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.
Inoltre:
• 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.
• Formulazione di modelli previsionali di sviluppo di biomassa algale in funzione delle
principali variabili forzanti.
Ambiente di studio
Austria
Switzerland
Lake
Resia
Settimana 8-14 settembre 2008
ADIGE
N
Lake
Bolzano
S. Giustina
E
W
S
Campionamenti ogni 8 ore
8.00-16.00-24.00
Trento
Lake
Idro
Vicenza
Lake
Garda
Verona
Padova
Venezia
Sea
Adriatic
50 km
Rovigo
No “dead zone”
Assenza di affluenti
Fondo melmoso
Scarsa presenza di sassi e
vegetazione sommersa
Variabili fisiche chimiche e
biologiche
Portata (m3 s-1)
Velocità media settimana 1.02 m s -1
1.10 m s-1
Alta pressione in tutto il bacino
Rilascio d’acqua causata
dall’entrata in funzione
delle centrali idroelettriche
presenti nella parte
settentrionale del bacino
Forti temporali con pioggia
intensa
0.95 m s-1
Prelievi per l’irrigazione
20
Temp (°C)
19
Acqua
fredda
meteorica
18
17
16
15
8 16 24 8 16 24 8 16 24 8 16 24 8 16 24 8 16 24 8 16 24
lunedì
martedi
mercoledì
giovedì
venerdì
sabato
domenica
La temperatura mostra un evidente andamento
ciclico giornaliero,significativamente dipendente
con l’andamento della portata
8.3
fotosintesi
Nei momenti di bassa
portata
il pH è influenzato
dall’attività fotosintetica del
fitoplancton
pH
8.2
8.1
8.0
8 16 24
lunedì
8 16 24
martedi
8 16 24
mercoledì
8
16 24
giovedì
8
16 24
venerdì
8 16 24
sabato
8 16 24
domenica
Cond. 25° (mS cm-1 )
300
La conducibilità risulta
influenzata dall’andamento
della portata e dall’immissione
di acqua proveniente da altre
fonti.
280
260
240
8 16 24
lunedì
8 16 24 8 16 24
martedi
mercoledì
8 16 24
giovedì
8 16 24 8 16 24
venerdì
sabato
8 16 24
domenica
108
(% O2 )
104
100
96
92
8 16 24
lunedì
8 16 24
martedi
8 16 24
mercoledì
8 16 24
giovedì
8 16 24
venerdì
8 16 24
sabato
8 16 24
domenica
11
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
O2 (mg l )
WINKLER -1(mg l-1 )
10.0
r2 = 0.63
p< .01
n=21
9.5
10
9.0
8.5
9 15
8
16 24
lunedì
16
8
16 24
martedi
17
8 16 24
mercoledì
8
16 24
giovedì
18
8
16 24
T venerdì
(°C)
8 16 24
sabato
19
8 16 24
domenica
20
140
100
r2=0.51
p <.05
n=21
Dry weight (mg l-1)
220
80
60
40
180
140
100
20
0
20
40
60
80
100
120
140
3 -1
Portata (m s )
0
8 16 24
lunedì
8 16 24
martedi
8 16 24
mercoledì
8 16 24
giovedì
8 16 24
venerdì
8 16 24
sabato
8 16 24
domenica
50
45
r2=0.70
p <.01
n=21
40
35
50
30
40
Torbidità (NTU)
Turbidity (NTU)
Dry Weight (mg l-1 )
120
25
20
15
30
20
10
10
0
5
0
20
40
60
80
3 -1
0
Portata (m s )
8
16 24
lunedì
8
16 24
martedi
8 16 24
mercoledì
8
16 24
giovedì
8 16 24
venerdì
8 16 24
sabato
8 16 24
domenica
100
120
140
8
Superficie del
fiume
7
20%
6
20%
metri
5
4
52%
3
2
1
0
8 16 24 8 16 24 8 16 24 8 16 24 8 16 24 8 16 24 8 16 24
lunedì
martedi mercoledì giovedì venerdì
sabato domenica
30% MEDIA DELLA ZONA EUFOTICA
Zeu= 21.3 x NTU -0.70 (Salmaso & Zignin,submitted)
Nutrienti Algali
35
> 10 mg l-1
140
X=20.2 + 3.9
30
120
100
TP (mg l )
20
-1
RP (mg l-1 )
25
15
10
0
8 16 24 8 16 24 8 16 24 8 16 24 8 16 24 8 16 24 8 16 24
lunedì
martedi
mercoledì
giovedì
venerdì
sabato
domenica
8 16 24 8 16 24 8 16 24 8 16 24 8 16 24 8 16 24 8 16 24
lunedì
martedi mercoledì giovedì
venerdì
sabato domenica
X= 0.91 + 0.06
3.0
> 0.1 mg l-1
1.0
0.9
0.8
8 16 24 8 16 24 8 16 24 8 16 24 8 16 24 8 16 24 8 16 24
lunedì
martedi mercoledì
giovedì
venerdì
sabato
domenica
silice reattiva ( mg l-1 )
DIN (mg l-1 )
60
20
0
1.1
80
40
5
1.2
X= 63.8 + 29.3
X= 2.27 + 0.15
> 0.2 mg l-1
2.5
2.0
8 16 24 8 16 24 8 16 24 8 16 24 8 16 24 8 16 24 8 16 24
lunedì
martedi
mercoledì
giovedì
venerdì
sabato
domenica
Zooplancton
2000
densità (ind m-3)
Kellicottia longispina
1000
500
0
8 16 24 8 16 24 8 16 24 8 16 24 8 16 24 8 16 24 8 16 24
lunedì
martedi
mercoledì
giovedì
venerdì
sabato
domenica
Bdelloidea
Keratella cochlearis
Lecane sp.
Keratella quadrata
Notholca sp.
Kellicottia longispina
Cephalodella sp.
Naupli di ciclopoidi
Lecane sp.
Keratella cochlearis
Densità crescente
Keratella cochlearis
1500
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.
densità zooplancton (ind m -3)
r2=0.82
p <.01
n=21
2000
1000
0
100
120
140
160
180
3
200
220
-1
-3
densità zooplancton (ind m )
Portata (m s )
r2=0.67
p <.05
n=21
2000
1000
0
0
20
40
60
80
Dry Weight (mg l-1)
100
120
140
densità zooplancton (ind m-3 )
50-100 mg l-1 causa una drastica
riduzione nella crescita di
popolazione di rotiferi e copepodi
2000
1500
1000
500
0
0
20
40
60
80
100
120
140
Dry Weight (mg l-1)
Suspended clay and the population dynamics of planktonic rotifers and
cladocerans (Kevin L. et al. 1990)
Descrittori di biomassa algale
r2=0.82
p <.01
n=21
X= 1.77 + 0.83
4.0
4
Chl a (m g l-1)
3
Chl a (mg l-1 )
3.0
2.0
2
1
0
1.0
100
120
140
160
180
200
220
3 -1
Portata (m s )
0.0
8 16 24 8 16 24 8 16 24 8 16 24 8 16 24 8 16 24 8 16 24
lunedì
martedi
mercoledì
giovedì
venerdì
sabato
domenica
X= 402.2 + 178.9
800
Biovolume (mm3 m -3)
Biovolume (mm3m-3)
800
700
600
500
400
300
200
r2=0.73
p <.01
n=21
700
600
500
400
300
200
100
0
100
100
0
120
140
160
180
3 -1
8 16 24 8 16 24 8 16 24 8 16 24 8 16 24 8 16 24 8 16 24
lunedì
martedi mercoledì
giovedì
venerdì
sabato
domenica
Portata (m s )
200
220
Comunità fitoplanctonica
Bacillariophyceae 30 taxa
8 16 24 8 16 24 8 16 24 8 16 24 8 16 24 8 16 24 8 16 24
lunedì
martedi mercoledì giovedì
venerdì
sabato domenica
AA1Nostocales
AA3coccoid
CA2Chlamydomonadales
GA1Ochromonadales
LA1Cryptophyceae
EA1Euglenales
AA2Oscillatoriales
CA1Chlorococcales
CAZ_Desmidiaceae
HD1Peridiniales
KA1katablephariodophyta
Chlorophyceae
14 taxa
Cryptophyceae
8 taxa
Cianophyceae
5 taxa
Dinophyceae
4 taxa
Chrysophyceae
2 taxa
Euglenophyceae
1 taxon
700
(mm3 m-3 )
600
500
400
300
200
100
0
8 16 24
lunedì
8 16 24 8 16 24
martedi
mercoledì
GF2Pennales
8 16 24
giovedì
8 16 24
venerdì
8 16 24 8 16 24
sabato
domenica
GF1Centrales
biodiversità crescente
3
-3
(mm m )
Gruppi algali
63 taxa
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
0.3
Gruppi morfo-funzionali
stress=0.16
domenica
0.2
0
lunedì
-0.1
0.2
7C
7B
-0.2
0.1
NMDS 1
0.05
0.15
0.25
2A
6A
5C
0.0
-0.05
NMDS 2
-0.15
Q
7A
6C
1B1C
5A
5B
4A
1A
Zeu
zoo
NTU
D.W
3A
3B
6B
-0.1
-0.3
-0.25
2B
4B
4C
2C
BV
T Chla
-0.2
NMDS 2
0.1
3C
-0.2
-0.1
0.0
NMDS 1
0.1
0.2
0.2
0.2
Portata
Torbidità
32
30
28
0.1
34
-0.1
0.0
0.0
-0.1
17
0
18
NMDS2
180
120
0
16
-0.2
-0.2
NMDS2
26
24
0
13
0
14
20
190
22
0
15
0.1
20
0
-0.2
-0.1
0.0
NMDS1
0.1
0.2
-0.2
-0.1
0.0
NMDS1
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
0.1
0.2
Conclusioni
•Le concentrazioni dei nutrienti algali non risultano mai essere limitanti per lo
sviluppo del fitoplancton.
• La bassa densità di zooplancton osservata esclude un controllo top down sulla
comunità fitoplanctonica
• Le diatomee costituiscono il gruppo algale più abbondante.
• Le basse concentrazioni di biovolume sono motivate considerando il tipico
regime alpino del fiume Adige
• Lo sviluppo temporale della comunità fitoplanctonica è determinato dalle portate
idrauliche e dai fattori ad esse connesse.
Pubblicazioni prodotte nei primi due anni di ricerca
Lavori ISI
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 IF
Salmaso, 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, 2009
Zignin, 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: 29
Centis 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
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 49
Centis 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:41
Centis, 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: 45
Salmaso, 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 2007
Zignin A, N. Salmaso - Phytoplankton as a tool to investigate the ecological quality of river Adige (north east italy): the project PlanAdige. SEFS 5. Palermo 813 luglio 2007. Book of Abstracts: 272
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