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Ecosistema fluviale

L’ecosistema fluviale è un sistema estremamente dinamico e complesso e fortemente interconnesso con il territorio del suo bacino imbrifero.
In primis l’ecosistema fluviale è influenzato dai processi idrologici, che coinvolgono il movimento, la distribuzione e lo scambio dell’acqua tra il fiume e l’ambiente circostante. Questi processi includono le precipitazioni, l’evaporazione, il deflusso delle acque, l’acquifero sotterraneo e le portate del corso idrico. L’idrologia svolge un ruolo cruciale nel modellare le caratteristiche del fiume, come il substrato, la velocità e la profondità dell’acqua e le variazioni stagionali.

I processi geomorfologici (come ad es. le dinamiche dei sedimenti) sono principalmente guidati dall’energia cinetica dell’acqua che erode, trasporta e rilascia (deposizione) i sedimenti. Questi processi includono l’erosione delle sponde dei fiumi e del substrato roccioso, la formazione di meandri e la creazione di caratteristiche fluviali come delta e pianure alluvionali. I processi geomorfologici quindi influenzano a loro volta la forma, il modello e la connettività del fiume con la sua pianura alluvionale.

L’ecosistema fluviale è quindi un ambiente estremamente variabile che dipende dai diversi deflussi delle acque, ma con un suo equilibrio dinamico che supporta una vasta gamma di organismi viventi e le loro interazioni. I processi ecologici coinvolgono le relazioni tra piante, animali, microrganismi e fattori abiotici nel fiume, come la qualità dell’acqua, la temperatura e la disponibilità di sedimenti. Questi processi includono la formazione dell’habitat, il ciclo dei nutrienti e la catena alimentare. Le interazioni e gli adattamenti biotici modellano l’equilibrio ecologico e la biodiversità all’interno dell’ecosistema fluviale.

In sintesi, l’ecosistema fluviale è un sistema poliedrico in cui i processi idrologici governano il movimento dell’acqua, i processi geomorfologici modellano le caratteristiche fisiche del fiume e i processi ecologici guidano l’intricata rete della vita all’interno e intorno al fiume. La comprensione e la gestione di questi processi interconnessi sono fondamentali per la gestione sostenibile e la conservazione degli ecosistemi fluviali e la loro biodiversità.

Il corridoio fluviale o Ecotono Ripario

I corsi d’acqua sono una successione di ecosistemi “aperti” non solo in senso longitudinale (dalla sorgente alla foce), ma anche lateralmente, infatti le fasce di vegetazione riparia esplicano un ruolo talmente importante da divenire inscindibili dal fiume in senso stretto. Per questo bisognerebbe sempre parlare di ambiente fluviale e comprendere oltre all’alveo attivo anche il suo corridoio che spesso corrisponde alla definizione di Piana alluvionale attiva, cioè quella porzione di territorio che viene inondata con tempi di ritorno di 1-3 anni. E’ quindi una fascia di territorio influenzato dai processi fluviali con una funzione di ecotono (ecotono ripario) ossia di interfaccia tra l’ambiente acquatico e l’ambiente terrestre, all’interno del quale avvengono interazioni complesse. La vegetazione riparia ha un ruolo fondamentale in questi sistemi, la sua capacità di controllo sull’ambiente fluviale dipende da attributi funzionali, quali dimensione del corso d’acqua, posizione dello stesso all’interno del bacino di drenaggio, regime idrologico, geomorfologia locale, altitudine, clima e fattori del suolo.

Subito al di fuori dell’alveo attivo le prime formazioni sono solitamente costituite o da elofite (es. Phragmites australis) o da salici arbustivi e successivamente troviamo il bosco igrofilo composto principalmente da formazioni arboree dei generi Salix, Populus o Alnus. Questi generi sono caratterizzati da legno tenero ma flessibile, molto resistente alla rottura in casi di eventi di piena di una certa intensità. Inoltre sia le piante legnose che le elofite , sono dotate di un apparato radicale molto fitto che consente un efficace ancoraggio al suolo anche quando questo non è coerente a causa degli eventi erosivi. Inoltre salici, pioppi e ontani sviluppano radici avventizie al di sopra della zona sommersa e quindi anaerobica, garantendo l’ossigenazione.

Se lasciati alle loro dinamiche i corridoi fluviali sono in grado di supportare un’elevata biodiversità. Grazie a queste particolari caratteristiche e alla loro posizione tra due ambienti così diversi (acquatico e terrestre) sono in grado di svolgere molte e importanti funzioni e “servizi ecosistemici” utili al fiume e al territorio e di conseguenza all’uomo.

Funzioni dell’ecotono ripario

La vegetazione riparia è la principale fonte di particelle grossolane di sostanza organica (CPOM: Coarse Particulate Organic Matter), costituita per lo più da materiale fogliare che viene trasportata dal vento e dai deflussi d’acqua superficiali, ma può raggiungere l’alveo anche per caduta diretta. Questa componente svolge la funzione di risorsa trofica sia a breve che a lungo termine per la comunità. Se si considera poi che il fiume è, per la maggior parte dei suoi tratti, un ecosistema “eterotrofico” , cioè non in grado di supportare la propria comunità con la produzione primaria, l’apporto di sostanza organica “da fuori” diviene vitale.
La vegetazione crea importanti habitat fluviali, sia lungo le sponde, grazie alle radici esposte, sia per l’apporto di alberi caduti in alveo (Large woody Debrits LWD). I tronchi e i rami che cadono in alveo partecipano alla conservazione dei sedimenti e della materia organica, sono importanti fonti di carbonio e, interagendo con i flussi di acqua e sedimenti, aumentano la complessità degli habitat e le nicchie disponibili per gli organismi. Infatti il LWD diviene uno strategico ambiente rifugio per i pesci e per i macroinvertebrati durante eventi estremi. Questi accumuli di detrito legnoso inoltre trattengono un’elevata quantità di detrito organico (CPOM) divenendo così un’importante “hot spot” per la comunità acquatica fluviale.

La vegetazione arborea crea ombreggiamento sul fiume e quindi mitiga nei mesi estivi la temperatura delle acque correnti che in sua assenza sarebbero più elevate. L’abbassamento di temperatura è anche correlato ad una concentrazione di Ossigeno Disciolto maggiore. Questo effetto mitigante è di rilevante importanza per le comunità biotiche che vivono nell’ecosistema fluviale. Infatti la presenza di vegetazione arborea lungo i corsi d’acqua è correlata positivamente con una maggiore biodiversità di specie ittiche e di macroinvertebrati fluviali.

Le fasce riparie agiscono come “zona filtro” (o fascia tampone) tra l’ambiente terrestre adiacente e il corso d’acqua, trattenendo per azione meccanica il carico solido delle acque di ruscellamento superficiale e rimuovendo attivamente nutrienti (principalmente azoto e fosforo) ed altri inquinanti dai deflussi sub-superficiali o ipodermici.
La vegetazione, sia quella legnosa che quella erbacea, permette di limitare l’erosione grazie al fitto apparato radicale. È stato inoltre dimostrato come, specie adattate all’ambiente ripario siano più efficaci nel consolidare il suolo rispetto a specie occasionali o opportuniste.

Effetto di laminazione delle piene: durante un evento di piena, il bosco ripario agisce come fattore di scabrosità “roughness” limitando la velocità dell’acqua e incrementando l’infiltrazione dell’acqua che va ad alimentare le falde.
Questi sistemi se continui hanno anche la funzione di corridoi ecologici essenziali per la dispersione sia di propaguli vegetali che di diverse specie animali, sono, infatti, habitat vitali per numerose specie di uccelli, mammiferi, insetti e piante offrendo preziosi siti di nidificazione e foraggiamento. Questa funzione è particolarmente importante in ambienti altamente modificati, come le aree urbane o agricole, dove la frammentazione dell’habitat naturale è estremamente elevata.
Il bosco ripario, come del resto tutti i boschi e foreste, migliora la qualità dell’aria abbattendo i livelli di CO2.

Miglioramento della qualità del paesaggio
Infine, la conservazione e il ripristino delle aree ripariali hanno anche implicazioni culturali vitali, spaziando dai valori estetici, spirituali ed educativi, nonché dalla loro importanza come aree ricreative.

Nonostante ciò i principali quadri legislativi, come la Water Framework Directive in Europa, non includono esplicitamente la vegetazione riparia nella valutazione dello “stato ecologico dei fiumi” sebbene la sua dinamica sia fortemente correlata con la geomorfologia fluviale e gli habitat fluviali.

L’habitat e la biodiversità degli ecosistemi fluviali

I fiumi e i loro corridoi sono ecosistemi ricchi di biodiversità, gli habitat fluviali ospitano numerosi organismi acquatici, inclusi pesci, anfibi, rettili, invertebrati e piante acquatiche ma anche specie non strettamente acquatiche che vivono o svolgono parte della loro vita all’interno dell’ecosistema fluviale in particolare nel ecotono ripario. Una caratteristica degli ecotoni è infatti “l’effetto margine” che mette in evidenza la convivenza di specie sia dell’ecotono acquatico che di quello terrestre oltre a quelle strettamente legate all’ecotono vero e proprio.

Il ruolo dell’eterogeneità dell’habitat nella conservazione della diversità delle specie è uno dei concetti più spesso citati in ecologia, infatti, un’elevata diversità di habitat fornisce superfici maggiori, maggiori zone di rifugio, una maggiore quantità di risorse e una maggiore variabilità delle stesse. Pertanto aree ecologicamente equivalenti ma con maggiore varietà di habitat forniscono più nicchie ecologiche per la comunità, promuovendo in tal modo la biodiversità.

Con il termine biodiversità si intende quindi non solo la variabilità in specie, all’interno delle specie e tra le specie ma anche degli ecosistemi e i loro habitat. Da non dimenticare la terza componente della diversità biologica che è quella genetica.

Il concetto di diversità ambientale relativo agli habitat fluviali viene applicato a diverse scale, dal microhabitat fino a scala di bacino.

A livello dei microhabitat la diversità ambientale è rappresentata principalmente dall’eterogeneità del substrato, dalla velocità di corrente e dalla profondità dell’acqua. La diversità di habitat a questa scala viene recepita principalmente dalla comunità di macroinvertebrati; quindi a una maggiore variabilità del microhabitat corrisponderà una maggiore diversità nella composizione in specie del macrobenthos fluviale.

A scala superiore, mesohabitat, la diversità è rappresentata dalla sequenza buche-raschi, dalla sinuosità del tracciato, dalla presenza delle barre di meandro, di ostacoli alla corrente (come rami incastrati sul fondo e grossi massi), di vegetazione sommersa e radici della vegetazione riparia. La presenza di tutte queste strutture garantisce variabilità alla velocità di corrente nello spazio e nel tempo e impedisce la banalizzazione dell’habitat fluviale. Le sequenze riffle/pool si riconoscono nel fiume per essere costituite da aree contigue che presentano caratteristiche di turbolenza, profondità, granulometria del substrato e carattere deposizionale/erosionale comparativamente diverso. L’area di pool presenta minor turbolenza e velocità lenta, substrato a granulometria più fine e di norma è una zona di deposito. L’area di riffle è caratterizzata principalmente dai processi di erosione, da minor profondità dell’acqua ed acque veloci.

La protezione e la conservazione della biodiversità fluviale e quindi la diversità di habitat è essenziale per mantenere la salute dell’ecosistema e sostenere i benefici che forniscono agli esseri umani e alla natura. La diversità biologica garantisce una maggiore stabilità al sistema intesa come resilienza, ossia la capacità del sistema di ritrovare un nuovo equilibrio dopo una perturbazione: maggiore è la diversità di un sistema e maggiore sarà la sua resilienza. Gli sforzi di conservazione spesso comportano la creazione di aree protette, la riqualificazione di tratti fluviali degradati e dei loro corridoi (habitat). Infine non meno importante è incrementare la sensibilizzazione sull’importanza di questi preziosi ecosistemi.

L’inquinamento, la distruzione degli habitat, le specie invasive e il cambiamento climatico sono tra i principali fattori che contribuiscono al declino di molte specie fluviali in tutto il mondo.