BIODIVERSITÀ E FUNZIONALITÀ DEGLI ECOSISTEMI ACQUATICI

Missione 2, Componente 4: Tutela del territorio e della risorsa idrica

Gestione fauna ittica; Diversità genomica; Servizi ecosistemici; Resilienza degli ecosistemi; Ecologia microbica; Qualità ecologica dei corpi idrici.

La biodiversità è la varietà della vita sulla Terra, in tutte le sue forme e in tutte le sue interazioni. Le enormi perdite globali di biodiversità che ora stanno diventando evidenti rappresentano una crisi pari, se non superiore, al cambiamento climatico. La biodiversità acquatica è fondamentale per la vita dell’uomo: da essa dipende ad esempio gran parte dell’ossigeno che respiriamo e la qualità dell’acqua che beviamo e che utilizziamo per le colture agricole. La biodiversità è anche alla base del concetto di “One Health” che evidenzia come la salute umana, la salute animale e quella dell’ambiente siano strettamente interdipendenti. È ormai evidente che non può esistere un vero sviluppo economico che non tenga conto dei limiti posti dalla capacità del nostro pianeta di sostenere le attività umane. In particolare la biodiversità acquatica è minacciata dall’inquinamento e dalle alterazioni del flusso idrico dovuto ai prelievi, alla costruzione di dighe e alle alterazioni morfologiche delle rive e dei letti dei corsi d’acqua, dai cambiamenti climatici in atto che esasperano situazioni già sfavorevoli e dall’introduzione di specie aliene che potrebbero divenire invasive.
La disponibilità di acqua di buona qualità è un elemento cruciale per la vita dei cittadini e per lo sviluppo dell’economia. Per prevenire il deterioramento dello stato ecologico dei corpi idrici le Direttive 2000/60/EC (Water Framework Directive) e 2008/56/EC (Marine Strategy Framework Directive) impongono agli Stati Membri di mantenere o ripristinare il buono stato ambientale e di qualità ecologica con una gestione integrata del patrimonio idrico, mentre il Regolamento 1143/2014 dell’Unione Europea impone la prevenzione e la gestione dell’introduzione e della diffusione delle specie esotiche invasive in favore della biodiversità locale..
Per proteggere la biodiversità acquatica è necessaria però la comprensione degli aspetti strutturali e funzionali degli ecosistemi acquatici, per capire come le diverse comunità si adattino all’habitat che le ospita e reagiscano alle pressioni umane, sia locali che globali, dai cambiamenti climatici, alle alterazioni del regime fluviale alla continua immissione di nuovi contaminanti (come sostanze tossiche persistenti e mobili e micro- e nano-plastiche), all’introduzione di specie aliene, di batteri o portatori di geni di resistenza agli antibiotici, nonché alla co-presenza di diverse sostanze che possono avere un “effetto miscela”.
Inoltre, è cruciale verificare gli effetti sulla biodiversità di altri elementi di alterazione dei corpi idrici, quali ad esempio le interruzioni della connettività spaziale delle popolazioni di specie acquatiche a scala di bacino, le alterazioni morfologiche delle sponde, o le modifiche del flusso e del livello dei corpi idrici a seguito della costruzione di dighe e di opere di captazione e di rilascio.

Il contributo della ricerca scientifica può essere determinante per realizzare gli obiettivi generali della componente 4 della missione 2. Infatti:

• il rafforzamento della capacità previsionale degli effetti del cambiamento climatico tramite sistemi avanzati ed integrati di monitoraggio e analisi richiede una chiara definizione degli effetti del cambiamento climatico sugli ecosistemi naturali e agricoli, la messa a punto dei metodi di monitoraggio della qualità ecologica dei corpi idrici tramite metodologie standardizzate, l’analisi storica con l’uso dei sedimenti lacustri, e lo sviluppo di metodologie di monitoraggio innovative, come quelle basate sulle analisi genomiche, sul telerilevamento, sull’uso di droni aerei  e subacquei e sulle tecniche di analisi degli effetti biologici dei contaminanti (effect-based methods);  
• la prevenzione e il contrasto delle conseguenze del cambiamento climatico sui fenomeni di dissesto idrogeologico e sulla vulnerabilità del territorio dipendono anche dalla conoscenza del ruolo della comunità biologiche nel determinare la stabilità idrogeologica e della loro risposta ai cambiamenti climatici, alle alterazioni del flusso idrico dovute alla costruzione di opere idrauliche e all’introduzione di specie alloctone invasive;
• la salvaguardia della qualità dell’aria e della biodiversità del territorio attraverso la tutela delle aree verdi, del suolo e delle aree marine richiede la conoscenza della biodiversità e delle interazioni delle diverse componenti degli ecosistemi tra loro e con le attività umane, particolarmente complessa nelle aree marine costiere;
• la garanzia della sicurezza dell’approvvigionamento e gestione sostenibile ed efficiente delle risorse idriche lungo l’intero ciclo non può essere vista solo dal lato quantitativo, ma deve comprendere anche la salvaguardia della qualità della risorsa, includendo anche la qualità ecologica dei corpi idrici, da cui dipendono importanti servizi ecosistemici, come la capacità di autodepurazione delle acque, che può essere alterata dalle scelte di gestione della risorsa e dalla comparsa di specie aliene.

In questo ambito l’IRSA svolge ricerca applicata e di frontiera rivolta allo studio della funzionalità degli ecosistemi acquatici e alla messa a punto di sistemi di valutazione dello stato ecologico degli ecosistemi acquatici con la definizione di strumenti per la caratterizzazione degli habitat e la quantificazione delle pressioni antropiche, per la valutazione della connettività ecologica degli organismi di ecosistemi acquatici, nell’ambito della pianificazione e realizzazione delle reti ecologiche. Inoltre, essendo gli organismi acquatici esposti a miscele di sostanze chimiche, la valutazione del rischio ecologico delle miscele di sostanze chimiche effettuata dall’IRSA risulta in linea non solo con quanto richiesto dal Ministero dell’Ambiente, ma anche da con quanto attualmente discusso a livello europeo.

L’IRSA svolge anche un’attività di rilievo a livello internazionale nello sviluppo e nel trasferimento di tecniche avanzate di studio della biodiversità, come quelle basate sul sequenziamento del genoma degli organismi e del DNA ambientale, al fine di sviluppare nuove tecniche di monitoraggio della biodiversità e di approfondire le conoscenze sul ruolo dei diversi organismi negli ecosistemi.

Queste attività hanno permesso all’IRSA di contribuire fattivamente alla stesura della legislazione nazionale volta al controllo dell’inquinamento delle acque e alla tutela e al ripristino della qualità dei corpi idrici.

Inoltre IRSA si occupa da diversi decenni del monitoraggio della biodiversità autoctone ed alloctone in alcuni siti selezionati, anche attraverso analisi dei sedimenti lacustri, al fine di poter chiarire il ruolo dell’effetto delle attività umane in rapporto alla variabilità naturale degli ecosistemi, con particolare attenzione alla presenza di specie aliene e del monitoraggio delle fioriture algali dannose.

Le competenze di IRSA permettono anche di operare nella  gestione della biodiversità locale, promuovendo opere di riqualificazione (quali ripristino della qualità delle sponde e della connettività fluviale) per agire direttamente sui servizi ecosistemici forniti dai bacini lacustri e fluviali a livello socio-economico, turistico, paesaggistico, come i servizi di supporto alla vita, (attraverso indagini sul ciclo dei nutrienti e la produzione primaria), di approvvigionamento, (attraverso analisi e modelli di gestione della risorsa idrica), e il servizio di regolazione (studiando il legame tra clima, e qualità biologica dei corpi idrici in relazione con le loro condizioni idromorfologiche).

Infine l’IRSA si occupa dello studio delle interazioni tra microbi (sia a livello di comunità che di popolazione) in ambiente acquatico (acque interne, mare, ambienti costieri, sedimenti, acque reflue) sia in considerazione dell’impatto antropico sulle stesse, che in ottica di cambiamento globale, con un focus particolare sui contaminanti biologici legati al ciclo dell’antibiotico resistenza (geni di antibiotico e di metallo resistenza, batteri antibiotico resistenti, potenziali batteri patogeni) in funzione del loro ruolo come promotore del rischio per la salute umana sotteso allo spread di batteri alloctoni antibiotico resistenti in ambiente acquatico, anche in relazione al ruolo di organismi di dimensioni maggiori (come crostacei e molluschi) nel ciclo dell’antibiotico resistenza in ambiente.

Progetti attivi nel 2021 (i dati si riferiscono al budget totale dei progetti):

Sono in corso 6 progetti internazionali sul tema della biodiversità e funzionalità degli ecosistemi, per un finanziamento totale di € 966.370, tra cui una Marie Sklodowska Curie Action International Fellowship vinta da un ricercatore straniero che ha scelto di svolgere la sua attività presso l’IRSA.

Sono inoltre attivi sullo stesso tema 1 progetto nazionali per un finanziamento complessivo di € 143.679 e 3 progetti commerciali per un finanziamento complessivo di € 466.965.

Presenza in Tavoli Tecnici:

• Rappresentante CNR nel Piano Nazionale di contrasto dell’antimicrobico-resistenza (PNCAR) del Ministero della Salute dove rappresenta tra l’altro il MITE nella sezione Innovazione e Ricerca;
• Membro dell’osservatorio permanente sugli utilizzi idrici in atto nel distretto idrografico del fiume Po;
• Membro del tavolo tecnico per la regolazione estiva dei Livelli idrometrici del Lago Maggiore;
• Membro del gruppo di lavoro del MITE per la definizione dei metodi di valutazione della qualità ecologica dei corpi idrici ai sensi della Direttiva Quadro sulle Acque 2000/60/EC;
• Membro del Gruppo di Lavoro con il MITE, l’ISS, l’ISPRA e l’Istituto Mario Negri “Valutazione degli effetti combinati delle miscele di sostanze”;
• Membro del Gruppo di lavoro del MITE per la definizione degli standard di qualità degli inquinanti per le acque superficiali e valori soglia per le acque sotterranee;
• Working Group “Chemicals” per l’implementazione della Direttiva Quadro sulle Acque (Direttiva 2000/60/EC) per il controllo dell’inquinamento chimico e la definizione degli standard di qualità delle sostanze prioritarie;
• Membro del gruppo di lavoro del MITE sull’idro-morfologia lacustre e fluviale per l’implementazione della Direttiva Quadro sulle Acque 2000/60/EC;
• Membro del Comitato Scientifico CITES del MITE;
• National Focal Center del Programma UN/ECE sugli effetti dell’inquinamento transfrontaliero sulle acque superficiali (“ICP-Water”);
• Partecipazione al Norman Network (Network of reference laboratories, research centres and related organisations for monitoring of emerging environmental substances);
• Referente CNR nel gruppo di lavoro del MITE per l’implementazione dei Piani di Monitoraggio della Direttiva Quadro della Strategia Marina 2008/56/EC per le tematiche “Habitat pelagici (8A02)” e “Nutrients and organic matter enrichment 8B08.”