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Variazione giornaliera della comunità fitoplanctonica del Fiume
Adige a Boara Pisani
Andrea Zignin
IASMA Research and Innovation Centre Fondazione Edmund Mach – Area Ambiente, Programma Biocomplessità e Dinamiche degli Ecosistemi
Obiettivi e risultati attesi
• Gli studi effettuati a scala giornaliera sono importanti per valutare l’esistenza di variazioni della comunità fitoplanctonica in periodi brevi; ciò permette di interpretare correttamente le variazioni osservate nei campionamenti svolti a scala settimanale e/o mensile.
• Formulazione di modelli previsionali di sviluppo di biomassa algale in funzione delle principali variabili forzanti.
• Valutare la variazione giornaliera delle principali variabili chimiche-fisiche
• Valutare se esiste un controllo bottom up e top down sullo sviluppo della comunità fitoplanctonica
• Stimare l’aumento di portata in cui l’effetto wash-out diventa significativo• Valutare se un aumento di portata induce una riduzione della biodiversità della comunità fitoplanctonica
• Valutazione di eventuali situazioni idrologiche che potrebbero innescare bloom algali.
Inoltre:
Ambiente di studio
Vicenza
Padova
Trento
Venezia
Rovigo
VeronaLakeGarda
Bolzano
LakeResia
LakeS. Giustina
Ad
riatic
Se
a
Switzerland
Austria
ADIGE
AD
IGE
ADIGE
LakeIdro
50 km
N
S
W E
Italy
Campionamenti ogni 8 ore8.00-16.00-24.00
Settimana 8-14 settembre 2008
Fondo melmosoScarsa presenza di sassi e
vegetazione sommersa
No “dead zone”
Assenza di affluenti
Variabili fisiche chimiche e biologiche
Portata (mPortata (m33 s s-1-1))
Alta pressione in tutto il bacino
Rilascio d’acqua causatadall’entrata in funzione delle centrali idroelettriche presenti nella parte settentrionale del bacino
Prelievi per l’irrigazione
Forti temporali con pioggia intensa
Velocità media settimana 1.02 m s -1
0.95 m s-1
1.10 m s-1
15
16
17
18
19
20
8 16 lunedì
24 8 16 martedi
24 8 16mercoledì
24 8 16 giovedì
24 8 16 venerdì
24 8 16 sabato
24 8 16domenica
24
Tem
p (
°C)
La temperatura mostra un evidente andamento ciclico giornaliero,significativamente dipendente con l’andamento della portata
Acqua fredda meteorica
8.0
8.1
8.2
8.3
8 16 lunedì
24 8 16 martedi
24 8 16mercoledì
24 8 16 giovedì
24 8 16 venerdì
24 8 16 sabato
24 8 16domenica
24
pH
fotosintesi Nei momenti di bassa portata il pH è influenzato dall’attività fotosintetica del fitoplancton
240
260
280
300
8 16 lunedì
24 8 16 martedi
24 8 16mercoledì
24 8 16 giovedì
24 8 16 venerdì
24 8 16 sabato
24 8 16domenica
24
Co
nd
. 25°
(m S
cm
-1)
La conducibilità risulta influenzata dall’andamento della portata e dall’immissione di acqua proveniente da altre fonti.
9
10
11
8 16 lunedì
24 8 16 martedi
24 8 16mercoledì
24 8 16 giovedì
24 8 16 venerdì
24 8 16 sabato
24 8 16domenica
24
WIN
KL
ER
(m
g l-1
)
92
96
100
104
108
8 16 lunedì
24 8 16 martedi
24 8 16mercoledì
24 8 16 giovedì
24 8 16 venerdì
24 8 16 sabato
24 8 16domenica
24
(% O
2)
8.5
9.0
9.5
10.0
15 16 17 18 19 20
T (°C)
O2 (m
g l-1
)
r2 = 0.63p< .01n=21
Nelle acque correnti l’ossigeno è contenuto quasi sempre in quantità prossime al valore di saturazione. Ciò significa che la sua concentrazione è strettamente
dipendente alla temperatura
100
140
180
220
0 20 40 60 80 100 120 140
Portata (m3 s-1)
Dry
weig
ht (m
g l
-1)
r2=0.51p <.05n=21
0
10
20
30
40
50
0 20 40 60 80 100 120 140
Portata (m3 s-1)
Torb
idità
(NTU
)
r2=0.70 p <.01n=21
0
20
40
60
80
100
120
140
8 16 lunedì
24 8 16 martedi
24 8 16mercoledì
24 8 16 giovedì
24 8 16 venerdì
24 8 16 sabato
24 8 16domenica
24
Dry
Wei
gh
t (
mg
l-1)
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
8 16 lunedì
24 8 16 martedi
24 8 16mercoledì
24 8 16 giovedì
24 8 16 venerdì
24 8 16 sabato
24 8 16domenica
24
Tu
rbid
ity
(NT
U)
Zeu= 21.3 x NTU -0.70 (Salmaso & Zignin,submitted)
met
ri
Superficie del fiume
52%
20%20%
30% MEDIA DELLA ZONA EUFOTICA
0
5
10
15
20
25
30
35
8 16 lunedì
24 8 16 martedi
24 8 16mercoledì
24 8 16 giovedì
24 8 16 venerdì
24 8 16 sabato
24 8 16domenica
24
RP
(m g
l-1
)
0.8
0.9
1.0
1.1
1.2
8 16 lunedì
24 8 16 martedi
24 8 16mercoledì
24 8 16 giovedì
24 8 16 venerdì
24 8 16 sabato
24 8 16domenica
24
DIN
(m
g l-1
)
2.0
2.5
3.0
8 16 lunedì
24 8 16 martedi
24 8 16mercoledì
24 8 16 giovedì
24 8 16 venerdì
24 8 16 sabato
24 8 16domenica
24
silic
e re
atti
va (
mg
l-1)
> 10 mg l-1
> 0.1 mg l-1> 0.2 mg l-1
0
20
40
60
80
100
120
140
8 16 lunedì
24 8 16 martedi
24 8 16mercoledì
24 8 16 giovedì
24 8 16 venerdì
24 8 16 sabato
24 8 16domenica
24
TP
(mg
l-1)
Nutrienti Algali
X=20.2 + 3.9 X= 63.8 + 29.3
X= 0.91 + 0.06 X= 2.27 + 0.15
0
500
1000
1500
2000
8 16 lunedì
24 8 16 martedi
24 8 16mercoledì
24 8 16 giovedì
24 8 16 venerdì
24 8 16 sabato
24 8 16domenica
24
den
sità
(in
d m
-3)
Zooplancton
Keratella cochlearis
Kellicottia longispina
Bdelloidea Keratella cochlearisLecane sp. Keratella quadrataNotholca sp.Kellicottia longispinaCephalodella sp.Naupli di ciclopoidi
Den
sità
cre
scen
teLecane sp.
Keratella cochlearis
Can a community of small-bodied grazers control phytoplankton in rivers?Can a community of small-bodied grazers control phytoplankton in rivers?V. Gosselain,J.P Descy Freshwater Biology (1998)
La biomassa fitoplanctonica sembrerebbe controllata da fattori biotici solo nel periodo estivo di bassa portata.
0
1000
2000
100 120 140 160 180 200 220
Portata (m3 s-1)
den
sità
zo
op
lan
cto
n (
ind
m- 3
) r2=0.82p <.01n=21
0
1000
2000
0 20 40 60 80 100 120 140
Dry Weight (mg l-1)
de
ns
ità
zo
op
lan
cto
n (
ind
m-3
) r2=0.67p <.05n=21
0
500
1000
1500
2000
0 20 40 60 80 100 120 140
Dry Weight (mg l-1)
den
sità
zo
op
lan
cto
n (
ind
m-3
)
Suspended clay and the population dynamics of planktonic rotifers and cladocerans (Kevin L. et al. 1990)
50-100 mg l-1 causa una drastica riduzione nella crescita di popolazione di rotiferi e copepodi
0
100
200
300
400
500
600
700
800
8 16 lunedì
24 8 16 martedi
24 8 16mercoledì
24 8 16 giovedì
24 8 16 venerdì
24 8 16 sabato
24 8 16domenica
24
Bio
vo
lum
e (m
m3m
-3)
0.0
1.0
2.0
3.0
4.0
8 16 lunedì
24 8 16 martedi
24 8 16mercoledì
24 8 16 giovedì
24 8 16 venerdì
24 8 16 sabato
24 8 16domenica
24
Ch
l a (
m g l-1
)
r2=0.82p <.01n=21
0
100
200
300
400
500
600
700
800
100 120 140 160 180 200 220
Portata (m3 s-1)
Biov
olum
e (m
m3 m
-3)
0
1
2
3
4
100 120 140 160 180 200 220
Portata (m3 s-1)
Chl a
(m
g l-1
)
r2=0.73p <.01n=21
X= 1.77 + 0.83
X= 402.2 + 178.9
Descrittori di biomassa algale
Comunità fitoplanctonica
0102030405060708090
8 16 lunedì
24 8 16 martedi
24 8 16mercoledì
24 8 16 giovedì
24 8 16 venerdì
24 8 16 sabato
24 8 16domenica
24
(mm
3 m-3
)
AA1Nostocales AA2OscillatorialesAA3coccoid CA1ChlorococcalesCA2Chlamydomonadales CAZ_DesmidiaceaeGA1Ochromonadales HD1PeridinialesLA1Cryptophyceae KA1katablephariodophytaEA1Euglenales
0
100
200
300
400
500
600
700
8 16 lunedì
24 8 16 martedi
24 8 16mercoledì
24 8 16 giovedì
24 8 16 venerdì
24 8 16 sabato
24 8 16domenica
24
(mm
3 m
-3)
GF2Pennales GF1Centrales
Gruppi algaliGruppi algali63 taxa63 taxa
Chlorophyceae 14 taxa
Bacillariophyceae 30 taxa
Cryptophyceae 8 taxa
Euglenophyceae 1 taxon
Dinophyceae 4 taxa
Chrysophyceae 2 taxa
Cianophyceae 5 taxa
biod
iver
sità
cre
scen
te
-0.3
-0.2
-0.1
0
0.1
0.2
0.3
-0.25 -0.15 -0.05 0.05 0.15 0.25
NM
DS
2
NMDS 1
stress=0.16Gruppi morfo-funzionali
-0.2 -0.1 0.0 0.1 0.2
-0.2
-0.1
0.0
0.1
0.2
1A1B1C
2A
2B 2C
3A
3B
3C
4A
4B
4C
5A
5B5C
6A
6B
6C7A
7B7C
T
NTUD.W
Q
zooZeu
Chla
BV
NM
DS
2
NMDS 1
lunedì
domenica
-0.2 -0.1 0.0 0.1 0.2
-0.2
-0.1
0.0
0.1
0.2
NMDS1
NM
DS
2
Portata
-0.2 -0.1 0.0 0.1 0.2
-0.2
-0.1
0.0
0.1
0.2
NMDS1
NM
DS
2 18
20
22
24
26
28 30
32 34
Torbidità
L’analisi statistica multivariata della comunità fitoplanctonica mette in evidenza come le variabili fisiche siano i principali fattori in grado di selezionare anche le specie algali
•Le concentrazioni dei nutrienti algali non risultano mai essere limitanti per lo sviluppo del fitoplancton.
• Lo sviluppo temporale della comunità fitoplanctonica è determinato dalle portate idrauliche e dai fattori ad esse connesse.
• Le diatomee costituiscono il gruppo algale più abbondante.
• La bassa densità di zooplancton osservata esclude un controllo top down sulla comunità fitoplanctonica
Conclusioni
• Le basse concentrazioni di biovolume sono motivate considerando il tipico regime alpino del fiume Adige
Pubblicazioni prodotte nei primi due anni di ricerca
Lavori ISI
Centis B., Tolotti M., Salmaso N., 2008. Struttura delle comunità diatomica del Fiume Adige lungo un gradiente idrologico. XVIII Congresso della Società Italiana di Ecologia (SitE). Parma, 1-3 settembre 2008.Zignin, A.,Cerasino, L.& N. Salmaso. Modificazioni temporali della struttura della comunità fitoplanctonica lungo gradienti longitudinali: il caso del Fiume Adige. XVIII congresso della Società Italiana di Ecologia. Parma 1-3 settembre 2008. Book of Abstracts 49Centis B., 2009. The importance of being river Adige (North-Eastern Italy): physical constraints, diatom ecology and shear stress. Seminario su invito presso il Canadian Museum of Nature (Ottawa- Canada) e Trent University (Quebec, Ontario- Canada), 14 maggio 2009.Centis B., Tolotti M., Salmaso N., 2009. Physical constrains on riverine diatoms: a case study from Adige River (North-Eastern Italy). Atti del convegno NABS (North American Benthological Society). Grand Rapids, Michigna (USA), 17-23 maggio 2009.Centis, B., Tolotti, M., Zignin, A. & N. Salmaso. Planktonic and benthic diatoms of the river Adige. Congresso CEDiatoms 2. Trento 13- 15 giugno 2008. Book of Abstracts:41Centis, B., Tolotti, M., Zignin, A., Dell'Acqua, N., Sartori, P. , Zambiasi, M. ,N. Salmaso. Planktonic and benthic diatoms of the river Adige. V Convegno Ricerca zoologica e botanica in Alto Adige.Bolzano 4-5 settembre 2008 Book of Abstracts Salmaso, N., Zignin, A., Centis, B., Sartori, P.& N. Dell'Acqua. Il plancton fluviale come strumento di conoscenza della qualità ecologica e per la gestione delle acque del Fiume Adige. Workshop 03 Autorità di bacino del Fiume Adige: Rovereto, 18 ottobre 2007 : Workshop 03: 47-49.Zignin, A. N. Salmaso. Lo studio del plancton fluviale come strumento di conoscenza della qualità delle acque del fiume adige : il progetto PlanAdige. I Congresso congiunto AIOL- S.It.E. Ancona 17-20 settembre 2007. Book of Abstracts: 45Salmaso, N., Sartori, P., Zignin, A.,Centis, B. & N. Dell’Acqua - Il plancton fluviale come strumento di conoscenza della qualità ecologica e gestione delle acque del Fiume Adige. Conferenza Nazionale 2007 sui Cambiamenti Climatici. Roma 12-13 settembre 2007.Zignin, A. – Il plancton fluviale come strumento di conoscenza della qualità ecologica e gestione delle acque del Fiume Adige. Italian meeting of PhD student in aquatic ecosystem. Lecce 26-27 Gennaio 2007Zignin A, N. Salmaso - Phytoplankton as a tool to investigate the ecological quality of river Adige (north east italy): the project PlanAdige. SEFS 5. Palermo 8-13 luglio 2007. Book of Abstracts: 272
Salmaso, N., Zignin,A. At the extreme of physical gradients:phytoplankton in high flowing,large rivers. Hydrobiologia, submitted Centis B., Tolotti M., Salmaso N., 2008. Structure of the diatom community of the River Adige (North-Eastern Italy) along an hydrological gradient. Hydrobiologia, submitted.
Pubblicazioni senza IFSalmaso, N., Zignin, A.,Centis B., Maiolini, B.,Bruno, M.C., Sartori, P.,Zambiasi, M. & N. Dell'Acqua. Caratteristiche ecologiche del Fiume Adige lungo gradienti longitudinali: effetti della regimazione idrologica: effetti della regimazione idrologico. Biologia Ambientale, 2009Zignin, A. – Il plancton fluviale come strumento di conoscenza della qualità ecologica e gestione delle acque del Fiume Adige. Lettera ai Soci S.It.E numero 1 Aprile 2008. Extended abstract: 29Centis B.- Physical constraints on diatom ecology: the case study of river Adige. Incontro dei dottorandi in Ecologia. Lettera ai Soci S.It.E,2009. Extended abstract.
Partecipazioni a congressi
Ringraziamenti
Nelle stazioni di Bolzano e Boara Pisani questa ricerca è resa possibile grazie al lavoro di numerose persone coinvolte nelle attività di prelievo e rilevazione di misure nel fiume. Vogliamo ringraziare in particolare:
APPA Bolzano: Helmuth Cont, Marco Covi, Gianni Scalzer e Andrea Scapin, Luca Dal Bello
ARPAV Rovigo: Luca Boldrin e Monica Lionello