La Criticità del Lago di Garda

Transcript

1 Forum Acqua - 19 maggio 2018 Sala Convegni CAFC s.p.a. - Udine La Criticità del Lago di Garda Nico Salmaso Fondazione Mach, Istituto Agrario di S. Michele all Adige, Trento, Italy nico.salmaso@fmach.it Eco-AlpsWater 1

2 La Terra contiene oltre 1 miliardo di km 3 di acqua 35 milioni di km 3 di acqua dolce del pianeta, di cui solo lo 0.6% in superficie: 90,000 km 3 nei laghi 90,000 km 3 nel suolo e permafrost Vapore acqueo, zone umide. 2

3 The quality of lake waters is due to: Global change Physiography Local, anthropogenic impacts Climate change and variability Landscape Filter Geographic position Catchment characteristics Morphometry Hydrology Land use and nutrient loads La comprensione degli impatti a diverse scale spaziali e temporali, richiede un approccio qualificato e multi- e interdisciplinare. Modified, from Blenckner et al., 2007 Internal Lake Filter From: Blenckner et al., 2007; modified Lake History Abiotic/Biotic Interactions Lake Ecosystem Response 3

4 Rete Ecologica di Ricerche a Lungo Termine (LTER) Laghi Sudalpini LTER_EU_IT_008 Stazione Lago di Garda LTER-Garda station since Orta Candia Maggiore Como Iseo Garda Stazione Sirmione E. Zilioli Persona di contatto: nico.salmaso@fmach.it Argomenti di ricerca nel Lago di Garda Eutrofizzazione e cambiamenti climatici Struttura e dinamica delle comunità acquatiche Metabolomica e genetica delle alghe tossiche Reti trofiche Paleolimnologia Telerilevamento Infrastrutture tecnologiche (Lago di Garda) Laboratori chimici e isotopi stabili Laboratori di microscopia e biologia Laboratori di genetica Laboratori di metagenomica (DNA ambientale) e biologia computazionale Laboratori di paleolimnologia Laboratori GIS e telerilevamento Lago di Garda, tra il 2014 e il 2017: >30 articoli su riviste internazionali e >40 contributi in congressi/convegni internazionali 4

5 Principali variazioni documentate negli ultimi due decenni nel Lago di Garda 1. Riscaldamento della colonna d acqua 2. Eutrofizzazione e oligotrofizzazione del lago 3. Cambiamenti nella struttura delle comunità algali e cianobatteriche 4. Comparsa di specie alloctone 5

6 Salmaso et al., Hydrobiologia. Forum Acqua - 19 maggio Sala Convegni CAFC s.p.a. - Udine 1. Riscaldamento della colonna d acqua Trend: 0.35 C decade m 235 globally distributed lakes between 1985 and 2009 Global lake surface warming 0.34 C decade -1 O'Reilly et al., Geophysical Research Letters. Salmaso et al., 2018, submitted 6

7 1. Riscaldamento della colonna d acqua The effects of global warming are complex. The climate south of the Alps has been affected by important changes in the atmospheric circulation pattern In winter, the positive phases in the East Atlantic pattern, which are associated to warm winters, showed a strong increase in the last 30 years. High EA values: Warm winters EA mode, winter negative state H Cold air Low EA values: Cold winters Salmaso, 2012; Modified from Salmaso et al., 2018, submitted 7

8 Presenze turistiche sul Lago di Garda (ultime stime: 25 milioni/anno) Impatto antropico 2. Eutrofizzazione e oligotrofizzazione del lago Trento Brescia Verona Mantova 8

9 2. Eutrofizzazione e oligotrofizzazione del lago Evoluzione trofica a lungo termine Evoluzione temporale del fosforo totale (TP) nella colonna d acqua del Lago di Garda. Adattato e aggiornato da: Mosello et al. (2010); Salmaso & Mosello (2010); Salmaso et al. (2017) Dalla metà degli anni 2000, il lago ha mostrato una chiara tendenza alla diminuzione del fosforo totale (TP) nell intera colonna d acqua. Nel contempo, si è osservata una diminuzione di TP anche negli strati superficiali dovuta: - alla diminuzione di P nel lago - alla diminuita frequenza degli eventi di mescolamento completo, e quindi al minore rifornimento di nutrienti dalle acque profonde verso la superficie. 9

10 3. Cambiamenti nella struttura delle comunità algali e cianobatteriche Effetti della recente diminuzione del P sulle comunità algali Conferma del drastico cambiamento nelle caratteristiche del lago avvenuto nella metà degli anni 2000 Drastica diminuzione dei cianobatteri tossigenici, in particolare Planktothrix, una specie mesotrofa Aumento di microalghe mixotrofe, in grado di ottenere fonti alternative di P Comparsa di nuove specie di cianobatteri e dinoflagellati Planktothrix rubescens Tychonema bourrellyi 10

11 Cianobatteri: almeno 3 caratteristiche negative principali 1. Aumentano nei laghi ricchi di nutrienti (tipiche specie eutrofiche) 3. Cambiamenti nella struttura delle comunità algali e cianobatteriche La diminuzione della biomassa dei cianobatteri costituisce un elemento positivo per la qualità delle acque del Garda 2. Danno luogo a «fioriture algali» 3. Possono svilupparsi con ceppi tossici, in grado di produrre un ampia varietà di tossine Epatotossine e potenziali promotori tumorali Neurotossine Dermatotossine (es. Aplisiatossine), irritanti e carcinogenici (prodotte da specie marine) 11

12 Aumento importanza di nuovi cianobatteri: Tychonema bourrellyi 3. Cambiamenti nella struttura delle comunità algali e cianobatteriche Anatoxin-a La maggior parte dei ceppi di Tychonema isolati dai grandi laghi a sud delle Alpi è risultata positiva per la presenza dei geni anac e anaf che sono parte del cluster genico che codifica l anatossina-a, una neurotossina Proline adenylation protein PKS, polyketide synthase 2018 up to 1870 µg/l Shams et al. 2015, Water Research Salmaso et al. 2016, FEMS Microbiology Ecology Capelli et al., 2017, Hydrobiologia In Lake Garda: < 1µg/L Specie mai rilevata con elevate abbondanze prima del 2014, ora oggetto di monitoraggio da parte delle agenzie per l ambiente 12

13 Microcystins producers Le fioriture di Dolichospermum lemmermannii nel Lago di Garda si sono sempre sviluppate con ceppi non tossici Non toxic Salmaso et al., 2015a, Harmful Algae Salmaso et al., 2015b, Adv. Ocean. Limnol. Capelli et al., 2017, Harmful Algae 13

14 4. Comparsa di specie alloctone Sulla base degli ultimi censimenti (Ciutti & Cappelletti, 2017; Cappelletti & Ciutti, 2017; FEM) nel lago di Garda ci sono ca. 50 specie alloctone, invasive o potenzialmente invasive 25 vertebrati (20 pesci) 15 specie di invertebrati 3 di piante acquatiche 6 alghe Specie alloctone (aliene) Coregone Orconectes limosus Gambero americano Corbicula fluminea vongole cinesi Dikerogammarus villosus gamberetto killer Silurus glanis e specie estinte o in via di estinzione Potamon fluviatile Estinto? 14

15 Forum Acqua - 19 maggio Sala Convegni CAFC s.p.a. - Udine 4. Comparsa di specie alloctone Synanodonta Corbicula Courtesy of Francesca Ciutti, FEM-CTT15

16 Come possiamo classificare le condizioni di salute del Lago di Garda? Considerazioni generali, tenendo conto delle caratteristiche limnologiche e del trend generale: Negli ultimi 10 anni il lago ha mostrato segni evidenti di miglioramento; preoccupante appare il problema dovuto all introduzione di specie aliene. Sulla base dei risultati dei monitoraggi condotti dalle Agenzie per l Ambiente: Stato ecologico da sufficiente a buono Recentemente è emersa la seria necessità di aggiornare i sistemi di monitoraggio delle specie acquatiche associando alle tecniche tradizionali attualmente in uso (es. microscopia, reti da pesca etc.) tecniche avanzate e molto meno costose di metagenomica contribuendo alle tecniche di monitoraggio di nuova generazione 16

17 Determinazione degli organismi con tecniche di metagenomica Marker gene amplification metagenomics (metagenetics or targeted metagenomics), is a high-throughput sequencing (HTS) application focusing on a nucleotide target (e.g. 16S rrna genes) to describe the taxonomic content of a sample Environmental DNA 1) Collect water sample 2) Extract environmental DNA 3) Amplify target genes (e.g. 16S, 18S rrna, ITS) 5) Community analysis 4) Sequencing 17

18 Provisional, non official logo Eco-AlpsWater 6 stati membri 12 partner FEM LP (coordinator, N. Salmaso) 37 Observers Aprile 2018 Aprile 2021 L introduzione delle tecniche di metagenomica ambientale nei sistemi di monitoraggio delle acque lacustri e fluviali implementati dalle agenzie ed enti governativi europei è oggetto del Progetto Eco- AlpsWater 18

19 Conclusioni Gli ambiti di ricerca e monitoraggio si sono focalizzati su tematiche riguardanti la qualità delle acque, con particolare riguardo alle componenti chimiche e biologiche, studiate a diverse scale temporali e spaziali Negli ultimi 10 anni il lago ha mostrato segni evidenti di miglioramento; preoccupante appare il problema dovuto all introduzione di specie aliene. Su queste tematiche si stanno rapidamente concretizzando nuovi orizzonti di ricerca, basati p. es. sull utilizzo di tecniche di metagenomica (Progetto Eco-AlpsWater) Uscita nel 2018: Volume speciale dedicato ai grandi laghi subalpini, a cura di N. Salmaso, O. Anneville, D. Straile & P. Viaroli Fioritura non tossica di Dolichospermum 19 lemmermannii (cianobatteri) a Riva del Garda