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Macroinvertebrati Bentonici negli ecosistemi fluviali

La Direttiva sulle Acque (2000/60/CE), e il decreto attuativo (D.Lgs. 152/06) hanno rivoluzionato le modalità di indagine sulla qualità della Acque Superficiali e che ha posto in primo piano l´importanza dell´utilizzo degli Indicatori Biologici. Il contributo di Arpa Emilia-Romagna Sezione di Bologna nell’attività di formazione nazionale

 

I Macroinvertebrati Bentonici hanno assunto un ruolo importante nei piani di monitoraggio stabiliti sulla base della Direttiva Quadro sulle Acque 2000/60/CE (WFD) e dal recepimento italiano, D.Lgs. 152/06.
Di conseguenza negli anni è cresciuta l’esigenza di condividere e standardizzare tali metodologie di indagine che utilizzano i Macroinvertebrati Bentonici come indicatori della qualità ecologica di un Ecosistema Fluviale. L’applicazione del “Protocollo di Campionamento e Analisi dei Macroinvertebrati Bentonici dei Corsi d’acqua Guadabili” ISPRA 2007 ha evidenziato, da parte degli operatori del settore, la necessità di confrontarsi soprattutto sull’applicazione della metodica di campionamento e sulla valutazione dei risultati finali.
Parallelamente si rendeva necessario organizzare un programma di formazione di base per nuovi operatori, che fornisse elementi teorici relativi alla comunità dei macroinvertebrati (ecologia, biologia, indici di qualità ambientale, biodiversità) e strumenti tecnici e professionali per realizzare  piani di monitoraggio, indagini di campo, elaborazione dei dati.
Date queste premesse dal 2011 Arpa Sezione provinciale di Bologna – Area monitoraggio bioindicatori in collaborazione con il Centro Italiano Studi di Biologia Ambientale - CISBA ha avviato l’organizzazione di moduli di formazione base e avanzati sui Macroinvertebrati Bentonici negli ecosistemi fluviali.
La formazione era indirizzata ai laureati in scienze biologiche, scienze naturali, scienze agrarie, scienze forestali, scienze ambientali del vecchio ordinamento, o lauree specialistiche delle classi LS6, LS68, LS74, LS77 E LS82, o di lauree magistrali LM-6, LM-60, LM-69. LM- 73, LM-75.
I 4 moduli organizzati dal 2011 al 2013 sono stati patrocinati da Istituto superiore per la protezione e la ricerca ambientale - ISPRA e dal Ministero dell’Ambiente e della Tutela del Territorio e del Mare - MATTM.
Dall’inizio della collaborazione sono stati organizzati due corsi base a Ottobre 2011 e Ottobre 2012 e due moduli avanzati a Ottobre 2012 e Giugno 2013.

 

Modulo base

Corso BentoniciEntrambi i corsi base sono stati progettati in due fasi: una prima fase teorica e una seconda  pratica (in campo e in laboratorio). La prima fase ha toccato diversi temi, che partendo dall’ambiente fluviale come ecosistema complesso in stretta connessione con il territorio che attraversa, ha approfondito il significato di indicatore ed indice biologico con particolare riferimento ai macroinvertebrati bentonici, concentrando la didattica alla sistematica dei maggiori gruppi di taxa ed alla loro valenza come bioindicatori, alla metodica di campionamento di macroinvertebrati in corsi d’acqua guadabili e al significato delle metriche utilizzate per il calcolo dell’indice STAR_ICMi.
Oltre agli elementi teorici sulla comunità di macroinvertebrati era prevista anche una fase pratica che si è svolta in campo e in laboratorio.
La sede del corso per entrambi gli anni è stata Porretta Terme in provincia di Bologna, località termale situata nell’Appennino tosco-emiliano tra l’Emilia-Romagna e la Toscana.
I corpi idrici individuati per le prove pratiche sono stati: il Torrente Silla in località Porchia e il Torrente Limentra in località Stagno.
Entrambi i torrenti appartengono all’Idroecoregione 10 Appennino Settentrionale e sono stati scelti per le caratteristiche che bene si adattavano alle esigenze del corso. Era necessario un tratto di corpo idrico in cui l’alternanza di Mesohabitat (pool e riffe) fosse evidente e in cui fosse presente una variabilità di Microhabitat minerale e/o biotico oltre all’abbondanza e variabilità delle comunità bentonica.
Nella fase di esercizi in campo, i corsisti suddivisi in gruppi di massimo 3 elementi e seguiti da un istruttore, hanno potuto mettere in pratica, nel tratto di corpo idrico a loro assegnato, gli elementi teorici sulla metodica di campionamento: dalla fase di riconoscimento dei Mesohabitat e Microhabitat presenti, al campionamento e al riconoscimento e conta degli individui.
Tutti i campioni raccolti dai diversi gruppi di corsisti sono stati utilizzati in laboratorio nella fase di osservazione, riconoscimento e conferma allo stereomicroscopio durante la giornata di esercitazione che ha seguito la fase in campo del corso. Anche in questo caso i corsisti erano suddivisi in gruppi da 3 elementi e seguiti da un istruttore. La fase di riconoscimento allo stereomicroscopio ha previsto anche un test finale durante il quale gli allievi hanno proceduto alla determinazione tassonomica di individui.
Ai corsi hanno partecipato in media dai 18 ai 20 allievi seguiti da 6 istruttori, suddivisi in gruppi da 3 persone. Ai corsi di base, oltre ai neolaureati, hanno aderito anche giovani professionisti appartenenti a studi di consulenza ambientale, operatori neoassunti di diverse Arpa italiane, compresa l’Arpa Emilia-Romagna, e operatori provenienti dall’ambiente universitario.

 

Modulo avanzato

LimentraIl modulo avanzato è stato impostato come circuito di interconfronto tra operatori esperti del settore, con lo scopo di giungere ad una stima del livello di attendibilità e precisione dei risultati come affermato dalla Direttiva Quadro sulle Acque 2000/60/CE (WFD) e come ripreso dal D.M. Ambiente 8 novembre 2010, n. 260; con il fine quindi di ridurre al minimo l’incidenza delle incertezze derivanti dell’intero processo di misura: scelta del sito e del periodo di campionamento, quantificazione percentuale dei microhabitat presenti nel mesohabitat, campionamento, manipolazione dei campioni, stoccaggio, identificazione/conferma tassonomica degli individui raccolti, quantificazione, redazione della lista faunistica finale, trasferimento dei dati su supporto informatico e calcolo degli indici. L’obbiettivo è stato quindi quello di rappresentare un confronto dei risultati finali ottenuti dall’applicazione dell’intero processo da parte di personale esperto.
I moduli si sono svolti nel 2012 a Porretta Terme e nel 2013 a Bologna e i partecipanti sono stati in entrambe le edizioni organizzati in gruppi da 4-5 persone supportati da uno o due tutor.
Le prove prevedevano due fasi: in campo e in laboratorio.
Nell’edizione del 2012 per la fase in campo, il torrente scelto per lo svolgimento della prova di interconfronto è stato il Torrente Silla in località Porchia in provincia di Bologna. Lungo una porzione di torrente di circa 200 m sono stati individuati 6 tratti di lunghezza variabile tra 25-30 m e ampiezza tra gli 8-12 m. Ad ogni gruppo è stato assegnato un tratto di torrente. All’interno di ogni gruppo ogni operatore singolarmente, ha proceduto all’individuazione delle percentuali di microhabitat minerali o biotici presenti in percentuale minima del 10 % nel tratto assegnato, con lo scopo di stabilire il numero di repliche da effettuare durante la fase di campionamento; successivamente tutti i partecipanti hanno stabilito una lista di microhabitat di gruppo concordandola con gli altri componenti in base alla valutazioni individuali. In base alla lista concordata da tutti i membri, due operatori hanno campionato il tratto effettuando 10 repliche in totale, suddividendo le porzioni di campione raccolto per tipologia di microhabitat.
Terminata la fase di stima dei microhabitat e campionamento il campione raccolto è stato utilizzato per la conta/stima dei taxa.
Ogni componente disponeva di una vaschetta numerata da 1 a 5 grande, una vaschetta numerata da 1 a 5 piccola e una scheda cartacea per la trascrizione delle letture.
Le 5 vaschette grandi sono state riempite con un campione della stessa tipologia di microhabitat e tutti i componenti del gruppo hanno proceduto a turno alla conta/stima a livello di famiglia o genere dei taxa contenuti.
Le 5 vaschette piccole erano a disposizione per l’eventuale raccolta di esemplari da confermare in laboratorio.
Terminata la fase in campo si è proceduto con la parte della prova da svolgere in laboratorio, dove ogni componente ha determinato e/o confermato, mediante l’utilizzo di uno steromicroscopio, eventuali individui isolati durante la fase di lettura annotando sulla scheda le determinazioni/conferme. Ultima fase della prova è consistita nella trascrizione su schede elettroniche (foglio excel) della lista individuata singolarmente e consegna della scheda cartacea e del file compilato.

 

Nell’edizione 2013 la fase in campo del circuito di intercalibrazione si è svolta sul Torrente Savena in zona Pianoro Vecchio appartenente all’Idroecoregione 10 Appennino Settentrionale.
L’allestimento del campo di svolgimento della prova ha ripreso il modello dell’edizione del 2012, una porzione del torrente è stata suddivisa in tratti assegnati ai singoli gruppi e in questa edizione i componenti, oltre all’individuazione dei microhabitat minerali e/o biotici presenti, hanno dovuto indicare - annotandoli sulla scheda di campo individuale a loro disposizione - i tipi di flusso associati ai microhabitat oggetto di campionamento.
Ogni gruppo ha raccolto 10 repliche in totale e suddiviso le porzioni di campione per tipologia di microhabitat.
Anche la fase di lettura si è svolta come nell’edizione del 2012, le conte sono state annotate sulla scheda di campo a disposizione di ogni membro del gruppo e al termine della lettura le schede sono state consegnate.
Le schede di campo consegnate sono state fotocopiate e le fotocopie riconsegnate ai partecipanti al circuito per la fase di conferma e/o determinazione in laboratorio. Le annotazioni sulla scheda di laboratorio (fotocopia scheda di campo) sono state registrate con una penna rossa per evidenziare, rispetto alla letture fatte in campo, le conferme e/o determinazioni eseguite in laboratorio.
Anche in questo caso, terminata la fase con lo stereomicroscopio le liste tassonomiche sono state copiate su una scheda elettronica e consegnate assieme alla scheda di laboratorio.

 

Tutor

Il ruolo del tutor ha assunto nelle due edizione una valenza diversa, nella prima è stata un figura di assistenza tecnica al gruppo, nella seconda edizione invece la figura si è arricchita anche della funzione di operatori esperti.
Nella seconda edizione i tutor come operatori esperti, al termine della lettura di ogni vaschetta da parte di tutti i componenti del gruppo, hanno proceduto alla rilettura della vaschetta in coppia.

 

Metodi di analisi dei risultati

L’approccio dei metodi di analisi dei risultati è stato di due tipi, nel primo circuito si è scelto il confronto del risultato di ciascun operatore rispetto ad un risultato di riferimento ottenuto per consenso, nel secondo invece si è scelto il metodo di confronto del risultato di ciascun operatore rispetto ad un risultato di riferimento ottenuto da analisi/consenso di operatori esperti (expert panel).
Nel primo caso la lista di riferimento è stato ottenuta calcolando la mediana di tutti le liste tassonomiche di ogni componente del gruppo preso in analisi. Dopo aver costruito la lista di riferimento, per l’esame dei dati si è proceduto al calcolo di 4 indici/parametri idonei per l’analisi di elenchi tassonomici e relative abbondanze:

  • Indice di Bray-Curtis (0-1) indice di similarità di liste tassonomiche tra due operatori a lavoro sullo stesso campione basato su composizione e abbondanza.
  • Indice di Jaccard (0-1) indice di similarità di liste di macroinvertebrati tra due operatori basato sulla presenza assenza senza valutare le abbondanze.
  • Percentuale di disaccordo tassonomico (PTD – percent taxonomic disagreement; 0-100%)
  • Percentuale di differenza nel conteggio (PDE – percent difference in enumeration; 0-100%)

I risultati sono stati esaminati per singolo operatore con dei limiti di accettabilità stabiliti in base alla distribuzione dei risultati ottenuti e ai valori riportati in letteratura.
Questi parametri sono stati  utilizzati per dimostrare il livello di prestazione degli operatori nei processi di verifica della riproducibilità dell’analisi tra operatori della stesso gruppo.
Nella seconda edizione del circuito di interconfronto si è utilizzato un altro tipo di approccio per l’esame dei risultati attraverso la compilazione di un lista di riferimento da parte di due operatori esperti per gruppo. La lista tassonomica di riferimento è stata poi messa a confronto con quella stilata da ogni operatore del gruppo e per ognuno sono stati calcolati gli stessi indici/indicatori di cui si è parlato in precedenza. Sono stati utilizzati questo tipo di modelli per dimostrare il livello di prestazione di ciascun operatore esperto.
Ai circuiti interlaboratorio hanno aderito molti operatori ARPA di diverse regioni italiane impegnati nella campagne di monitoraggio ambientale, ma anche operatori provenienti dal mondo dell’università o della ricerca e da aziende di consulenza ambientale private.
I risultati di entrambi i circuiti interlaboratorio saranno pubblicati su “Biologia Ambientale”  rivista del Centro Italiano Studi di Biologia Ambientale.

 

Ci auspichiamo per il futuro, con la collaborazione del Centro Italiano Studi di Biologia Ambientale – CISBA, di procedere con il percorso formativo di base che abbiamo messo in opera rispondendo così alla esigenze emerse in questi anni da più parti.
Ugualmente importanti e incisivi ci sembrano, rispetto alla procedura di campionamento, i temi della condivisione tra operatori esperti e della riduzione delle incertezze derivanti dalla sua applicazione.
Per raggiungere questi obbiettivi il percorso obbligatorio sarà quello di proporre circuiti interlaboratorio che abbiano come scopo finale la certificazione degli operatori.