L impatto del cambiamento climatico sull ecosistema fluviale

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1 L impatto del cambiamento climatico sull ecosistema fluviale Viaroli P, Bartoli M, Naldi M, Nizzoli D, Pierobon E, Rossetti G, Azzoni R, Bolpagni R, Giordani G, Longhi D, Nigro V, Pinardi M, Racchetti E, Tavernini S, Ferrari I Dipartimento di Scienze Ambientali, Università di Parma Parma, 16 luglio 27 Ricerche realizzate nell ambito di progetti finanziati da: Autorità di Bacino del Fiume Po, Parchi fluviali dell Oglio e del Mincio, Guidotti Soc. Coop, CARIPE srl, Bassanetti srl IN COLLABORAZIONE CON IL SISTEMA DELLE AGENZIE AMBIENTALI

2 Concetti e teorie dell ecologia fluviale Vannote, R.L. et al., 198. The River Continuum Concept. Can. J. Fish. Aquat. Sci. 37: Likens, G. E., Beyond the shoreline: a watershed ecosystem approach. Verh. Internat. Verein. Limnol. 22: Ward, J.V., The four-dimensional nature of lotic ecosystems. J. N. Am. Benthol. Soc. 8: 2-8. Wetzel, R.G., 199. Land-water interfaces: metabolic and limnological regulators.verh. Internat. Verein. Limnol. 24: 6-24.

3 Roberto Marchetti (ed), Problematiche del sistema idrografico padano. Acqua & Aria, 1993 Modificazione degli alvei (prelievo di inerti; sbarramento di Isola Serafini, navigazione fluviale, difesa idraulica) Variazioni sensibili delle portate e alterazione degli acquiferi (derivazioni di acqua) Inquinamento da diverse sorgenti Perdita di componenti biologiche/specie alloctone Banalizzazione del paesaggio

4 Condizioni locali: rettificazione/sbarramento

5 Condizioni locali: sistema laterale/marginale

6 Naturalità residua: abbondante vegetazione riparia boscata, elevata trasparenza, ombreggiamento, controllo degli inquinanti di provenienza terrestre, presenza di aree di rifugio (tronchi sommersi, radici) e idonee alla riproduzione

7 Riduzione delle aree naturali e aumento delle pressioni dal sistema antropizzato. Es., dal 198 al 1995 nella golena del Po in provincia di Piacenza le lanche attive sono diminuite da 175 a 3

8 Tipica evoluzione stagionale della Lanca di Po. Alla piena del fiume corrisponde un aumento dei nutrienti inorganici cui segue una fioritura fitoplanctonica e, successivamente lo sviluppo di Trapa. La senescenza della macrofite mobilizza nutrienti che alimentano una seconda fioritura fitoplanctonica. Tassi potenziali di nitrificazione lungo un gradiente di saturazione idrica del suolo all interfaccia tra parte emersa e parte sommersa della fascia litoranea di una zona umida (Lanca di Po, 2 agosto 23) Nutrienti inorganici disciolti (NO 3- ) e particellati (PO 4 3- ) Microfitobentos/Fitoplancton Trapa natans 3-8 µm NO µm PO µg l -1 5 kg ww m -2 Inverno Primavera Estate Autunno

9 Processi di trasformazione interni al fiume. Il ruolo svolto dalle comunità acquatiche dipende da fattori idrologici Pozzolo-Goito Pietole-Governolo

10 Valutazione dei processi interni al fiume. Net Ecosystem Metabolism (NEM) come bilancio di produzione e respirazione dell ossigeno Tratto nord (Pozzolo-Goito) Bilancio giornaliero dell'ossigeno: confronto fra due stagioni Tratto sud (Formigosa-Governolo) Bilancio giornaliero dell'ossigeno: confronto fra due stagioni mol O 2 d Netta autotrofia Netta eterotrofia mol O 2 d Netta eterotrofia Netta autotrofia -12 AGOSTO 26 NOVEMBRE 26-6 AGOSTO 26 NOVEMBRE 26

11 Scala globale scala locale: incidenza delle portate di magra estreme nel F. Po negli ultimi 1 anni 8 6 Q < 5 m 3 s -1 Q < 25 m 3 s N di giorni 4 4 N di giorni Anno

12 Scala globale scala locale: relazione tra portata e numero di giorni con portate di magra estreme nel F. Po negli ultimi 1 anni 8 Numero di giorni all'anno con Q < 5 m 3 s -1 6 N di giorni Volume totale annuo (m 3 x 1 9 )

13 Scala locale scala globale: relazione tra portate del F. Taro a S. Secondo e deposizione umida a S. Maria del Taro m 3 /sec 4 3 mm / giorno /5/7 21/5/7 4/6/7 18/6/7 2/7/7

14 Aumento degli eventi estremi interruzione delle connessioni con l ambiente laterale e diminuzione della capacità dei processi interni di trasformazione Secca nel 23 Piena nel 2

15 Eutrofizzazione fluviale? Variazioni delle concentrazioni di clorofilla-a fitoplanctonica, fosforo reattivo solubile e nitrati nelle acque del Po a Viadana durante la magra del 23 (Ferrari et al, 26, Verh. Internat. Verein. Limnol. 29) clorofilla-a e fosforo reattivo solubile (μg L -1 ) Fosforo Reattivo Solubile Azoto nitrico Clorofilla-a fitoplanctonica azoto nitrico (μg N L -1 ) clorofilla-a fitoplanctonica (mg L -1 ) /7/3 21/7/3 4/8/3 18/8/3 1/9/ fosforo reattivo solubile (μg L -1 )

16 Le variazioni di portata sono associate con variazioni significative di quantità e distribuzione temporale del carico dei nutrienti, in particolare di quello del fosforo N-NO 3 DIN P totale 23 Piene x1 9 m 3 Ordinaria Totale % piena Piene x1 9 m 3 Ordinaria Totale % piena

17 Una parte consistente del carico del P totale è trasportata dalle piene in pochi giorni ed è legata ai solidi sospesi reattività e disponibilità 18 Fosforo Fosforo totale totale (µg L -1 ) P PO4-Ca autigenico 7% P-Ca detr 1% ExchPO4 49% PO4-Fe 43% Solidi Solidi sospesi Sospesi (mg L -1 )

18 Il cambiamento climatico amplifica problemi/condizioni locali. Tra questi la discontinuità tra alveo bagnato e aree laterali -accentua i problemi di qualità chimica delle acque - favorisce la perdita di produttività dell ecosistema fluviale - incide sulla biodiversità acquatica

19 Quindici anni dopo il report di Marchetti i problemi a scala locale si sono aggravati: Alterazioni morfologiche profonde degli alvei e delle fasce laterali Aumento del fabbisogno e del deficit idrico Crescente occupazione e impermeabilizzazione dei suoli Dove ricercare le cause principali: nel bacino scolante, oltre la linea di costa nelle fasce laterali (golene fluviali) nel rapporto tra fabbisogno e disponibilità idrica

20 Media annuale dell intensità della luce notturna emessa nel bacino padano (NOAA-NESDIS, National Geophysical Data Center, Boulder, Colorado, USA) Azzurro = fondo, nessuna luce/mare aperto; Nero = luce intensa presente nel e nel 2 Rosso = luce molto più intensa nel 2, Giallo = luce presente nel 2 non nel , Grigio chiaro = luce soffusa stabile nel e nel 2, Blu = Luce meno intensa o scomparsa nel 2 Immagine

21 Relazione tra superfice urbanizzata e popolazione residente nel comune di Parma (fonte Legambiente e WWF, Parma) 6 superficie urbanizzata (ha) superficie urbanizzata popolazione residente 172x x x x1 3 popolazione residente 1 68x anno Variazione popolazione +115,5% - 2,8 % Variazione superficie urbanizzata + 97,8 % + 29,5 %

22 Esempi analoghi nel bacino del Po Piacenza Fiorenzuola d Arda