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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
Eco-AlpsWater
nico.salmaso@fmach.it
1
Forum Acqua - 19 maggio 2018 - Sala Convegni CAFC s.p.a. - Udine
La Terra contiene
oltre 1 miliardo di
km3 di acqua
35 milioni di km3 di acqua dolce
del pianeta, di cui solo lo 0.6% in
superficie:
• 90,000 km3 nei laghi
• 90,000 km3 nel suolo e
permafrost
• Vapore acqueo, zone umide….
2
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The quality of lake waters is due to: Climate change
• Global change and variability
• Physiography
• Local, anthropogenic impacts
• Geographic position
Landscape Filter • Catchment characteristics
• Morphometry
• Hydrology
• Land use and nutrient loads
La comprensione degli impatti a
diverse scale spaziali e • Lake History
temporali, richiede un Internal Lake Filter • Abiotic/Biotic Interactions
approccio qualificato e multi- e
interdisciplinare.
Lake Ecosystem
From: Blenckner et al., 2007; modified
Modified, from Blenckner et al., 2007
Response 3
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Rete Ecologica di Ricerche a Lungo Termine (LTER)
Stazione Lago di
Laghi Sudalpini – LTER_EU_IT_008
Garda
LTER-Garda station
since 2006
www.lteritalia.it/ Maggiore Como
Iseo
Orta Garda
Stazione
Candia Sirmione E. Zilioli
Persona di contatto: nico.salmaso@fmach.it
Argomenti di ricerca nel Lago di Garda Infrastrutture tecnologiche (Lago di Garda)
• Eutrofizzazione e cambiamenti climatici • Laboratori chimici e isotopi stabili
• Struttura e dinamica delle comunità • Laboratori di microscopia e biologia
acquatiche • Laboratori di genetica
• Metabolomica e genetica delle alghe tossiche • Laboratori di metagenomica (DNA
• Reti trofiche ambientale) e biologia computazionale
• Paleolimnologia • Laboratori di paleolimnologia
• Telerilevamento • 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
Forum Acqua - 19 maggio 2018 - Sala Convegni CAFC s.p.a. - Udine
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
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https://www.its.de
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1. Riscaldamento della colonna d’acqua
Trend:
0.35°C decade-1
0-50 m
Salmaso et al., 2017. Hydrobiologia.
235 globally distributed lakes
between 1985 and 2009
Global lake surface warming
0.34 °C decade-1
O'Reilly et al., 2015. Geophysical Research Letters.
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Salmaso et al., 2018, submitted
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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.
EA mode, winter negative state
High EA values: Warm winters
H Cold air
Low EA values: Cold winters
Salmaso, 2012; Modified from Salmaso et al., 2018, submitted
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2. Eutrofizzazione e oligotrofizzazione
del lago
Impatto antropico
Presenze turistiche sul
Lago di Garda
(ultime stime: 25 milioni/anno)
Trento
Brescia
Verona
Mantova
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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.
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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
10Forum Acqua - 19 maggio 2018 - Sala Convegni CAFC s.p.a. - Udine
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
Cianobatteri: almeno 3
caratteristiche negative
principali
1. Aumentano nei laghi ricchi
di nutrienti (tipiche specie
eutrofiche)
2. Danno luogo a «fioriture
algali»
3. Possono svilupparsi con ceppi Epatotossine e potenziali
Neurotossine
promotori tumorali
tossici, in grado di produrre
un’ampia varietà di tossine Dermatotossine (es.
Aplisiatossine), irritanti e
carcinogenici (prodotte da
specie marine) 11Forum Acqua - 19 maggio 2018 - Sala Convegni CAFC s.p.a. - Udine
3. Cambiamenti nella struttura delle
comunità algali e cianobatteriche
Aumento importanza di nuovi cianobatteri:
Tychonema bourrellyi 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 In Lake Garda:
Capelli et al., 2017, Hydrobiologia < 1µg/L
Specie mai rilevata con elevate abbondanze prima del 2014, ora oggetto di monitoraggio da
parte delle agenzie per l’ambiente 12Forum Acqua - 19 maggio 2018 - Sala Convegni CAFC s.p.a. - Udine
Microcystins producers
Le fioriture di Dolichospermum
lemmermannii nel Lago di Garda si Non toxic
sono sempre sviluppate con ceppi
non tossici
Salmaso et al., 2015a, Harmful Algae
Salmaso et al., 2015b, Adv. Ocean. Limnol.
Capelli et al., 2017, Harmful Algae 13Forum Acqua - 19 maggio 2018 - Sala Convegni CAFC s.p.a. - Udine
4. Comparsa di specie alloctone
Specie alloctone (aliene)…
• 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
Orconectes limosus
• 25 vertebrati (20 pesci) Gambero americano
• 15 specie di invertebrati
• 3 di piante acquatiche
Coregone
• 6 alghe
Corbicula fluminea
“vongole cinesi”
Dikerogammarus villosus
“gamberetto killer”
Silurus glanis
Potamon fluviatile
…e specie estinte o in via
Estinto?
di estinzione
14Forum Acqua - 19 maggio 2018 - Sala Convegni CAFC s.p.a. - Udine
4. Comparsa di specie alloctone
Synanodonta
Corbicula
Courtesy of Francesca Ciutti, FEM-CTT15Forum Acqua - 19 maggio 2018 - Sala Convegni CAFC s.p.a. - Udine
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
16Forum Acqua - 19 maggio 2018 - Sala Convegni CAFC s.p.a. - Udine
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 2) Extract
sample environmental DNA
3) Amplify
target genes
(e.g. 16S, 18S
rRNA, ITS)
5) Community
analysis
4) Sequencing
17Forum Acqua - 19 maggio 2018 - Sala Convegni CAFC s.p.a. - Udine
Provisional, non official logo
Eco-AlpsWater
• 6 stati membri
• 12 partner
• FEM LP L’introduzione delle
tecniche di metagenomica
(coordinator,
ambientale nei sistemi di
N. Salmaso) monitoraggio delle acque
• 37 Observers lacustri e fluviali
implementati dalle agenzie
ed enti governativi europei
è oggetto del Progetto Eco-
• Aprile 2018 – AlpsWater
Aprile 2021
18Forum Acqua - 19 maggio 2018 - Sala Convegni CAFC s.p.a. - Udine
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
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