Stato trofico e fioriture algali: Composizione e distribuzione della comunità fitoplanctonica

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1 Agenzia Regionale per la Protezione Ambientale delle Marche Stato trofico e fioriture algali: Composizione e distribuzione della comunità fitoplanctonica A cura di: Dott.ssa Marina Moroni Dott.ssa Annalisa Grucci Workshop Le Marche e la qualità del mare Ancona, 18/07/2006

2 I dati presentati inerenti al periodo sono frutto di un elaborazione che integra il monitoraggio svolto dall Arpam in convenzione con il Ministero dell Ambiente, con quello in ottemperanza della legge per la sorveglianza dei fenomeni eutrofici (legge 155/88) e del Decreto Lgs.vo 152/99.

3 Indice trofico denominato TRIX/1 Stato ambientale delle acque marine costiere In attesa della definizione di un approccio integrato per la valutazione dello stato di qualità ambientale la prima classificazione delle acque marine costiere viene condotta attraverso l applicazione dell indice trofico, tenendo conto di ogni elemento utile a definire il grado di allontanamento dalla naturalità delle acque costiere. Tale classificazione trofica sarà integrata dal giudizio emergente dalle indagini sul biota e sui sedimenti, allorché sarà disponibile il criterio di classificazione dello stato ambientale complessivo

4 Indice trofico denominato TRIX/1 Nella formulazione dell indice TRIX (Vollenweider et al, 1998) sono stati presi in considerazione quei parametri di stato trofico che mostravano di possedere i seguenti requisiti: essere significativi in termini sia di produzione della biomassa fitoplanctonica che di dinamica della produzione stessa essere rappresentativi in relazione ai principali fattori causali essere basati su misure e parametri di routine, solitamente e facilmente raccolti nell ambito di campagne di monitoraggio costiero.

5 Indice trofico denominato TRIX/1 Indice TRIX = [Log 10 (Cha x D%O x N x P)-a]/b N: l azoto disciolto inorganico (DIN); P: fosforo totale (PT); a =-1.5; b =1.2 Indice di Trofia Stato Ambientale 2-4 Elevato 4-5 Buono 5-6 Mediocre 6-8 Scadente

6 Andamento TRIX periodo : provincia di Pesaro Urbino provincia di Ancona provincia di macerata provincia di Ascoli piceno

7 Andamento TRIX provincia di Pesaro - Urbino 6,0 5,0 4,0 3,0 2,0 5,0 4,8 4,7 4,7 4,9 4,7 4,6 4,5 4,4 4,3 4,4 4,4 4,3 4,2 4,3 4,1 4,1 4,2 4,3 4,4 Anno 2001 Anno 2002 Anno 2003 Anno 2004 Anno ,0 0,0 T avollo Foglia Metauro Cesano Il periodo ha mostrato un miglioramento generale dell indice in tutti i transetti. La situazione è rimasta sostanzialmente invariata nell ultimo biennio. Solo nel campionamento del 27/09/2005 i valori si sono attestati tra 5,3 e 5,8 (stato trofico mediocre) in concomitanza con una fioritura plurispecifica di Diatomee con predominanza della specie non tossica Asterionellopsis glacialis.

8 Andamento TRIX provincia di Ancona 6,0 5,0 4,0 3,0 2,0 1,0 4,3 4,3 4,2 4,2 4,0 4,1 4,2 3,8 3,8 3,8 4,1 4,6 4,2 3,9 3,7 Anno 2001 Anno 2002 Anno 2003 Anno 2004 Anno ,0 Esino Ancona Conero Rispetto agli anni precedenti, l indice TRIX ha presentato un deciso peggioramento per il transetto Esino, una situazione pressocchè stabile per i transetti Ancona e Conero per i quali si continua ad assistere ad un alternanza di valori molto prossimi a 4(valore spartiacque tra lo stato ambientale Buono ed Elevato ).

9 6,0 Andamento TRIX provincia di Macerata 5,0 4,0 3,0 2,0 1,0 5,0 5,0 4,9 5,0 4,9 4,8 4,5 4,6 4,5 4,4 4,3 4,4 3,8 3,8 3,9 Anno 2001 Anno 2002 Anno 2003 Anno 2004 Anno ,0 Musone Potenza Chienti Le acque antistanti la Provincia di Macerata hanno subito nel 2005 una inversione di tendenza rispetto all anno precedente, con un sensibile miglioramento dello stato trofico riconducibile, per tutti i transetti, ad un giudizio Elevato ; tutti i valori dell indice trofico sono risultati inferiori a 4 e precisamente a 3,8 per Musone e Potenza e 3,9 per Chienti. tutti i TRIX stagionali si sono attestati verso valori compresi tra un minimo di 3,2 ed un massimo di 4,2 con sensibile miglioramento dello stato trofico per tutti i transetti nella stagione estiva.

10 Andamento TRIX provincia di Ascoli Piceno 6,0 5,0 4,0 3,0 2,0 4,5 4,4 4,1 4,2 4,2 3,9 4,1 3,8 3,9 3,9 3,9 3,7 3,7 3,8 3,6 3,8 3,8 3,4 3,1 3,4 Anno 2001 Anno 2002 Anno 2003 Anno 2004 Anno ,0 0,0 Tenna Aso Tesino Tronto Nel corso del 2005, l indice di qualità delle acque marino costiere ha mostrato un andamento complessivo che definisce lo stato ambientale del litorale piceno Elevato, con il valore minimo riscontrato per il Tesino, che nell arco di tutti i campionamenti ha una media annuale di 3,1. In generale la media annua è diminuita in tutti i transetti rispetto al 2004, soprattutto nei periodi estivi ed autunnali. Relativamente al periodo invernale, soltanto l ASO ha fatto registrare rispetto al 2004 una diminuzione significativa passando da un livello Buono ad Elevato. In questo periodo, in tutti e 4 i transetti le medie del 2005 hanno dato valori inferiori a tutti gli anni precedenti (tutti i transetti hanno dato medie estive inferiori a 3), con drastica diminuzione rispetto al 2004 (Tronto 26 %; Tesino 23 %; Aso 24 %; Tenna 32 %), che però aveva fatto registrare una media più elevata rispetto agli anni precedenti a causa di fenomeni di fioriture e mucillaggini (Giugno - Luglio 2004).

11 In linea generale il TRIX presenta una forte variabilità stagionale, con valori più elevati in inverno rispetto al periodo estivo, seguendo un trend negativo da Nord a Sud. In particolare l anno 2003 è stato caratterizzato nei primi mesi da una piovosità superiore alla media storica con concentrazioni di nitrati registrate come le più elevate di tutto il periodo di monitoraggio. Durante i mesi estivi si è invece evidenziato un netto ribasso di tali concentrazioni.

12 Apporti antropici Arricchimento stato trofico Modificazione rapporti nutrienti/biomassa Fenomeni distrofici: sviluppo incontrollato di una sola componente biologica dell ecosistema Blooms algali

13 FASI DEL CICLO DI EUTROFIZZAZIONE AUMENTA L APPORTO DI NUTRIENTI IN MARE SI SVILUPPANO LE FIORITURE MICROALGALI LE ALGHE MUOIONO E SI DEPOSITANO SUL FONDO LA DECOMPOSIZIONE DELLE ALGHE MORTE SOTTRAE OSSIGENO ALLE ACQUE DI FONDO GLI ORGANISMI BENTONICI MUOIONO O MIGRANO SI MODIFICA LA COMPOSIZIONE DELLE BIOCENOSI DI FONDO

14 Fioriture lungo la costa marchigiana Periodicità stagionale Picchi tardo inverno/inizio primavera Picco autunnale: Settembre-Novembre Netta dominanza delle Diatomee sulle Dinoflagellate

15 La fioritura tardo-invernale di diatomee nell area oggetto di studio è spesso dovuta alla specie Skeletonema costatum; tale fioritura invernale, ha la peculiarità di durare per diverso tempo e talvolta è stata registrata fino ad Aprile

16 Le elevate concentrazioni di Skeletonema costatum che si riscontrano di norma nei livelli superficiali della colonna d acqua, dove è maggiore l influenza degli apporti fluviali, possono indurre a ritenere che si tratti di una specie indicatrice d acque eutrofizzate Skeletonema costatum Skeletonema costatum 40X Dip. An Skeletonema costatum 100X Dip. An

17 Nei mesi di febbraio e marzo, la fioritura di Skeletonema costatum è stata spesso caratterizzata dalla compresenza seppure limitata in termini di densità cellulare, di altre diatomee tra cui: Pseudonitzschia spp., Ditylum brightwellii, Chaetoceros spp, Thalassiosira spp e Lauderia spp. Chaetoceros decipiens 10X foto Dip. An Ditylum brightwellii 40X foto Dip.An

18 Nel periodo di transizione tra la primavera e l estate, quando i nutrienti tornano a diminuire, le fioriture invernali sono succedute da nanoflagellate e da Diatomee di piccole dimensioni con minori esigenze nutrizionali. Durante l estate, con la stratificazione della colonna d acqua, prevalgono le forme appartenenti al pico e nanofitoplancton e, dunque, con bassi valori di biomassa. Nella zona costiera, durante il periodo estivo, si può osservare una prevalenza di fitoflagellate che possono raggiungere il 50% della popolazione dell intera area.

19 Fitoflagellate varie (foto laboratorio Dip. Ancona) Phacus pleuronectes 100X Phacus pyrum 100X Coelastrum cambricum 100X Gonium pectorale 40X

20 Il rimescolamento autunnale delle masse d acqua determina un nuovo aumento di forme appartenenti al microfitoplancton, soprattutto diatomee per cui si assiste ad un secondo picco di densità, con fioriture che rispetto a quelle invernali non sono oligospecifiche, ma imputabili all associazione di più specie.

21 Tra le specie riscontrate durante i mesi autunnali: Chaetoceros spp; Pseudonitszchia spp; Leptocylindrus danicus; Guinardia striata; Thalassionema nitzschioides, Asterionellopsis glacialis, Dactiliosolen fragilissimum, Lioloma pacificum. Tra le Dinoflagellate nei mesi autunnali è stata riscontrata la presenza di Ceratium spp, Protoperidinium spp, e Dinophysis spp. Anche in questi mesi la frazione fitoplanctonica numericamente dominante è risultata essere quella delle fitoflagellate (Altro fitoplancton).

22 Diatomee Asterionellopsis glacialis Pseudonitzscia Pseudonitzschia spp. spp. 100X E Dip. Skeletonema An costatum 10X Dip. An Thalassionema nitzschoides

23 Dinoflagellate Protoperidinium divergens 40X foto lab Dip An Ceratium furca 40X Foto lab Dip. An Ceratium candelabrum 10X Dip. An Dinophysis tripos 40X foto lab Dip.An

24 Dipartimento di Pesaro Anno 2001 Gennaio Febbraio Skeletonema costatum (69 milioni presso Foglia 3000 con Ossigeno disciolto pari a 121% e clorofilla a pari a 28µg/L)) Aprile Chaetoceros spp (massimo cellule/l Metauro 500) Novembre Skeletonema costatum ( cellule/l TAV. 3000) Dicembre Chaetoceros spp

25 Dipartimento di Ancona Anno 2001 Gennaio-Febbraio Skeletonema costatum con punte di 31 milioni di cellule litro nel punto Misa 3000, talvolta in associazione con fioriture di Pseudonitzschia e Thalassiosira spp. Marzo Skeletonema costatum (fioriture in diminuzione con massimi intorno a cellule/l Prima metà Marzo Noctiluca scintillans ( cellule/l a Falconara marittima) Agosto Noctiluca scintillans ( cellule/l a Palombina) Agosto-Settembre Fibrocapsa japonica (tra Senigallia e Palombina) Novembre Lieve incremento della biomassa algale dovuto a Pseudonitzschia spp. Dicembre Skeletonema costatum presso le stazioni Conero ed Esino 500 (punte di 4 milioni/litro)

26 Noctiluca scintillans Falconara marittima (Marzo 2001)

27 Dipartimento di Macerata Anno 2001 Gennaio-Febbraio Skeletonema costatum ( cellule/l- Gennaio, cellule/l Febbraio) Febbraio Noctiluca scintillans (Porto S. Giorgio) Maggio Noctiluca scintillans (Civitanova Marche e Porto S. Giorgio ) Novembre Skeletonema costatum e asterionellopsis glacialis Stazioni Musone Potenza 3000, Chienti Dicembre (prima metà) Skeletonema costatum

28 Dipartimento di Ascoli Anno 2001 Gennaio-Febbraio- Marzo Skeletonema costatum (massimo di cellule/lregistrato presso la foce del fiume Tavollo)

29 Dipartimento di Pesaro Anno 2002 Gennaio Febbraio Marzo -Aprile Skeletonema costatum (75 milioni Gennaio, 20 milioni Febbraio) Giugno Noctiluca scintillans Agosto Settembre Fioritura plurispecifica di Diatomee (Chaetoceros spp, Thalassionema nitzschoides e Pseudonitzschia spp. Fino a oltre i5 milioni /litro totali) Novembre Dicembre Fioritura di Altro fitoplancton (sui 3 milioni e mezzo/litro)

30 Fioritura di Noctiluca scintillans

31 Dipartimento di Ancona Anno 2002 Gennaio-Aprile Skeletonema costatum (12 milioni /litro a Marzo) e Chaetoceros spp. Ad Aprile sovrapposizione di fioritura da Dinoflagellate (sul milione/litro sostenuta da Gymnodinium spp. e Gyrodinium spp.) Luglio (Seconda quindicina) blooms da Chaetoceros spp. più intensi ( cellule/l). Giugno Noctiluca scintillans cellule/l (Senigallia) Giugno Settembre blooms vari, per lo più sostenuti da Chaetoceros spp. Settembre incremento biomassa fitoplanctonica dovuto a Pseudonitzschia spp (un milione e mezzo/litro).

32 Dipartimento di Macerata Anno 2002 Gennaio-Febbraio Skeletonema costatum (7 milioni) e Chaetoceros spp. Aprile- Maggio Chaetoceros spp. (sotto i 2 milioni/litro) Luglio (Seconda quindicina) Pseudonitzschia spp. e Guinardia spp (un milione circa complessivamente). Novembre (prima metà) Chaetoceros curvisetus (sul milioneduecento/litro)

33 Chaetoceros curvisetus Colonie avvolte a spirale Asse apicale 10-29µm Distribuzione mondiale Abbondano in autunno

34 Dipartimento di Ascoli Anno 2002 Gennaio-Febbraio Skeletonema costatum (2 milioni) accompagnato da Chaetoceros spp. nel mese di Febbraio Marzo leggera fioritura di Chaetoceros spp. Maggio modesto fenomeno eutrofico determinato da Chaetoceros spp. presso la stazione Tesino 500

35 Dipartimento di Pesaro Anno 2003 Gennaio Marzo Skeletonema costatum (5 milioni) Luglio Cladophora spp e Altro fitoplancton prossimo al milione/litro) Agosto Fibrocapsa japonica Settembre Aree a colorazione rossa tra Tavollo e Foglia: popolazione composta prevalentemente da Gonyaulax fragilis e digitalis. (max cellule/l)

36 Luglio 2003

37 Cladophora spp Pesaro,

38 Dipartimento di Ancona Anno 2003 Fine Gennaio Chaetoceros spp. Presso stazione Misa 3000 ( cellule/l) Marzo Skeletonema costatum solo prossimo a valori di fioritura Aprile-Maggio massiccia fioritura della Noctiluca scintillans ( cellule/l tra Palombina ed Esino 500) Giugno Heterocapsa niei in zona Trave ( cellule/l) Agosto Fibrocapsa japonica tra Marzocca e Senigallia ( cellule/l) Settembre Fibrocapsa japonica a Falconara marittima ( cellule/l) Ottobre Chaetoceros spp ( cellule/l stazione Esino 500)

39 Dipartimento di Macerata Anno 2003 Febbraio (seconda metà) Skeletonema costatum ( cellule/l) Aprile-Maggio Incremento delle dinoflagellate che raggiungono la metà della popolazione fitoplanctonica del periodo. (Gymnodinium spp., Gonyaulax fragilis e Ceratium spp.) Marzo Chaetoceros spp. Valori superiori al milione/litro presso Musone 3000

40 Dipartimento di Ascoli Anno 2003 Gennaio Noctiluca scintillans (oltre 2 milioni cellule/l a Nord di Porto S. Giorgio e a 500 m dall imboccatura del porto di San Benedetto del Tronto). Febbraio Incremento biomassa fitoplanctonica con prevalenza di Skeletonema costatum ( cellule/l)

41 Dipartimento di Pesaro Anno 2004 Gennaio Marzo Skeletonema costatum (sul milione/litro) Giugno Fibrocapsa japonica (Apparsa nelle acque antistanti la foce del fiume Foglia ad una distanza tra 150 m e 1 miglio dalla costa nonché alcune zone prossime alla battigia) Noctiluca scintillans Agosto Fibrocapsa japonica (Apparsa nelle acque marine antistanti i Comuni di Fano e Marotta)

42 Fioritura di Fibrocapsa japonica

43 Dipartimento di Ancona Anno 2004 Gennaio-Marzo Skeletonema costatum tra Senigallia e Ancona con massime densità a Febbraio presso la foce del fiume Esino (6 milioni/litro) e a fine Gennaio Presso la Rotonda di Senigallia (oltre 7 milioni/litro) Fine Luglio presenza di Chaetoceros spp. In concentrazioni prossime a quelle di fioritura presso la foce del fiume Esino Agosto e prima metà Settembre Fibrocapsa japonica presente con fenomeni intermittenti lungo tutto il litorale anconetano con max concentrazione pari a cellule/l a Torrette di Ancona. Metà Dicembre Thalassiosira spp. ( cellule/l Esino 500) Episodiche fioriture primaverili della Noctiluca scintillans, di modesta entità rispetto a quelle segnalate presso il litorale pesarese

44 Dipartimento di Macerata Anno 2004 Fine Gennaio-inizio Febbraio Skeletonema costatum Giugno (prima quindicina) Guinardia delicatula ( cellule/l presso stazioni Musone e Potenza a 1000 e 3000 metri dalla riva, e incremento della dinoflagellata Prorocentrum minimum cellule/L ) Agosto Chaetoceros spp cellule/l presso la foce del fiume Chienti a 3000 metri da riva Autunno Thalassiosira spp. nel punto Musone 500 ( cellule/l)

45 Dipartimento di Ascoli Anno 2004 Gennaio Skeletonema costatum presso stazione Tenna 3000 Giugno Guinardia delicatula cellule/l presso stazione Tenna 3000 parallelamente alla fioritura di Prorocentrum minimum presso la stazione Tesino cellule/L Prorocentrum minimum 40X Dip.An

46 Dipartimento di Pesaro Anno 2005 Gennaio Marzo Skeletonema costatum (2 milioni/litro) Settembre-Ottobre Compresenza di Diatomee appartenenti a più specie presenti in densità inferiore ad un regime di fioritura.

47 Dipartimento di Ancona Anno 2005 Gennaio-Marzo Skeletonema costatum ( cellule/l) Luglio-Settembre Fibrocapsa japonica lungo tutto il litorale anconetano

48 Dipartimento di Macerata Anno 2005 Gennaio-Marzo Skeletonema costatum ( cellule/l) Settembre (seconda metà) Asterionellopsis glacialis presso la stazione Musone 500 (concentrazioni poco superiori al milione/litro

49 Dipartimento di Ascoli Anno 2005 Gennaio-Marzo Skeletonema costatum ( cellule/l) presso il transetto Tenna Settembre (seconda metà) Asterionellopsis glacialis presso la stazione Aso 1000 (concentrazioni poco superiori al milione/litro

50 Fioriture algali delle Marche Skeletonema costatum Fibrocapsa japonica Noctiluca scintillans Pesaro Ancona Macerata Ascoli Piceno

51 Primo trimestre 2006 Dai monitoraggi effettuati in questo primo trimestre è emersa la comparsa della tipica fioritura stagionale di Skeletonema costatum. Il bloom algale iniziato a Gennaio sul litorale marchigiano, si è protratto con un andamento decrescente fino a Marzo fatta eccezione per la situazione anconetana (andamento opposto): Pesaro - da 3 milioni/litro a 1-2 milioni/litro (Marzo/seconda metà); Ancona da 2 milioni/litro a 7 milioni/litro (Esino /03/2006); Macerata da 24 milioni/litro a 4 milioni/litro (Marzo/seconda metà); Ascoli - da 8 milioni/litro a 1 milioni/litro (Marzo/seconda metà).

52 Osservazioni Durante i cinque anni di monitoraggio marino-costiero si è potuto attribuire alla componemte algale, parallelamente all indice trofico, un gradiente spaziale-temporale negativo da Nord a Sud. Per quanto riguarda la distribuzione spaziale della densità fitoplanctonica, il litorale marchigiano appare inoltre diviso nettamente in due zone: la costa a Nord del Conero particolarmente influenzata dagli apporti fluviali derivanti dal fiume Po caratterizzata da concentrazioni microalgali elevate, e la zona costiera meridionale connotata da valori di biomassa fitoplanctonica inferiori. Situazione rappresentativa di tale andamento costiero è in particolare quella del 2005:

53 Andamento dei maggiori blooms di Skeletonema costatum periodo Ascoli Macerata Ancona 2001 Pesaro Pesaro Ancona Macerata Ascoli Maggiori concentrazioni di Skeletonema costatum (cellule/l) Pesaro Ancona Macerata Ascoli

54 Autunno 2005 Salinità Clorofilla a

55 Elaborazioni: Indice Trofico