere un minimo di 70 cm in autunno e se si assume una perdita per evaporazione estiva di 45 cm bisogna che il livello a fine primavera sia di 115 cm (come avvenuto casualmente nel 1998). Ma II livello di 115 cm è considerato troppo alto da altri utenti del lago, per ragioni esposte in precedenza. Chiaramente la pioggia non si può comandare ed è già accaduto nella prima settimana di Giugno 1996 che una serie di temporali fece in poche ore aumentare di 10 cm la quota già esistente di 120 cm, sollevando la protesta dei gestori di camping che chiesero ed ottennero l'immediata apertura delle bocchette. Tali manovre sono di scarsa utilità immediata perché un temporale può far aumentare il livello del lago di 10 cm in poche ore, mentre per smaltire così tanta acqua attraverso le bocchette occorrono settimane o mesi.

LIVELLO DEL LAGO A FINE ANNO RISPETTO ALL'INCILE

1960 1965 1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000

21

CM O CM

CM

CM

O O CF>

a> o>

a> o> o a> oo

9| |3U| , | e jdos ujatußudo

22

Il Tempo di Ricambio A pagina 4 abbiamo definito "tempo di ricambio" (RT) il numero di anni che impiegherebbe l'emissario per far defluire un volume d'acqua pari al volume del lago. Nella stessa pagina è riportata una tabella che indica i tempi di ricambio dei maggiori laghi italiani negli anni 60, tabella ormai non più attuale a causa dei crescenti prelievi idrici. Negli anno 60 il tempo di ricambio del lago di Bolsena era di 120 anni, con l'attuale portata, ridotta ad un quinto di quella originaria, il tempo di ricambio è quintuplicato, ossia 600 anni. Il tempo di ricambio è un indice della capacità del lago di smaltire attraverso l'emissario parte degli inquinanti che giungono dal bacino, ma un ricambio rapido non garantisce da solo la buona qualità dell'acqua nel lago.

Com'è facile intuire, se il ricambio è effettuato con acqua più pulita di quella del lago, il risultato è vantaggioso, in caso contrario è dannoso. La media delle precipitazioni che cadono annualmente sull'Italia è di un metro e di uguale misura è l'evaporazione. Ciò significa che le piogge che cadono direttamente sui nostri specchi lacustri ripristinano mediamente solo le perdite per evaporazione. L'acqua in eccesso, quella che defluisce dal fiume emissario, equivale grosso modo all'apporto proveniente dal bacino, per cui, i laghi alimentati da estesi bacini, come ad esempio il Lago di Zurigo, hanno emissari di grande portata invece i laghi alimentati da bacini piccoli, come ad esempio il Lago di Bolsena, hanno portate esigue.

1 /

r icambio b r e v e

emissar io Laghi alpini: grandi bacini , abbondant i prec ipi taz ioni , m i n o r e

e v a p o r a z i o n e = emissar i di g r a n d e portata e t e m p i di r icambio brevi .

4 ricambio ò lungo

T S E 7 Ì emissario Laghi Italia centrale: piccoli bacini, scarse precipitazioni, maggiore

evaporazione = emissari di scarsa portata e tempi di ricambio lunghi.

emissario del lago di Zurigo emissario del lago di Bolsena

23

Il bilancio idrologico Il bilancio idrologico è l'equazione che confronta le entrate con le uscite d'acqua nell'ambito considerato, che può essere l'intero bacino idrogeologico o la conca lago. Il periodo di riferimento è normalmente un anno. I parametri che entrano nell'equazione sono la quantità di pioggia, l'evaporazione, i prelievi idrici, la portata dell'emissario e l'eventuale variazione di livello del lago. L'equazione è relativamente semplice nel caso di laghi contenuti in conche di roccia impermeabile, nel nostro caso invece i parametri da inserire nell'equazione sono molto incerti perché il lago è la parte affiorante di una falda acquifera, che si estende nel terreno circostante, costituito da formazioni porose e permeabili, fino ad occupare l'intero substrato impermeabile. Mancando dati certi, non affronteremo l'equazione e ci limiteremo a generiche osservazioni sui vari parametri in gioco. L'acqua piovana che cade direttamente sul lago provoca un immediato aumento di livello della stessa misura. A esempio se piove un centimetro d'acqua il livello aumenta immediatamente di un centimetro. L'acqua piovana che cade sul terreno all'interno del bacino imbrifero, in parte evapora, anche per effetto della traspirazione delle piante, in parte discende ruscellando in superficie verso il lago, ed in parte percola attraverso il terreno raggiungendo la falda acquifera. La pioggia che cade sul terreno del bacino idrogeologico, all'esterno del bacino imbrifero, in parte ruscella superficialmente dalla parte opposta del lago ed in parte percola o evapora, come sopra descritto Quando le piogge non sono intense, specie dopo un lungo periodo di siccità, prevale l'evaporazione per cui il ruscellamento e la percolazione sono praticamente inesistenti. La parte di pioggia che percola attraverso le vulcaniti e raggiunge la falda acquifera migra lentamente verso il lago in modo diffuso, e attraverso sorgenti superficiali e subacquee. Il suo effetto sul livello del lago è quindi ritardato. Ma non tutta l'acqua di falda raggiunge il lago: notevoli quantità vengono sottratte dalle sorgenti e da circa 1000 pozzi a monte del lago, per uso irriguo o potabile. Nel corso degli ultimi 40 anni le piogge sono diminuite in media del 10%. Contestualmente l'evaporazione è aumentata in quantità non nota, forse 5% - 10%, sia a terra che sullo specchio lacustre. L'effetto combinato della minor pioggia, la maggiore evaporazione e l'aumento dei prelievi ha inciso negativamente sulla portata dell'emissario, la quale è diminuita da circa 100 milioni di m3/anno del 1960 agli attuali 25, con una perdita complessiva di 75 milioni di m3/anno. In mancanza di dati che consentano d'impostare il bilancio idrico, il deficit registrato può essere intuitivamente così ripartito: 20 milioni di m3 per minor apporto dalla parte di bacino emerso per effetto della minor pioggia e maggiore evaporazione, 20 milioni do m3 dallo specchio d'acqua per effetto delle stesse ragioni climatiche e 35 per l'aumento di prelievi idrici dalla falda e dal lago per uso idropotabile ed irriguo. Il livello del lago è rimasto sostanzialmente invariato, ma è un livello artificialmente mantenuto "strozzando" le paratie dell'emissario. Per meglio visualizzare la situazione, si noti che un centimetro di livello del lago di Bolsena corrisponde a circa un milione di metri cubi (più precisamente 1,14). Se invece di 100 cm di pioggia ne cadono 90, vengono a mancare 10 cm di livello di lago. Se l'evaporazione aumenta da 100 a 110 cm, vengono a mancare altri 10 cm di livello di lago. L'effetto combinato per le due sfavorevoli condizioni climatiche sul livello è di 20 cm. I 35 milioni di m3 di prelievi idrici corrispondono a 35 cm di livello di lago. I grafici della pioggia, della portata dell'emissario e del livello del lago, precedentemente esposti, sono facilmente comprensibili e confrontabili confrontabile se i milioni di m3 sono convertiti in cm di livello di lago. Un attento confronto di quei dati, anno per anno è molto istruttivo. Ad esempio si osservi la scarsità di pioggia degli anni 93, 94, 95 ed i suoi effetti sul livello del lago e sulla portata dell'emissario.

24

Il Lago dalla Preistoria A cura dell'lng. Alessandro Fioravanti e del Prof. Antonio Quattranni sono stati organizzati dal Comune di Bolsena tre interessanti seminari di geoarcheologia, "Forma Lacus Antiqui" con la finalità di individuare la forma ed i livelli assunti dal nostro lago durante i trascorsi millenni Come noto il livello è regolato da un preciso bilancio idrologico. Normalmente la quantità d'acqua fornita dalle piogge supera quella evaporata, per cui il livello si stabilizza poco sopra la quota dell'incile, dal quale l'eccesso d'acqua sfiora e viene smaltito attraverso il fiume emissario. Quali possono essere le ragioni che fanno scendere il livello del lago? Anzitutto lunghi periodi con scarsità di pioggia rispetto alle perdite per evaporazione: in queste condizioni climatiche il livello del lago scende e si stabilizza sotto la quota dell'incile, senza più alimentare l'emissario, che cessa di esistere. Stagioni particolarmente siccitose possono comportare un abbassamento di livello di alcuni decimetri all'anno e, perdurando il periodo siccitoso, l'equilibrio idrologico torna a ristabilirsi quando la superficie del lago esposta all'evaporazione, diventa sufficientemente piccola per bilanciare le piogge. Una seconda causa che potrebbe determinare variazioni di livello è data dall'innalzamento o dall'abbassamento della quota dell'incile, a seguito di eventi tellurici, di erosioni od ostruzioni di diversa origine, incluso il deliberato intervento dell'uomo. Nel tentativo di individuare quale causa può aver determinato una variazione di livello, assume importanza l'osservazione del comportamento dei laghi vicini perché gli eventi climatici normalmente coinvolgono tutti i laghi di una stessa zona, mentre invece le variazioni di quota dell'incile sono da attribuire a cause locali ed isolate. Lo studio degli antichi archivi esclude che in tempi storici siano avvenuti eventi tellurici tali da incidere in modo rilevante sul livello del lago, mentre il confronto con i laghi vicini dimostra una buona sincronia con quanto avvenuto nel nostro lago. Debbono considerarsi come vicini i laghi vulcanici laziali ed il Trasimeno, mentre risultano fuorvianti i confronti con i laghi alpini, infatti, mentre nel nostro lago il prevalere della pioggia rispetto all'evaporazione comporta un aumento di livello, nei laghi alpini un eccesso di nevicate durante prolungati periodi freddi ne comporta una diminuzione. Cessato il freddo, un brusco innalzamento della temperatura e l'abbondanza di piogge possono provocare "piene" eccezionali alimentate dallo scioglimento delle nevi e dei ghiacciai. A riprova di quanto precede si osserva che nel 1993 il lago Maggiore registrò

una piena di 3,65 metri , mentre il lago di Bolsena si mantenne nella normalità. Non vi è alcun dubbio che nel corso dei millenni il lago di Bolsena abbia avuto un livello più basso. Lo testimoniano alcuni insediamenti, ora sommersi e numerosi ritrovamenti archeologici. Non mancano neppure prove che il livello sia stato più alto, come testimoniano alcune scarpate di erosione lontane dalla costa attuale e la presenza a terra di sedimenti lacustri. All'lng. Fioravanti va il merito, non solo di aver personalmente effettuato importanti ritrovamenti subacquei, ma anche quello di aver proposto un grafico che indica il probabile livello del lago, in funzione del trascorrere dei millenni. I livelli, incluso quello attuale, che è di poco superiore a 304 metri, si riferiscono al mare. Il grafico fa risalire le prime indicazioni a 13000 anni BP, dove BP sta per "before present", ossia prima di oggi. Sarebbe stato difficile estendere la ricerca ad un periodo anteriore, che era quello dell'ultima glaciazione, alla fine del quale, secondo alcuni, avvenne il biblico diluvio universale. Fino ad allora fu un succedersi ininterrotto di violente variazioni climatiche, tutte in fase glaciale, durante le quali il lago aveva una dimensione molto maggiore di quella attuale, ad un livello più alto, con quote di stazionamento identificate a 330, 320 e 310 metri. Alla maggiore dimensione del lago contribuì, più che una presumibile abbondanza di piogge, la scarsa evaporazione dovuta alla bassa temperatura ed il frequente congelamento della superficie del lago. Concluso il periodo glaciale, seguì un generalizzato aumento della temperatura, superiore a quella odierna, che fece scendere il livello del lago a 7,5 metri sotto quello attuale dove, per quello che si sa, vi rimase presumibilmente dal 10.000 al 6000 BP . Poiché in quel periodo il potenziale incile si trovava molto più in alto, il lago non aveva alcun emissario, ad eccezione di incerte ed occulte fughe d'acqua attraverso il terreno. La prova che avvenne questo lungo stazionamento del livello a quota 296,5 è data dall'esistenza di una inginocchiatura del fondale, detto "ceiio" o ciglio, quasi parallelo alla riva e presente su tutto il lato occidentale del lago. Nel corso dei successivi 3 millenni, dal 6000 al 3000 BP, si verificò un ulteriore abbassamento del lago di 2,5 m, che portò il livello a quota 294. Osservando la carta batimetrica del lago si realizza facilmente che quando il livello del lago era a quella quota, ossia dieci metri inferiore all'attuale, l'isola Mariana si congiungeva con la riva antistante convertendosi in penisola. Una carta batimetrica di dettaglio mostra però l'esistenza di un breve tratto di poche diecine di

25

metri, profondo neanche un metro, che separava l'isola dalla costa. Questo tratto fu riempito con pietre. Oggi la massicciata è stata ritrovata da subacquei che hanno così confermato l'esistenza della strada dell'isola Mariana. Con il lago a quota 294 metri emersero vastissimi terreni fertili e pianeggianti, adatti per l'agricoltura di quei tempi, sui quali sono rimaste tracce inequivocabili della presenza umana, che vanno dal neolitico all'età del bronzo, all'età del ferro. Terminano definitivamente poco dopo il 3000 BP con l'abbandono dell'insediamento villanoviano del Gran Carro. Infatti, a causa di un persistente aumento di livello del lago, l'acqua raggiunse la periferia dell'abitato, che era a quota 299 costringendo gli abitanti a salire su palafitte, ma poi il sito dovette essere definitivamente abbandonato per sommersione. In epoca etrusca II livello del lago continuò a salire raggiungendo, forse in modo instabile, quota 306, dove allora si trovava l'incile. La perdita di terreno agricolo pianeggiante fu enorme e, per salvare il salvabile, fu deciso, verosimilmente a furor di popolo, di abbassare l'incile di tre metri. Per ottenere questo risultato gli etruschi scavarono un breve tratto nell'alveo del fiume e tagliarono una soglia rocciosa che sbarrava il percorso del fiume in località tuttora chiamata "sasso tagliato". Di meglio non si poteva fare perché a valle della pietra tagliata, per un tratto di almeno due chilometri, l'emissario è pianeggiante e sarebbe stato quindi necessario un lavoro di scavo molto più impegnativo. L'attuale relativa stabilità del livello del lago è quindi una sana eredità che ci hanno lasciato i nostri bravissimi antenati.

riempito da una massicciata per consentirne l'attraversamento. Nel citato grafico sono indicati altri indizi geoarcheologici, che confermano l'evoluzione dei livelli precedentemente descritta. Il "muraccio" è un rudere romano che si trova lungo la via Cassia: la sua presenza a quota 305,5 m prova che in epoca romana l'abbassamento dell'incile era già stato realizzato. Le "rotate" di punta Graneara, sono solchi prodotti dalle ruote dei carri che nel periodo medioevale seguivano un percorso parallelo alla riva, ad una quota che nei punti più bassi è di 303,6 metri. Il porto dell'isola Martana, databile al medio evo, si trova a quota 304. I "pali e ruote" sono strumenti di pesca, usati nel medio evo: sono costituiti da gruppi di pali verticali infissi nei fondali, o zavorrati con ruote di pietra, contenenti ramaglie: attiravano i pesci, che poi venivano catturati. La presenza di resti di pali sul fondo del lago aveva fatto inizialmente credere all'esistenza di antichi insediamenti palafitticoli, ma le analisi con il metodo del radiocarbonio hanno determinato la loro età e definitivamente chiarito l'equivoco. La via Cassia, che nel territorio di Bolsena corre a poca distanza dalla riva, nel 700-800 veniva spesso allagata, per cui i passeggeri erano costretti all'incomodo di scendere dalle carrozze, scalzarsi e saltare fossi, e non mancava chi lamentasse il pericolo di restare affogati. Si tratta però di variazioni di livello stagionali, dovute non solo all'interramento dell'incile per incuria, ma anche all'uso di paratie per regolare la portata dell'emissario, lungo il quale veniva praticata la pesca per mezzo di strutture denominate "cannare".

26

La trasparenza La luce solare penetra nell'acqua solo per alcuni metri per cui, il lago di Bolsena, a causa della sua notevole profondità, presenta due strati, uno superficiale illuminato ed uno sottostante buio. La luce raggiunge il fondo solo dove la profondità è scarsa, ossia lungo la fascia contigua alla linea di costa: Il resto dei fondali è buio. La profondità dello strato illuminato dipende dalla trasparenza dell'acqua, che varia da lago a lago e nel corso delle stagioni. Per trasparenza si intende la profondità alla quale un disco bianco di 30 cm di diametro diviene invisibile se osservato dalla superficie. In pratica si media la profondità di scomparsa quando il disco viene immerso e la profondità di ricomparsa quando viene riportato verso la superficie. Il disco è detto di Secchi perché venne impiegato per la prima volta da Padre Secchi nel 1865 in occasione di una crociera nel Mediterraneo con la pirocorvetta "Immacolata Concezione" dello Stato Pontificio. Il monitoraggio della trasparenza nel corso degli anni ci da una indicazione della qualità dell'acqua e delle sue eventuali variazioni. Normalmente la trasparenza è un indice della quantità di microalghe presenti nello strato illuminato per cui è minima in primavera, al momento della fioritura ed è massima nel periodo invernale, quando la vegetazione muore e scende al fondo del lago.

Vi sono altri fattori che interferiscono con la trasparenza, ad esempio i venti, quando generano moti ondosi che sollevano fango dai fondali.. La luce penetra nell'acqua oltre la trasparenza indicata dal disco di Secchi. Questo perché la radiazione luminosa incidente compie un percorso discendente fino al disco ed un uguale percorso ascendente compie la radiazione da esso riflessa. Diverso parametro è l'assorbimento luminoso. Misure effettuate nel 1969 dal CNR-Pallanza con una fotocellula mostrarono che N % della luce raggiungeva la profondità di 30 metri, nello stesso periodo la trasparenza media misurata con il disco di Secchi era dell'ordine di 10 metri. La tabella che segue da i valori della trasparenza rilevati nel corso di alcuni monitoraggi.

mese 1994 1995 1998 1999 2000 2002 gen 11,5 11,2 11,0 feb 10,8 9,5 9,5 mar 7,6 6,5 5,5 5,0 apr 5,3 7,5 5,8 mag 6,5 6,6 5,0 giù 6,0 6,5 6,2 lug 7,0 10,5 9,2 ago 10,4 set 8,9 10,8 ott 11,6 11,6 9,5 6,2 nov 11,0 9,5 7,0 die 10,0 8,5 6,2

zona litorale euforica '

sezione di un lago e definizione delle principali zone in cui si suddivide

t R. Marchetti - L'eutrofizzazione - Ed Angeli 1987 - modificato) zona bentomca

zona pelagica eufotica

27

La temperatura Il lago riceve energia dal mondo esterno, prevalentemente sotto due forme: radiante proveniente dal sole e meccanica proveniente dal vento. Questi rifornimenti energetici sono fondamentali per tutti i fenomeni che si svolgono nelle acque: infatti l'energia solare è quella che mette in moto i processi fotochimici che danno vita al mondo vegetale acquatico e conseguentemente al mondo animale che se ne ciba, mentre il vento rimescola il corpo d'acqua trasferendo alla superficie sostanze che si trovano al fondo e viceversa. Se misuriamo la temperatura di un lago dalla superficie al fondo in diversi momenti dell'anno otteniamo profili termici molto differenti. In particolare potremo osservare che nei periodi invernali la colonna d'acqua ha la stessa temperatura dal fondo alla superficie mentre negli altri si verifica una stratificazione termica. Alla fine della stagione invernale le acque presentano a tutte le profondità uno stato di isotermía, con una temperatura al fondo dell'ordine di 8 °C. Con il sopraggiungere della primavera la radiazione solare determina un innalzamento della temperatura superficiale che, con il progredire della stagione estiva, si fa sempre più evidente poi, in autunno, la tendenza si inverte perché il lago comincia a perdere di notte più calore di quanto ne acquisti di giorno. Nel periodo di stratificazione, lo strato superiore più caldo si chiama "epilimnio", quello più freddo "ipolimnio" e quello di transizione intermedio "metalimnio". Lo strato caldo "galleggia" su quello freddo sottostante per cui l'azione di rimescolamento del vento si limita allo strato superficiale, senza interessare il corpo d'acqua sottostante. Al termine del periodo invernale la barriera termica scompare consentendo al vento, in particolare a quello di tramontana, di rimescolare il corpo d'acqua dalla superficie al fondo. Il rimescolamento completo avviene solo se durante il periodo di isotermia sopraggiunge un vento forte e persistente, ma può accadere che questo venga a mancare ed in tal caso il rimescolamento non avviene, o avviene parzialmente. Nella pagina seguente si può osservare una serie di registrazioni della temperatura effettuate mensilmente per un intero anno in una stazione pelagica dove la profondità è di 130 metri. Nei primi quattro grafici si nota che l'acqua si raffredda in superficie e che il vento rimescola il corpo superficiale a profondità crescenti (30, 45, 60 metri). Raggiunto lo stato di isotermia la tendenza s'inverte, impedendo rimescolamenti profondi. A partire da Settembre riprende il il ciclo di raffreddamento precedentemente descritto, interessando profondità sempre maggiori (20, 25 metri).

5 10 15 20 25 30

si—VENTO—

schema di circolazione estiva

X— VtNTO —

schema di circolazione invernale

28

LAGO DI BOLSENA: GRAFICI DELLA TEMPERATURA CENTRO LAGO PROFONDITÀ' 130M

NOVEMBRE 97 - temperatura "C DICEMBRE 97 - temperatura 'C GENNAIO 98 - temperatura "C FEBBRAIO 98 - temperatura "C

5 10 15 20 25 30 5 10 15 20 25 30 5 10 15 20 25 30 5 10 15 20 25 30

50

100

150

—

— • — — •

f —

—

—

—

— —

50

100

150

50

100

150

—I-

MARZO 98 - temperatura "C APRILE 98 - temperatura "C MAGGIO 98 - temperatura 'C GIUGNO 98 - temperatura'C

5 10 15 20 25 30 5 10 15 20 25 30 5 10 15 20 25 30 5 10 15 20 25 30

0 <n 1 0 1-, 0 ! r - 0

50

100

150

50

100

150

50

100

150

50

100

150

LUGLIO 98 - temperatura *C AGOSTO 98 - temperatura "C SETTEMBRE 98 - temperatura 'C OTTOBRE 98 - temperatura 'C

5 10 15 20 25 30 5 10 15 20 25 30 5 10 15 20 25 30 5 10 15 20 25 30

50

E 3 ?

100

150

100

150

50

100

150

29

50

100

150

Y l ; -i-! I

4

L ossigeno Quando un gas ed un liquido sono a contatto, una parte del gas si discioglie nel liquido ed una parte del liquido passa nel gas sotto forma di vapore. In un recipiente chiuso ciascuna delle due concentrazioni raggiunge un valore di equilibrio detto di saturazione. Nel caso dell'aria a contatto con la superficie di un lago lo studio dei fenomeni è reso complesso dai grandi volumi coinvolti e dall'azione del vento che rimescola in continuazione sia l'aria che l'acqua. Il fenomeno dell'evaporazione, che sottrae grandi quantitativi d'acqua dal lago, è stato descritto in un paragrafo precedente; in questo paragrafo considereremo invece il fenomeno dello scambio di ossigeno fra aria e acqua. Ciò perché l'ossigeno è una delle sostanze più importanti presenti nell'acqua del lago, essendo indispensabile per la respirazione degli animali lacustri.

Il valore di saturazione di un gas disciolto in un liquido diminuisce con la temperatura ed aumenta con la pressione. Questi due fenomeni si possono facilmente osservare aprendo una bottiglia di acqua gasata: le bollicine di anidride carbonica si liberano perché l'acqua gasata è stata imbottigliata ad una pressione più alta di quella atmosferica. Se poi la bottiglia viene scaldata il fenomeno aumenta d'intensità, liberando una maggiore quantità di gas. La quantità di ossigeno disciolto nell'acqua è generalmente misurata in milligrammi litro (mg/1). Il grafico che segue (che vale alla pressione atmosferica, cioè alla superficie del lago), mostra che il valore di saturazione diminuisce con il progredire delle stagioni calde e aumenta con il progredire di quelle fredde: in inverno è possibile che l'acqua raggiunga un contenuto dell'ordine di 11 mg/l ed in estate di soli 8. L'ossigeno disciolto nell'acqua dei laghi proviene non solo dal contatto con l'atmosfera, ma è anche prodotto "in situ" e dai processi di fotosintesi espletati dai vegetali che vivono nell'acqua. Quando è in eccesso rispetto al valore di saturazione si libera e trasferisce nell'atmosfera. Parte dell'ossigeno viene consumato "in situ" dai processi respiratori degli organismi acquatici e dai processi di demolizione e ossidazione delle spoglie animali e vegetali. La velocità con cui le molecole di ossigeno passano dall'aria all'acqua e la velocità con cui queste si diffondono nella massa idrica è estremamente bassa, perciò la sola diffusione è un processo irrilevante ai fini dell'arricchimento di ossigeno degli strati acquiferi inferiori. Sono invece efficacissime le onde spumeggianti che catturano (o rilasciano) ossigeno dall'aria e le spinte impresse dal vento al corpo idrico che generano turbolenze rimescolando fra loro gli strati superficiali con quelli sottostanti.

Nella pagina successiva sono riportati i grafici dell'ossigeno registrati contestualmente a quelli della temperatura, riportati precedentemente. Si vede con chiarezza che l'ossigenazione del corpo idrico procede, a partire dall'autunno, assieme all'estendersi dell'epilimnio, fino a raggiungere il fondo del lago in aprile, durante lo stato di isotermía e di completo rimescolamento. Il grafico dell'Agosto 1998 mostra che l'epilimnio mantiene la quantità di ossigeno al valore uniforme di circa 8 mg/l, corrispondente allo strato superficiale, con il quale si mescola continuamente. L'eventuale produzione "in situ" di ossigeno nell'epilimnio da parte del fitoplancton viene quindi portata in superficie e rilasciata all'atmosfera. La produzione "in situ" al di sotto dell'epilimnio rimane invece tagliata fuori dal rimescolamento e quindi si accumula raggiungendo, nel caso considerato, il valore di 14 mg/l. Ciò è possibile perché a quella profondità la pressione è maggiore ed il valore della saturazione è di gran lunga superiore a quello di superficie. E' interessante esaminare anche ciò che accade al fondo del lago. Dopo che è avvenuto il completo rimescolamento e l'ossigenazione del fondo, inizia da Maggio un nuovo ciclo di stratificazione termica per cui l'ipolimnio cessa di venire ossigenato. La riserva di ossigeno è gradualmente consumata dai processi di demolizione delle spoglie vegetali ed animali che scendono lentamente e si depositano sul fondo. Se l'ossigeno al fondo si esaurisce prima che arrivi il nuovo ciclo di rimescolamento significa che le spoglie sono troppe, che il lago contiene un eccesso di vegetali e di animali, che bisogna tenere sotto più attento controllo la trofia del lago, limitando la quantità di nutrienti immessi.

V a l o r i di sa turaz i one in o s s i g e n o d e l l ' a c q u a d i s t i l l a t a , in funz ione de l l a t e m p e r a t u r a , in p r e s e n z a di a r i a a tmo-s f e r i c a sa tura di v a p o r acqueo a l l a p r e s s i o n e di 760 mm H p .

30

LAGO DI BOLSENA: GRAFICI DELL'OSSIGENO - CENTRO LAGO - PROFONDITÀ' 130 m

NOVEMBRE 97 - ossigeno mg/l

0 2 4 6 8 10 12 14 16 DICEMBRE 97 - ossigeno mg/1 GENNAIO 98 - ossigeno mg/l FEBBRAIO 98 • ossigeno mg/1

0 2 4 6 8 10 12 14 16 0 2 4 6 8 10 12 14 16 0 2 4 6 8 10 12 14 16 0 , 0 0

50

100

150

/ 50

100

150

1—!—I—I—l—r

150

MARZO 98 - ossigeno mg/1 APRILE 98 - ossigeno mg/1 MAGGIO 98 • ossigeno mg/1 GIUGNO 98 - ossigeno mg/1

0 2 4 6 8 10 12 14 18 0 2 4 6 8 10 12 14 16 0 2 4 6 8 10 12 14 16 0 2 4 6 8 10 12 14 16

50

100 —

150

—

- - -

—

-

—

— . . .

. . . . --

/ — — . . .

50

100

150

LUGLIO 98 - ossigeno mg/l AGOSTO 98 - ossigeno mgt/l SETTEMBRE 98 - ossigeno mg/l OTTOBRE 98 - ossigeno mg/l

0 2 4 6 8 10 12 14 16 0 2 4 6 8 10 12 14 16 0 2 4 6 8 10 12 14 16 0 2 4 6 8 10 12 14 16

31

I Parametri Chimici I principali elementi chimici presenti nei fertilizzanti agricoli sono l'Azoto e il Fosforo. I loro composti sono utilizzati dai vegetali per la costruzione delle molecole proteiche che poi sono fonte di approvvigionamento per il mondo animale. La stessa utilizzazione avviene nel lago da parte delle alghe e delle piante acquatiche, con la differenza che in agricoltura il ciclo stagionale si conclude con il raccolto, ed altro fertilizzante deve essere aggiunto al terreno impoverito, mentre invece nel lago, mancando il raccolto, le sostanze fertilizzanti rimangono nel lago, in parte depositate sul fondo, in parte disciolte nell'acqua. Ogni nuovo apporto di sostanze nutritive si aggiunge alle precedenti, salvo le uscite dall'emissario che nel caso del lago di Bolsena sono modeste. Ciò può causare un progressivo aumento della produzione vegetale.

L'Azoto L'azoto viene portato al lago dalla pioggia, dai dilavamenti agricoli e dagli eventuali scarichi fognari abusivi, non connessi cioè al collettore del depuratore. A questi si aggiunge la fissazione dell'azoto disciolto da parte dei batteri. I vegetali, per la formazione delle loro molecole, non possono impiegare l'azoto sotto forma di composti complessi, per cui i protoplasmi animali e vegetali, per essere da loro utilizzati, debbono essere scissi, alla morte degli organismi, in composti chimici molto più semplici. Tale decomposizione è assolta prevalentemente dall'attività di batteri che demoliscono le molecole originarie in prodotti sempre più semplici. L'Azoto è presente nei laghi sotto forma di Azoto Nitrico (N-N03), Azoto Ammoniacale (N-NH4), Azoto Nitroso (N-N02) e come gas libero disciolto. II composto più stabile è l'Azoto Nitrico che si trova nelle acque superficiali ben ossigenate, mentre quello ammoniacale è presente nelle acque più profonde e povere di ossigeno. Questo avviene quando i batteri non riescono a demolire completamente la sostanza organica che si accumula al fondo del lago, dove sono presenti condizioni di anossia

Il Fosforo Un altro elemento chimico molto importante per il mondo biologico è il fosforo, che è un elemento

più abbondante nel mondo vivente che in quello inorganico. Anche nei laghi la sua concentrazione negli organismi e nelle loro spoglie è molto più grande che nel mezzo acqueo. In media le somme delle due forme di fosfato reperibili nell'acqua dei laghi, inorganico e organico, stanno fra loro nel rapporto 12:88, con prevalenza quindi del fosforo organico. Spesso questo elemento rappresenta un fattore limitante per la crescita dei vegetali nell'acqua. Il fosforo entra nei cicli biologici sotto forma di composto altamente ossidato (P04- ) , cioè come ortofosfato e suoi derivati. Gli ortofosfati sono soggetti nelle acque a variazioni stagionali di concentrazione, nonché a stratificazioni verticali: in genere nelle acque superficiali i fosfati inorganici solubili tendono a scomparire alla fine dell'estate per il consumo fattone dagli organismi vivacemente riprodottisi in quella stagione. Per contro si ha un progressivo aumento di concentrazione nelle acque più profonde, causato dalla sedimentazione delle spoglie degli organismi provenienti dagli strati superficiali. Qui il fosforo è nuovamente liberato dalle attività batteriche, per cui può tornare in soluzione, ma il ritorno può essere ostacolato dalla presenza di ferro e dalla concentrazione di ossigeno. Infatti l'ortofosfato può restare adsorbito al sedimento come sale ferrico insolubile. Successivamente può verificarsi un deficit di ossigeno che consentirà il ritorno in soluzione del fosfato ferroso, solubile. In altre parole è possibile che si verifichi un aumento di fosforo nel lago non perché immesso dall'esterno, ma perché rilasciato dai sedimenti accumulati al fondo (carico interno). Fino alla fine degli anni 60 i contenuti di Azoto e Fosforo nel lago di Bolsena erano estremamente modesti. Nel corso dei successivi 30 anni, prima che fosse attivato il collettore del COBALB, le fognature hanno riversato massicce dosi di azoto, particolarmente sotto forma ammoniacale e nitrosa, caratteristiche degli inquinanti di origine umana. Ad essi si sono aggiunti i saponi per lavastoviglie e lavatrici, che contengono rilevanti quantitativi di fosforo. Com'è noto, i principali fattori che condizionano la crescita dei vegetali sono il sole, l'acqua, l'azoto e il fosforo. I primi tre fattori non sono certo quelli che mancano nel nostro lago, per cui la produzione vegetale dipende principalmente dalla concentrazione di fosforo. E' quindi facile

32

comprendere quanto sia stato dannoso l'indiscriminato apporto di questo elemento attraverso le reti fognarie, prima che fosse realizzato il sistema di depurazione del COBALB..

I Carbonati Mentre i cloruri rappresentano i sali che maggiormente caratterizzano l'acqua marina, sono i bicarbonati ed i carbonati che i sali che hanno questo ruolo nelle acque dolci. In particolare, nell'acqua dolce normale, è il bicarbonato di calcio il componente di gran lunga prevalente su tutti gli altri soluti. E' quindi importante conoscere la percentuale dei carbonati nell'acqua studiata, non fosse altro perché essi rappresentano il più importante sistema tampone delle acque continentali e la fonte insostituibile di carbonio per gli organismi fotosintetici. Le fonti che assicurano all'acqua di un lago l'approvvigionamento di anidride carbonica sono l'aria, che ne contiene una piccolissima percentuale, la pioggia, i prodotti della respirazione degli organismi insediati nel lago e le fermentazioni anaerobie che vi si svolgono. L'anidride carbonica totale, presente nell'acqua è in realtà la somma della concentrazione di diverse molecole (C02; H2C03; HC03-; C 0 3 - ) . Ciò è dovuto al fatto che la C02 sciolta nell'acqua tende ad idratarsi formando acido carbonico che, a sua volta, si dissocia dando origine agli ioni bicarbonato e carbonato.

La capacità dell'anidride carbonica di dare origine ad un acido è la causa prima dell'effetto solubilizzante di certi elementi. Ad esempio il carbonato di calcio (CaC03) è poco solubile in acqua priva di anidride carbonica, ma in presenza di questa si verifica un duplice effetto: la solubilizzazione del calcare ad opera del bicarbonato e un considerevole aumento della quantità di anidride carbonica totale presente (soprattutto come bicarbonato di calcio) rispetto a quella che si sarebbe potuta sciogliere a parità di altre condizioni. Quantitativamente l'anidride carbonica è determinata come "alcalinità totale" o, nella pratica applicativa, come "durezza". L'anidride carbonica contenuta nei laghi subisce perdite per cause sia fisiche che biologiche, e cioè: l'utilizzazione nei processi fotosintetici dei vegetali: la formazione di concrezioni calcaree (carbonati di calcio e magnesio) da parte di alcune specie acquicole (alghe, molluschi, insetti); agitazione dei fondali nei periodi di piena circolazione. In generale i bicarbonati ed i carbonati costituiscono la frazione anionica più importante, i cationi più abbondanti sono invece calcio e magnesio. Il calcio è elemento essenziale per la massima parte delle piante verdi, il magnesio entra addirittura nella composizione della clorofilla e inoltre può funzionare da vettore per il fosforo.

pH (concentrazione dell'ione idrogeno) E' il valore che indica l'acidità o meno di una soluzione. Se il valore del pH è 7 la soluzione è neutra, se inferiore è acida, se superiore è basica. Nell'acqua di un lago il pH è un elemento di giudizio importante non solo da un punto di vista chimico, ma anche perché è una delle condizioni ambientali che maggiormente influiscono nel determinare le possibilità di insediamenti floro-faunistici. Il pH dell'acqua che contiene bicarbonati sta fra 7 e 9. L'effetto della presenza di bicarbonati nell'acqua dei laghi non si esaurisce però soltanto nel mantenere il pH a valori fisiologici: essi lo mantengono permanentemente opponendosi alle variazioni che potrebbero essere indotte dall'aggiunta di basi o acidi (ad esempio le piogge acide) per il citato "effetto tampone". L'acido forte contenuto nelle piogge acide sottrae calcio al bicarbonato di cacio trasformandolo in acido carbonico. Poiché quest'ultimo è un acido molto debole e poco dissociato, il pH subirà lievi spostamenti. Ovviamente ciò vale entro certi limiti: ad esempio in Svezia molti laghi sono morti per le piogge acide causate dai fumi delle industrie tedesche. Anche il lago di Bolsena è a rischio per l'esposizione ai fumi del gigantesco polo energetico di Montalto e Civitavecchia, rispetto al quale si trova sottovento per moltissimi giorni all'anno.

Il monitoraggio dei parametri chimici Nel corso degli ultimi tempi sono stati effettuati numerosi monitoraggi chimici nella stazione pelagica avente coordinate GPS 42° 35,00 N -11° 56,50 E, dove la profondità è 130 m. I risultati delle analisi di così piccole quantità di soluti (milionesimi di grammi per litro) comportano difficoltà non indifferenti per cui è necessario ammettere un certo grado di tolleranza fra misure effettuate da laboratori diversi, o con metodologie diverse. Per ridurre l'inconveniente, un importante istituto nazionale sta organizzando un controllo di qualità al quale potranno partecipare i laboratori che si dedicano a questa attività. Il controllo consiste nell'analisi periodico di un campione comune. I vari risultati, messi graficamente a confronto, consentiranno d'individuare il valore più probabile, con il quale ciascun laboratorio potrà valutare e calibrare le proprie metodologie. Le analisi più recenti (2002/2003) hanno dato i seguenti risultati: • conduttività dell'ordine di 485 pS a 20°C • pH epilimnio in media 8,7 • pH ¡polimmo in media 8,1 • Fosforo Totale fra 8 e 13 pP/l • Azoto totale dell'ordine di 300pN/l Per maggiori dettagli relativi ai dati chimici e fisici e meteorologici, consultare l'appendix disponibile presso la biblioteca comunale di Marta.

33