R E PORT CNR-ISE EFFETTI DELLA PRESENZA DI INVASI SULLA FAUNA MACROINVERTEBRATA DEL TORRENTE ISORNO (VALLE ISORNO)

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1 Consiglio Nazionale delle Ricerche Istituto per lo Studio degli Ecosistemi Verbania Pallanza R E PORT CNR-ISE EFFETTI DELLA PRESENZA DI INVASI SULLA FAUNA MACROINVERTEBRATA DEL TORRENTE ISORNO (VALLE ISORNO) A. Boggero, M. Rogora, M. Ciampittiello, I. Guarneri & C. Dresdi 2012

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3 Nella Primavera del 2011 la Società IDROELETTRICHE RIUNITE S.p.A. ha richiesto al CNR-ISE (Istituto per lo Studio degli Ecosistemi) di Verbania Pallanza uno studio sulla fauna a macroinvertebrati da condurre nella Valle Isorno per accertare il disturbo che le opere presenti in loco, due invasi, potevano indurre sulla composizione dei popolamenti macrobentonici, noti come fonte di nutrimento essenziale per la presenza dei pesci. Scelta delle stazioni di campionamento Le stazioni di campionamento sono state scelte in modo che fossero rappresentative dell area da studiare: sono quindi stati fissati dei punti a monte e a valle degli invasi presenti (L. Larecchio e L. di Agrasina). Due ulteriori stazioni sono state collocate sopra e sotto la confluenza del Torrente Isorno con il Rio Tomello, emissario del L. Larecchio, per verificare se un eventuale possibile variazione della fauna potesse essere attribuita al contributo dovuto alla presenza di un secondo corso d acqua. L emissario del L. di Agrasina non è però raggiungibile subito a valle della diga (Appendice - foto 6) in quanto si getta immediatamente in cascata, si è quindi dovuti scendere nella piana più a valle, dove il torrente era percorribile e non vi erano situazioni di pericolo per il personale CNR. In tabella 1 sono riportati i punti georeferenziati delle stazioni di campionamento, altitudine, distanza dalla sorgente, area del bacino sotteso, larghezza dell alveo e portata stimata nelle sezioni oggetto di campionamento. In tabella 2 sono invece riportati i dati delle analisi chimicofisiche effettuate in primavera ed autunno, associate all analisi biologica. Su tutte le stazioni sono stati condotti studi relativi alle condizioni fisico-chimiche, alle condizioni idro-morfologiche e biologiche relative alla fauna macroinvertebrata. Tutte le stazioni sono caratterizzate da un substrato roccioso, sassoso, alternato in percentuale variabile a ghiaia e sabbia. Tab. 1 - Georeferenziazione delle stazioni di campionamento, loro altitudine, distanza dalla sorgente, area del bacino sotteso, larghezza dell alveo, profondità e portata stimata. Stazioni di campionamento Long Est Lat Ovest Quota Distanza da sorgente Area sottesa Larghezza Prof. max Prof. min Portata WGS 84 WGS 84 m s.l.m. km km 2 cm cm cm m 3 s -1 Immissario L. Larecchio 8, , ,74 0, ,020 Emissario L. Larecchio 8, , ,38 2, ,028 T. Isorno (sopra confluenza) 8, , ,76 7, , sotto confluenza T. Isorno-Rio Tomello 8, , ,88 13, ,240 Immissario L. di Agrasina 8, , ,17 15, ,300 Emissario L. di Agrasina 8, , ,27 30, ,014 3

4 Metodi di campionamento Il recepimento della Direttiva Quadro sulle Acque (EU, 2000/60) fornisce una nuova prospettiva sulla gestione delle acque, che mette in relazione la tutela delle stesse con la salvaguardia degli ambienti e degli ecosistemi acquatici, attraverso misure che riguardino in modo integrato gli aspetti qualitativi e quantitativi. La nuova politica comunitaria si propone dunque di istituire un quadro per la protezione e il miglioramento degli ecosistemi acquatici e terrestri e delle zone umide da essi dipendenti, che ne impedisca il deterioramento ulteriore attraverso il perseguimento di obiettivi comuni a tutti gli Stati Membri. La novità introdotta da questa normativa è che uno degli strumenti utilizzati per definire lo stato ecologico di un corpo idrico è quello dell analisi degli Elementi Biologici di Qualità (BQE fitoplancton, macrofite, macroinvertebrati e fauna ittica). Tenendo in considerazione questi parametri, lo stato ecologico di un corso d acqua viene fatto rientrare in una delle cinque classi identificate dalla WFD (elevata, buona, moderata, scarsa e cattiva) calcolate rispetto ad ambienti di riferimento, ovvero ambienti che si trovano in condizione ecologica ottimale. In associazione a questi parametri, devono essere considerati anche gli elementi fisico-chimici, come pure gli elementi idromorfologici ai fini dell individuazione dei sistemi di riferimento sui quali si baserà la successiva classificazione. La Direttiva Quadro ha richiesto per il monitoraggio delle acque superficiali l adeguamento dei metodi di indagine alle esigenze di conformità dettate dalla normativa. Una delle richieste della Direttiva è quella di standardizzare il più possibile i metodi di indagine, al fine di rendere confrontabili i risultati ottenuti dai diversi operatori. Inoltre la Direttiva richiede che il protocollo adottato sia di tipo quantitativo, ovvero che nella definizione dello stato ecologico si tenga conto delle abbondanze della comunità (ISO 9391, 1993). Il metodo CARAVAGGIO Per dare una valutazione dei parametri morfologici e di qualità del corso d'acqua, è stato applicato il metodo CARAVAGGIO (Core Assessment of River habitat VAlue and hydromorphological condition - Buffagni et al., 2005) ai tratti del T. Isorno oggetto di indagine. Tale metodo, derivato dal River Habitat Survey (RHS), sviluppato dall Environmental Protection Agency in Inghilterra e Galles, è stato successivamente adattato alla realtà mediterranea e standardizzato a livello europeo. Il protocollo di rilevamento contemplato da tale metodo prevede che vengano registrate specifiche caratteristiche degli habitat fluviali e ripari su apposite schede 4

5 di campo. La lunghezza dell'unità di indagine è pari a 500 metri lungo l'asse longitudinale del fiume. Le caratteristiche delle rive e dell'alveo sono rilevate in corrispondenza di 10 transetti, sezioni trasversali congiungenti le due sponde (spot-checks), distanziati fra loro di 50 m. Vengono registrate, ad esempio, caratteristiche quali: il tipo di flusso e di substrato, le modificazioni dell'alveo e delle rive, l'uso del territorio, il tipo di vegetazione presente in alveo. Alcune caratteristiche osservate lungo il tratto fluviale oggetto del rilievo vengono registrate nella sezione di rilevazione complessiva relativa ai 500 m (sweep-up), tra le quali: l'uso del territorio entro 50 m dalla riva, il profilo delle rive, la copertura arborea, la presenza di raschi (riffle), pozze (pool), meandri, zone di deposito. Per meglio caratterizzare gli habitat fluviali, il metodo dà la possibilità di rilevare due tipi di flusso, e/o substrato, lungo ogni transetto. La struttura del protocollo di rilevamento è organizzata in modo da consentire un approfondita comprensione dei fenomeni in atto nel fiume stesso e una limitazione degli errori di rilevamento: ad esempio, per meglio caratterizzare la struttura e la dinamica dell'alveo e delle rive è previsto un ampio elenco delle caratteristiche di deposito e/o di erosione. Inoltre, vi sono una serie di specifiche per quanto riguarda l'estensione della vegetazione riparia, le dimensioni di alveo e rive, la pendenza delle rive e la posizione dell'acqua nel canale. L'uso del territorio adiacente il fiume è stato suddiviso in tre categorie (naturale, agricolo e urbano) per descrivere in modo approfondito l impatto delle attività umane nell intorno del corso d acqua. Per archiviare i dati e produrre dati grezzi ed elaborati è stato creato un software, anch esso denominato CARAVAGGIO, in cui vengono inseriti i dati raccolti in campo attraverso la compilazione dell apposita scheda. Tale software produce 3 indici utili per descrivere la qualità idro-morfologica di ciascun sito: Habitat Quality Assessment score (HQA): sulla base dell'estensione e diversificazione delle caratteristiche naturali registrate, stima la diversificazione e qualità degli habitat fluviali, a loro volta legati alla qualità ecologica globale del sito; Habitat Modification Score (HMS): consente una quantificazione del grado di alterazione morfologica e la presenza di zone artificiali e manufatti antropici; Lentic-lotic River Descriptor (LRD): permette di caratterizzare il sito in termini di flusso, collegandosi quindi alle caratteristiche idrologiche-idrauliche del corso d acqua. In tale indice, un corso d acqua ha caratteristiche lentiche, quando la velocità dell acqua è trascurabile e le sue caratteristiche idrologiche sono più prossime a quelle di un acqua ferma (ad esempio, la presenza di una traversa in un corso d acqua crea uno sbarramento artificiale con conseguente formazione di una pozza a monte e la 5

6 trasformazione dell ambiente fluviale, in ambiente lacustre o lentico). Un corso d acqua ha invece caratteristiche lotiche quando presenta caratteristiche torrentizie, vale a dire velocità elevate a carattere turbolento. Un valore di LRD negativo indicherà che prevalgono le caratteristiche lotiche e quindi torrentizie del corso d'acqua, mentre un valore positivo che prevalgono le caratteristiche lentiche (velocità dell acqua trascurabile) e che il comportamento del corso d'acqua tende a quello lacustre. Misura delle portate Per ogni sito analizzato sono state effettuate anche delle misure di portata, utilizzando il mulinello idraulico o correntometro (Fig. 1), uno strumento che viene utilizzato per misurare la velocità dell acqua in una particolare sezione scelta. La misura viene effettuata su diversi punti, distribuiti lungo tutta la larghezza della sezione studiata, identificati attraverso una bindella metrica, opportunamente fissata da una riva all altra della sezione di misura. Successivamente, in seguito alla definizione dell area della sezione, è possibile ricavare il valore della portata del corso d acqua calcolato come prodotto tra la velocità di corrente misurata e la sezione bagnata corrispondente (Moisiello, 1999). Q = v * σ [m3/s] dove: Q = portata, σ = area della sezione trasversale del canale dove si effettua la misura v = velocità media nella sezione di misura. Fig. 1 Mulinello idraulico e attività di campo per la misura delle portate. Il mulinello idraulico fornisce una misura piuttosto precisa della portata, in quanto dà un valore di velocità mediato su tutta la sezione. 6

7 Campionamento biologico e chimico-fisico Il campionamento biologico è stato condotto secondo la metodica multihabitat proporzionale, che si basa sulla stima della composizione in microhabitat (Buffagni et al., 2004). Il T. Isorno presenta un alveo guadabile, la cui sezione cresce in larghezza spostandosi verso valle, partendo da 1,6 m a monte del L. Larecchio ed arrivando a 7 m nella sezione a monte del L. di Agrasina. A valle di tale lago la sezione diminuisce a causa della scarsa acqua presente, rilevata al momento dell attività di campo e così come indicata dalla misura di portata effettuata in tale occasione. In ogni stazione sono state prelevate un massimo di 5 repliche utilizzando un retino immanicato. Il retino è costituito da un telaio a mezzaluna in acciaio di circa 24,5 cm (L) x 19,0 cm (H) su cui è apposta una seconda intelaiatura piana annessa alla bocca di ingresso di circa 21,8 x 21,8 cm, ottenendo un area di riferimento per la stima delle abbondanze. Il retino è dotato di manico, sempre in acciaio, lungo circa 150 cm e di una rete tetraedrica in nylon a maglie di 210 μm fissata al telaio da una parte e ad un bicchiere di raccolta dall altra. Il retino viene posto in acqua con il lato inferiore del telaio ben aderente al fondale. Con le mani e con i piedi si sollevano le pietre o si smuove il fondale ghiaioso o limoso a ridosso dell imboccatura, in modo che gli organismi distaccati vengano raccolti nella rete. Le repliche raccolte vengono tenute separate, ogni sito risulta quindi rappresentato da più campioni. In alcune stazioni, il corso d acqua era di dimensioni così ridotte che è stato possibile raccogliere solo un massimo di 3 replicati (ES: Emissario L. Larecchio). Per migliorare la confrontabilità fra applicazioni del metodo CARAVAGGIO ed i dati della componente biologica, si è fatto coincidere il campionamento biologico con uno degli spotchecks previsti dal rilevamento delle caratteristiche idromorfologiche. In particolare, si è scelto il secondo spot-check, così come consigliato dal metodo. In un unico caso, alla confluenza fra Rio Tomello e T. Isorno, si è effettuata una sola applicazione del metodo CARAVAGGIO a cavallo di tale confluenza perché erano presenti solamente circa 500 m percorribili a piedi. In ogni punto di prelievo si è misurata la temperatura dell acqua mediante termometro ed è stato prelevato un campione da 1 litro per le analisi chimiche. Queste ultime sono state eseguite presso il laboratorio di idrochimica del CNR-ISE di Verbania Pallanza. Le variabili considerate sono state: ph, conducibilità, alcalinità, composti dell azoto e del fosforo, principali anioni e cationi, silicati e carbonio organico totale. Per le metodiche analitiche utilizzate ed i controlli di qualità si rimanda al sito web del laboratorio di idrochimica: 7

8 Il campionamento è stato effettuato in due stagioni separate: primavera e autunno, per meglio rappresentare la comunità presente. I campioni biologici sono stati fissati con alcool (80%) per poter preservare il campione arrestandone l attività biologica, impedendo così la degradazione e la lisi cellulare. Una volta fissati, i campioni sono stati trasportati in laboratorio dove sono stati sciacquati con un retino con maglie della stessa dimensione di quelle del retino utilizzato per il campionamento. Successivamente, si è proceduto allo smistamento sotto un microscopio stereoscopico (Zeiss Stemi 2000) con potere di ingrandimento fino a 650 volte, per separare gli organismi dal detrito. La fauna è stata quindi suddivisa nei principali gruppi tassonomici e conservata in alcool 50%. Infine, si è proceduto all identificazione tassonomica, che, come richiesto da Direttiva, è stata condotta sino a livello di famiglia. Una volta ottenuti i dati, questi sono stati espressi come individui al m 2, stimandone la densità, secondo la seguente proporzione: dove: N = Numero totale di individui di un sito D = densità (ind m -2 ) 475,24 = area utile campionata espressa in cm 2 Risultati relativi alla chimica delle acque N 475,24 =D In tabella 2 vengono riportati i risultati delle analisi chimiche eseguite sui campioni prelevati in luglio e settembre. Nel complesso tutte le stazioni presentano un basso contenuto in soluti, con valori di conducibilità compresi tra circa 10 e 100 µs cm -1 a 20 C ed un contenuto ionico totale compreso tra circa 180 e 1930 µeq L -1. I valori di conducibilità più bassi, così come le minori concentrazioni di soluti, si osservano nelle stazioni più a monte (Immissario L. Larecchio e a cavallo della confluenza R. Tomello-T. Isorno). Le stazioni con il contenuto ionico più elevato risultano invece essere quelle a monte e a valle del L. di Agrasina, come conseguenza del progressivo aumento in soluti passando dalle stazioni a monte a quelle più a valle. Le acque si caratterizzano per una prevalenza del calcio tra i cationi (tra il 26 ed il 40% del contenuto ionico totale) e di bicarbonati tra gli anioni (dal 25 al 42%), seguiti dai solfati (circa 10-20%). Il contenuto di fosforo è molto basso in tutti i campioni (tra 1 e 5 µg P L -1 ), così come quello dell azoto ammoniacale e totale, ad indicare l assenza di una compromissione delle acque da scarichi non depurati o altre fonti di contaminazione. La forma di azoto predominate è quella nitrica, che rappresenta l 80-90% del totale, mentre l azoto organico contribuisce in misura del 10-18% circa. Le acqua presentano un valore di ph prossimo alla neutralità e valori di alcalinità 8

9 totale moderati (generalmente inferiori a 100 µeq L -1 ), come conseguenza del fatto che le rocce nei bacini drenati sono prevalentemente a composizione acida e poco solubili. Questo spiega il basso livello di mineralizzazione delle acque analizzate. Alcuni campini fanno eccezione a questa situazione generale: ad esempio un valore di ph più elevato è stato riscontrato nell emissario del L. Larecchio in luglio, come probabile conseguenza dei processi di produzione algale che avvengono a lago e che possono innalzare il ph nelle acque superficiali (e quindi in quelle in uscita attraverso l emissario). Tab. 2 Risultati delle analisi chimiche nelle stazioni considerate. Cond.: conducibilità a 20 C; T. Alc.: alcalinità totale; TP: fosforo totale; TN: azoto totale; Si: silicati reattivi; TOC: carbonio organico totale. Stazioni di campionamento Data Temp. ph Cond. T.Alc. Cl SO 4 N-NO 3 N-NH 4 Ca Mg Na K TP TN Si TOC C µs cm -1 meq L -1 mg L -1 mg L -1 µg L -1 µg L -1 mg L -1 mg L -1 mg L -1 mg L -1 µg L -1 mg L -1 mg L -1 mg L -1 Immissario L. Larecchio 05/07/2011 8,5 6,73 10,9 0,065 0,1 1, ,0 0,1 0,5 0,2 3 0,22 1,71 0,55 Emissario L. Larecchio 05/07/ ,0 9,18 18,8 0,140 0,1 1, ,2 0,1 0,5 0,3 3 0,35 1,30 0,79 T. Isorno (sopra confluenza) 05/07/2011 8,5 6,83 13,5 0,062 0,1 2, ,2 0,2 0,5 0,3 1 0,24 1,72 0,59 sotto confluenza T. Isorno-Rio Tomello 05/07/2011 8,5 6,87 13,5 0,065 0,1 1, ,2 0,2 0,5 0,3 1 0,21 1,75 0,53 Immissario L. di Agrasina 05/07/ ,0 6,98 18,0 0,089 0,1 2, ,8 0,2 0,6 0,4 2 0,27 1,87 0,66 Emissario L. di Agrasina 05/07/2011 9,0 7,12 75,5 0,458 0,3 12, ,0 1,0 0,8 1,0 2 0,46 2,34 0,70 Immissario L. Larecchio 29/09/2011 6,5 6,92 14,0 0,090 0,1 1, ,2 0,2 0,6 0,3 1 0,22 2,00 0,35 Emissario L. Larecchio 29/09/ ,0 7,79 18,4 0,143 0,1 1, ,7 0,1 0,7 0,4 5 0,29 1,48 0,72 T. Isorno (sopra confluenza) 29/09/2011 8,0 6,87 16,1 0,073 0,1 2, ,7 0,2 0,7 0,4 1 0,33 1,89 0,50 sotto confluenza T. Isorno-Rio Tomello 29/09/2011 8,0 6,87 16,2 0,075 0,1 2, ,9 0,2 0,7 0,4 1 0,29 1,87 0,43 Immissario L. di Agrasina 29/09/2011 9,0 7,04 22,5 0,099 0,1 3, ,7 0,3 0,7 0,3 1 0,37 1,97 0,69 Emissario L. di Agrasina 30/09/ ,0 7,14 96,7 0,545 0,3 19, ,3 1,3 1,0 1,3 3 0,44 2,44 1,25 Dal confronto tra i dati di luglio e quelli di settembre non si evidenziano differenze rilevanti. La conducibilità ed il contenuto in soluti sono più elevati in autunno nella maggior parte dei campioni, come probabile effetto di una maggior diluizione degli ioni principali nel periodo primaverile/estivo a causa dei maggiori afflussi d acqua. Il confronto tra le stazioni collocate sopra e sotto la confluenza tra R. Tormello e T. Isorno non si evidenzia pressoché alcuna differenza, ad indicare quindi che il R. Tomello non influenza le caratteristiche chimiche delle acque, né per quanto riguarda il contenuto ionico né per i nutrienti. Si osservano invece delle differenze tra le acque immissarie ed emissarie del L. Larecchio, sotto forma di un aumento di conducibilità, alcalinità e degli ioni principali; diminuisce invece leggermente la silice, come probabile effetto del consumo a lago di questo elemento da parte delle alghe (Tab. 2). Particolarmente evidente appare l arricchimento in soluti delle acque in uscita dal L. di Agrasina rispetto a quelle in entrata. In particolare, aumentano i solfati ed il calcio (di circa 6 volte), l alcalinità (di 5 volte) e raddoppia la concentrazione di silice. Nel complesso queste modificazioni del chimismo delle acque non sono però tali da comportare una variazione di carattere qualitativo; infatti la presenza degli invasi non altera in 9

10 modo significativo le concentrazioni dei nutrienti (fosforo reattivo e totale, composti dell azoto) e anche a seguito dell aumento degli ioni principali, le acque rimangono comunque caratterizzate da un grado di mineralizzazione medio-basso. Elaborazioni e risultati idro-morfologici In tabella 3 vengono riportati i valori dei tre diversi indici forniti dal metodo CARAVAGGIO per i transetti considerati. Tab. 3 - Valori degli indici di qualità (HQA), di alterazione morfologica (HMS) e descrittore idrologico-idraulico (LRD) per ogni tratto indagato con il metodo CARAVAGGIO. Stazioni di campionamento HQA HMS LRD Immissario L. Larecchio ,6 Emissario L. Larecchio ,1 T. Isorno (sopra confluenza) sotto confluenza T. Isorno-Rio Tomello ,0 Immissario L. di Agrasina ,0 Emissario L. di Agrasina ,8 Successivamente al calcolo degli indici HQA ed HMS, è stata valutata la qualità idromorfologica complessiva dei tratti di torrente analizzati. È stato quindi necessario calcolare il valore dell indice IQM (Indice di Qualità Morfologica), dipendente da un ulteriore parametro EQR (Ecological Quality Ratio) che rappresenta un indice di qualità ecologica, calcolato come segue: 100 HMS EQR HMS = 100 Considerando che il valore minimo di HQA mai osservato attraverso le applicazioni del CARAVAGGIO su tutto il territorio nazionale è pari ad 11 e che il valore mediano di HQA per le Alpi è 54 (com. pers. Buffagni) si può anche calcolare l EQR come: EQR HQA= HQA La media fra i due precedenti valori fornisce il valore dell indicatore IQM e la tabella 4 riporta i limiti dell IQM per ciascuna classe identificativa della qualità idro-morfologica di un corso d acqua. 10

11 Tab. 4 Limiti di classe dell indice IQM identificativi di classi di qualità idro-morfologiche diverse. Limiti dell indice IQM Qualità idromorfologica 1>IQM>0,85 ottima 0,85>IQM>0,63 buona IQM<0,63 pessima Fig. 2 alto: Valori dell Indice IQM nelle diverse stazioni e valore medio per il T. Isorno (linea rossa); basso: Bacino del T. Isorno e qualità idromorfologica rilevata nei tratti oggetto di studio. In sintesi, analizzando i valori dell Indice IQM (Fig. 2 alto) confrontato con il valore medio del T. Isorno, calcolato sulla base di precedenti misure effettuate a valle del L. di Agrasina e 11

12 sull attuale lavoro, possiamo dire che l immissario del L. di Agrasina è in condizioni idromorfologiche ottime (IQM=0,9), l immissario del L. Larecchio, la zona a cavallo della confluenza e l emissario del L. di Agrasina si trovano in condizioni idro-morfologiche buone (IQM compreso fra 0,63 e 0,85), mentre l emissario del L. Larecchio è in pessime condizioni. Inoltre, a monte del L. Larecchio e a cavallo della confluenza si hanno due valori prossimi al valore medio, mentre a valle dei due invasi, ed in particolare a valle del L. Larecchio l indice di qualità è significativamente inferiore alla media. La qualità idromorfologica così ricavata viene ora sovrapposta ai campionamenti della fauna a macroinvertebrati e alla qualità ecologica che ne deriva per poter dare informazioni aggiuntive e circostanziate della qualità globale dei siti oggetto di indagine. Elaborazione e risultati biologici Lo STAR_ICMi (STAR Intercalibration Common Metric Index), utilizzato nel sistema di classificazione MacrOper, è un indice multimetrico composto da sei metriche opportunamente normalizzate e ponderate (Buffagni & Erba, 2007; Buffagni et al., 2008). Tali metriche includono i principali aspetti che la Direttiva Quadro chiede di considerare: abbondanza, rapporto taxa sensibili e tolleranti, diversità. Le sei metriche considerate sono: ASPT, Log 10 (Σ EPTD+1), Numero di famiglie di EPT, Numero totale di famiglie, 1-GOLD e Indice di diversità di Shannon-Weaver (Tab. 5). Il livello di identificazione richiesto è la Famiglia. Tab. 5 - Indici considerati per il calcolo dell Indice STAR_ICMi con relative informazioni sul tipo e il nome della metrica, il range di valori che si possono ottenere, il riferimento bibliografico ed il peso indicatore (DM n 260/2010). Tipo di informazione Metrica Nome della Metrica Intervallo Bibliografia Peso Tolleranza Indice ASPT 1 Armitage et al., ,33 Abbondanza/Habitat Ricchezza/Diversità Abbondanza log10 Σ(EPTD+1) 1 Buffagni et al., 2004 Buffagi & Erba, ,266 Abbondanza 1-GOLD 0 1 Pinto et al., ,067 N. taxa N. Tot. Famiglie 1 Ofenböck et al., ,167 N. taxa N. Famiglie EPT 1 Ofenböck et al., 2004 Böhmer et al., ,083 Indice Diversità Indice Shannon-Weaver 0 Shannon & Weaver, ,083 L Indice ASPT (Average Score Per Taxon) viene ricavato dal calcolo dell'indice BMWP' (Biological Monitoring Party Score System) che è un adattamento dell'indice BMWP (utilizzato soprattutto in Gran Bretagna - Hellawell, 1978) alla realtà mediterranea della penisola iberica 12

13 (Alba-Tercedor, 1996; Alba-Tercedor & Sánchez-Ortega, 1988). Il calcolo dell indice BMWP' è realizzato in base a punteggi associati alle famiglie di macroinvertebrati raccolti nei campionamenti (Tab. 6) a seconda della loro tolleranza all'inquinamento (Armitage et al., 1983): famiglie di organismi sensibili hanno un punteggio elevato, mentre famiglie di organismi tolleranti hanno un punteggio basso. La somma dei valori ottenuti fornisce il valore complessivo dell'indice. Tab. 6 - Lista delle famiglie considerate dall Iindice BWMP con l attribuzione del relativo punteggio (vengono qui considerate solo le famiglie riscontrate nei campionamenti eseguiti) Famiglia Valori Ephemerellidae, Heptageniidae, Chloroperlodidae, Leuctridae, Perlodidae, Odontoceridae Philopotamidae 8 Nemouridae, Rhyacophilidae, Polycentropodidae, Limnephilidae 7 Hydroptilidae 6 Tipulidae, Simuliidae, Elmidae, Dytiscidae, Planariidae 5 Baetidae, Empididae, Limoniidae, Hydracarina 4 Chironomidae, Thaumaleidae 2 Oligochaeta 1 10 Infine dividendo l Indice BMWP' per il numero di famiglie si ottiene il valore di ASPT. Questo valore deve essere confrontato con il relativo valore di riferimento per la tipologia fluviale considerata ed infine essere pesato con il valore dato dalla tabella 5. Nel caso dell Indice ASPT si sottrae 2, sia al valore osservato che a quello di riferimento, prima di calcolarne il rapporto e quindi l EQR. Il calcolo dell Indice Log 10 (Σ EPTD+1) prevede la somma delle famiglie di Heptageniidae, Ephemeridae, Leptophlebiidae, Brachycentridae, Goeridae, Polycentropodidae, Limnephilidae, Odontoceridae, Dolichopodidae, Stratyomidae, Dixidae, Empididae, Athericidae e Nemouridae, al quale viene aggiunto 1. Infine si calcola il logaritmo in base 10 del risultato ottenuto. L Indice 1-GOLD ricalca l abbondanza relativa delle famiglie di Gasteropodi, Oligocheti e Ditteri. Si calcola rapportando la somma degli individui appartenenti a questi gruppi al numero totale d individui del campione. Questo valore viene sottratto a 1. Il numero di famiglie di cui è composto un campione è la metrica di più facile calcolo, ma è estremamente utile per cominciare a dare un idea della biodiversità potenziale delle stazioni 13

14 considerate, anche se da solo non è in grado di fornire un indicazione precisa di qualità dell ambiente acquatico. Si ottiene sommando il numero di famiglie appartenenti ad ogni ordine trovato. L Indice EPT si ottiene sommando il numero di famiglie di Efemerotteri, Plecotteri e Tricotteri riscontrate nel campione. Mentre per calcolare il numero di famiglie si deve considerare l intero numero di taxa del campione senza differenze di ordine. Efemerotteri, Plecotteri e Tricotteri sono considerati fra i più sensibili alle alterazioni ambientali, quindi generalmente questo valore aumenta al migliorare della qualità dell acqua. L Indice di diversità di Shannon-Weaver (H - Shannon & Weaver, 1949) restituisce un valore maggiore dove si ha un alta diversità biologica. dove: p i = n i /N n i = numero di specie N numero di individui. L indice misura la probabilità che un individuo, preso a caso dalla popolazione, appartenga ad una specie differente da una specie estratta in un precedente ipotetico prelievo. È il più diffuso indice di diversità e tiene conto sia del numero di specie sia delle abbondanze relative delle medesime. Sebbene l Indice di Shannon-Weaver possa variare tra 0 (tutti gli individui appartengono alla stessa specie) e infinito (per popolazioni infinite formate da infinite specie), i valori misurati in comunità reali variano generalmente tra 1,5 e 3,5. Infine si procede con la valutazione dello stato ecologico tramite l Indice STAR_ICMi. Il calcolo dell Indice STAR_ICMi prevede 4 passaggi successivi: calcolo dei valori grezzi delle sei metriche che compongono lo STAR_ICMi; conversione dei valori di ciascuna metrica in Rapporti di Qualità Ecologica (EQR), dividendo il valore osservato (i.e. ottenuto per il campione in esame) per il valore mediano relativo ai campioni di riferimento propri del tipo fluviale analizzato; calcolo della media ponderata dei valori di EQR delle sei metriche secondo i pesi forniti nella tabella 5; normalizzazione del valore così ottenuto, effettuata dividendo il valore del campione in esame per il valore proprio dell Indice STAR_ICMi nelle condizioni di riferimento. 14

15 Tale Indice viene direttamente calcolato come EQR e assume valori compresi tra 0 e 1, e fornisce quindi un risultato in accordo con quanto richiesto dalla legislazione Europea per i sistemi di classificazione (Tab. 7). Tab. 7 - Valori di riferimento dell Iindice STAR_ICMi per l assegnazione dello stato di qualità ecologica. Stato di Qualità Limite inferiore Colore di riferimento OTTIMO 0,95 BUONO 0,71 MODERATO 0,48 SCARSO 0,24 PESSIMO <0,24 Per classificare lo stato ecologico di un fiume è però necessario definirne ancora l idroecoregione di appartenenza. In Italia il processo di tipizzazione, fissato con D.M. n. 131/2008, situa il T. Isorno nell idroecoregione 1 (Fig. 3). Le Idroecoregioni sono zone che presentano una limitata variabilità interna per le caratteristiche chimiche, fisiche e biologiche (Wasson et al., 2006). Quindi il T. Isorno viene classificato con il codice 01SS2 (ossia: 01-idroecoregione; SS-scorrimento superficiale; 2-bacino con area compresa tra 5 e 25 km 2 ). Inoltre essendo un corso d acqua di modeste dimensioni (lunghezza pari a circa 20 km) ed essendo situato in zona alpina (altitudine compresa tra 480 e 1900 m s.l.m.) in un bacino prettamente siliceo, viene ascritto al macrotipo A2 (Buffagni et al., 2008). Fig. 3 Suddivisione dell Italia in idroecoregioni e idro-ecoregione di riferimento per il T. Isorno. 15

16 Applicando le sei metriche ai dati in nostro possesso nelle diverse stazioni (Tab. 8) si nota come la stazione posta all emissario del L. Larecchio presenti per ogni metrica i valori minimi, indice di una banalizzazione della diversità biologica, mentre all opposto la stazione corrispondente all immissario del L. di Agrasina mostra nella maggior parte dei casi i valori più elevati, espressione di una elevata naturalità e diversità ambientale e biologica. L immissario del L. Larecchio, mostra valori di poco superiori al minimo, ma in questo caso l effetto sembra doversi attribuire più alla quota elevata con scarsa presenza di vegetazione riparia ridotta a poche forme arbustive e di conseguenza a scarsi apporti organici dal bacino drenante, che limitano lo sviluppo a quelle forme che meglio si adattano a condizioni estreme di temperatura e acque oligotrofe, povere di nutrienti. Le rimanenti tre stazioni riflettono infine tre situazioni abbastanza simili fra loro, pur con delle alternanze nei valori più elevati corrispondenti alle diverse metriche, ad indicare condizioni qualitativamente simili e mediocri. Tab. 8 Valori dei diversi Indici applicati nelle differenti stazioni di campionamento (alto) e nei due sottobacini nel loro complesso (basso). Stazioni di campionamento ASPT log 10 Σ(EPTD+1) 1-GOLD N. Famiglie N. EPT H' Immissario L. Larecchio 3,90 1,20 0, ,21 Emissario L. Larecchio 3,29 0,90 0, ,34 T. Isorno (sopra confluenza) 4,57 1,23 0, ,51 sotto confluenza T. Isorno-Rio Tomello 4,04 1,20 0, ,79 Immissario L. di Agrasina 4,74 1,28 0, ,86 Emissario L. di Agrasina 4,96 1,23 0, ,05 Bacino R. Tomello 4,68 1,30 0, ,89 Bacino T. Isorno 4,43 1,34 0, ,56 Lo stesso procedimento è stato applicato all intero bacino del R. Tomello e successivamente all intero bacino del T. Isorno, comprensivo del R. Tomello suo tributario (Tab. 8 sotto). Come si può notare, le condizioni biologiche del T. Isorno, nel suo complesso, risultano migliori per tutte lei metriche rispetto a quanto evidenziato dal bacino del solo R. Tomello, con l esclusione dell Indice ASPT, leggermente superiore. Il T. Isorno infatti, comprende una parte di bacino situata a quote più basse, con temperature più miti e una buona copertura vegetale lungo le sponde con significativo apporto di sostanza organica dal bacino, sia grossolana che più fine, condizioni che permettono l instaurarsi di una comunità biologicamente più complessa. 16

17 La tipizzazione del bacino e l applicazione delle metriche permettono quindi di ricavare i parametri di riferimento ed i valori per la normalizzazione delle metriche per il calcolo dell indice STAR_ICMi (Tab. 9). Tab. 9 Valori di riferimento per il calcolo dell EQR per le singole metriche applicate nel bacino del R. Tomello e nel più esteso bacino del T. Isorno. ASPT log 10 Σ(EPTD+1) 1-GOLD N. Famiglie EPT H' Bacino R. Tomello 6,48 2,78 0, ,14 Bacino T. Isorno 6,82 2,68 0, ,78 Dopo normalizzazione, si ottengono i valori che permettono di attribuire le diverse stazioni (o i differenti bacini) alle rispettive classi di qualità ecologica (Tab. 10). Tab. 10 Valori dell Indice STAR_ICMi, applicato nelle differenti stazioni di campionamento e nei due bacini nel loro complesso, e rispettiva classe di qualità. Stazioni di campionamento STAR_ICMi Qualità Immissario L. Larecchio 0,57 MODERATO Emissario L. Larecchio 0,38 SCARSO T. Isorno (sopra confluenza) 0,66 MODERATO sotto confluenza T. Isorno-Rio Tomello 0,63 MODERATO Immissario L. di Agrasina 0,71 BUONO Emissario L. di Agrasina 0,68 MODERATO Bacino R. Tomello 0,70 MODERATO Bacino T. Isorno 0,75 BUONO I risultati dell Indice STAR_ICMi confermano che la stazione in peggiori condizioni è quella dell emissario del L. Larecchio, mentre la maggior parte delle altre stazioni presenta livelli qualitativi moderati e solo l immissario del L. di Agrasina presenta valori al limite più basso delle condizioni ecologiche buone. Inoltre, il valore dell Indice STAR_ICMi corrispondente all immissario del L. Larecchio, pur essendo più basso rispetto alle rimanenti 3 stazioni (sopra e sotto la confluenza ed emissario del L. di Agrasina) si situa nella medesima classe di qualità. Infine, il medesimo Indice, applicato complessivamente al bacino del R. Tomello e a quello del T. Isorno, evidenzia due diverse classi di qualità: moderata per il R. Tomello, ma buona per il bacino del T. Isorno. 17

18 Quadro sintetico conclusivo In generale, il T. Isorno con il suo tributario, il R. Tomello, appartengono a corsi d acqua che si estendono in area alpina (quote elevate) e montana (medie altitudini), con scorrimento principalmente superficiale, ma per alcuni tratti parzialmente sotterraneo. Sono principalmente alimentati da precipitazioni piovose, da scioglimento di nevi o da sorgenti sotterranee. Presentano entrambi una significativa pendenza dell'alveo distribuita su ca. 20,5 km per un dislivello pari a 650 m. Entrambi sono soggetti a periodi di magre estive e piene autunnali e primaverili, in accordo con il regime delle precipitazioni e, in alcuni tratti, possono rimanere a secco in periodi particolarmente siccitosi. Il substrato di fondo è prevalentemente composto da massi, ciottoli e ghiaia, con depositi di materiale organico grossolano e fine, con l esclusione del primo tratto degli emissari dei due invasi dove tende a prevalere la sola componente di più grosse dimensioni (massi, ciottoli) per riporto di materiali e modificazione delle sponde e per la potenza del getto d acqua in uscita dal lago in alcuni periodi della giornata e dell anno. Dal punto di vista idro-morfologico, lungo il suo corso, si alternano zone a raschi con corrente piuttosto veloce, con altre dove sono presenti pozze caratterizzate da velocità minori e maggiori altezze idrometriche, ma, nei transetti analizzati, queste non hanno mai superato i 25 cm di profondità per permettere un adeguato campionamento e per la sicurezza del personale addetto a tali operazioni. In tali ambienti, il campionamento presenta spesso alcune difficoltà, in quanto si scontra con la realtà locale e/o con quanto richiesto dalle metodologie attualmente in uso. Nel caso specifico, l identificazione della sequenza riffle/pool (raschi/pozze), preliminare al campionamento vero e proprio, non è sempre stata possibile (ES: emissari laghi Larecchio e di Agrasina), e nella maggior parte delle stazioni il campionamento è stato effettuato su un tratto definito generico, comunque rappresentativo del corso d acqua. Anche dove tale sequenza era ben riconoscibile (ES: nelle stazioni a cavallo della confluenza), la zona di pool non era agevolmente campionabile a causa della presenza di buche anche profonde. Un secondo problema è stato individuato nell utilizzo della rete Surber. Teoricamente infatti, la rete dovrebbe essere sempre posizionata aderente al fondo, in modo da limitare al massimo la fuoriuscita di organismi. Ciò risulta agevole su fondali piani e privi di asperità, costituiti da substrati rocciosi o a granulometria sufficientemente fine, ma in presenza di substrato prevalentemente a ciottoli o di pezzatura medio-grossolana, ha creato non pochi problemi, costrigendo gli operatori a lavorare in coppia per mantenere il retino il più aderente possibile al 18

19 substrato. Inoltre, in alcuni tratti, l alveo era molto ristretto o la profondità esigua (ES: immissario L. Larecchio ed emissario L. di Agrasina) e questo ha reso nuovamente difficoltoso il posizionamento del retino. L'ambiente studiato presenta infine, una notevole variabilità idro-morfologica lungo il suo corso, non seguendo però un unico gradiente, come succederebbe in un ambiente completamente naturale, ma rispondendo con nuovi equilibri e nuove dinamiche a monte e a valle dei grossi impatti idro-morfologici evidenziati. Tali alterazioni artificiali, tra cui argini rinforzati e dighe, hanno modificato l ambiente interrompendone in diversi punti la continuità del percorso e la connessione con l ambiente ripariale, influenzandone dunque le caratteristiche idro-morfologiche e biologiche. Il maggiore impatto è costituito dalla presenza degli invasi, che impediscono la migrazione di qualsiasi pesce verso monte e creano un impoverimento di habitat subito a valle delle opere stesse, a discapito dell abbondanza e della diversità nella comunità a macroinvertebrati. Inoltre, determinano la trasformazione dei corsi d acqua a monte dell invaso in ambienti lacustri, con notevoli ripercussioni verso monte e sul bacino, creando una diminuzione di pendenza con forte rallentamento della velocità di corrente. Nonostante ciò, il T. Isorno si presenta abbastanza naturale nel suo complesso, con una qualità ecologica buona dal punto di vista idro-morfologico, biologico e chimico, mentre il bacino del R. Tomello, pur mantenendo una qualità idromorfologica e chimica buona, presenta invece una qualità biologica moderata. Tale risultato è sicuramente da imputare all influenza negativa di condizioni ambientali più estreme, ma soprattutto alla presenza di un esteso invaso su un bacino di limitate dimensioni. Nonostante la situazione attuale non sia caratterizzata da significative alterazioni a forte impatto sulla componente biologica, in quanto la portata riscontrata è sufficiente al mantenimento di una comunità biologica abbastanza diversificata, sarebbe auspicabile che tale situazione venisse mantenuta nel tempo, e se possibile migliorata, per non far scadere la qualità a tutt oggi evidenziata. 19

20 Referenze bibliografiche Alba-Tercedor J. & A. Sanchez Ortega Un método rapido y simple para evaluar la calidad biologica de las aguas corrientes basato en el de Hellawell (1978). Limnetica, 4: Alba-Tercedor, J Macroinvertebrados acuáticos y calidad de las aguas de los ríos. IV Simposio de agua en Andalucia (SIAGA), Almería, 2: Armitage P.D., D. Moss, J.F. Wright & M.T. Furse The performance of a new biological water quality scores system based on macroinvertebrates over a wide range of unpolluted running-water sites. Wat. Res., 17: Böhmer J., C. Rawer-Jost, A. Zenker, C. Meier, C.K. Feld, R. Biss & D. Hering Assessing streams in Germany with benthic invertebrates: development of a multimetric invertebrate based assessment system. Limnologica - Ecology and Management of Inland Waters, 34: Buffagni A. & S. Erba A simple procedure to harmonize class boundaries of European assessment system. Discussion paper for Intercalibration process WFD CIS WG 2.A ECOSTAT, 6 Februar 2004, 21 pp. Buffagni A. & S. Erba Intercalibrazione e classificazione di qualità ecologica dei fiumi per la 2000/60/EC (WFD): l indice STAR_ICMI. IRSA-CNR Notiziario dei Metodi Analitici, 1: Buffagni A., Erba S., Cazzola M. & J.L. Kemp The AQEM multimetric system for southern Italian Apennines: assessing the impact of water quality and habitat degradation on pool macroinvertebrates in Mediterranean rivers. Hydrobiologia, 516: Buffagni A., M.Ciampittiello & S. Erba Il rilevamento idromorfologico e degli habitat fluviali nel contesto della Direttiva Europea sulle Acque (WFD): principi e schede di applicazione del metodo CARAVAGGIO. Notiziario dei Metodi Analitici Ist. Ric. Acque, 2: Buffagni A., S. Erba, F. Aste, C. Mignuoli, G. Scanu, C. Sollazzo & R. Pagnotta Criteri per la selezione di siti di riferimento fluviali per la Direttiva 2000/60/EC. IRSA-CNR Notiziario dei Metodi Analitici, Numero speciale: EU Directive 2000/60/EC of the European Parliament and of the Council of 23 October 2000 establishing a framework for community action in the field of water policy. Official Journal of the European Communities: 72 pp. Hellawell J.M Biological surveillance of rivers. Water Research Centre, Stevanage: 332 pp. ISO Water quality. Sampling in deep waters for macro-invertebrates. Guidance on the use of colonization, qualitative and quantitative samplers: 13 pp. Moisello, U Idrologia Tecnica. La Goliardica Pavese, Pavia: 824 pp. Ofenböck T., O. Moog, J. Gerritsen & M. Barbour, A stressor specific multimetric approach for monitoring running water in Austria using benthic macro-invertebrates. Hydrobiologia, 516: Pinto P., Rosado J., Morais M. & I. Antunes Assessment methodology for southern siliceous basins in Portugal. Hydrobiologia, 516: Shannon C.E. & W. Weaver The mathematical theory of communication. Urbana, Univ. Illinois Press: 117 pp. Wasson J.G., A. Garcia Bautista, A. Chandesris, H. Pella, D. Armanini & A. Buffagni Approccio delle Idro-Ecoregioni Europee e tipologia fluviale in Francia per la Direttiva Quadro sulle Acque (EC 2000/60). IRSA-CNR Notiziario dei Metodi Analitici, 1:

21 SITI DI CAMPIONAMENTO SCELTI 1) Immissario L. Larecchio 2) Emissario L. Larecchio 3) sopra confluenza: T. Isorno 4) sotto confluenza con R. Tomello: T. Isorno 5) Immissario L. di Agrasina 6) Emissario del L. di Agrasina non campionato 21

22 7) tratto di emissario del L. di Agrasina campionato 22