Analisi trofico-funzionale delle comunità macrobentoniche del bacino del Fiume Tacina (Crotone, Calabria)

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1 Analisi trofico-funzionale delle comunità macrobentoniche del bacino del Fiume Tacina (Crotone, Calabria) Lucio Lucadamo a*, Maurizio Battegazzore b, Antonietta Mezzotero a, Angelo Morisi b, Luana Gallo a a Dipartimento di Ecologia, Università della Calabria, via Pietro Bucci, Cubo 6b, Arcavacata di Rende (CS), Italia b A.R.P.A. Piemonte, Dipartimento di Cuneo, Area Tematica Conservazione della Natura, via D Azeglio 4, Cuneo, Italia Abstract Il bacino del Fiume Tacina e quelli dei suoi affluenti Soleo e San Antonio sono stati oggetto di due campagne di campionamento (Maggio e Novembre 2002) di macroinvertebrati bentonici per una valutazione di ricchezza tassonomica e dominanza e per uno studio dell assetto trofico-funzionale. I risultati hanno mostrato una eccellente correlazione inversa tra la ricchezza tassonomica e l abbondanza del taxon dominante con, in media, le maggiori riduzioni nel numero di taxa e le più evidenti dilatazioni di nicchia di organismi eurivalenti in corrispondenza di quei tratti dei bacini a maggior tasso di antropizzazione. Le attività presenti nel bacino riguardano il comparto agro-zootecnico o quello estrattivo, con ripercussioni sulla quota di materiale in sospensione e sul carico trofico, e l analisi trofico-funzionale della comunità risulta un efficace indicatore delle perturbazioni che ne conseguono. Lo studio ha confermato la validità dell utilizzo delle comunità attraverso un approccio ecosistemico-funzionale evidenziando una buona associazione dell intensità e tipologia di attività antropica con l aumento del trasporto in sospensione (valutabile come rapporto tra collettorifiltratori e collettori-aspiratori) e fenomeni di eutrofizzazione (rilevabili dalla quota di organismi utilizzatori di perifiton) SItE. All rights reserved Keywords: fiume Tacina; macroinvertebrati bentonici; gruppi trofico-funzionali; rapporti trofici; taxon dominante; 1. Introduzione I macroinvertebrati bentonici vengono accorpati in corporazioni dette Gruppi Trofico-Funzionali (G.T.F.) (Merrit and Cummins, 1996a) sulla base delle specializzazioni morfo-anatomiche che consentono loro di utilizzare la sostanza organica presente sotto forma di differenti classi dimensionali e distribuita tra il letto e la colonna d acqua. I relativi rapporti (detti Rapporti Trofici: Tab 1.1) danno utili indicazioni sullo stato e tipologia delle risorse alimentari ecosistemiche e sullo sviluppo di eventi di inquinamento (Metcalfe-Smith J.L., 1994). * Corresponding author. Tel.: ; fax: ; lucio.lucadamo@unical.it

2 2 Available online at Il presente lavoro è stato finalizzato alla descrizione della biodiversità e della struttura trofico-funzionale delle comunità dei macroinvertebrati bentonici presenti nel fiume Tacina e nei suoi principali affluenti, il Soleo e il S. Antonio. Tab Rapporti Trofici e loro significato relativo (T: Tagliuzzatori, utilizzatori di detrito vegetale; R: Raschiatori, utilizzatori di perifiton epilitico; C.F.: Collettori Filtratori, utilizzatori di microparticolato sestonico; C.A.: Collettori Aspiratori, utilizzatori di microparticolato bentonico; P: Predatori, utilizzatori di organismi vivi); C.T.: Collettori Totali (C.F. + C.A.). Rapporti trofici Valore soglia T. / C.T. > 0,25 R. / T. + C.T. > 0,75 C.F. / C.A. > 0,50 C.F. + R. / T. + C.A. P. / tutti gli altri > 0,50 > 0,15 2. Materiali e Metodi Significato Elevata quota di CPOM (Coarse Particulate Organic Matter), ovvero detrito vegetale in alveo Produzione maggiore della Respirazione Sovraccarico di microparticolato organico sestonico (SFPOM) rispetto a quello bentonico (BFPOM) Eccesso di substrati instabili o poco favorevoli alla colonizzazione superficiale Eccesso di prede a rapido ciclo biologico ed elevato tasso di colonizzazione Sulla base dello stato di antropizzazione del territorio sono state individuate 11 stazioni di campionamento dislocate lungo il decorso longitudinale delle rispettive aste fluviali (Fig. 2.1) ed eseguiti prelievi di macrobenthos in due differenti fasi stagionali (Giugno e Novembre 2002). Gli organismi sono stati raccolti con l ausilio di un retino immanicato con un diametro di maglia pari a 500 µm, utilizzando la procedura di Ghetti (1997), inquadrati a livello tassonomico (famiglia e genere) e conteggiati per la valutazione della ricchezza tassonomica, delle dimensioni numeriche del taxon dominante, dei G.T.F. (espressi come % sul totale degli individui) e per il calcolo dei Rapporti Trofici (Merrit and Cummins, 1996b). diga su Migliarite buon grado di naturalità F. Soleo transito di bovini F. S. Antonio Taso1 Ta2 Ta3 Taso2 briglie; silos frantoi Tasan1 elevato grado di naturalità 3. Risultati e Discussioni captazione a scopo irriguo e potabile Ta4 Taso3 rimozione della vegetazione riparia agrumicoltura agricoltura intensiva ed estensiva reflui urbani Fig Dislocazione delle stazioni di campionamento e di alcune tipologie di attività antropiche a potenziale impatto. Le Figure 3.1 e 3.2 riportano i dati relativi alle abbondanze numeriche dei prelievi di macrobenthos, del taxon dominante e della Ricchezza Tassonomica. L analisi di correlazione tra la Ricchezza Tassonomica e la rappresentatività percentuale del taxon dominante risulta ottimale (r = -0,725, p < 0,001), suggerendo che spesso l incremento eccessivo di una nicchia è il riflesso di processi di semplificazione ambientale che, come nella fattispecie, risultano associati alla presenza di attività antropiche (Figg. 3.1 e 3.2). Particolarmente impattato appare il Tacina dove, sovente, il taxon dominante arriva a costituire il 50% della comunità e risulta formato da organismi eurivalenti ad elevata capacità di colonizzazione quali il genere Baetis e le famiglie Chironomidae, Simuliidae e Hydropsychidae. La struttura trofico funzionale delle comunità è mostrata nelle Tabelle 3.1 e 3.2. In generale, in entrambi i campionamenti, i Collettori (sia aspiratori che filtratori) sono le categorie più numerose e ciò suggerisce che la canalizzazione dell energia avvenga, in maniera rilevante, attraverso il microparticolato bentonico e sestonico. I raschiatori (consumatori di produzione primaria autoctona) assumono valori piuttosto alti solo nelle stazioni Ta2 (Giugno 2002) e Taso2 (Giugno e Novembre 2002) e, secondariamente, nelle stazioni Ta1, Ta3 e Taso1. Come da previsione, gli organismi che si nutrono di lettiera vegetale Ta5 agrumicoltura RSU in alveo orticoltura; briglia allevamento di ovini Tasan2 F. Tacina Ta6 Ta7 allevamento di bovini; silos; frantoio attività agricole aratura letamazioni

3 15 th Meeting of the Italian Society of Ecology, September 2005, Torino 3 (tagliuzzatori) raggiungono una rappresentatività sensibile a Novembre, ed in quelle stazioni ove risulta ben preservata la componente arborea riparia (Taso1, Taso2 e Tasan1). N. organismi Ta1 Ta2 Ta3 Ta4 Ta5 Ta6 Taso1 Taso2 Taso3 Tasan1 Tasan2 Simuliidae Lymnaeidae Baetis Chironomidae Resto della Comunità Fig Abbondanza numerica del taxon dominante rispetto al totale della comunità macrobentonica (Giugno 2002). Il numero sugli istogrammi esprime il numero totale di taxa presenti nel campione. N. organismi Ta1 Ta2 Ta3 Ta4 Ta5 Ta6 Taso1 Taso2 Taso3 Tasan1 Tasan2 Hydropsychidae Simuliidae Baetis Tab 3.2. Struttura trofico-funzionale delle comunità macrobentoniche relativa al campionamento di Ottobre Stazioni T. C. A. C. F. R. P. Ta1 4% 37% 34% 20% 5% Ta2 5% 33% 32% 19% 11% Ta3 0% 33% 58% 1% 8% Ta4 0% 34% 25% 23% 18% Ta5 9% 32% 56% 0% 3% Ta6 2% 54% 42% 0% 2% Taso1 23% 25% 13% 22% 17% Taso2 21% 17% 19% 37% 6% Taso3 1% 38% 40% 12% 9% Tasan1 26% 13% 30% 22% 8% Tasan2 0% 34% 62% 0% 4% Nella Ta1 l attività della diga (sita sull affluente Migliarite) determina lo sviluppo di un greto ampio e con fisionomia appiattita, impedendo la deposizione di lettiera nell alveo bagnato o, comunque, un accumulo a seguito dei picchi di portata. Nelle Figure 3.3 e 3.4 viene illustrato il risultato della cluster analysis eseguita sui valori dei Rapporti Trofici indicati nelle Tabelle 3.3 e 3.4. Similarity 79,28 Rapporti trofici (Giugno 2002) Athericidae Sericostomatidae Resto della Comunità Fig Abbondanza numerica del taxon dominante rispetto al totale della comunità macrobentonica (Novembre 2002). Il numero sugli istogrammi esprime il numero totale di taxa presenti nel campione. Tab 3.1. Struttura trofico-funzionale delle comunità macrobentoniche relativa al campionamento di Giugno Stazioni T. C. A. C. F. R. P. Ta1 1% 26% 70% 0% 3% Ta2 1% 23% 14% 33% 29% Ta3 0% 45% 52% 0% 3% Ta4 0% 64% 13% 19% 4% Ta5 5% 31% 54% 1% 9% Ta6 6% 70% 19% 1% 4% Taso1 3% 65% 7% 15% 10% Taso2 0% 32% 12% 50% 6% Taso3 0% 40% 43% 4% 3% Tasan1 3% 62% 11% 9% 15% Tasan2 0% 39% 40% 8% 13% 86,19 93,09 100,00 Ta1 Ta5 Ta2 Taso2 Ta3 Tasan 2 Taso3 Ta4 Ta6 Taso1 Tasan1 Fig Cluster analysis eseguita sui valori che assumono i Rapporti Trofici nel campionamento primaverile. Nel campionamento primaverile (Tab. 3.3), per quanto attiene alla produzione primaria (rapporto R/T+C.T.) questa sembra assumere, spesso, valori modesti. Ciò, in parte, potrebbe essere ascrivibile al sensibile grado di ombreggiamento di qualche stazione (Tasan1 e, secondariamente, Taso3) e, soprattutto, all elevato grado di torbidità dell acqua

4 4 Available online at (Ta3, Ta5, Ta6, Tasan2) ed alle perturbazioni idrodinamiche frequenti (Ta1). Tab 3.3. Valori dei rapporti trofici relativi al campionamento primaverile Stazioni T/CT R/T+CT CF/CA R+CF/CA+T P/TA Ta1 0,005 0,003 2,63 2,60 0,002 Ta6 0,007 0,008 2,50 2,00 0,120 Ta2 0,020 0,850 0,61 1,94 0,700 Taso2 0,003 1,14 0,36 1,92 0,060 Ta3 0,002 0,003 1,13 1,13 0,020 Tasan2 0,000 0,100 1,01 1,20 0,150 Taso3 0,002 0,130 1,07 1,40 0,030 Ta4 0,000 0,0 0,200 0,49 0,040 Ta6 0,070 0,008 0,270 0,25 0,037 Taso1 0,040 0,200 0,10 0,30 0,100 Tasan1 0,030 0,110 0,180 0,31 0,170 stazioni Taso1, Taso2 e Tasan1 mostrano un alto valore dei rapporti T/C.T. e C.F./C.A. suggerendo che la decomposizione del detrito fogliare sostenga l attività dei filtratori (tab. 3.4). Assenti sono le dilatazioni di nicchia (Fig. 3.2). In quasi tutte le altre stazioni (Fig. 3.4), pur mancando eventi piovosi rilevanti ed in assenza, in diversi casi, di una componente arborea riparia ben sviluppata, si assiste ad un sensibile aumento del valore C.F./C.A., spesso associato ad un incremento di una singola nicchia (Fig. 3.2). Ciò denota l acuirsi dei fenomeni di impatto antropico da scarichi inquinanti. Similarity 84,05 Rapporti trofici Novembre 2002 Le stazioni Ta2 e Taso3, benchè mostrino una volta ben sviluppata, presentano valori molto alti del rapporto R/T+CT e ciò fa ipotizzare la presenza di fattori che promuovano la crescita microalgale ovvero un miglioramento dell irraggiamento bentonico (Ta2) a causa di una drastica riduzione della portata (dovuta a captazioni idriche) e per lo sviluppo di deflussi eutrofizzanti (Taso2). Delle altre stazioni, cinque mostrano un eccesso di SFPOM rispetto alla BFPOM (Ta1, Ta3, Ta5, Tasan2 e Taso3) e tre di queste hanno anche un rapporto Taxon Dominante/Resto della Comunità elevato (Ta1 = 2,31; Ta3 = 1,01 Ta5 = 1,35). Nella stazione Ta1 l eccesso di SFPOM è attribuibile agli aumenti artificiali di portata (Fig. 2.1) che impongono anche una semplificazione della comunità. Nelle altre stazioni, dal momento che la frequenza degli eventi pluviali è fortemente diradata e il regime idrologico tende ad una fase di magra, l aumento di SFPOM è ascrivibile alla produzione di deflussi legati alle attività agricole e zootecniche. Tutte le stazioni rimanenti hanno un rapporto C.F./C.A. inferiore a 0,50 e due di queste presentano un T.D./R.C elevato (Ta4 = 1,21; Ta6 = 1,22), supportando l ipotesi che il carico organico inquinante (visto il sovradimensionamento di nicchia) sia presente come BFPOM ovvero derivi dallo sviluppo di deflussi episodici, di breve durata ma elevata intensità. Nel campionamento autunnale le 89,37 94,68 100,00 Ta1 Ta2 Taso3 Ta4 Ta6 Taso2 Ta3 Tasan2 Ta5 Tasan1 Taso1 Fig Cluster analysis eseguita sui valori che assumono i Rapporti Trofici nel campionamento autunnale. Tab 3.4. Valori dei Rapporti Trofici relativi al campionamento autunnale. Stazioni T/CT R/T+CT CF/CA R+CF/CA+T P/TA Ta1 0,050 0,260 0,950 1,34 0,050 Ta2 0,080 0,270 0,950 1,34 0,050 Taso3 0,050 0,150 1,04 1,33 0,100 Ta4 0,004 0,380 0,75 1,39 0,220 Ta6 0,020 0,000 0,77 0,74 0,018 Taso2 0,580 0,610 1,17 1,47 0,070 Ta3 0,000 0,002 1,76 1,77 0,090 Tasan2 0,000 0,001 1,83 1,84 0,039 Ta5 0,100 0,000 1,70 1,34 0,026 Tasan1 0,60 0,310 2,0 1,30 0,080 Taso1 0,690 0,360 0,51 0,73 0, Conclusioni Lo studio della struttura Trofico-Funzionale dei fiumi Tacina, Soleo e S. Antonio ha messo in

5 15 th Meeting of the Italian Society of Ecology, September 2005, Torino 5 evidenza che tali corpi idrici sono soggetti a deflussi arricchiti di sostanza organica e nutrienti, probabilmente promossi dalle attività agricole, zootecniche ed agro-industriali (frantoi) presenti. Questi eventi determinano non solo la dilatazione di intere categorie trofico-funzionali, ma anche di singole nicchie ecologiche che diventano dominanti nell ambito dei raggruppamenti. 5. Bibliografia Ghetti P. F. (1997). Indice Biotico Esteso I macroinvertebrati nel controllo della qualità degli ambienti di acque correnti. Provincia autonoma di Trento Agenzia provinciale per la protezione dell ambiente, Trento. Merrit R.W. and Cummins K.W. (Eds) (1996a). An introduction to the aquatic insects of North America, (3rd edn). Kendall/Hunt Publishing Company, Iowa. Merrit R.W. and Cummins K.W. (1996b). Trophic relations of macroinvertebrates. In Methods in Stream Ecology (Hauer F.R. and Lamberti G.A. eds). Academis Press, San Diego. CA. Metcalfe-Smith J.L. (1994). Biological Water Quality Assesment of Rivers: Use of Macroinvertebrate Communities. In The Rivers Handbook (Calow P. and Geoffrey G.E. eds). Blackwell Science, Oxford, U.K.