LE DIATOMEE DEI CORSI D ACQUA DELL ALTO ADIGE E IMPLEMENTAZIONE DELLA WFD

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1 LE DIATOMEE DEI CORSI D ACQUA DELL ALTO ADIGE E IMPLEMENTAZIONE DELLA WFD Maria Elena Beltrami 1, C. Cappelletti 1, F. Ciutti 1, B. Loesch 2, R. Alber 2, L. Ector 3 1 IASMA Fondazione E. Mach, Italy 2 APPA Bolzano, Laboratorio Biologico Laives, Italy 3 Public Research Centre Gabriel Lippmann, Luxembourg

2 Caratterizzazione delle tipologie di corpi idrici Livello 1 Compulsory factors Optional factors Other factors LIVEL 1 Regionalization Atitude, geology, latitude, longitudeslope, meteoric precipitations, air T LIVEL 2 Stream typology Distance from the source Shape of the stream bed Origin, influence of upstream catchment, permanent or temporary rivers LIVEL 3 Detailed stream typology Substrate composition Shape of the stream bed, origin, T, flow-dicharge features Clima, Geologia, Orografia Hydro-ecoregioni

3 Hydro-ecoregioni per l Italia secondo CEMAGREF Alto Adige Hydro-ecoregione 3: Inner Alps

4 Caratterizzazione delle tipologie di corpi idrici Livello 2 Compulsory factors Optional factors Other factors LIVEL 1 Regionalization Atitude, geology, latitude, longitudeslope, meteoric precipitations, air T LIVEL 2 Stream typology Distance from the source Shape of the stream bed Origin, influence of upstream catchment, permanent or temporary rivers LIVEL 3 Detailed stream typology Substrate composition Shape of the stream bed, origin, T, flow-dicharge features In Alto Adige 9 tipi fluviali ma

5 Tutti i tipi specificati, tenendo conto delle similarità delle comunità biologiche e degli altri parametri idromorfologici in determinate zone, possono essere riconducibili a delle categorie fluviali più grandi, definite macrotipi fluviali (Buffagni et al, 2008), riportati in Tabella 4. (Mancini et al., 2009)

6 VALUTAZIONE DELLO STATO ECOLOGICO (da Mancini et al., 2009) Intercalibration Common Metric: ICM: (EQR_IPS + EQR_TI)/2?

7 SCOPO DELLO STUDIO Verificare la corrispondenza tra comunità e tipologie fluviali Valutare la qualità biologica con l applicazione di diversi indici diatomici Applicazione dell ICM

8 AREA DI STUDIO Type flow regime/ origin distance from source 1 glacial < 5 km 2 pluvio-nival < 5 km 7 glacial 5-25 km 8 pluvio-nival 5-25 km 14 pluvio-nival km 18 pluvio-nival km 0 ditches 11 siti reference, 22 campioni 45 siti di monitoraggio TOTAL 67 campioni

9 METODI Campionamento diatomee: linee guida APAT, UNI EN 13946, UNI EN Indici diatomici: EPI-D, IPS, TI, ICM Principali parametri fisico-chimici: ph, conduttività, solidi sospesi, fosforo, nitrati, BOD 5 Analisi delle comunità: TWINSPAN, Indicator Species Analyses (I.S.A.)- PcOrd Analisi Multivariata CANOCO (DCA, CCA, forward selection delle variabili ambientali) Statistica descrittiva e confronti multipli (STATISTICA)

10 RISULTATI

11 CLASSIFICAZIONE TWINSPAN 67 campioni Group 1 Group 2 Group 3 Group 4 n Alt. m a.s.l. Dist. Km ph Conductivity µs/cm Hardness F TSS mg/l BOD mg/l P-PO < < < < < < < < < < < < mg/l NH 4 + mg/l TP mg/l TN mg/l Confronti multipli Kruskal-Wallis tra i gruppi TWINSPAN. * (p < 0.05), ** (p < 0.01), *** (p < 0.001) 1 vs 2 1 vs 3 1 vs 4 2 vs 3 2 vs 4 3 vs 4 Altitude * *** *** *** Dist. source * *** ph *** *** ** Conductivity *** *** * Hardness *** * *** * TSS * 3- P-PO 4 * * ** TP * ** BOD 5 ** *** TN ***

12 CCA scatter plot dei siti rappresentati secondo le tipologie APPA alt O2 P-PO4 ph COND Solidi sospesi(proxy per regime glaciale) non selezionati! Type 0: + Type 1: ; Type 2: Type 7: Type 8: Type 14: ; Type 18:

13 CCA scatter plot dei siti rappresentati secondo i gruppi TWINSPAN ph alt O2 ALTITUDINE E QUALITA P-PO4 ph COND Twinspan Group 1 Twinspan Group 2 Twinspan Group 3 Twinspan Group Ref Mon

14 Gruppo 1: torrenti montani, calcarei, conducibilità e durezza medio-alta, bassa concentrazione di nutrienti. (A1) Gruppo 2: torrenti montani, silicei, conducibilità e durezza medio-bassa, bassa concentrazione di nutrienti. (A2) Gruppo 3: corsi d acqua di bassa quota, variabile distanza dalla sorgente, substrato calcareo-alluvionale, conducibilità e durezza medio-alta, arricchimento in nutrienti. (C) Gruppo 4: fosse di fondovalle, substrato calcareoalluvionale, elevata conducibilità e durezza, arricchimento in nutrienti. (C/fosse)

15 REFERENCE ASSEMBLAGES: I.S.A. Stream typology Indicator species Frequent species Exclusive species Calcareous, hill-mountain streams Achanthidium lineare, Gomphonema pumilum Achnanthidium pyrenaicum, Achnanthidium minutissimum, Cymbella compacta, Diatoma mesodon, Encyonema minutum, Encyonema silesiacum, Fragilaria arcus, Gomphonema olivaceum, Cymbella neocistula, Navicula exilis Siliceous hill-mountain streams Achnanthidium minutissimum Achnanthidium pyrenaicum, Achnanthidium minutissimum, Diatoma mesodon, Encyonema minutum, Encyonema silesiacum, Fragilaria arcus, Fragilaria rumpens, Fragilaria vaucheriae, Reimeria sinuata Gomphonema olivaceum var. olivaceoides, Nitzschia alicae Low-land streams-rivers Cocconei pediculus, Cocconeis euglypta, Diatoma moniliformis, Diatoma vulgaris, Fragilaria vaucheriae, Gomphonema pumilum, Navicula antonii, Navicula cryptotenella, Nitzschia dissipata, Nitzschia fonticola, Navicula gregaria, Nitzschia inconspicua, Nitzschia puriformis, Navicula lanceolata, Navicula tripunctata, Rhoicosphenia abbreviata Achanthidium lineare, Achnanthidium pyrenaicum, Achnanthidium minutissimum, Amphora pediculus, Diatoma erhembergi, Diatoma mesodon, Didymosphenia geminata, Encyonema minutum, Encyonema silesiacum, Encyonema ventricosum, Fragilaria arcus, Fragilaria rumpens, Fragilaria vaucheriae, Gomphonema olivaceum, Reimeria sinuata Gyrosigma acuminatum, Navicula reichardtiana, Staurosira construens Ditches Achnanthidium minutissimum, Fragilaria rumpens, Gomphonema olivaceum, Gomphonema pumilum, Nitzschia fonticola (spp. > 2%) Achnanthidium minutissimum: 100% of sites, up to 82% of relative abundance Fragilaria arcus: present in 91% of sites A. pyrenaicum, Diatoma mesodon, Encyonema minutum, E.silesiacum, F.vaucheriae are present in more than 64% of sites

16 Valutazione dello Stato ecologico

17 MACROTYPE H/G G/M M/P P/B A A C A1: torrenti montani, calcarei, altitudine > 500 m, ph > 8, conduttività > 150 µs/cm, durezza > 10 F; A2: torrenti montani, silicei, altitudine > 500 m, ph < 8, Conduttività < 200 µs/cm, durezza < 8 F; C: corsi d acqua di bassa quota altitudine < 400 m fosse ICM HER GEOGRAPHIC AREA MACROTYPE ALTITUDE GEOLOGY A1 > 800 m CALCAREOUS ALPINE 3 A2 > 500 m SILICEOUS CENTRAL C MID ALTITUDE IPS e TI da Mancini et al, 2009 (*) e dai nostri dati (**) IPS*: 18.4 TI*: 1.7 IPS**: 20 TI**: 1.1 IPS*: 19.6 TI*: 1.2 IPS**: 19.4 TI**: 1.3 IPS*: 16.7 TI*: 2.4 IPS**: 17.6 TI**: 2.2 IPS*: 16.7 TI*: 2.4 IPS**: 17 TI**: 1.3

18 A1 TI*: 1.7 IPS*: 18.4 TI**: 1.1 IPS**: 20 A2 TI*: 1.2 IPS*: 19.6 TI**: 1.3 IPS**:19.4 C TI*: 2.4 IPS*: 16.7 TI**: 2.2 IPS**: 17.6 DITCHES TI*: 2.4 IPS*: 16.7 TI**: 1.3 IPS**: 17 SITE IPS EPI-D TI ICM* ECOLOGICAL STATUS ICM** ECOLOGICAL STATUS BRI_1 I I oli-meso 1.06 HIGH 0.92 HIGH DR_VER I I oli 1.13 HIGH 0.97 HIGH EGA_1 I I oli 1.12 HIGH 0.96 HIGH EGA_2 I I oli-meso 1.10 HIGH 0.95 HIGH GAD_10 I I-II meso-eu 0.89 HIGH 0.77 GOOD GAD_7 I I-II eu 0.83 GOOD 0.73 GOOD GAD_8 I I meso-eu 0.97 HIGH 0.84 GOOD PRAG I I meso 1.03 HIGH 0.89 HIGH PUNI II II meso 0.89 HIGH 0.77 GOOD RI_DOB I I oli-meso 1.07 HIGH 0.92 HIGH RI_MON I I oli-meso 1.09 HIGH 0.94 HIGH RI_VAN I I meso 1.00 HIGH 0.87 HIGH SEXT I I meso 0.98 HIGH 0.85 HIGH SULD I I oli-meso 1.09 HIGH 0.94 HIGH VALL I I meso-eu 0.96 HIGH 0.83 GOOD AD_BUR I I-II meso 0.85 HIGH 0.87 HIGH AD_TEL I I meso-eu 0.80 GOOD 0.82 GOOD AHR_1 I I oli 0.98 HIGH 1.01 HIGH AHR_2 I I oli-meso 0.94 HIGH 0.96 HIGH AU_SG I I meso 0.90 HIGH 0.92 HIGH IS_FOR I I meso 0.91 HIGH 0.93 HIGH KARL I I oli-meso 0.94 HIGH 0.97 HIGH RED I I oli 1.00 HIGH 1.02 HIGH SALD I I oli-meso 0.94 HIGH 0.96 HIGH TAL_1 I I meso-eu 0.85 HIGH 0.87 HIGH TAL_2 I I meso 0.90 HIGH 0.92 HIGH VALD I I oli-meso 0.96 HIGH 0.98 HIGH AD_LAN II II meso-eu 1.05 HIGH 0.95 HIGH AD_SAL II II eu 0.98 HIGH 0.89 HIGH AD_VAD I II eu-poly 0.92 HIGH 0.84 GOOD BRI_2 I I oli-meso 1.34 HIGH 1.21 HIGH EGA_3 I I oli-meso 1.40 HIGH 1.26 HIGH IS_BZ I I meso-eu 1.17 HIGH 1.06 HIGH NERO III III-IV meso-eu 0.89 HIGH 0.80 GOOD PA_ME I I meso-eu 1.19 HIGH 1.07 HIGH TA_BZ I I meso 1.23 HIGH 1.12 HIGH TAL_3 II II eu 0.99 HIGH 0.90 HIGH TROD I I meso 1.30 HIGH 1.18 HIGH VILP II III eu-poly 0.81 GOOD 0.74 GOOD BRON_2 II I-II eu 0.93 HIGH 0.75 GOOD CAL_SA III IV eu-poly 0.67 GOOD 0.53 POOR F_SAL1 I I meso 1.25 HIGH 0.95 HIGH F_SAL2 III IV eu-poly 0.63 MODERATE 0.49 POOR FG_CAL1 I I meso 1.19 HIGH 0.91 HIGH FG_CAL2 II II eu 0.87 HIGH 0.68 GOOD FP_CAL II II-III eu 0.94 HIGH 0.73 GOOD STATO ECOLOGICO DEI SITI DI MONITORAGGIO Obiettivi di qualità della WFD: Stato ecologico BUONO entro il 2015 ICM* classes distribution 7% 2% 91% ICM** classes distribution 26% 4% 70% HIGH GOOD MODERATE HIGH GOOD POOR

19 CONCLUSIONI- 1: caratterizzazione delle comunità diatomiche I tipi fluviali identificati seguendo l approccio abiotico non sono validati dalle comunità diatomiche ALTITUDINE e GEOLOGIA sono i principali fattori fisici che strutturano le comunità Buona corrispondenza con i macrotipi dell intercalibrazione

20 CONCLUSIONI 2: stato ecologico Nei corsi d acqua alpiniti discrimina meglio dell EPI-D e dell IPS, ma sottostima la qualità nei siti di fondovalle ICM è un buon compromesso, ma attenzione alla scelta dei valori reference! Serve un data set amplio Per il calcolo dell ICM si fa riferimento ai macrotipi dell intercalibrazione, ma l attribuzione dei siti a tali categorie non è ben definita! Che fine fanno i tipi fluviali? Perché distinguere corsi d acqua calcarei e silicei? Introdurre metrica su presenza/assenza di specie reference in relazione alla geologia? (WFD richiede composizione e abbondanza, es. Austria e Germania) ISA potrebbe essere usato per identificare specie reference

21 Grazie a Dr. Ulrike Obertegger per l aiuto nell analisi statistica Laboratorio Analisi Acque dell APPA Bolzano e a voi per l attenzione!!!