Elementi di qualità: corpi idrici marino costieri

Lo stato ecologico dei corpi idrici marino costieri regionali è individuato, ai sensi del D.M. 260/2010 in base ai seguenti elementi:

• elementi di qualità biologica (EQB): fitoplancton, macroinvertebrati bentonici;
• elementi fisico-chimici a sostegno degli elementi di qualità biologica: indice TRIX;
• elementi chimici a sostegno degli elementi di qualità biologica: sostanze inquinanti specifiche presenti nella Tab. 1/B D. Lgs 172/15.

Fitoplancton

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

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

Nel suo insieme il fitoplancton è costituito da numerose classi di organismi, le più abbondanti e comuni sono le Dinophyceae o dinoflagellati, le Bacillariophyceae o diatomee, seguite da numerose altre classi meno abbondanti come le Cyanophyceae, Chlorophyceae, Cryptophyceae, Chrysophyceae, Prasinophyceae, Coccolithophyceae, Euglenophyceae, ecc..

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

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

L’autotrofia è resa possibile per la presenza di diversi pigmenti fotosintetici, tra cui la clorofilla a, il più importante, tanto da essere utilizzato come stima indiretta della biomassa microalgale negli ambienti acquatici.

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

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

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

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

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

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

Alcune specie producono sostanze che possono indurre effetti tossici per gli altri organismi e anche per l'uomo, come nel caso di alcune specie appartenenti ai generi Pseudo-nitzschia, Dinophysis, Alexandrium, Ostreopsis, ecc..

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

La fioritura si esaurisce non appena le condizioni ambientali mutano.

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

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

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

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

Ai fini di una completa valutazione dello stato ecologico dei corpi idrici viene fatto, tuttavia, anche lo studio del fitoplancton mediante analisi qualitative e quantitative della comunità microalgale.

A tale scopo vengono prelevati campioni di acqua di mare superficiale o alle profondità desiderate, per mezzo di campionatori adeguati come le bottiglie Niskin.

Dai campionatori, in campo, vengono prelevate subaliquote di acqua di mare e vengono stoccate in bottiglie, generalmente da 500 mL, di vetro oscurato per impedire la degradazione dei pigmenti fotosintetici. Viene aggiunta, immediatamente, anche una quantità adeguata soluzione di Lugol neutro, quale fissativo, per impedire la degradazione della sostanza organica e permettere una buona conservazione delle cellule microalgali. Quindi, i campioni vengono trasportati in laboratorio per le successive analisi. L'osservazione al microscopio ottico necessita di un periodo variabile di sedimentazione e concentrazione dei campioni, in funzione della quantità di sostanza organica e di cellule fitoplanctoniche presenti. Per questo scopo vengono utilizzate camerette con relative colonnine di sedimentazione di dimensioni variabili a seconda delle necessità.

L'osservazione dei campioni al microscopio ottico con l'ausilio di testi e siti internet specifici, permette l'identificazione e il riconoscimento dei principali componenti della comunità microalgale a livello di genere e in molti casi di specie. Viene eseguito anche il conteggio delle diverse componenti e tenendo conto dei fattori di diluizione è possibile ottenere, in buona stima, un'analisi qualitativa e quantitativa della comunità fitoplanctonica.

Vengono così prodotte delle liste floristiche con le relative abbondanze cellulari che forniscono importanti informazioni in merito alla composizione e alla struttura della comunità microalgale planctonica permettendo in taluni casi di seguire la formazione e l'evoluzione di eventuali fioriture in atto.

Macroinvertebrati bentonici

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

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

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

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

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

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

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

Il campionamento dei macroinvertebrati bentonici di fondo mobile viene effettuato per mezzo di una benna tipo van Veen con superficie di presa di 0,1 m^2.

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

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

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

In seguito i macroinvertebrati vengono determinati il più possibile a livello di specie con l'ausilio del microscopio e di testi specialistici per il riconoscimento. I dati vengono inseriti in una tabella che riporta l'abbondanza di ogni specie ritrovata in ogni singola stazione di campionamento. I dati così organizzati vengono elaborati per la stima degli indici ecologici.

La valutazione dello stato ecologico di questo EQB ai sensi della Direttiva 2000/60/CE viene ottenuta utilizzando l’indice multivariato M-AMBI (AZTI – Marine Biotic Index).

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