L'utilizzo delle risorse acquatiche per sc opi ricreativi o potabili può essere fortemente compromesso dalla presenza e sviluppo di cianobatteri tossici. I cianobatteri sono un ampio gruppo di batteri fotosintetici ossigenici che ha nno iniziato a evolversi almeno 2,5-3 miliardi di anni fa (Schopf, 2012). Questa lunga storia evolutiva è alla base delle elevate capacità competitive che caratterizzano questo gruppo di mi crorganismi. I cianobatteri sono presenti in gran parte degli habitat acquatici e terrestri, compresi ambienti estremi quali i deserti (Makhalanyane et al. , 2013), gli ambienti polari (Kleinteich et al. , 2012), e sorgenti calde e ipersaline (Dadheech et al. , 2013). In condizioni di elevate concentrazioni di nutrienti, limitato ricambio idrico, elevate temperature e stabilità termica, i cianobatteri possono svilupparsi raggiungendo densità e biomasse molto alte, dando luogo alla formazione di ammassi distribuiti nella zona eufotica o diversamente localizzati neg li strati superficiali, subsuperficiali e profondi (Paerl & Huisman, 2009). La presenza di eccessive proliferazioni cianobatteriche oltre ai disagi conseguenti alla produzione di sostanze maleodoranti (Bowmer et al. , 1992), ha importanti conseguenze negative per l'utilizzo delle risorse acquatiche, a causa del rischio connesso con la produzione e rilascio di composti tossici (cianotossine) nelle acque destinate ad uso potabile e ricreativo (Funari & Testai, 2008; Messineo et al. , 2010; Cerasino & Salmaso, 2012; Metcalf & Codd, 2012; vedi capitoli A3 e A4), nonché per il trasferimen to di tossine lungo le reti trofiche e alimentari (Shams et al. , 2014; Sotton et al. , 2014). La definizione e la valutazione quantitativa del rischio dipendono dall'autoecologia delle specie cianobatteriche dominanti (e quindi dalle modalità di formazione delle fioriture), dalla presen za di ceppi tossici, dalla tipologia di tossine prodotte, e dalla destinazione d'us o delle risorse acquatiche (Codd et al. , 2005a; Dietrich & Hoeger, 2005; Manganelli et al. , 2012). A titolo esemplificativo, le implicazioni per l'utilizzo delle acque derivanti dallo sviluppo di popolazioni di Dolichospermum lemmermannii e Planktothrix rubescens saranno molto diverse a seconda che le acque siano destinate ad uso ricreativo o potabile. La prima specie è in grado di formare estese fioriture superficiali, richiedendo particolare attenzione per la salute dei bagnanti e l'uso ricreativo dei corpi lacustri. Nel corso dei mesi estivi la seconda specie è i nvece strettamente localizzata negli strati più profondi, ponendo potenziali problemi soprattutto per l'approvvigionamento di acqua potabile a causa del posizionamento a profondità discrete dei punti di captazione. Gli effetti negativi e spesso letali determinati dall'ingestione di cianobatteri tossici da parte di diversi gruppi di vertebrati terrestri e or ganismi acquatici sono stati ampiamente descritti a partire dall'Ottocento (Francis, 1878). A sottolin eare l'attenzione che veniva posta a questo problema già dalla metà del secolo scorso, si consideri che l'articolo di apertura del primo numero di Hydrobiologia , una delle riviste di punta della ricerca idrobiologica internazionale, aveva come titolo: "Objectionable algae with refe rence to the killing of fish and other animals" (Prescott, 1948). Una rassegna dei casi di intossicazioni umane - letali e non - causati dalla presenza di diversi tipi di cianobatteri in acque destinate ad uso ricreativo, potabile e sanitario (emodialisi) è riportata nel capitolo A3. In molti dei casi sopra descritti si fa riferimento agli effetti causati dalla formazione di fioriture cianobatteriche ( cyanobacterial blooms ). In letteratura questo termine è utilizzato in un'accezione molto ampia, comprendendo fenomeni anche molto diversi tra di loro, che includono la formazione di schiume superficia li, lo sviluppo di elevate concentrazioni di cianobatteri nell'intera colonna d'acqua o a prof ondità discrete (e quindi non rilevabili in superficie). Reynolds & Walsby (1975), in una delle prime importanti r assegne sull'argomento, suggerirono di riservare il termine "fioriture" ai soli accumuli superficiali visibili ad occhio nudo. Fenomeni caratterizzati da elevati sviluppi di cianobatteri, senza manifestazioni visibili, non dovrebbero pertanto essere, a rigore, classificati tra i casi di fioriture algali (Salmaso, 2005). È da tenere comunque presente che nel gergo t ecnico-scientifico non è infrequente imbattersi in termini quali, per esempio, "fioriture metalimnetiche" o "fioriture" ad indicare l'addensamento di specie cianobatteriche negli st rati metalimentici (es. alcune Oscillatoriales planctoniche) o epilimnetici, senza alcuna manifestazione visibile sulla superficie dell'acqua. In questo volume l'attenzione è rivolta ai probl emi connessi con l'utilizzo di acque destinate ad uso ricreativo contaminate da popolazioni cia nobatteriche. Nel capitolo, particolare enfasi sarà data non solo alla formazione e dinamica de lle fioriture in senso stretto, ma anche allo sviluppo massivo di cianobatteri nella colonna d'acqua, senza formazione di fioriture visibili. Questi diversi tipi di manifestazioni, essendo talvol ta legati allo sviluppo di specie differenti, richiedono approcci specifici per la valutazione del rischio, anche in relazione alla spiccata dinamicità temporale e spaziale che caratteri zza molti cianobatteri. Dopo una breve introduzione alle principali caratteristiche dei cianobatteri e alla moderna tassonomia (paragrafo A1.2), il diverso posizionamento delle popolazioni cianobatteriche in un corpo lacustre sarà esaminato nel paragrafo A1.3. I principali fattori che favor iscono lo sviluppo dei cianobatteri saranno presi in rassegna nel paragrafo A1.4, mentre nel paragrafo A1.5 saranno discusse le condizioni necessarie per la formazione delle fioriture superficiali. La produzione di tossine ed esempi riguardanti la formazione, dinamica e impatto di fioriture superficiali e metalimnetiche saranno considerati rispettivamente nei paragrafi A1.6 e A1.7.
FATTORI INERENTI ALLO SVILUPPO DELLE FIORITURE DI CIANOBATTERI TOSSICI CON PARTICOLARE RIFERIMENTO ALL'EUTROFIZZAZIONE E AI CAMBIAMENTI CLIMATICI
Copetti D;Guzzella L;
2014
Abstract
L'utilizzo delle risorse acquatiche per sc opi ricreativi o potabili può essere fortemente compromesso dalla presenza e sviluppo di cianobatteri tossici. I cianobatteri sono un ampio gruppo di batteri fotosintetici ossigenici che ha nno iniziato a evolversi almeno 2,5-3 miliardi di anni fa (Schopf, 2012). Questa lunga storia evolutiva è alla base delle elevate capacità competitive che caratterizzano questo gruppo di mi crorganismi. I cianobatteri sono presenti in gran parte degli habitat acquatici e terrestri, compresi ambienti estremi quali i deserti (Makhalanyane et al. , 2013), gli ambienti polari (Kleinteich et al. , 2012), e sorgenti calde e ipersaline (Dadheech et al. , 2013). In condizioni di elevate concentrazioni di nutrienti, limitato ricambio idrico, elevate temperature e stabilità termica, i cianobatteri possono svilupparsi raggiungendo densità e biomasse molto alte, dando luogo alla formazione di ammassi distribuiti nella zona eufotica o diversamente localizzati neg li strati superficiali, subsuperficiali e profondi (Paerl & Huisman, 2009). La presenza di eccessive proliferazioni cianobatteriche oltre ai disagi conseguenti alla produzione di sostanze maleodoranti (Bowmer et al. , 1992), ha importanti conseguenze negative per l'utilizzo delle risorse acquatiche, a causa del rischio connesso con la produzione e rilascio di composti tossici (cianotossine) nelle acque destinate ad uso potabile e ricreativo (Funari & Testai, 2008; Messineo et al. , 2010; Cerasino & Salmaso, 2012; Metcalf & Codd, 2012; vedi capitoli A3 e A4), nonché per il trasferimen to di tossine lungo le reti trofiche e alimentari (Shams et al. , 2014; Sotton et al. , 2014). La definizione e la valutazione quantitativa del rischio dipendono dall'autoecologia delle specie cianobatteriche dominanti (e quindi dalle modalità di formazione delle fioriture), dalla presen za di ceppi tossici, dalla tipologia di tossine prodotte, e dalla destinazione d'us o delle risorse acquatiche (Codd et al. , 2005a; Dietrich & Hoeger, 2005; Manganelli et al. , 2012). A titolo esemplificativo, le implicazioni per l'utilizzo delle acque derivanti dallo sviluppo di popolazioni di Dolichospermum lemmermannii e Planktothrix rubescens saranno molto diverse a seconda che le acque siano destinate ad uso ricreativo o potabile. La prima specie è in grado di formare estese fioriture superficiali, richiedendo particolare attenzione per la salute dei bagnanti e l'uso ricreativo dei corpi lacustri. Nel corso dei mesi estivi la seconda specie è i nvece strettamente localizzata negli strati più profondi, ponendo potenziali problemi soprattutto per l'approvvigionamento di acqua potabile a causa del posizionamento a profondità discrete dei punti di captazione. Gli effetti negativi e spesso letali determinati dall'ingestione di cianobatteri tossici da parte di diversi gruppi di vertebrati terrestri e or ganismi acquatici sono stati ampiamente descritti a partire dall'Ottocento (Francis, 1878). A sottolin eare l'attenzione che veniva posta a questo problema già dalla metà del secolo scorso, si consideri che l'articolo di apertura del primo numero di Hydrobiologia , una delle riviste di punta della ricerca idrobiologica internazionale, aveva come titolo: "Objectionable algae with refe rence to the killing of fish and other animals" (Prescott, 1948). Una rassegna dei casi di intossicazioni umane - letali e non - causati dalla presenza di diversi tipi di cianobatteri in acque destinate ad uso ricreativo, potabile e sanitario (emodialisi) è riportata nel capitolo A3. In molti dei casi sopra descritti si fa riferimento agli effetti causati dalla formazione di fioriture cianobatteriche ( cyanobacterial blooms ). In letteratura questo termine è utilizzato in un'accezione molto ampia, comprendendo fenomeni anche molto diversi tra di loro, che includono la formazione di schiume superficia li, lo sviluppo di elevate concentrazioni di cianobatteri nell'intera colonna d'acqua o a prof ondità discrete (e quindi non rilevabili in superficie). Reynolds & Walsby (1975), in una delle prime importanti r assegne sull'argomento, suggerirono di riservare il termine "fioriture" ai soli accumuli superficiali visibili ad occhio nudo. Fenomeni caratterizzati da elevati sviluppi di cianobatteri, senza manifestazioni visibili, non dovrebbero pertanto essere, a rigore, classificati tra i casi di fioriture algali (Salmaso, 2005). È da tenere comunque presente che nel gergo t ecnico-scientifico non è infrequente imbattersi in termini quali, per esempio, "fioriture metalimnetiche" o "fioriture" ad indicare l'addensamento di specie cianobatteriche negli st rati metalimentici (es. alcune Oscillatoriales planctoniche) o epilimnetici, senza alcuna manifestazione visibile sulla superficie dell'acqua. In questo volume l'attenzione è rivolta ai probl emi connessi con l'utilizzo di acque destinate ad uso ricreativo contaminate da popolazioni cia nobatteriche. Nel capitolo, particolare enfasi sarà data non solo alla formazione e dinamica de lle fioriture in senso stretto, ma anche allo sviluppo massivo di cianobatteri nella colonna d'acqua, senza formazione di fioriture visibili. Questi diversi tipi di manifestazioni, essendo talvol ta legati allo sviluppo di specie differenti, richiedono approcci specifici per la valutazione del rischio, anche in relazione alla spiccata dinamicità temporale e spaziale che caratteri zza molti cianobatteri. Dopo una breve introduzione alle principali caratteristiche dei cianobatteri e alla moderna tassonomia (paragrafo A1.2), il diverso posizionamento delle popolazioni cianobatteriche in un corpo lacustre sarà esaminato nel paragrafo A1.3. I principali fattori che favor iscono lo sviluppo dei cianobatteri saranno presi in rassegna nel paragrafo A1.4, mentre nel paragrafo A1.5 saranno discusse le condizioni necessarie per la formazione delle fioriture superficiali. La produzione di tossine ed esempi riguardanti la formazione, dinamica e impatto di fioriture superficiali e metalimnetiche saranno considerati rispettivamente nei paragrafi A1.6 e A1.7.I documenti in IRIS sono protetti da copyright e tutti i diritti sono riservati, salvo diversa indicazione.
