Interazione tra fattori idraulici e trofici nel controllo della comunità potamoplanctonica del Fiume Adige lungo un gradiente longitudinale.

Abstract

La presente tesi di dottorato si propone di incrementare le conoscenze ecologiche relative allo sviluppo della comunità potamoplanctonica in relazione alle principali variabili fisiche, chimiche e biologiche rilevate lungo il corso del fiume Adige. Lo studio è stato effettuato in cinque stazioni ubicate lungo la parte valliva e planiziale del fiume, per un tratto di circa 245 km, da Bolzano a Rovigo. Nelle cinque stazioni, i nutrienti algali non sembrano rappresentare un fattore limitante per la crescita algale. Le concentrazioni medie annuali di fosforo totale e DIN (azoto inorganico disciolto) hanno sempre presentato valori superiori a 20 g P l-1 e 0,5 mg N l-1. Le densità della comunità zooplanctonica (principalmente composta da rotiferi) hanno mostrato valori piuttosto limitati registrando una media annuale inferiore a 1000 ind. m-3. Gli organismi zooplanctonici hanno sempre presentato una dipendenza negativa dalla portata del fiume, senza alcuna particolare relazione con la biomassa algale, ciò che porterebbe ad escludere un possibile controllo top down sulla comunità fitoplanctonica . Analogamente, le biomasse algali totali hanno mostrato un’evidente correlazione negativa con la portata idraulica e, in minor misura, con le variabili ad essa connesse. Più specificatamente, le limitate biomasse medie annuali rilevate in tutti i tratti osservati (generalmente sempre inferiori a 3 g l-1 come clorofilla-a) sono state associate all’alta velocità di corrente del fiume, mai inferiore a 0,5 m s-1. Da nord verso la foce, la comunità fitoplanctonica mostra evidenti cambiamenti passando da una comunità dominata da specie bentoniche e ticoplanctoniche (specie presenti solo occasionalmente nella colonna d’acqua) ad una comunità costituita da organismi più tipicamente planctonici e a rapida crescita (piccole diatomee centriche, Chlorococcales e Cryptophyceae). Inoltre, l’analisi multivariata delle matrici fitoplanctoniche mette in evidenza un significativo impatto della regimentazione idraulica sull’evoluzione stagionale della comunità specialmente nella stazione valliva. La bassa concentrazione della biomassa fitoplanctonica è dovuta principalmente al particolare regime alpino del fiume Adige, caratterizzato da elevate portate nei periodi più favorevoli allo sviluppo algale. Ciò contrasta ampiamente con quanto accade invece nei principali fiumi europei dove i periodi di bassa portata coincidono con gli intervalli di tempo compresi tra fine primavera ed estate. Questo aspetto evidenzia come sia importante prendere in considerazione, nella valutazione dello stato “trofico” di un fiume, anche le sue caratteristiche idrografiche, studiando dettagliatamente la morfologia del corso d’acqua, individuando l’eventuale presenza di zone riparie in grado di favorire lo sviluppo fitoplanctonico e, infine, valutando il ruolo svolto dalla presenza di eventuali sbarramenti lungo l’asta del fiume nell’innesco di bloom algali destinati a peggiorare inevitabilmente la qualità dell’acqua. Una sezione specifica della tesi riporta i risultati ottenuti da uno studio effettuato per valutare le variazioni giornaliere delle principali variabili fisiche, chimiche e biologiche nella stazione di Boara Pisani (Rovigo). Tale sperimentazione, effettuata a scala giornaliera, ha fornito elementi importanti per la corretta valutazione delle fluttuazioni diurne della comunità fitoplanctonica, permettendo di interpretare correttamente le variazioni osservate nei campionamenti effettuati con cadenza quindicinale.

In this work we evaluate the influence of the main physical, chemical and biological factors on the temporal modifications occurring on the structure and dynamics of the phytoplankton community in five stations located in a trait of 245 km, from the upper to the lower course of the River Adige. In all the sampling points, the algal growth is never really limited by nutrients. The concentrations of total phosporus and DIN (Dissolved Inorganic Nitrogen) are always above 20 µg l-1 and 0,5 mg l-1, respectively. Conversely, the total algal biomasses are highly and negatively correlated with the hydraulic discharge and other variables related to hydrology (such as mineral turbidity). More specifically, the low values of biomass in the studied stations (which generally display concentrations less than 3 µg l-1 as chlorophyll-a) are due to the high velocity of the water column (never below 0,5 m s-1). Apparently, hydrological characteristics of River Adige are detrimental for the development of consistent populations of micrograzers. The study showed the existence of a very poor zooplankton community (mainly rotifers), developing during periods of lower discharge with annual mean densities of rotifers and microcrustaceans below 1000 ind. m-3 pointing to low zooplankton grazing. The phytoplankton composition showed evident changes between the valley and the lowland stations, displaying a shift from a community mostly dominated by benthic and tycoplanktonic (non-adapted organism from adjacent habitats and present in the water mainly by chance) diatoms to a community showing a relevant increase of planktonic species having faster growth rates (small centric diatoms, Cryptophyceae and Chlorococcales). As a whole, the multivariate analyses of the phytoplankton matrices highlighted a significant impact of the hydraulic regime on the community, especially when taking into account the valley stations. Fast and rapid changes are caused also by the absence of a rich and well structured community acting as a “buffer” against sudden changes in physical factors. The very low maximum algal biomasses supported by River Adige are due to sustained water flow and to its particular Alpine flow regime, which is characterised by high flow and flooding occurring during the months when conditions for algal development are more favourable. Differently from other European mainland rivers, where lower discharges could occur during late spring and summer, this typology of river flow regime therefore represents a detriment to the flourish of a rich potamoplankton community. These aspects underline the need to consider also from a hydrographical perspective, the “trophic” status of large rivers and, more in general, their water quality. A specific section of this work showed the results obtained during a diurnal experiment aimed at studying the extent of the daily temporal variations of the main physical and chemical variables, and of the phytoplankton community in the potamal zone of River Adige. Studies carried out at diurnal frequency, are important to assess the extent of fluctuations over short periods of time, allowing to understand correctly the variations occurring in samples collected with the usual temporal frequencies (from weeks to months).