1. EQUILIBRI CHIMICO-BIOLOGICI
DEL LAGO TRASIMENO
I.T.A.S. “G. Bruno” di Perugia
Indirizzo BIOLOGICO aa. ss. 1999-2001
2. Ecosistema Lago
Due laghi
a confronto
Ecosistema
Trasimeno
FINE
3. ECOSISTEMA LAGO
s I laghi sono masse d’acqua che riempiono le depressioni all’interno
dei continenti, isolate dal mare o comunicanti con esso mediante
fiumi. I corsi d’acqua che alimentano i laghi sono detti immissari,
e ad essi possono sommarsi le acque di sorgenti sotterranee e di
precipitazione. Questi afflussi compensano i deflussi causati dall’
evaporazione, dalle infiltrazioni sotterranee e dalle acque che
escono dal lago per mezzo dell’ emissario. L’origine dei laghi è
varia e ciò ne condiziona le caratteristiche.
s I fattori che condizionano gli ambienti lentici (ecosistemi di
acqua dolce stagnante: laghi e stagni) sono:
FATTORI ABIOTICI FATTORI BIOTICI
s Un importante ciclo della materia condiziona l’ambiente lacustre:
CICLO DELL’ACQUA
4. FATTORI BIOTICI
fitoplancton
pesci carnivori
pesci planctofagi
zooplancton
per saperne di più ... decompositori
5. FATTORI BIOTICI
fitoplancton zooplancton
Piccoli organismi Piccoli organismi uni e
fotosintetici che pluricellulari che
abitano gli strati più vivono nutrendosi di
superficiali dell’acqua fitoplancton
La diversificazione degli organismi fito e zooplanctonici
fornisce informazioni sullo stato di nutrimento del lago
OLIGOTROFICO MESOTROFICO EUTROFICO
Scarso nutrimento Nutrimento di Abbondante
-presenza di alghe media quantità nutrimento
azzurre, verdi, brune, -presenza di alghe -presenza di abbondanti
dorate e rosse verdi e diatomee fioriture algali
-presenza di alcune
diatomee
6. FATTORI ABIOTICI
Le componenti chimico-fisiche più rilevanti che influenzano
l’ecosistema lago sono:
SALINITÀ
TEMPERATURA
LUCE
7. SALINITÀ
La concentrazione di sali nelle acque dei laghi è
generalmente bassa, tranne nei periodi in cui, per
evaporazione, i sali disciolti si concentrano e il valore
della salinità aumenta.
Soprattutto nei laghi che hanno basse profondità medie
e scarso ricambio dell’acqua, la salinità può aumentare,
per effetto dell’evaporazione, fino a valori molto
elevati, addirittura superiori a quelli dell’acqua marina.
8. TEMPERATURA
La temperatura dell’acqua di un lago dipende dalle condizioni climatiche
e topografiche, oltre che dall’estensione e dalla profondità del lago.
E’ importante rilevare che l’acqua dolce ha la sua massima densità a 4°C.
In estate i laghi ricevono calore dalla radiazione solare che riscalda la
superficie dell’acqua. Questa acqua riscaldata si dilata, dunque la sua
densità diminuisce, e tende a stratificarsi sulla superficie del lago. La
temperatura dell’acqua quindi diminuisce dalla superficie al fondo del
lago (stratificazione diretta) .
In inverno i laghi temperati diventano molto freddi: la superficie può
ghiacciarsi e la temperatura dell’acqua tende ad aumentare verso il
fondo del lago dove raggiunge i 4°C (stratificazione inversa) .
In primavera e in autunno avviene il rimescolamento dell’ acqua che
apporta ossigeno nelle acque profonde e sostanze nutritive (sali
minerali) dal fondo alle zone superficiali, favorendo lo sviluppo della vita
lacustre.
11. rimescolamento delle acque
(primavera-autunno)
0
H2O ricca
di O2
10
Profondità (m)
20
H2O ricca di
nutrienti
30
12. LUCE
La quantità di luce che penetra nel lago varia con la profondità e la
trasparenza dell’acqua.
Nei laghi più profondi è possibile distinguere una zona eufotica (con
molta luce), nei primi 10-20 metri di profondità, seguita da una zona
oligofotica (con poca luce), ed infine una zona afotica (priva di luce).
Nelle prime due zone sono presenti organismi fototrofi, cioè i
produttori, il primo anello della catena alimentare. Per questa ragione
la zona fotica è quella più densamente popolata anche dagli organismi
eterotrofi, cioè i consumatori.
Nei laghi c poco profondi, come il lago Trasimeno, la luce raggiunge i
fondali e quindi gli organismi fotosintetici sono presenti a tutti i
livelli.
13. IL CICLO DELL’ACQUA
s L’acqua dell’atmosfera precipita sul mare (A), sui continenti
(B), sulla vegetazione (C) e sulle calotte glaciali (E). Il mare
(A) riceve acqua anche da B, D ed E sia per via superficiale
che sotterranea. Dal mare l’acqua ritorna all’atmosfera per
evaporazione naturale; ciò accade anche per l’acqua di
precipitazione assorbita dai vegetali (C) il cui processo
prende il nome di evapotraspirazione. L’acqua che cade sulle
terre emerse, in parte raggiunge i fiumi, i laghi e i mari e in
parte si infiltra nel terreno (F) e nelle riserve acquifere
sotterranee (F1). Dalla superficie l’acqua penetra nel suolo
per infiltrazione. Le calotte glaciali (E) scambiano acqua con
l’atmosfera tramite sublimazione.
H2 O
14. IL CICLO DELL’ACQUA
Il ciclo dell’acqua è l’insieme dei processi fisici, chimici e biologici che
determinano continui cambiamenti di stato e permettono un flusso costante
dell’acqua tra litosfera, atmosfera, idrosfera e biosfera.
E
C
B D
F
D A
F1
15. DUE LAGHI A CONFRONTO
s Se confrontiamo due laghi caratterizzati da
notevoli differenze fisiche e geografiche e
da una diversa origine geologica, come ad
esempio il lago Trasimeno e il lago di Garda,
ci accorgiamo che tali caratteristiche
determinano ecosistemi lacustri
profondamente diversi.
16. IL LAGO TRASIMENO:
caratteri fisici e geografici
SUPERFICIE: 120 Km2
CIRCONFERENZA: 60 Km
PROFONDITA’ MEDIA: 4,7 m
PROFONDITA’ MAX: 6,30 m
Il lago Trasimeno ha una forma simile ad un cuore allungato in
direzione nord-ovest/sud-est con tre insenature principali. Il bacino
d’alimentazione è costituito da circa 60 torrenti, nessuno dei quali
fornisce acque perenni. Tra i più importanti vi sono il Tresa, il Moiano,
il Rigo Maggiore e il Maranzano, i quali si immettono nel fosso
dell’Anguillara. Nell’insenatura di San Savino c’è un emissario
artificiale che confluisce le acque di esubero verso il torrente Caina,
da qui al fiume Nestore e quindi al Tevere.
per saperne di più ...
17. La profondità massima riscontrata a centro lago è circa 6,30 metri. La
profondità media è di circa 4,50 metri.
Il profilo della zona centrale del fondale è quasi piatto. Proseguendo
verso le rive la pendenza gradualmente aumenta, per il resto le fasce
perimetrali corrispondenti alle coste più rettilinee presentano in
generale pendenze intermedie.
I fondali quasi piatti, si rinvengono, infatti, all’interno delle profonde
insenature, mentre pendenze più pronunciate si hanno in prossimità
delle foci dei maggiori torrenti a causa dell’accumulo dei materiali
grossolani.
La composizione dei fondali risulta essere differente: la regione
centrale è prettamente argillosa con presenza di sabbie fini e priva di
“avanzi organici” e “materia azotata”; la fascia intermedia presenta
terreni di media composizione ma con prevalenza dell’argilla sulla sabbia
ancora finissima; la fascia perimetrale, escluse le insenature paludose in
cui sono presenti tracce di residui organici e terriccio, comprende
fondali costituiti prevalentemente da sabbia.
18. IL LAGO DI GARDA:
caratteri fisici e geografici
SUPERFICIE: Km2 370
LUNGHEZZA: Km 52,6
LARGHEZZA MAX: Km 17,5
PROFONDITA’ MEDIA: 134,5m
PROFONDITA’ MAX: 346m
Il lago di Garda è il più grande dei laghi italiani:
Il suo affluente principale è il Sarca che entra fra Riva e Torbole; gli
altri hanno un’importanza minore. Unico emissario è il Mincio, a
Peschiera.
Le variazioni di livello del lago sono poco accentuate (circa un metro)
E’ caratterizzato da una stupenda colorazione dell’acqua che assume
tonalità turchine marcate ed ha una notevole trasparenza; i raggi
solari arrivano fino ad una profondità di circa 15 metri.
19. DUE LAGHI A CONFRONTO
~ 5m
~ 15m
I raggi solari che filtrano su
tutta la colonnina d’acqua,
permettono la crescita delle
macrofite su tutto il fondale del Nel lago di Garda la
lago Trasimeno. flora subacquea è
presente sino ad una
certa profondità (circa
15m), la stessa a cui
arrivano i raggi solari.
20. Ecosistema Trasimeno
Durante il periodo estivo si osserva, per evaporazione naturale, un
abbassamento del livello lacustre che causa l’innalzamento della
temperatura del fondale. Questa serie di fattori favorisce reazioni
che provocano mutamenti nell’ecosistema lago. Le acque del lago
Trasimeno possono essere classificate, dal punto di vista analitico,
come mesotrofiche. Infatti, innumerevoli quantità di azoto e fosforo
sono presenti in forme insolubili soltanto nel fondale, mentre sono
assenti nella colonnina d’acqua. Questi elementi fungono da nutrienti
per le macrofite (piante con apparato radicale) che producono
ossigeno utilizzato dai batteri per far avvenire i processi di
ossidazione.
21. Fattori che causano i bassi livelli
Uno dei problemi più importanti del lago Trasimeno è il verificarsi dei
bassi livelli (“magre”) durante il periodo estivo. Questo problema è
influenzato da diversi fattori:
∆V = VS + VB - VE -VEM -VPR
∆V = variazione di volume del lago (m3)
VS = volume d’acqua in entrata per precipitazioni sullo specchio (m3)
VB = volume d’acqua che arriva al lago dal bacino imbrifero attuale (m3)
VE = volume d’acqua in uscita per evaporazione dallo specchio (m3)
VEM= volume d’acqua in uscita dal lago come deflusso dall’emissario (m3)
VPR = volume d’acqua in uscita dal lago tramite prelievi artificiali ( m3)
Incidono particolarmente le scarse precipitazioni, le non trascurabili
evaporazioni ed i prelievi artificiali per l’irrigazione dei campi
circostanti.
22. Le conseguenze dei bassi livelli
INTORBIDIMENTO INNALZAMENTO DELLA
DELL’ACQUA TEMPERATURA DELL’ACQUA
E’ causato dall’azione I bassi livelli consentono
dei venti che portano in all’acqua di raggiungere valori
sospensione di temperatura molto vicini a
nella colonnina d’acqua le quelli dell’ambiente esterno
particelle che vanno a favorendo la crescita batterica
costituire il fondale lacustre
(limo)
23. Livelli massimi e minimi del lago
Il lago Trasimeno può essere definito un “ecosistema chiuso”
poiché non possiede né emissari né immissari naturali, perciò le
variazioni di livelli riscontrati nel corso degli anni hanno influito in
senso negativo o positivo sulla vivibilità delle zone circostanti.
Per evidenziare le variazioni del livello lacustre ci serviamo di un
grafico che ne riporta i valori MAX e MIN negli anni che vanno dal
1882 al 1994.
24. Livelli massimi e minimi del Trasimeno dal 1882 al 1994
1882-1920. Livelli max e min annuali (medie mensili)
1921-1968
1969-1994
Quote della soglia dell’emissario
Costruzione di un nuovo emissario Tentativo di regolare le variazioni del livello delle acque per prevenire il
loro ristagno, causa di epidemie di febbre malarica e di danni alle proprietà, alle colture e alle costruzioni.
Costruzione di un immissario Apportate le acque provenienti da 4 torrenti (Tresa, Moiano, Rio Maggiore,
Anguillara); il problema dei bassi livelli non viene subito risolto.
Piogge abbondanti.
25. Processi di autodepurazione
A causa della bassa permeabilità dei terreni circostanti, l’acqua che si
infiltra ritorna al lago, ma con l’aggiunta di sostanze inquinanti presenti
nei fertilizzanti e nei pesticidi. Queste sostanze sono sostanzialmente
sali di Azoto e Fosforo e la loro eccessiva presenza nell’acqua può
provocare il fenomeno della eutrofizzazione.
La presenza delle idrofite e l’azione congiunta di batteri aerobi ed
anaerobi assicura al lago una certa capacità di controllo del fenomeno.
Infatti, i fosfati in soluzione, legandosi al ferro trivalente precipitano
sul fondo. Qui l’azione di microrganismi anaerobi riduce in parte lo ione
ferrico a ferroso, che, a sua volta, a contatto con l’ossigeno prodotto
dalle macrofite subisce un’ossidazione e ritorna ad essere trivalente.
Quest’ultimo, tornando in contatto con lo ione fosfato, riprecipita nei
fondali sottoforma di sale insolubile.
Fe
26. Il ciclo del ferro
fotosintesi
fertilizzanti
Fe+++
O2
+
PO --- Fe++ batteri
4
chemiolitotrofi
FePO4
per saperne di più ... batteri ferroriduttori
FINE
27. Il ciclo del ferro
Come si è potuto osservare l’ossigeno e i batteri sono elementi fondamentali
per quei processi d’ossido-riduzione che caratterizzano il ciclo del ferro.
L’ossigeno, presente nella colonnina d’acqua, risulta avere valori di saturazione
superiori alla norma; ciò è dovuto alla presenza delle numerose idrofite che
producono ossigeno in eccesso.
I principali generi batterici che operano l’ossidazione del ferro sono
Thiobacillus feroxidans, Gallionella e Sulfolobus. Questi microrganismi sono,
dal punto di vista metabolico, dei chemilitotrofi, cioè organismi capaci di
produrre ATP e potere riducente dall’ossidazione di substrati inorganici. Gli
elettroni ceduti da questi substrati vengono trasportati con una catena di
trasporto elettronico all’accettore finale che è l’ O2. Sono batteri, dunque,
aerobi stretti che necessitano di acque ben ossigenate che sono garantite
dalla presenza di idrofite.
La riduzione del ferro avviene in condizioni anaerobie (sui fondali del lago).
Sebbene molti microrganismi possono ridurre piccole quantità di ferro
durante il loro metabolismo, la maggior parte di questo processo è operata da
microrganismi specializzati che “respirano” ferro e che, come Geobacter
mettallireducens e Shewanella putrefaciens, da questo processo possono
trarre l’energia per la loro vita.
