valeria lencioni - muse · 2009-06-23 · valeria lencioni sezione zoologia degli invertebrati e...
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MODULO 4: Specie indicatrici di salute ambientale: i bioindicatori
L’IMPIEGO DEGLI INVERTEBRATI COME INDICATORI DI CAMBIAMENTI AMBIENTALI E DI QUALITÀ AMBIENTALE
CON PARTICOLARE RIFERIMENTO ALLE SPECIE ACQUATICHE E AGLI AMBIENTI ACQUATICI
Progetto “Siamo tutti biodiversi?”
Valeria LencioniSezione Zoologia degli Invertebrati e Idrobiologia
Microinvertebrati: < 1 mmProtozoa, Rotifera, Nematoda,
Gastrotricha, Tardigrada, Hydracarina, Ostracoda, Polychaeta, Crustacea
• Diptera• Trichoptera• Plecoptera• Ephemeroptera • Coleoptera• Odonata• Heteroptera• Megaloptera
Insetti
• Tricladida• Hirudinea• Oligochaeta• Crustacea• Gasteropoda• Bivalvia• Porifera• Bryozoa• Cnidaria
Macroinvertebrati: > 1 mm
Simuliidae TipulidaeLimoniidae
Ephemeroptera Plecoptera
Trichoptera
Chironomidae
Odonata Coleoptera
Macroinvertebrati
TricladidaOligochaetaHirudinea
Crustacea BivalviaGastropoda
Macroinvertebrati
fase terrestre
fase acquatica
Eterometaboli: metamorfosi incompletaOlometaboli: metamorfosi completa
Colonizzano tutti i microhabitat del fondo e delle rive di torrenti, fiumi, sorgenti, laghi e pozze
strisciando sui sassi, infossandosi nel fango, insinuandosi tra i granelli di ghiaia o nuotando tra la vegetazione sommersa
Si nutrono di:
alghe bentoniche (raschiatori)
frammenti di animali o vegetali morti che raccolgono sul substrato (raccoglitori, detritivori, tagliuzzatori)
particelle sospese nella colonna d’acqua (filtratori)
altri invertebrati , avannotti o girini di anfibi (predatori)
Vivono, almeno in una fase della loro vita, a contatto con il substrato
Con il termine biomonitoraggio si intende l’insieme delle metodologie che utilizzano esseri viventi per trarre informazioni sullo stato dell’ambiente.
Gli indici biotici sono strumenti di sintesi, calcolati sulla base di diverse misure dirette operate sulle comunità, finalizzati a megliointerpretare lo stato dell'ambiente. Alcuni indici derivano dalla combinazione di parametri quali abbondanza, biomassa, diversitàspecifica, altri ponderano la presenza di specie indicatrici oppure l'abbondanza reciproca di gruppi tassonomici a cui vengonoassegnati differenti livelli di sensibilità o tolleranza a determinate tipologie di disturbo (inquinamento organico, inquinamento dametalli, perdita di substrato, ecc.).
Bioindicatore: si intende un “organismo o un sistema biologico usato per valutare una modificazione – generalmente degenerativa – della qualitàdell’ambiente.Secondo i casi, il bioindicatore potrà essere una comunità, un gruppo di specie con comportamento analogo (gruppo ecologico), una specie particolarmente sensibile (specie indicatrice), oppure una porzione di organismo, come organi tessuti cellule o anche una soluzione di estratti enzimatici” (Iserentant & De Sloover, 1976).
Perché i macroinvertebrati sono ottimi bioindicatori o “organismi sentinella”?
ubiquitàelevata abbondanza e ricchezza di speciescarsa mobilità e forte legame con il proprio habitatciclo vitale relativamente lungorispondono a variazioni naturali e antropiche di temperatura dell’acqua, parametri chimici (es. conducibilità, pH, livello dei nutrienti e ossigeno) e idrologici (velocità di corrente, portata, granulometria, stabilità dell’alveo) integrano l’effetto di stress multipli sull’ecosistemaoccupano tutti i livelli trofici tra i consumatori hanno un importante ruolo di autodepuratorisono relativamente facili da campionare e identificare (insetti a livello famiglia/genere) anche da parte di non specialisti
- SINGOLI ORGANISMI
Biomonitoraggio - basato su:
come indicatori dello stato ambientale e loro risposte a stress-morfologiche - es. deformità morfologiche determinate dalla presenza di sostanze inquinanti nelle larve
-fisiologiche, biochimiche, citologiche (biomarkers) - es. misure di energia di metabolismo (concentrazione di adenilati), attività enzimatica (enzimi metabolici e di detossificazione), RNA, DNA, aminoacidi, contenuto proteico
-comportamentali es. la frequenza dei movimenti ondulatori respiratori aumenta con il diminuire della concentrazione di ossigeno nelle larve
Gli INDICI BIOTICI basati sul valore indicatore di singole specie/gruppi di specie/taxa la cui presenza o assenza indica una particolare condizione ambientale
Possono essere
- multimetrici: un indice multimetrico consiste in una serie di misure, ognuna delle quali rappresenta una caratteristica misurabile della comunità (metric), che cambia in modo prevedibile con la variazione delle condizioni ambientali
- integrati: utilizzano per la componente biotica un indice multimetrico biologicocui sono aggiunti indicatori chimici ed ecotossicologici
- COMUNITÀ o alcuni gruppi tassonomici
Macroinvertebrati acquatici come bioindicatori dicambiamenti ambientali
In risposta all’impatto antropico la struttura della comunità mostra un certo grado di allontanamento da una condizione ottimale, tipica della comunità che colonizza il corpo idrico in condizioni di buona efficienza dell’ecosistema, allontanamento che è diverso a seconda del diverso tipo di impatto
Rosenberg & Resh (Ed.) 1993 – Freshwater biomonitoring and benthicmacroinvertebrates. New York: Chapman and Hall, 488 pp.
Impatti indiretti (effetto serra e ritiro di ghiacciai, acidificazione, ecc.)
19 agosto 1932 30 agosto 2002
Impatti diretti (diffusi/puntiformi) (agricoltura, pascolo, hydropeacking, scarichi civili e industriali, ecc.)
livello famiglia/classe (Italia)
Indici biotici e ambientali europeibasati sulle specie diChironomidi e Oligocheti (SaprobicIndex, BQI, ecc.) in quanto ottimi indicatoridi stato trofico, livellodi ossigenazione e acidificazione, di inquinamento chimico e radioattivo
(Brundin 1949, Saether 1979)
Oligochaeta
Chironomidae
Fino anni ‘50 Saprobienindex (Kolkwitz & Marsson 1909) - fiumibasato sulle modificazioni della composizione della comunità biologica a livello di specie in relazione ai processi di autodepurazione che si verificano lungo il profilo longitudinale di un corpo idrico, a valle di uno scarico organico
Oggi più di 50 indici biotici basati interamente o in parte sui macroinvertebrati, utilizzati attualmente per la valutazione della qualità delle acque correnti
Anni ’70 diffusione su larga scala degli indici per valutare la qualità dei fiumi
Indici biotici e bioindicatori - Ambienti lotici
Indice Biotico Esteso (mod. Ghetti 1986 da Extended Biotic Index, Woodiwiss, 1978) per valutare la qualità delle acque correnti (D.Lgs. 152/99 modif. 246/00) prende in considerazione il numero e la sensibilità ecologica (esigenza per ossigeno) di UnitàSistematiche di macroinvertebrati bentonici
+ se
nsib
ili-
sens
ibili
I punteggi da 1 = ambiente fortemente compromesso e inquinato a 14 = acque pulite
raggruppati in cinque classi di qualità, dalla Classe I (ambiente non inquinato) alla Classe V (ambiente molto inquinato)
La classificazione dei corsi d’acqua viene effettuata incrociando i dati dell’indicatore LIM con i dati dell’indicatore IBE → l‘Indice SECA “Stato Ecologico dei Corsi d’Acqua”.
Indice LIM (Livello di Inquinamento da Macrodescrittori) si ottiene calcolando per ognuno dei parametri definiti come “Macrodescrittori” (Ossigeno disciolto, BOD5, COD, Azoto ammoniacale, Azoto nitrico, Fosforo totale, EscherichiaColi) il 75° percentile su di una serie annua di 12 valori (misurazioni mensili) e individuando, all’interno di una tabella, un punteggio per ciascun parametro. Dalla somma di questi valori si ottiene un punteggio totale e un corrispondente livello di inquinamento (5 livelli di inquinamento da Pessimo a Elevato)
Indice SACA (Stato Ambientale dei Corsi d’Acqua) è una classificazione dei corsi d’acqua effettuata rapportando i dati relativi al SECA con i dati relativi alla presenza di inquinanti chimici organici e inorganici addizionali individuati dalla tabella 1 dell’Allegato I del D.Lgs.152/99
In Italia la classificazione degli ambienti lacustri è basata su indicatori “macrodescrittori”dello stato trofico dei laghi trasparenza, % saturazione di ossigeno ipolimnetico, clorofilla ae fosforo totale: indice SEL (Stato Ecologico dei Laghi) che definisce 5 classi di qualità(dove 1 è la “migliore” e 5 la “peggiore”)
L’indice SAL (Stato Ambientale dei Laghi) è una classificazione dei laghi effettuata rapportando i dati relativi al SEL con i dati relativi alla presenza degli inquinanti chimici organici e inorganici addizionali riportati nella tab 1 dell’allegato I D.Lgs.152/99
Indici biotici e bioindicatori - Ambienti lentici
apertura di numerosi crepacci e aumento dello scorrimento dell'acqua superficiale di fusione che crea canali serpeggianti e inghiottitoi sul ghiacciaio e ingrossa i torrenti da esso alimentati→ alterazioni del regime termico, idrologico, chimico-fisico → conseguenze sulla flora e la fauna che li abitano
Cambiamento climatico globale – effetto serra e ritiro dei ghiacciai
SUL LUNGO TERMINE
†Chironomidi Diamesini indicatori del livello di glacialità delle acque montane
0-11-22-33-44-55-66-77-88-9
9-1010-1111-1212-1314-1515-1616-1718-1919-2021-2223-2426-2729-3030-3131-3232-3333-3435-3637-3839-4044-4548-4949-5054-5557-5859-60
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Zone
zone 1
zone 2
zone 3
zone 4
zone 5
2 4 6 8 10 12 14 16
Total sum of squares
CONISS
Chironomidi sub-fossili indicatori di condizioni climatiche/ambientali del passato
La composizione della comunità a Chironomidi (capsule cefaliche) è strettamente correlata alla della temperatura media estiva dell’aria in superficie (cambiamento climatico – 12000 anni fa) e dello stato trofico dei laghi (evoluzione della trofia di un bacino – uso del territorio)
paleolimnologia
1. Ampia distribuzione2. Abbondanza di individui3. Ricchezza di specie4. Importanza nella funzionalità
ecosistemica5. Sensibilità ai cambiamenti
ambientali6. Semplice da campionare e
identificare (genere/famiglia)
Gli invertebrati terrestri come bioindicatori
Livello di popolazione di una determinata specie
Livello di comunità (intera o gruppi)
Ambiente boschivoIncendiAssenza di legni marcescentiAssenza boschi maturi
Prati e pascoliPesticidi, assenza bestiame sfalcio selvaggio
LIVELLO DI COMUNITÀ
1. Ricchezza di specie2. Abbondanza di individui3. Keystone species4. Parametri adattativi delle singole
specie
1. Cambiamenti fisici/climatici nell’ambiente (T, precipitazioni, umidità…)
2. Cambiamenti chimici nell’ambiente (pH, metalli pesanti, pesticidi)
3. Qualità e valore conservazionistico di un ambiente
4. Cambiamenti dello stato ecologico di un habitat nello spazio e nel tempo
Informazioni su:
Quali artropodi sono utilizzati come bioindicatori?
Lepidotteri
Ditteri Sirfidisensibili a insetticidi
larve afidofaghe
Bruco -> sensibili agli insetticidi selettivi nei confronti della pianta ospite
poco mobili quindi legati selettivamente all’habitatsensibili a erbicidi causa cuticola sottile
Ragni
Coleotteri Carabidi
rispondono alle attività antropiche
dimensioni ali
predatori epigei o “aerei”
alimentazione
Indice QBS-ar: INDICE DI QUALITA’ BIOLOGICA DEI SUOLI mediante MICROARTROPODI (Parisi, 2001) Valuta la qualità biologica di un suolo attraverso la biodiversità dei microartropodi (isopodi, acari, collemboli…) utilizzati come bioindicatori. Questi organismi presentano una serie complessa di adattamenti e di conseguenze alla vita nell’ambiente edafico e si dimostrano sensibili allo stato di sofferenza di un suolo che può derivare dalle lavorazioni agricole e dal compattamento dovuto al passaggio di uomini e mezzi.
I taxa di organismi vengono raggruppati in base al loro grado di adattamento all’ambiente edafico.Maggiore è il grado di adattamento dei microartropodi al suolo e minore è la loro capacitàdi abbandonare il suolo in condizioni sfavorevoli.La presenza / assenza degli organismi più adattati diventa un buon indicatore del livello di disturbo del suolo.
Parisi et al. (2001)