Equilibri lago
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Equilibri lago Presentation Transcript

  • 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 LAGOs 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 BIOTICIs Un importante ciclo della materia condiziona l’ambiente lacustre: CICLO DELL’ACQUA
  • 4. FATTORI BIOTICI fitoplancton pesci carnivori pesci planctofagi zooplanctonper 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 disuperficiali 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 ABIOTICILe componenti chimico-fisiche più rilevanti che influenzanol’ecosistema lago sono: SALINITÀ TEMPERATURA LUCE
  • 7. SALINITÀLa concentrazione di sali nelle acque dei laghi ègeneralmente bassa, tranne nei periodi in cui, perevaporazione, i sali disciolti si concentrano e il valoredella salinità aumenta.Soprattutto nei laghi che hanno basse profondità mediee scarso ricambio dell’acqua, la salinità può aumentare,per effetto dell’evaporazione, fino a valori moltoelevati, addirittura superiori a quelli dell’acqua marina.
  • 8. TEMPERATURALa temperatura dell’acqua di un lago dipende dalle condizioni climatichee 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 lasuperficie dell’acqua. Questa acqua riscaldata si dilata, dunque la suadensità diminuisce, e tende a stratificarsi sulla superficie del lago. Latemperatura dell’acqua quindi diminuisce dalla superficie al fondo dellago (stratificazione diretta) .In inverno i laghi temperati diventano molto freddi: la superficie puòghiacciarsi e la temperatura dell’acqua tende ad aumentare verso ilfondo del lago dove raggiunge i 4°C (stratificazione inversa) .In primavera e in autunno avviene il rimescolamento dell’ acqua cheapporta ossigeno nelle acque profonde e sostanze nutritive (saliminerali) dal fondo alle zone superficiali, favorendo lo sviluppo della vitalacustre.
  • 9. stratificazione diretta (estate) 0 10Profondità (m) 20 30 5 10 15 20 25 Temperatura (°C)
  • 10. stratificazione inversa (inverno) 0 10Profondità (m) 20 30 5 10 15 20 25 Temperatura (°C)
  • 11. rimescolamento delle acque (primavera-autunno) 0 H2O ricca di O2 10Profondità (m) 20 H2O ricca di nutrienti 30
  • 12. LUCELa quantità di luce che penetra nel lago varia con la profondità e latrasparenza dell’acqua.Nei laghi più profondi è possibile distinguere una zona eufotica (conmolta luce), nei primi 10-20 metri di profondità, seguita da una zonaoligofotica (con poca luce), ed infine una zona afotica (priva di luce).Nelle prime due zone sono presenti organismi fototrofi, cioè iproduttori, il primo anello della catena alimentare. Per questa ragionela zona fotica è quella più densamente popolata anche dagli organismieterotrofi, cioè i consumatori.Nei laghi c poco profondi, come il lago Trasimeno, la luce raggiunge ifondali e quindi gli organismi fotosintetici sono presenti a tutti ilivelli.
  • 13. IL CICLO DELL’ACQUAs 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’ACQUAIl ciclo dell’acqua è l’insieme dei processi fisici, chimici e biologici chedeterminano continui cambiamenti di stato e permettono un flusso costantedell’acqua tra litosfera, atmosfera, idrosfera e biosfera. E C B D F D A F1
  • 15. DUE LAGHI A CONFRONTOs 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. Laprofondità media è di circa 4,50 metri.Il profilo della zona centrale del fondale è quasi piatto. Proseguendoverso le rive la pendenza gradualmente aumenta, per il resto le fasceperimetrali corrispondenti alle coste più rettilinee presentano ingenerale pendenze intermedie.I fondali quasi piatti, si rinvengono, infatti, all’interno delle profondeinsenature, mentre pendenze più pronunciate si hanno in prossimitàdelle foci dei maggiori torrenti a causa dell’accumulo dei materialigrossolani.La composizione dei fondali risulta essere differente: la regionecentrale è prettamente argillosa con presenza di sabbie fini e priva di“avanzi organici” e “materia azotata”; la fascia intermedia presentaterreni di media composizione ma con prevalenza dell’argilla sulla sabbiaancora finissima; la fascia perimetrale, escluse le insenature paludose incui sono presenti tracce di residui organici e terriccio, comprendefondali costituiti prevalentemente da sabbia.
  • 18. IL LAGO DI GARDA: caratteri fisici e geograficiSUPERFICIE: Km2 370LUNGHEZZA: Km 52,6LARGHEZZA MAX: Km 17,5PROFONDITA’ MEDIA: 134,5mPROFONDITA’ MAX: 346mIl lago di Garda è il più grande dei laghi italiani:Il suo affluente principale è il Sarca che entra fra Riva e Torbole; glialtri hanno un’importanza minore. Unico emissario è il Mincio, aPeschiera.Le variazioni di livello del lago sono poco accentuate (circa un metro)E’ caratterizzato da una stupenda colorazione dell’acqua che assumetonalità turchine marcate ed ha una notevole trasparenza; i raggisolari arrivano fino ad una profondità di circa 15 metri.
  • 19. DUE LAGHI A CONFRONTO ~ 5m ~ 15mI raggi solari che filtrano sututta la colonnina d’acqua,permettono la crescita dellemacrofite su tutto il fondale del Nel lago di Garda lalago Trasimeno. flora subacquea è presente sino ad una certa profondità (circa 15m), la stessa a cui arrivano i raggi solari.
  • 20. Ecosistema TrasimenoDurante il periodo estivo si osserva, per evaporazione naturale, unabbassamento del livello lacustre che causa l’innalzamento dellatemperatura del fondale. Questa serie di fattori favorisce reazioniche provocano mutamenti nell’ecosistema lago. Le acque del lagoTrasimeno possono essere classificate, dal punto di vista analitico,come mesotrofiche. Infatti, innumerevoli quantità di azoto e fosforosono presenti in forme insolubili soltanto nel fondale, mentre sonoassenti nella colonnina d’acqua. Questi elementi fungono da nutrientiper le macrofite (piante con apparato radicale) che produconoossigeno utilizzato dai batteri per far avvenire i processi diossidazione.
  • 21. Fattori che causano i bassi livelliUno dei problemi più importanti del lago Trasimeno è il verificarsi deibassi livelli (“magre”) durante il periodo estivo. Questo problema èinfluenzato 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 trascurabilievaporazioni ed i prelievi artificiali per l’irrigazione dei campicircostanti.
  • 22. Le conseguenze dei bassi livelli INTORBIDIMENTO INNALZAMENTO DELLA DELL’ACQUA TEMPERATURA DELL’ACQUAE’ causato dall’azione I bassi livelli consentono dei venti che portano in all’acqua di raggiungere valori sospensione di temperatura molto vicini anella colonnina d’acqua le quelli dell’ambiente esternoparticelle che vanno a favorendo la crescita battericacostituire il fondale lacustre(limo)
  • 23. Livelli massimi e minimi del lagoIl lago Trasimeno può essere definito un “ecosistema chiuso”poiché non possiede né emissari né immissari naturali, perciò levariazioni di livelli riscontrati nel corso degli anni hanno influito insenso negativo o positivo sulla vivibilità delle zone circostanti.Per evidenziare le variazioni del livello lacustre ci serviamo di ungrafico che ne riporta i valori MAX e MIN negli anni che vanno dal1882 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 illoro 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 autodepurazioneA causa della bassa permeabilità dei terreni circostanti, l’acqua che siinfiltra ritorna al lago, ma con l’aggiunta di sostanze inquinanti presentinei fertilizzanti e nei pesticidi. Queste sostanze sono sostanzialmentesali di Azoto e Fosforo e la loro eccessiva presenza nell’acqua puòprovocare il fenomeno della eutrofizzazione.La presenza delle idrofite e l’azione congiunta di batteri aerobi edanaerobi assicura al lago una certa capacità di controllo del fenomeno.Infatti, i fosfati in soluzione, legandosi al ferro trivalente precipitanosul fondo. Qui l’azione di microrganismi anaerobi riduce in parte lo ioneferrico a ferroso, che, a sua volta, a contatto con l’ossigeno prodottodalle macrofite subisce un’ossidazione e ritorna ad essere trivalente.Quest’ultimo, tornando in contatto con lo ione fosfato, riprecipita neifondali sottoforma di sale insolubile. Fe
  • 26. Il ciclo del ferro fotosintesi fertilizzanti Fe+++ O2 + PO --- Fe++ batteri 4 chemiolitotrofi FePO4per saperne di più ... batteri ferroriduttori FINE
  • 27. Il ciclo del ferroCome si è potuto osservare l’ossigeno e i batteri sono elementi fondamentaliper quei processi d’ossido-riduzione che caratterizzano il ciclo del ferro.L’ossigeno, presente nella colonnina d’acqua, risulta avere valori di saturazionesuperiori alla norma; ciò è dovuto alla presenza delle numerose idrofite cheproducono ossigeno in eccesso.I principali generi batterici che operano l’ossidazione del ferro sonoThiobacillus feroxidans, Gallionella e Sulfolobus. Questi microrganismi sono,dal punto di vista metabolico, dei chemilitotrofi, cioè organismi capaci diprodurre ATP e potere riducente dall’ossidazione di substrati inorganici. Glielettroni ceduti da questi substrati vengono trasportati con una catena ditrasporto elettronico all’accettore finale che è l’ O2. Sono batteri, dunque,aerobi stretti che necessitano di acque ben ossigenate che sono garantitedalla presenza di idrofite.La riduzione del ferro avviene in condizioni anaerobie (sui fondali del lago).Sebbene molti microrganismi possono ridurre piccole quantità di ferrodurante il loro metabolismo, la maggior parte di questo processo è operata damicrorganismi specializzati che “respirano” ferro e che, come Geobactermettallireducens e Shewanella putrefaciens, da questo processo possonotrarre l’energia per la loro vita.