L USO DELLE PIANTE NELLA DEFINIZIONE DELLA QUALITA DEGLI AMBIENTI FLUVIALI

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1 L USO DELLE PIANTE NELLA DEFINIZIONE DELLA QUALITA DEGLI AMBIENTI FLUVIALI Giovanni Salerno Botanico

2 L INDICE DI FUNZIONALITÀ FLUVIALE (IFF) Cos è? È un indice ecologico che si propone di: Valutare lo stato complessivo dell ambiente fluviale e la sua funzionalità. Rilevare l eventuale grado di allontanamento dalla condizione di massima funzionalità. Agevolare la programmazione di interventi di ripristino dell ambiente fluviale. Supportare le politiche di conservazione degli ambienti più integri.

3 Scheda di rilevamento IFF: SCHEDA D I RILEVAM ENTO Bacino:. Corso d acqua. Loc alità..... tratto (metri).. larghezza alv eo di morbida (metri). quo ta.... data.. scheda N..... foto N Codice... Sponda Sx Dx 1) Stato del territorio circostante a) Foreste e boschi b) Prati, pascoli, boschi, poc hi arativi ed incolti c) Colture stagiona li in prev alenza e /o arativi misti e/o colture permanenti, 5 5 urban. rada d) Aree urbanizzate 1 1 2) Vegetazione presente nella fascia perifluviale primaria a) Formazioni arboree riparie b) Formazioni arbustiv e riparie (saliceti arbustivi) e/o c annet o c) Formazioni arboree non riparie d) Vegetazione arbustiva non riparia o erbacea o assente 1 1 2bis) Vegetazione presente nella fascia perifluviale sec ondaria e) Formazioni arboree riparie f) Formazioni arbustiv e riparie (saliceti arbustivi) e/o c annet o g) Formazioni arboree non riparie 5 5 h) Vegetazione arbustiva non riparia o erbacea o assente 1 1 3) Ampiezza della fascia di vegetazi one perifluviale arborea ed arbustiva a) Fascia di vegetazione perifluviale > 30 m b) Fascia di vegetazione perifluviale 5-30 m c) Fascia di vegetazione perifluviale 1-5 m 5 5 d) Fascia di vegetazione perifluviale ass ente 1 1 4) Continuità della fascia di vegetazione perifluviale arborea ed arbustiva a) Senza interruzioni b) Con interruzioni c) Interruzioni freque nti o solo erbacea continua e conso lidata 5 5 d) Suolo nudo o vegetazione erbacea rada 1 1 5) Condizioni idriche dell'alveo a) Larghezza de ll alveo di morbida inf eriore al triplo dell alveo bagnat o 20 b) Alv eo di morbida maggiore del triplo dell'alv eo bagna to (fluttuazioni di portata 15 stagionali) c) Alv eo di morbida maggiore del triplo dell'alv eo bagna to con fluttuaz ioni di 5 portata frequenti d) Alv eo bagnat o molto ridot to o quas i ines istente(o impermeabilizzaz ioni del 1 fondo) 6) Conformazione delle rive a) Con vegetazione arborea e/o massi b) Con erbe e arbusti c) Con sottile strato erboso 5 5 d) Rive nude 1 1 7) Strutture di ritenzione degli apporti trofici a) Alv eo con grossi massi e/o v ecchi tronchi stabilmente incass ati o presenz a di f asce di canneto o idrof ite. b) Massi e/o rami presenti con depos ito di sedimento, (o canneto, o idrofite rade e poco estese) ) Erosione a) Poco ev idente e non rilevante b) Solamente nelle curve e/o nelle strettoie c) Frequ ente c on scavo delle rive e delle radici 5 5 d) Molto evidente con rive scavate e franate o presenza d i interventi artificiali 1 1 9) Sezione trasversale a) Naturale 15 b) Naturale con lievi interv enti artificiali 10 c) Artificiale con qualche e lement o nat urale 5 d) Artificiale 1 10) Struttura del fondo dell'al veo a) Div ersificato e stabile 25 b) A tratti movibile 15 c) Facilment e movibile 5 d) Artificiale o cementato 1 11) Raschi, pozze o meandri a) Ben distinti, ricorrenti 25 b) Presenti a distanze d iverse e con succ essione irregolare 20 c) Lunghe pozze c he sep arano corti raschi o v icev ersa, pochi mean dri 5 d) Meand ri, raschi e pozz e assent i, perc orso radd rizzato 1 12) Componente vegetale in alveo bagnato in acque a flusso turbolento a) Periphy ton rilev abile solo al tatto e scarsa copertura di macrofite 15 b) Periphyton scarsamente sviluppato e copertura macrofitica limitata 10 c) Periphy ton discreto, o scars amente svilupp ato con elevata copertura di 5 macrofite d) Periphyton spesso, o discreto con elevata copertura di macrofite 1 12 bis) Componente vegetale in alveo ba gnato in acque a flusso laminare a) Periphy ton poco sviluppato e scarsa copertura di macrofite tolleranti 15 b) Periphy ton discreto con scarsa copertura di macrofite tollerant i, o 10 scarsamente sviluppato con limitata copertura di macrofite tolleranti c) Periphy ton discreto o poco sviluppat o con s ignificativa copertura di macrofite 5 tollerant i d) Periphy ton spesso e/ o elevata copertura di macrofite tolleranti 1 13) Detrito a) Framment i vegetali riconoscibili e fibrosi 15 b) Framment i vegetali fibrosi e polpos i 10 c) Framment i polpos i 5 d) Detrito anaerobico 1 14) Comunità macrobentonica a) Ben strutturata e diversificata, adeguata alla tipologia fluviale 20 b) Sufficient emente diversificata ma con struttura alterat a rispetto a quant o 10 atteso c) Poco e quilibrata e diversificata con prevalenz a di taxa tolleranti 5 all inqu inamento d) Assenza di una comunità strutturata; di pochi taxa tutti piuttosto tolleranti 1 all inqu inamento Punteggio totale Livello di funzio nalità

4 Struttura della scheda di rilevamento La scheda IFF si compone di 14 domande. Ogni domanda impone all operatore di scegliere una tra 4 possibili risposte cui sono attribuiti valori numerici differenti. Il punteggio IFF (da 14 a 300) si ottiene sommando i punteggi parziali relativi ad ogni domanda. Le domande possono essere raggruppate in gruppi funzionali: Domande 1-4: condizioni vegetazionali delle rive e del territorio circostante al corso d acqua. Domande 5-6: ampiezza relativa dell alveo bagnato e struttura fisica e morfologica delle rive. Domande 7-11: struttura dell alveo. Domande 12-14: caratteristiche biologiche.

5 Livelli e mappe di funzionalità Il punteggio finale viene tradotto in cinque principali livelli di funzionalità, ai quali corrispondono i relativi giudizi di funzionalità. VALORE IFF LIVELLO DI FUNZIONALITA GIUDIZIO DI FUNZIONALITA COLORE I ELEVATO I-II ELEVATO-BUONO II BUONO II-III BUONO-MEDIOCRE III MEDIOCRE III-IV MEDIOCRE-SCADENTE IV SCADENTE IV-V SCADENTE-PESSIMO V PESSIMO

6 FIUME TICINO Il Fiume Ticino a Sesto Calende Il Fiume Ticino a Castelnovate

7 FIUME TICINO Quadro 10

8 FIUME TICINO Quadro 4

9 Tratto centrale del Fiume Ticino

10 FIUME TICINO Il Fiume Ticino nel tratto pavese Il Ticino alla confluenza con il Fiume Po

11 lunghezza (km) FIUME TICINO Funzionalità complessiva % 23% 19% 15% 1% 1% 3% I I-II II II-III III III-IV IV IV-V V livelli IFF

12 Affluenti Ticino Torrente Lenza: condizioni di naturalità Torrente Lenza: tratto artificializzato

13 Affluenti Ticino: Torrente Lenza

14 Fiume Assi, valle della Bekaa. Libano

15 IFF Fiume Assi, Libano

16 Risultati IFF Fiume Assi, Libano

17 RISVOLTI APPLICATIVI DELL IFF Analisi della funzionalità dei corsi d acqua Individuazione e tutela della zone a maggior integrità Individuazione e ripristino delle aree fluviali alterate Supporto alla Valutazione di Impatto Ambientale Supporto alla redazione delle carte ittiche Supporto alla pianificazione territoriale

18 LINEE DI INTERVENTO TUTELA DEGLI ECOTONI RIPARI e RIPRISTINO DELLE FASCE ALTERATE MANTENIMENTO DELLA DIVERSIFICAZIONE MORFOLOGICA DEGLI ALVEI RIDUZIONE DELLE FONTI INQUINANTI PUNTIFORMI E DIFFUSE

19 Indici macrofitici Per valutare la qualità dei corsi d acqua attraverso il dato floristico vegetazionale sono stati formulati in Europa diversi indici macrofitici che rientrano in due principali tipologie strutturali: 1) Indici il cui calcolo prevede la valutazione della presenza/assenza ed abbondanza di un numero limitato di taxa bioindicatori, suddivisi in gruppi di sensibilità differenti. MIS (Macrophyte Index Scheme ) (Irlanda-Caffrey 1987): 29 sp. 2) Indici che si basano sull attribuzione a taxa bioindicatori di coefficienti di sensibilità rispetto all inquinamento, soprattutto di tipo trofico*. Plant Score per Taxon (Inghilterra-Harding, 1996): 70 sp. Trophyx Index (Inghilterra-Newbold & Holmes, 1987): oltre 100 sp. Mean Trophic Rank (MTR) (Inghilterra-Holmes 1995): 129 sp. Trophic Index of Macrophytes (TIM) (Germania-Schneider et al., 2000): c.a.100 sp. Groupement d Intéret Scientifique (GIS) (Francia-Haury et al., 1996): >200 sp. Indice Biologique macrophytique en Riviere (IBMR) (Francia-AFNOR, 2003): 240 sp. * Si basano sull assunto che le macrofite siano condizionate dal livello trofico delle acque.

20 Gli indici francesi GIS e IBMR risultano i meglio applicabili ai fiumi italiani in quanto: - fanno riferimento ad un maggior numero di specie vegetali utilizzate come bioindicatori (circa 200), la maggior parte delle quali presenti anche nella flora del nostro territorio; - considerano oltre alle specie strettamente acquatiche (A) anche quelle presenti nella zona sopra-acquatica (SA), che coincide con la zona di morbida; - considerano, in particolare l IBMR, il grado di stenoecia delle specie in relazione allo stato trofico delle acque.

21 Indici GIS basati sulla diversa sensibilità delle macrofite all inquinamento trofico Per ciascuna specie bioindicatrice viene associato un valore specifico (Cs i ) relativo al suo grado di sensibilità nei confronti di inquinamento trofico. I valori variano tra 1 e 10 (indicando con 10 massima sensibilità). Il gruppo di ricerca francese ha formalizzato diverse tipologie di indici GIS che prevedono il rilevamento sia del solo popolamento acquatico (A), sia di questo assieme a quello presente in zona sopra-acquatica (A+SA); inoltre, a fianco di indici basati sulla presenza/assenza (P/A), sono considerati anche indici di abbondanza/dominanza (A/D). GIS (A) P/A= Σ Cs i /n i GIS (A)(A/D) = (Csi AD i )/ AD i GIS (A+SA) P/A= Σ Cs i /n i GIS (A+SA)(A/D) = (Cs i AD i )/ AD i dove: n = n. tot. delle specie vegetali bioindicatrici rinvenute Cs i = coeff. specifico di sensibilità all inquinamento organico (1-10) A/D i = coeff. di abbondanza-dominanza (da 0,1 a 5) N.B.: indice A/D coincide con la scala di Braun-Blanquet (1928) Indice A/D % coperture 0,1 < x < 0,5% 0,5 x < 5% 5 x < 25% 25 x < 50% 50 x < 75% x 75%

22 Indici GIS Limiti di applicabilità soglia minima di copertura tot macrofite: 5% numero minimo di taxa bioindicatori rispetto al numero di taxa di macrofite rinvenute: 15% % di copertura minima dei taxa bioindicatori rispetto a quella totale a macrofite: 15% Esempio di calcolo indice GIS per un sito di campionamento Il valore finale GIS, che varia tra 1-10, viene correlato direttamente con la concentrazione di azoto ammoniacale e di ortofosfati presenti nella stazione rilevata. Tale correlazione prevede tre intervalli. GIS > 7 per [azoto amm. e ortofosfati] < 50 µg/l 5 < GIS < 7 per 50 µg/l < [azoto amm. e ortofosfati] < 100 µg/l GIS < 5 per [azoto amm. e ortofosfati] > µg/l

23 Indice IBMR L indice IBMR fa riferimento ad una lista di oltre 240 bioindicatori vegetali, a ciascuno dei quali è associato un coefficiente specifico di oligotrofia (Cs i :1-20) e un coefficiente di stenoecia (E i : 1-3 ): Una volta ottenuto il valore finale IBMR (1-20) è possibile classificare la relativa stazione in termini di livello trofico dell acqua; in particolare si considera una scala a 5 intervalli:

24 Vantaggi dell uso dell indice IBMR rispetto agli altri indici macrofitici 1. Il metodo prevede, come gli indici GIS, un numero elevato di taxa indicatori, facilitando l applicazione dell indice anche fuori della realtà francese. 2. L IBMR valuta più attentamente il significato della presenza di determinate specie, quantificando il grado di stenoecia dei diversi taxa. 3. I valori finali dell indice si distribuiscono su un range più ampio, permettendo di discriminare meglio situazioni intermedie. 4. La classificazione dei risultati viene fatta su 5 classi e non su 3 intervalli, come negli indici GIS. 5. Il sistema di interpretazione del risultato è comparabile per numero di classi e colori a quello di molti altri indici usati nel monitoraggio delle acqua correnti, quali EPI, IBE e IFF.

25 Ricerche e sperimentazioni in Italia In Italia, sperimentazioni circa l utilizzo di indici macrofitici sono state condotte a partire dagli anni 90, in particolare: uso sperimentale del MIS nell ambito di studi di caratterizzazione di corsi d acqua nell Italia nord-orientale (Turin e Wegher, 1991). sperimentazioni di vari indici score condotte nel settore nord-occidentale lungo diversi fiumi alpini, affluenti del Po (Minciardi et al., 2003) e in corrispondenza di corsi di pianura in provincia di Torino (Azzollini et al., 2003; Minciardi et al., 2004) Applicazioni degli indici francesi GIS e IBMR in fiumi del centro Italia, in Campania e Lazio (Morgana et al., 2003; Ceschin et al., 2006) Tali sperimentazioni ne hanno testato la validità con risultati positivi, pur risultando necessario un maggiore approfondimento delle metodologie a livello nazionale.

26 Applicazione IBMR al Tevere e affluenti. Risultati

27 Applicazione IBMR al Fiume Assi, Libano. Risultati e comparazione con IFF TO T1 T2 T3 T4 T5 T6 S1

28 Vegetation of Assi River Preliminary results: Potamogeton pectinatus We observed a progressive increasing of tolerant species (e.g. Myriophyllum spicatum and Potamogeton pectinatus) and a corresponding decrease of less tolerant species as Potamogeton berchtoldii. _ Water quality + Potamogeton pectinatus Myriophyllum spicatum Potamogeton berchtoldii

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31 SA A Sezione trasversale di alveo fluviale con cenosi della zona acquatica (A) e semi-acquatica (SA)

32 Lista di specie considerate nell indice GIS

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34 Lista di taxa bioindicatrici considerati nel calcolo dell IBMR

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36 Importanza della vegetazione ripariale e acquatica Processo di depurazione naturale dell'acqua dagli agenti inquinanti: PHYTOREMEDIATION Myriophyllum spicatum

37 Le piante acquatiche portano ossigeno in profondità e attraverso processi fisici, chimici e biologici (filtrazione, adsorbimento, assimilazione diretta e degradazione batterica) favoriscono i processi degradativi delle sostanze organiche inquinanti

38 La microfauna del terreno degrada il carico organico presente nel refluo (con processi quali nitrificazione dell azoto ammoniacale, denitrificazione dell azoto nitrico) trasformandolo in nutrienti disponibili per le specie vegetali del sistema. Gli inquinanti vengono quindi trasformati in nutrienti e infine in biomassa vegetale.

39 Le piante acquatiche favoriscono anche il rallentamento del flusso dell'acqua e la deposizione del materiale organico trasportato. Questo processo fisico, chimico, biologico e meccanico delle piante è detto FITODEPURAZIONE

40 Piante acquatiche: caratteristiche morfologiche e anatomiche correlate alla capacità di FITODEPURAZIONE: le foglie sommerse hanno epidermide molto sottile che permette il passaggio di acqua, sali e gas; presenza in quasi tutte la parti della pianta di tessuto aerifero, costituito da grosse cellule immerse in grandi spazi intercellulari che permettono circolazione gas (ossigeno verso il basso e CO2 verso l'alto Parenchima aerifero

41 Nei trattamenti di fitodepurazione vengono ricostruiti gli habitat con piante acquatiche.

42 Le specie più adatte all'allestimento di un impianto di fitodepurazione: Sparganium erectum Phragmites australis Tipha sp pl. Iris pseudacorus Epilobium hirsutum Apium nodiflorum Nasturtium officinale Gli ambienti che si generano in un impianto di fitodepurazionesono sono molto importanti anche per la conservazione della biodiversità perchè ospitano molte specie vegeteli e animali (anfibi, rettili, uccelli, ecc.) e anche perchè rappresentano aree di elevato valore pesaggistico.