a cura di Stefano Allegrucci TITOLO DELL’OGGETTO DIDATTICO: GLI INDICATORI BIOLOGICI AUTORE: STEFANO ALLEGRUCCI E-MAIL: stefano.allegrucci@istruzione.it DESCRITTORE: AMBIENTE MOTIVAZIONE E CONTESTO DI APPLICAZIONE: l’oggetto è stato utilizzato nella prima parte del progetto; l’obiettivo principale di questa fase è stato quello di fornire una “alfabetizzazione” propedeutica alle fase successive della ricerca. La presenazione in questione trattava uno dei contenuti fondamentali: I BIOINDICATORI a cura di Stefano Allegrucci

Gli indicatori biologici nelle acque dolci Itas "G. Bruno" Perugia Itas “G.Bruno” Perugia Indirizzo Biologico Gli indicatori biologici nelle acque dolci a cura di Stefano Allegrucci a cura di Stefano Allegrucci

a cura di Stefano Allegrucci Itas "G. Bruno" Perugia Il controllo ambientale mediante indicatori biologici (biomonitoraggio) Sebbene le tecniche di rilevamento tradizionali, di tipo chimico e fisico, siano fondamentali per un corretta analisi delle alterazioni dell'ambiente, è ormai opinione diffusa che queste, da sole, non siano in grado di risolvere il problema del controllo ambientale Proprio per questo, si va diffondendo sempre più un nuovo approccio in questo campo di indagine fondato su parametri di tipo biologico Il rilevamento delle alterazioni ambientali mediante parametri biologici prende il nome di biomonitoraggio e si basa essenzialmente sullo studio e l'interpretazione degli effetti prodotti dai cambiamenti ambientali sugli organismi e sulle loro comunità Sebbene le tecniche di rilevamento tradizionali, di tipo chimico fisico, siano fondamentali per un corretta analisi dell'inquinamento dell'ambiente, è ormai opinione diffusa che queste, da sole, non siano in grado di risolvere il problema del monitoraggio ambientale. Proprio per questo, anche in Italia si sta diffondendo sempre più un approccio in questo campo di indagine fondato su parametri di tipo biologico (biomonitoraggio). Mentre le metodiche strumentali si basano sulla misurazione diretta delle concentrazioni degli inquinanti, il biomonitoraggio prende invece in esame gli effetti dell'inquinamento. A tale scopo, vengono utilizzati organismi "indicatori" che, in presenza di sostanze contaminanti, subiscono alterazioni del proprio stato naturale facilmente osservabili, la cui interpretazione permette di risalire a diverse intensità di disturbo ambientale. Evidentemente, solo integrando le informazioni dirette (analisi chimico- fisiche) con quelle indirette (analisi e interpretazione degli effetti) è possibile ottenere un quadro esaustivo delle condizioni qualitative dell'ambiente, condizione fondamentale per poter pianificare interventi di mitigazione e risanamento che siano realmente efficaci. Alcuni organismi (batteri, alghe azzurre, protozoi, alghe eucariotiche unicellulari, platelminti anellidi insetti, crostacei, molluschi, ecc.) si prestano particolarmente, per vari motivi, per indicare le alterazioni indotte dall'inquinamento in un corso d'acqua. Si tratta di organismi planctonici e bentonici , e con un ciclo vitale di durata variabile accumunati dalla scarsa tolleranza per le variazioni ambientali Sono inoltre organismi facilmente campionabili (di dimensioni variabili da microscopici a qualche centimetro) e classificabili in modo abbastanza agevole in quanto i vari metodi richiedono una determinazione sistematica al livello di specie, genere o famiglia). Sono rappresentati da un ampio spettro di specie con diverse sensibilità agli inquinanti. L’immissione di sostanze estranee (fertilizzanti, pesticidi, detersivi, ecc .) si riflette su queste comunità inducendone dei cambiamenti nella struttura ; in particolare si nota la progressiva scomparsa delle specie più sensibili e l'aumento di individui delle specie più tolleranti che possono diventare predominanti. a cura di Stefano Allegrucci a cura di Stefano Allegrucci

Gli indicatori biologici Itas "G. Bruno" Perugia Gli indicatori biologici L’immissione di sostanze tossiche (fertilizzanti, pesticidi, detersivi, ecc .) e più in generale la variazione dai livelli ottimali dei fattori abiotici e biotici (tenore di ossigeno, salinità, temperatura, ecc.) di un ecosistema si riflette sulle diverse specie di una comunità inducendone dei cambiamenti nella loro struttura Si evidenzia in particolare la progressiva scomparsa delle specie più sensibili e l'aumento di individui delle specie più tolleranti che possono così diventare predominanti a cura di Stefano Allegrucci a cura di Stefano Allegrucci

Gli indicatori biologici individui Un organismo indicatore biologico (A) ha uno stretto range di tolleranza ristretto rispetto ai valori considerati ottimali per la specie. Normalmente gli organismi (B) hanno una maggior tolleranza alle variazioni ambientali e non si prestano ad essere usati come indicatori A B minimo optimum fattore massimo a cura di Stefano Allegrucci

Gli indicatori biologici nelle acque dolci Itas "G. Bruno" Perugia Gli indicatori biologici nelle acque dolci Per valutare la qualità dei corsi d'acqua, ad esempio, sono molto utilizzate le comunità di monere protisti e macroinvertebrati, comunemente presenti nelle acque e nei fondali di fiumi e torrenti ma anche di specchi d'acqua stagnante. In tali popolazioni, costituite da varie specie di batteri, alghe azzurre, protozoi, insetti, crostacei molluschi, nematodi, platelminti, anellidi si è evidenziata un'ampia gamma di risposte alla presenza di contaminanti o di alterazioni fisiche nell'ambiente di vita. Esistono diversi esempi di indicatori biologici e di relativi metodi di utilizzo. Alcuni di questi sono stati recentemente riconosciuti dall'ANPA che ne sta promuovendo l'impiego su scala nazionale . Per quanto attiene l'inquinamento atmosferico, uno dei tipi di biomonitoraggio dell'ozono più conosciuti e utilizzati consiste nell'impiego della cultivar americana di tabacco Bel-W3. Le foglie di questa cultivar hanno una particolare sensibilità all'inquinamento da ozono, che si manifesta con la comparsa di macchie tondeggianti a partire dalla pagina superiore. La risposta si verifica già a concentrazioni molto basse dell'inquinante e la percentuale di area fogliare danneggiata risulta ben correlata alla dose di ozono assorbito dalla pianta. Con l'ausilio di opportune equazioni, per mezzo dell'indice di danno fogliare (IDF) è possibile risalire alla dose di ozono settimanale alla quale le piante sono state esposte e al numero delle ore nelle quali è stato superato un determinato valore soglia (ad esempio quello fissato dalla normativa). Le api sono molto efficaci come indicatrici biologiche della qualità degli ambienti rurali. Esse, nelle diverse attività giornaliere, esplorano minuziosamente l'ambiente circostante l'alveare, ingerendo, respirando e trattenendo passivamente sulla peluria le sostanze tossiche presenti nell'aria e depositatesi sui fiori , sulle piante e su altri substrati. In presenza di pesticidi rispondono con mortalità più o meno estese, in funzione del principio attivo impiegato e della sua concentrazione. Inoltre, al ritorno nell'alveare, le api rilasciano le sostanze trattenute passivamente sottoforma di residui, che possono essre facilmente rinvenuti ,ad esempio nel miele, mediante specifiche analisi di laboratorio. I licheni, e in particolare le comunità che colonizzano le scorze degli alberi (licheni epifiti) sono gli organismi più utilizzati nella valutazione della qualità complessiva dell'aria0 I licheni dipendono infatti per il loro metabolismo quasi esclusivamente dall'atmosfera da cui assorbono le sostanze utili come quelle dannose notte e giorno, estate e inverno senza la possibilità di liberasi delle sostanze indesiderate I licheni epifiti possono essere utilizzati nel biomonitoraggio della qualità dell'aria secondo due principali modalità: Come bioaccumulatori, sfruttando la capacità di molte specie di assorbire e trattenere al loro interno elevate concentrazioni di specifici inquinanti, soprattutto metalli pesanti, senza subire danno. La misura delle concentrazioni di tali sostanze nei licheni di una data area consente di ricostruirne i livelli medi di contaminazione dell'aria. Come bioindicatori, quando si prendono in esame le alterazioni indotte sulle comunità licheniche dai più comuni inquinanti gassosi, correlandole ai tassi di inquinamento. Questa seconda modalità di utilizzo si basa sul fatto che le diverse specie possiedono un diverso grado di tolleranza nei confronti dell'inquinamento cosicché la flora lichenica si impoverisce progressivamente, nel tempo e nello spazio, al crescere dei livelli di contaminazione. Studiando quindi la composizione delle comunità licheniche presenti sui tronchi degli alberi in una zona (numero e tipo di specie, frequenza, abbondanza ecc.), è possibile evidenziare aree a diverso tasso di inquinamento. La quantificazione dell'alterazione ambientale avviene tramite l'applicazione di un apposito Iindice di Biodiversità Lichenica (BL). I valori di BL possono variare da 0 (deserto lichenico) a oltre 100. Evidentemente, valori bassi (0-10/15) corrispondono ad alti livelli di contaminazione; al contrario valori elevati riflettono una buona qualità dell'aria a cura di Stefano Allegrucci a cura di Stefano Allegrucci

Gli indicatori biologici nelle acque dolci Itas "G. Bruno" Perugia Gli indicatori biologici nelle acque dolci Gli obiettivi che si possono raggiungere con l’analisi mediante gli Indicatori Biologici sono molteplici: a) fornire un giudizio sintetico sulla qualità complessiva dell’ambiente acquatico b) fornire un giudizio complementare al controllo chimico-fisico e microbiologico c) individuare e quantificare gli effetti di scarichi saltuari o accidentali d) classificare i corsi d'acqua in classi di qualità lungo il profilo longitudinale e) valutare le capacità autodepurative di un corso d’acqua f) definire i livelli di riferimento della qualità dell'ambiente su cui commisurare nel tempo l'efficacia degli interventi risanatori g) definire il valore naturale di un determinato ambiente per una politica di protezione e conservazione h) supportare la redazione delle carte ittiche Per valutare la qualità dei corsi d'acqua, ad esempio, sono molto utilizzate le seguenti metodiche: EBI (o IBE) basato sulle comunità di macroinvertebrati, comunemente presenti nei fondali di fiumi e torrenti ma anche di specchi d'acqua stagnante. In tali popolazioni, costituite da varie specie di insetti, molluschi, crostacei, nematodi, platelminti, irudinei, oligocheti si è evidenziata un'ampia gamma di risposte alla presenza di contaminanti o di alterazioni fisiche nell'ambiente di vita. La quantificazione dell' inquinamento si basa su un'indice, l' EBI (Extended Biotic Index), che permette di suddividere i corsi d'acqua in cinque diverse classi di qualità in funzione del tipo e del numero di taxa presenti Sistema delle Saprobie altrettanto noto e diffuso che basandosi sull'analisi della composizione della comunità acquatica planctonica -e in parte bentonica- (batteri ,alghe,protozoi, ecc,), definisce la sequenza di situazioni biologiche che si instaurano in un corso d'acqua a valle di un effluente (sversamento) organico biodegradabile a cura di Stefano Allegrucci a cura di Stefano Allegrucci

Gli indicatori biologici nelle acque dolci Vengono di seguito illustrati due tra i numerosi metodi di analisi ecologica delle acque mediante indicatori biologici: 1. Il Sistema delle Saprobie 2. L’Indice Biotico Esteso (IBE o EBI) a cura di Stefano Allegrucci

Il sistema delle saprobie Itas "G. Bruno" Perugia Il sistema delle saprobie Le saprobie sono organismi animali (saprozoi) e vegetali (saprofite) che vivono in ambienti ricchi di sostanza organica in decomposizione. Si tratta di organismi in genere microscopici e planctonici, (raramente di maggiori dimensioni o bentonici) appartenenti perlopiù ai regno delle Monere e dei Protisti Vengono distinti in quattro gruppi ciascuno caratterizzato da adattamenti a gradi diversi di inquinamento organico Ogni organismo di ciascun gruppo si comporta da indicatore biologico in quanto poco adatto a tollerare variazioni dei fattori biotici ed abiotici dell’ambiente in cui vive Streble e Krauter nel loro Atlante dei microrganismi acquatici , riprendendo un metodo inizialmente proposto da KolKwitz e Marsson il 902-1935) , definito sistema delle acque saprobie , perfezionato poi da Liebmann (1962) che basandosi sull'analisi della composizione della comunità acquatica ( batteri ,alghe,protozoi, ecc-i, definisce la sequenza di situazioni biologiche che si instaurano in un corso d'acqua a valle di un effluente organico biodegradabile. Per "zona saprobica " si intende infatti il tratto di un corso d'acqua in cui si verificano i tipici processi di decomposizione della sostanza organica . a cura di Stefano Allegrucci a cura di Stefano Allegrucci

Il sistema delle saprobie Itas "G. Bruno" Perugia Il sistema delle saprobie   batteri Il sistema si basa quindi sull’analisi della comunità planctonica (batteri, alghe azzurre, ciliati, flagellati, amebe ecc.) che si sviluppa a valle di un effluente organico biodegradabile Attraverso la caratterizzazione microbiologica (data dalla presenza di questi microrganismi indicatori del grado di inquinamento organico) si analizza e valuta la qualità dell’acqua amebe Secondo gli autori sono individuabili 4 zone (polisaprobica, beta- e alfa-mesosaprobica, oligosaprobica) a cui corrispondono 4 diversi gradi di avanzamento del processo di decomposizione della sostanza organica. Ognuna di queste zone è caratterizzate dalla presenza di microrganismi tipici e quindi indicatori della qualità delle acque e del loro grado di inquinamento organico. Ricordiamo queste classi di qualità rimandando al testo citato la descrizione più dettagliata delle loro caratteristiche :  Classe IV = zona polisaprobia = inquinamento molto grave  Classe III = zona beta-mesosaprobia = inquinamento grave  Classe II = zona alfa-mesosaprobia = inquinamento moderato  Classe I = zona oligosaprobia = inquinamento molto lieve ciliati flagellati a cura di Stefano Allegrucci a cura di Stefano Allegrucci

Il sistema delle saprobie Itas "G. Bruno" Perugia Il sistema delle saprobie Le acque vengono divise in 4 categorie Queste le classi di qualità utilizzate : Classe I : zona oligosaprobia inquinamento molto lieve (azzurro) Classe II : zona b-mesosaprobia inquinamento moderato (verde) Classe III : zona a-mesosaprobia inquinamento grave (giallo) Classe IV : zona polisaprobia inquinamento molto grave (rosso) A lato una schematizzazione riferita ad generico corso d’acqua in condizioni di inquinamento organico Streble e Krauter nel loro Atlante dei microrganismi acquatici , riprendendo un metodo inizialmente proposto da KolKwitz e Marsson il 902-1935) , definito sistema delle acque saprobie , perfezionato poi da Liebmann (1962) che basandosi sull'analisi della composizione della comunità acquatica ( batteri ,alghe,protozoi, ecc-i, definisce la sequenza di situazioni biologiche che si instaurano in un corso d'acqua a valle di un effluente organico biodegradabile. Per "zona saprobica " si intende infatti il tratto di un corso d'acqua in cui si verificano 1 tipici processi di decomposizione della sostanza organica .Secondo gli autori sono individuabili 4 zone (polisaprobica, o e fl-mesosaprobica, oligosaprobica) a cui corrispondono 4 diversi gradi di avanzamento del processo di decomposizione della sostanza organica. Ognuna di queste zone è caratterizzate dalla presenza di microrganismi tipici e quindi indicatori della qualità delle acque e del loro grado di inquinamento organico. Ricordiamo queste classi di qualità rimandando al testo citato la descrizione più dettagliata delle loro caratteristiche :  Classe IV = zona polisaprobia = inquinamento molto grave  Classe III = zona o- mesosaprobia = inquinamento grave  Classe II = zona fl - mesosaprobia = inquinamento moderato  Classe I =zona oligosaprobia = inquinamento molto lieve  Per una definizione più precisa della classe di qualità , essendo la comunità saprobica molto spesso composta da bioindicatori appartenenti a classi diverse si è fatto uso di una formula (Pontle e Buck , 1955) che permette di calcolare un indice saprobico ( S ) che varia da 1 a 4 e che corrisponde praticamente alle classi di qualità con la possibilità di avere valori intermedi cherispecchiano la situazione reale nella quale è molto difficile tracciare confini netti fra acque pulite e acque sporche e quindi fra acque di una classe e di un'altra. dove S = indice saprobico ps = N° individui indicatori della classe IV ( z. polisaprobia) a ms = N° individui indicatori della classe III ( z. a -mesosaprobia) b ms = N° individui indicatori della classe II ( z. b -mesosaprobia) Os = N° individui indicatori della classe I ( z. oligosaprobia)   Questo metodo richiede una certa precisione nella classificazione che si spinge sempre a livello di specie e pertanto richiede pazienza e buona capacità di osservazione . E' evidente che , con l'acquisizione di una certa esperienza , 1 risultati dell'analisi sono risultati via via più sicurie attendibili.Si precisa inoltre che l'analisi pur fornendo una visione generale ed immediata dello stato di salute dell'ecosistema non è in grado di identificare la presenza e la quantità di ben precise sostanze inquinanti e la presenza di batteri patogeni . Per avere un quadro più completo del tipo e del grado di inquinamento sarebbe quindi necessario integrare l'analisi biologica con l'analisi chimica e batteriologica. a cura di Stefano Allegrucci Un corso d’acqua inquinato a cura di Stefano Allegrucci

Il sistema delle saprobie Itas "G. Bruno" Perugia Il sistema delle saprobie Classe I = zona oligosaprobia inquinamento assente o molto lieve (acque pure o poco inquinate) Esempio di organismo appartenente alla classe E’ la zona dove è avvenuta la completa mineralizzazione della sostanza organica (il processo di autopurificazione si è concluso). L’acqua è limpida, pura, ricca di O2 , fosfati, nitrati e altri sali. Vi è uno scarso contenuto di individui e di specie. La carica batterica non supera le 1000 UFC/ml. Non sono presenti molti organismi in quanto povere di sostanze nutritizie Acanthocystis turfacea a cura di Stefano Allegrucci a cura di Stefano Allegrucci

Il sistema delle saprobie Itas "G. Bruno" Perugia Il sistema delle saprobie Classe II = zona b mesosaprobia inquinamento moderato (acque mediamente inquinate) Esempio di organismo appartenente alla classe E’ la zona in cui i processi di demolizione della sostanza organica sono in una fase molto avanzata, prossimi alla totale mineralizzazione. L’acqua è ricca di ammoniaca e composti ammonici, l’O2 è discretamente abbondante, la carica batterica non supera le 100.000 UFC/ml. Una ricca varietà di specie planctoniche (diatomee planctoniche, dinoflagellati, rotiferi, granchietti, alghe verdi) sono presenti. Gli organismi predominanti sono sensibili alle sostanze putrescenti, alla scarsità di O2 e alle A di ph. Le rive sono ricche di vegetazione. Asterionella formosa a cura di Stefano Allegrucci a cura di Stefano Allegrucci

Il sistema delle saprobie Itas "G. Bruno" Perugia Il sistema delle saprobie Classe III = zona a mesosaprobia inquinamento organico elevato (acque molto inquinate) Esempio di organismo appartenente alla classe E’ la zona in cui è presente una elevata quantità di sostanza organica e prevalgono i processi di ossidazione. Non c’è acido solfidrico, ne i solfuri ma i prodotti della loro ossidazione. L’acqua contiene abbastanza O2 anche se consumato dalla elevata attività batterica. Batteri fino a 1.000.000 UFC/ml Piante e animali superiori sono ancora rari, compaiono dei crostacei e anellidi oligocheti, assenti i pesci. Si trovano molte diatomee , alghe verdi, flagellati e ciliati. Paramecium caudatum a cura di Stefano Allegrucci a cura di Stefano Allegrucci

Il sistema delle saprobie Itas "G. Bruno" Perugia Il sistema delle saprobie Classe IV = zona polisaprobia inquinamento organico molto elevato (acque fortemente inquinate) Esempio di organismo appartenente alla classe E’ la zona in cui è presente una grande quantità di sostanza organica, intensi sono i fenomeni di decomposizione; Vi è assenza di O2, è maleodorante e sul fondo si deposita fango putrido. La carica batterica è maggiore di 1.000.000 UFC/ml Prevalgono i batteri e sono presenti poche altre specie. Tipici il batterio Sphaerotilus natans, i solfobatteri bianchi e rossi, alcune specie di alghe azzurre e di flagellati, oltre a molti ciliati fagocitatori di batteri. Euglena viridis a cura di Stefano Allegrucci a cura di Stefano Allegrucci

Il sistema delle saprobie Itas "G. Bruno" Perugia Il sistema delle saprobie Corrispondenza trofica delle varie classi: Classe I acque pure Classe II acque oligotrofiche Classe III acque eutrofiche Classe II acque politrofiche a cura di Stefano Allegrucci a cura di Stefano Allegrucci

Il sistema delle saprobie Itas "G. Bruno" Perugia Il sistema delle saprobie L’indice si calcola applicando la seguente formula 4 (IV) +3 (III) +2 (II) +1 (I) S = __________________________ (IV)+ (III)+ (II)+ (I) ( * ) tra parentesi il numero di organismi individuati per ciascuna classe a cura di Stefano Allegrucci a cura di Stefano Allegrucci

Il sistema delle saprobie Itas "G. Bruno" Perugia Il sistema delle saprobie Tabella riassuntiva per la valutazione finale indice (S) grado di inquinamento zona saprobia colore di riferimento classe 1.00 - 1.50 molto lieve oligosaprobia I 1.51 - 1.80 lieve oligo / b -mesosaprobia I/II 1.81 - 2.30 moderato b -mesosaprobia II 2.31 - 2.70 discreto a / b -mesosaprobia II/III 2.11 - 3.20 grave a-mesosaprobia III 3.21 - 3.50 piuttosto grave a--meso/polisaprobia III/IV 3.51 - 4.00 molto grave polisaprobia IV a cura di Stefano Allegrucci a cura di Stefano Allegrucci

L’Indice Biotico Esteso IBE (o EBI: Extended Biotic Index) Itas "G. Bruno" Perugia L’Indice Biotico Esteso IBE (o EBI: Extended Biotic Index) Il metodo serve a determinare la qualità biologica di un tratto di un corso d’acqua mediante il campionamento dei macroinvertebrati presenti I macroinvertebrati (invertebrati visibili ad occhio nudo) utilizzati appartengono a diverse categorie sistematiche e principalmente: Artropodi Insetti Plecotteri Tricotteri, Efemerotteri, Coleotteri, Odonati, Ditteri, Eterotteri Crostacei Asellidi Gammaridi Anellidi Oligocheti Irudinei Molluschi Bivalvi Gasteropodi Platelminti Turbellari Tricladi Per valutare la qualità complessiva dell’ambiente acquatico, sono stati proposti indicatori biologici che presentano poche difficoltà tassonomiche, così da poter essere impiegati su vasta scala da personale tecnico qualificato, ma non solo da tassonomi specialisti. Grande successo ha trovato l’impiego dei cosiddetti indici biotici, in particolari di quelli basati sulle caratteristiche della comunità dei macroinvertebrati bentonici, che tengono in considerazione sia del numero di unità sistematiche (raggruppamenti sistematici quasi sempre superiori alla specie), sia delle loro proprietà indicatrici. Uno dei primi indici biotici utilizzati è stato il Trent Biotic Index  (T.B.I.), da cui in seguito è derivato l’Extended Biotic Index  (E.B.I.). L’indice E.B.I., pur non essendo l’unico proposto dalla comunità scientifica internazionale, è stato ritenuto quello più idoneo per l’applicazione in Italia; esso è stato tarato per la situazione del nostro paese prima da Ghetti P. F. e Bonazzi G. nel 1981 e successivamente perfezionato ulteriormente da Ghetti P. F. nel 1986. In questi anni le analisi della qualità dei corsi d’acqua con l’E.B.I., pur non essendo previste in alcuna specifica normativa, sono state ampiamente utilizzate dai tecnici delle U.S.L. in quasi tutte le provincie italiane. Oggi si preferisce chiamarlo I.B.E. data la sua "traduzione" in italiano. Il testo cui si fa riferimento nell’esposizione dei principi su cui si fonda l’I.B.E. e in cui si possono trovare ulteriori ragguagli è Ghetti P. F., 1986. Manuale di applicazione: I macroinvertebrati nell’analisi di qualità dei corsi d’acqua. Provincia autonoma di Trento; Volume allegato agli atti del Convegno ”Esperienze e confronti nell’applicazione degli indici biotici in corsi d’acqua italiani". L’I.B.E. si basa da una parte sulla diversa sensibilità agli inquinanti di alcuni gruppi faunistici e dall’altra parte sulla diversità biologica presente nella comunità dei macroinvertebrati bentonici; la qualità biologica di un corso d’acqua viene sintetizzata da valori numerici convenzionali, così come per altri tipi di indici biotici. a cura di Stefano Allegrucci a cura di Stefano Allegrucci

L’Indice Biotico Esteso (gli organismi considerati) Itas "G. Bruno" Perugia L’Indice Biotico Esteso (gli organismi considerati) Artropodi Insetti Plecotteri Tricotteri Efemerotteri Coleotteri Odonati Ditteri Eterotteri Crostacei Asellidi Gammaridi a cura di Stefano Allegrucci a cura di Stefano Allegrucci

L’Indice Biotico Esteso (gli organismi considerati) Itas "G. Bruno" Perugia L’Indice Biotico Esteso (gli organismi considerati) Anellidi Oligocheti Irudinei Nematodi Platelminti Turbellari Tricladi Molluschi Bivalvi Gasteropodi a cura di Stefano Allegrucci a cura di Stefano Allegrucci

L’Indice Biotico Esteso Itas "G. Bruno" Perugia L’Indice Biotico Esteso Questi organismi vengono ritenuti , per vari motivi , più adatti per indicare le alterazioni indotte dall'inquinamento in un corso d'acqua Si tratta infatti di organismi bentonici , e quindi generalmente stabili sul fondo, con un ciclo vitale piuttosto lungo Inoltre sono più facilmente campionabili (le dimensioni sono generalmente superiori a 1 mm) e classificabili (in quanto il metodo richiede una determinazione sistematica superiore al livello di specie -di solito genere o famiglia-) Infine presentano un ampio spettro di specie con diverse sensibilità agli agenti inquinanti e più in generale alle alterazioni dell’ecosistema Materiali e strumenti In campo: - retino immanicato per il campionamento di macroinvetebrati - stivali da pescatore (alla coscia) - tavolino portatile e sedie pieghevoli - bacinelle bianche di plastica (misure di riferimento: 30 x 20 x 5) - secchio di plastica - pinzette entomologiche - alcool etilico al 70% (si prepara diluendo l’alcool etilico al 95% con acqua distillata secondo la proporzione seguente: 25 ml di acqua distillata ogni 70 ml di alcool; se si utilizza alcool denaturato è necessario decolorarlo, per evitare di colorare il campione, con 3 cucchiai di polvere di carbone animale per litro di alcool già diluito, filtrando poi con normale carta da filtro) - bottiglie in polietilene con tappo per il trasferimento in laboratorio dei campioni raccolti - schede di rilevamento e matita per la raccolta dei dati - chiavi sistematiche - lente - guanti in gomma - soluzione detergente e disinfettante Metodologia L’I.B.E. consente di classificare le acque secondo una scala di valori compresi tra 1 (indice di estremo inquinamento) a 12 (indice di acque non inquinate). Questi valori sono stati suddivisi in 5 classi di qualità delle acque:   Classi di qualità Valoredi I.B.E. Giudizio Colore di riferimento Classe I10-11-12-...Ambiente non inquinato o comunque  non alterato in modo sensibile  Classe II8-9Ambiente con moderati sintomi di  inquinamento o di alterazione  Classe III6-7Ambiente inquinato o comunque  alterato  Classe IV4-5Ambiente molto inquinato o comunque  molto alterato  Classe V1-2-3Ambiente eccezionalmente inquinato  o alterato    Ad ogni classe è stato attribuito un determinato colore per evidenziare in cartografia la qualità delle acque campionate. In questo modo sono state redatte le "Carte di qualità " delle acque di gran parte dei fiumi italiani. a cura di Stefano Allegrucci a cura di Stefano Allegrucci

L’Indice Biotico Esteso Itas "G. Bruno" Perugia L’Indice Biotico Esteso Dopo l’identificazione sistematica definitiva , si passa al calcolo dell‘ EBI utilizzando una tabella a due entrate in ordinata sono riportati alcuni gruppi di macroinvertebrati in ordine di sensibilità crescente dal basso verso l'alto agli inquinanti in ascissa (che appare in alto) sono riportati gli intervalli numerici relativi al numero totale di US ritrovate nella stazione di prelievo Dall‘ intersezione delle due entrate si individua il valore numerico dell‘ EBI e quindi il giudizio di qualità. Procedimento Il metodo I.B.E. prevede un protocollo di applicazione standardizzato, suddiviso nelle seguenti fasi: 1- Compilazione della scheda di campagna Il campionamento non si limita alla raccolta dei macroinvertebrati, ma deve essere preceduto dalla compilazione di una scheda di campagna, in cui vengono annotate una serie di osservazioni e notizie sul corso d’acqua (es. vegetazione acquatica, presenza di odori e schiume, ecc.), che possono risultare d’ausilio per l’interpretazione dei risultati. 2- Scelta del transetto Il campionamento viene realizzato lungo il corso d’acqua in senso trasversale, cioè da sponda a sponda, tracciando un transetto ideale di campionamento che deve ricadere in un’area rappresentativa della zona di quel corso d’acqua. Nel campionamento con il retino ci si sposta in obliquo e controcorrente, cercando di campionare tutti i microhabitat presenti. 3- Raccolta dei macroinvertebrati La cattura deve essere eseguita mediante l'ausilio di un retino rettangolare con manico. Il retino è costituito da un telaio in acciaio dalle dimensioni indicative di circa 20-25 cm di larghezza e 19-22 cm di altezza, con bordo di 5-13 cm, cui è fissato il manico ed una rete di nylon di forma conica (21 maglie/cm); in fondo alla rete di nylon è avvitato un bicchiere di plexiglass, in cui si raccolgono e accumulano i macroinvertebrati, insieme al detrito. Col retino si raschia il fondo, contro corrente; spesso è necessario smuovere con le mani o i piedi le pietre per facilitare la cattura, mantenendo sempre il retino contro corrente. Per staccare gli animali che aderiscono fortemente alle pietre bisogna lavarle e sfregarle davanti all’imboccatura del retino. Il sedimento fine viene smosso con i piedi, sempre di fronte all’imboccatura. Occorre quindi lavare il materiale raccolto, per liberarlo dal fango, riversando dell'acqua nel retino stesso. Il contenuto del bicchierino-raccoglitore viene periodicamente svuotato nella bacinella di raccolta. L’operazione di campionamento non deve protrarsi oltre i 20 minuti. È stato verificato sperimentalmente che una sola operazione di campionamento, anche se effettuata correttamente, non è sufficiente a raccogliere tutte le specie presenti; in teoria bisognerebbe ripetere campionamenti successivi finché non vengono più riscontrate nuove specie. Per fini didattici si possono ritenere sufficienti da 1 a 3 campionamenti. 4- Separazione del campione Nella bacinella di raccolta deve essere aggiunta acqua in modo che tutto il materiale risulti sommerso e gli organismi possano muoversi, in questo modo si favorisce la classificazione e la cattura dei macroinvertebrati. Il campione deve essere analizzato un po’ per volta, in piccole porzioni, raccogliendo con le pinzette a punte sottile e con delicatezza, tutti gli organismi presenti, che vengono trasferiti in un’altra bacinella contenente solo acqua, in cui è più agevole l’osservazione. La determinazione degli esemplari, almeno in modo grossolano, può essere effettuata sul posto, mediante l'ausilio di una lente, ma normalmente è necessario trasferire i campioni raccolti in laboratorio, per poterli esaminare più in dettaglio mediante il microscopio stereoscopico a luce riflessa. Il livello tassonomico richiesto dall’indice per l’operazione di classificazione è riportato, per ogni gruppo faunistico, in un'apposita tabella. Gli organismi raccolti vanno conservati in una bottiglia in polietilene contenente una soluzione di alcool al 70%, in modo che i risultati del campionamento possano essere ricontrollati in futuro. Durante la classificazione, in laboratorio o sul campo, le unità sistematiche rinvenute devono essere trascritte sulla scheda di rilevazione dei dati. a cura di Stefano Allegrucci a cura di Stefano Allegrucci

L’Indice Biotico Esteso Itas "G. Bruno" Perugia L’Indice Biotico Esteso I valori di EBI, per convenzione internazionale, sono stati raggruppati in 5 classi di qualità Ciascuna classe è rappresentabile con un diverso colore che viene utilizzato nella realizzazione di carte di qualità del reticolo idrografico di un determinato territorio Questa mappatura è particolarmente utile per descrivere le condizioni del corso d’acqua, per la progettazione di eventuali soluzioni di risanamento e per un successivo giudizio sulla loro efficacia. 5- Calcolo del valore dell’indice La definizione del valore dell’indice si basa su di una tabella a due entrate, che utilizza i dati trascritti sulla scheda di rilevazione dati. La scheda è strutturata nel modo seguente: - nella colonna a sinistra, dall'alto verso il basso, sono segnalati i gruppi di macroinvertebrati che presentano una differente sensibilità al grado di inquinamento, da quelli più sensibili in alto a quelli via via meno sensibili andando verso il basso: i Plecotteri risultano essere i più sensibili, mentre gli Oligocheti e i Chironomidi sono più resistenti all'inquinamento; - nella riga in alto a destra sono indicati gli intervalli numerici riguardanti il numero totale di Unità sistematiche reperite nella zona campionata. Per Unità Sistematiche si intendono i livelli di classificazione dei macroinvertebrati, superiori alla specie. Risulta infatti  troppo difficile, per un’indagine di questo genere che ha finalità pratiche, determinare gli organismi fino a livello di specie. Per l'applicazione del metodo ai fini della stesura delle carte di qualità delle acque esistono livelli di determinazione sistematica ben precisi (genere, famiglia, ecc.), cui i ricercatori devono attenersi. Nel caso si reperiscano nel campione per es. 2 o più tipi diversi di organismi in un determinato gruppo di macroinvertebrati (es. due diversi Plecotteri), questi andranno considerati come due o più Unità Sistematiche. Senza avere quindi la pretesa di un rilevamento scientificamente perfetto, che richiederebbe più approfondite conoscenze di quelle fornite nel presente testo, è possibile effettuare questa esperienza, esplorando tratti diversi di un corso d'acqua. a cura di Stefano Allegrucci a cura di Stefano Allegrucci

L’Indice Biotico Esteso Itas "G. Bruno" Perugia L’Indice Biotico Esteso Tabella riassuntiva per la valutazione finale classi di qualità valore IBE giudizio di qualità colore di riferimento Classe I 10,11,12, … Ambiente non inquinato o comunque non alterato in modo sensibile Classe II 8,9 Ambiente con moderati sintomi di inquinamento o di alterazione 6,7 Ambiente inquinato o comunque alterato Classe IV 4,5 Ambiente molto inquinato o comunque molto alterato Classe V 1,2,3 Ambiente eccezionalmente inquinato o alterato a cura di Stefano Allegrucci a cura di Stefano Allegrucci

L’Indice Biotico Esteso (Il Tevere e il Chiascio) A destra due istogrammi con i valori dell’indice EBI rilevato lungo il corso di Tevere e Chiascio (fonte: “Relazione sullo stato dell’ambiente in Umbria”) a cura di Stefano Allegrucci

L’Indice Biotico Esteso (Il Nera) A destra l’istogramma con i valori dell’indice EBI rilevati sul bacino Nera - Velino (fonte: “Relazione sullo stato dell’ambiente in Umbria”) a cura di Stefano Allegrucci

Gli indicatori biologici Bibliografia: 1. Bentivogli D. Boschi M.P.. Ecoambiente Volume 1 (Natura e Ambiente) Cappelli 2001 2. Begon M. Harper J.L. Townsend C.R. Ecologia Individui Popolazioni Comunità Zanichelli 1989 3. AAVV Microsoft® Encarta Enciclopedia Plus. © 1993-2002 Microsoft Corporation. 4. AAVV Relazione sullo stato dell’ambiente in Umbria Regione dell’Umbria 1997 5. Un applicazione del biomonitoraggio ad opera di studenti (http://www.ica-net.it/pascal/Sangone/index.htm/) a cura di Stefano Allegrucci