Limnologia - Progetti attuali

Eco-AlpsWater - Innovative Ecological Assessment and Water Management Strategy for the Protection of Ecosystem Services in Alpine Lakes and Rivers

Image Eco-AlpsWater - Innovative Ecological Assessment and Water Management Strategy for the Protection of Ecosystem Services in Alpine Lakes and Rivers

Il progetto Eco-AlpsWater ha lo scopo di integrare i tradizionali sistemi di monitoraggio per la qualità delle acque lacustri e fluviali della regione alpina (Water Framework Directive 2000/60/EC-EU WFD, Ordinanza svizzera sulla protezione delle acque OPAc 1998) con tecniche avanzate di sequenziamento del DNA (metagenomica).

Questo approccio innovativo includerà l’uso di Next Generation Sequencing (NGS) per analizzare il DNA ambientale dei corpi idrici (rapida identificazione a basso costo delle specie, dai batteri ai pesci) e tecnologie smart (automazione nell'elaborazione dei dati, archiviazione e recupero delle informazioni). Il progetto durerà tre anni (17.4.2018 - 16.4.2021) coinvolgendo 12 partner appartenenti ad Austria, Francia, Germania, Italia, Slovenia e Svizzera. L’Eco-AlpsWater è co-finanziato dall’European Regional Development Fund attraverso il programma Interreg Spazio Alpino (Supporto finanziario: 1.447.667 EUR) ed in Svizzera dall’Ufficio Federale per lo Sviluppo Territoriale (ARE) all’interno della Nuova Politica Regionale (NPR).

Website: http://www.alpine-space.eu/projects/eco-alpswater/en/home

Monitoraggio del Lago di Lugano

Dal 1973 la Commissione internazionale per la protezione delle acque italo-svizzere (CIPAIS) promuove ricerche e campagne di monitoraggio sulle acque dei Laghi Maggiore e di Lugano, incluse le acque tributarie (www.cipais.org). Le informazioni ricavate da tali indagini si traducono in un’analisi della qualità chimica e biologica che consente di individuare eventuali fenomeni di inquinamento e di intervenire in modo mirato laddove sia necessario un risanamento.

Dal 2008 l’Istituto scienze della Terra della SUPSI, su mandato dell’Amministrazione del Canton Ticino, è responsabile del programma di ricerche limnologiche riguardanti il Lago di Lugano, e a tal proposito conduce indagini sulle componenti fisiche, chimiche e biologiche dell’ecosistema lacustre.
Le stazioni lacustri in corrispondenza delle quali viene effettuata la raccolta di dati limnologici sono Gandria, Melide e Figino. In ciascuna stazione, vengono misurati parametri fisici (temperatura, trasparenza, …), chimici (nutrienti, sostanze ridotte, ossigeno,…) e biologici (pigmenti fotosintetici, produzione primaria, fitoplancton, zooplancton) mediante sonde multiparametriche, altri sensori e campioni raccolti manualmente e analizzati in laboratorio. Le analisi chimiche vengono effettuate con frequenza mensile, mentre quelle biologiche avvengono quindicinalmente tra marzo e giugno e mensilmente durante il resto dell’anno.

Le informazioni fornite dalle campagne di monitoraggio, una volta elaborate ed interpretate, vengono utilizzate per aggiornare la serie storica di dati limnologici relativi al Lago di Lugano. Lo scopo principale rimane, però, quello di esaminare gli effetti delle misure di intervento messe in atto da decenni per risanare il lago dalla condizione di eutrofia in cui si era venuto a trovare negli anni 70-80. In aggiunta a ciò, i dati generati dalle attività di monitoraggio si stanno rivelando preziosi per documentare gli effetti di problemi ambientali emersi con maggior evidenza negli ultimi decenni, tra i quali spiccano i cambiamenti climatici.

Lago Nero

I problemi legati al surriscaldamento climatico e alla deposizione di inquinanti atmosferici non risparmiano neanche gli ecosistemi alpini. Questi, pur essendo liberi dalle pressioni locali, risultano particolarmente vulnerabili e sensibili rispetto ai cambiamenti climatici globali, tanto da essere considerati delle vere e proprie “sentinelle”.

Proprio con l’obiettivo di valutare gli effetti e prevedere le conseguenze dei cambiamenti climatici in atto sugli ecosistemi alpini, nel 2014, ha avuto inizio un programma di monitoraggio di un bacino di alta montagna. Il progetto, finanziato dall’Ufficio Federale Svizzero per l’Ambiente (UFAM), mira allo sviluppo di modelli previsionali per gli impatti dei cambiamenti ambientali (in particolare quello delle deposizioni di inquinanti atmosferici) su questo tipo di ecosistema. Esso, inoltre, è parte integrante del programma internazionale “International Cooperative Programme on Integrated Monitoring of Air Pollution Effects on Ecosystems”, https://www.unece.org/env/lrtap/workinggroups/wge/im.html e http://www.syke.fi/nature/icpim.

Il bacino in questione è quello del lago alpino Lago Nero in alta Val Bavona (Cantone Ticino). Essendo caratterizzato da impatti antropici molto ridotti, è risultato particolarmente idoneo per questo tipo di monitoraggio. L’area di indagine è costituita in prevalenza da rocce metamorfiche con strati di suoli poco profondi, tratti ridotti di vegetazione erbosa ed un innevamento da novembre a giugno. Tali caratteristiche rendono il bacino ed in particolare la comunità biologica, decisamente vulnerabile alle deposizioni di inquinanti atmosferici e ai cambiamenti ambientali in generale.

DIATOMS. Effetti delle deposizioni azotate sulle comunità di diatomee bentoniche dei laghi d’alta quota. (Effects of nitrogen enrichment on diatom assemblages in high alpine lakes)

Atmospheric deposition of nitrogen can impact biological communities in oligotrophic lakes and streams, with effects including changes in species composition, a switch to phosphorus limitation, and a less efficient transfer of energy up the food web. Environmental monitoring by IST-SUPSI at Lago Nero (Val Bavona, Ticino) during 2014-2019 indicated that the lake was enriched with N due to high local N deposition.

The enrichment observed should have far-reaching effects on the lake’s biological community, but these effects have not been addressed at Lago Nero or other Swiss alpine lakes. The main objectives of this project are to: (1) assess the biological effects of N deposition in Lago Nero (and other similar lakes) using diatom assemblages as bioindicators, and (2) help set environmental policy guidelines based on the relationship between in-lake N concentration and diatom-assemblage structure.

PLABIOC. Destino delle microplastiche nei laghi e interazione con processi microbici e ciclo del carbonio

Le microplastiche nelle acque superficiali del Lago di Lugano sono il doppio della media dei laghi svizzeri, ma la loro distribuzione negli strati profondi non è nota. Poiché possono fungere da substrato per la crescita di biofilm microbici, l’obiettivo di questo progetto è quello di determinare se, a seconda delle loro caratteristiche chimico-fisiche, possono interagire con batteri e fitoplancton formando dei complessi che ne favoriscono la sedimentazione. Questo fenomeno potrebbe avere un duplice effetto positivo, favorendo il sequestro di microplastiche e carbonio nei sedimenti. Il progetto, iniziato nel 2021, è finanziato nell’ambito del Piano d’azione DACD 21-24 e della Strategia SUPSI 21-24.

Monitoraggio delle tossine algali nel Lago di Lugano

Lo studio, iniziato nel 2020, si propone di monitorare la distribuzione spaziale e la variazione temporale delle microcistine (MCs) nel Lago di Lugano e di monitorare i potenziali produttori. Nel 2021 è stato affiancato un monitoraggio delle MCs in alcuni lidi di balneazione durante la stagione turistica. I risultati di questo progetto permetteranno di valutare il rischio associato all’uso ricreativo e potabile delle acque del lago e identificare dei ‘proxy’ di rischio nell’ambito di un sistema di early warning.

Distribuzione di cianotossine negli ambienti acquatici del Ticino

In questo progetto (2021-2024) viene indagata la distribuzione di cianotossine (microcistine, anatossine e cilindrospermopsine) nel Lago di Lugano, nel bacino svizzero del Lago Maggiore e nei loro tributari. Nello studio vengono analizzati ambienti di diversa tipologia in cui possono essere presenti comunità di cianobatteri tossici (planctoniche e/o bentoniche), per una migliore gestione del rischio ecologico e sanitario associato all’uso di acque contaminate da cianotossine.

Sorveglianza delle specie alloctone invasive nel Lago di Lugano e nel bacino svizzero del Lago Maggiore

Lo studio è un progetto pilota (2020-2021) che si propone di valutare la presenza delle specie alloctone Corbicula Fluminea, Dresseina rostriformis bugensis Sinanodonta woodiana e Dikerogammarus villosus nel Lago di Lugano e nel bacino svizzero del Lago Maggiore, con l’applicazione di tecniche di biologia molecolare sul DNA ambientale

Sviluppo di un sistema di sorveglianza delle specie alloctone invasive attraverso l’uso del DNA ambientale

Negli ambienti acquatici, le specie alloctone a carattere invasivo sono tra le principali cause della perdita di biodiversità e alterazione delle reti trofiche e possono avere un impatto negativo sulle attività umane. Questo studio si propone di valutare la presenza di specie alloctone invasive, di particolare interesse per il territorio ticinese, nel Lago di Lugano, attraverso l’analisi di marcatori specie-specifici sul DNA ambientale, e di determinarne la dinamica di espansione. Lo studio, che verrà condotto in parallelo nei laghi di Lugano da parte Svizzera e Maggiore da parte italiana, si pone inoltre l’obiettivo di sviluppare protocolli condivisi Italia-Svizzera per l’implementazione di strategie coordinate di ricerca e gestione in ambito transfrontaliero.

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