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L’uso del suolo interferisce con gli organismi viventi nel sottosuolo

22 ottobre 2024 | Ori Schipper

I ricercatori e le ricercatrici della Eawag hanno raccolto e valutato un set di dati unico a livello mondiale sulla presenza di vari anfipodi nelle acque sotterranee. Sono riusciti a dimostrare che l’uso del suolo ha un impatto su questi delicati animali in un raggio fino a un chilometro di distanza dalla captazione d’acqua. Questo potrebbe indicare che le attuali zone di protezione delle acque sotterranee non sono abbastanza vaste.

Quattro quinti dell’acqua potabile in Svizzera provengono da riserve idriche invisibili nel sottosuolo. Numerose captazioni di acque sotterranee spillano queste riserve. E i fornitori di acqua potabile sono visibilmente sotto pressione. «Per poter soddisfare i criteri di qualità, devono in parte prendere i pozzi dalla rete o mescolare l'acqua di fonti inquinate con acqua meno inquinata», spiega l’ecologa delle acque Mara Knüsel, che sta completando il suo dottorato nel gruppo di ricerca del professor Florian Altermatt presso l’Istituto per la Ricerca sulle Acque Eawag e l’Università di Zurigo.

Knüsel e i suoi collaboratori e collaboratrici negli ultimi anni si sono occupati intensamente dei piccoli animali che vivono nelle acque buie e fredde: gli anfipodi delle acque sotterranee. Assomigliano a minuscoli gamberetti e, a differenza dei gammari dei fossi che possono avere varie pigmentazioni, sono bianchi e ciechi. Essi svolgono un ruolo importante per il funzionamento degli ecosistemi delle acque sotterranee.
 

Meno nitrati nelle prese di sorgenti circondate da boschi

Nel loro ultimo articolo, appena pubblicato sulla rivista specializzata Ecological Applications, i ricercatori e le ricercatrici mettono in relazione la presenza degli anfipodi con il tipo di uso del suolo nell'Altopiano svizzero: all’interno delle captazioni d’acqua che sono nel mezzo del bosco, i ricercatori e le ricercatrici hanno spesso trovato gli anfipodi. Nelle captazioni d’acqua che invece sono situate in prossimità di terreni coltivati, li hanno individuati molto più raramente. Inoltre, le acque sotterranee di questi pozzi vicini ai terreni coltivati erano tendenzialmente più contaminate da nitrati rispetto alle captazioni d’acqua circondate da boschi, il che comporta una peggiore qualità dell’acqua potabile.

Tuttavia, sarebbe riduttivo imputare una più scarsa qualità dell'acqua esclusivamente alla mancanza di anfipodi, osserva il collega di Mara Knüsel, Roman Alther: «L’idrogeologia gioca anch’essa un ruolo», afferma. «Anche fattori come la struttura dell’acquifero locale, incluse le dimensioni dei pori e l’idrochimica, possono influire sulla presenza o assenza degli anfipodi.» I ricercatori e le ricercatrici considerano pertanto la presenza o assenza di questi animaletti piuttosto come un indicatore complementare. «Come indicazione semmai che in un determinato luogo la biologia eventualmente è compromessa», dice Alther.
 

Impatto del terreno agricolo addirittura fino a 600 - 1000 metri di distanza

Nelle loro analisi i ricercatori e le ricercatrici sono riusciti a dimostrare che la tipologia d’uso del suolo agisce sulla presenza degli anfipodi in un raggio ancora più vasto: nel set dei dati anche il terreno agricolo situato a 600 - 1000 metri di distanza dalla captazione d’acqua lascia un segnale negativo nelle acque sotterranee. Ciononostante: in Svizzera la legge federale sulla protezione delle acque prescrive che vengano allestite le cosiddette zone di protezione attorno alle captazioni d’acqua, al fine di salvaguardare la preziosa acqua potabile da contaminazioni e altri influssi dannosi. Nell’Altopiano svizzero queste zone di protezione comprendono tuttavia un territorio che mediamente si estende soltanto per 300 - 400 metri attorno all’area di captazione. «Siamo arrivati alla conclusione che le zone di protezione attualmente allestite forse non sono sufficientemente ampie per evitare possibili effetti negativi dell’uso del suolo sulle comunità biologiche presenti nelle acque sotterranee», constatano i ricercatori e le ricercatrici nel loro articolo.
 

L'effetto dell'uso del suolo sulla fauna delle acque sotterranee (linea verde) cambia con la distanza dal bacino idrografico (asse x). Questo vale anche a una distanza in cui non ci sono praticamente zone di protezione delle acque sotterranee (linea blu). (Grafico: modificato secondo Knüsel et al., https://doi.org/10.1002/eap.3040)

Un habitat unico

Proprio come i leoni nella savana, gli anfipodi nelle acque sotterranee sono in cima alla catena alimentare. Questo fa sì che influenzino anche tutti gli altri organismi viventi nei livelli trofici più bassi. «La grande varietà di forme di vita nelle acque sotterranee è ancora in gran parte inesplorata», dichiara Knüsel. Con il loro set di dati sugli anfipodi, i ricercatori e le ricercatrici hanno quindi soltanto gettato le fondamenta: i loro risultati potrebbero essere un buon argomento per un eventuale ampliamento delle zone di protezione delle acque sotterranee. Al di là di questo, però, è loro premura anche «rafforzare la consapevolezza della popolazione che le acque sotterranee non rappresentano soltanto una preziosa risorsa di acqua potabile», asserisce Alther, «bensì anche un habitat unico che occorre preservare.»
 

Nuove conoscenze sugli anfipodi

I ricercatori e le ricercatrici della Eawag hanno lavorato a stretto contatto con fontaniere e fontanieri che in tutta la Svizzera sono responsabili di ben 900 captazioni d’acqua e «senza l’aiuto dei quali questo lavoro non sarebbe stato realizzato», sottolinea Mara Knüsel. Da questa collaborazione è nata una raccolta sistematica di anfipodi, tra i quali, grazie ad analisi genetiche, sono state scoperte anche diverse specie ancora sconosciute. E i ricercatori e le ricercatrici hanno illustrato come l’ultima era glaciale, circa 20 000 anni fa, abbia impattato sulla diffusione e sulla presenza attuale degli anfipodi delle acque sotterranee. «Alcune specie le troviamo solamente in luoghi che non erano coperti da ghiacci», dice Knüsel.

La fauna delle acque sotterranee in Svizzera

Il progetto AmphiWell ha lo scopo di rilevare e documentare su tutto il territorio svizzero la presenza di animali di acque sotterranee nelle prese delle sorgenti. Al fine di raccogliere il maggior numero di dati possibile su tutto il territorio svizzero, i ricercatori e le ricercatrici della Eawag collaborano con fontanieri e fontaniere.


Foto di copertina: Terreno coltivato o bosco? Nelle captazioni d’acqua situate in prossimità dei terreni coltivati, i ricercatori e le ricercatrici hanno trovato più raramente anfipodi che in quelle ubicate in mezzo ai boschi (Foto: Wikimedia, Adrian Michael).

Pubblicazioni originali

Knüsel M, Alther R, and Altermatt F. Terrestrial land use signals on groundwater fauna beyond current protection buffers. Ecol Appl. (2024). http://doi.org/10.1002/eap.3040

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         perspective, including organism diversity and distribution, is essential. Th
         is study presents the largest ever systematic assessment of groundwater amph
         ipods, which are a key component of European groundwater biodiversity.<br />
         Location: Switzerland (41,285 km<sup>2</sup>), including data from 906 sam
         pling sites.<br />Taxon: groundwater amphipods, genera <em>Niphargus</em> an
         d <em>Crangonyx</em> (Crustacea, Amphipoda).<br />Methods: we applied a high
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         na samples in collaboration with municipal drinking water providers. Using d
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         m 906 sites, yielding 2350 groundwater amphipod individuals. We identified a
          remarkable species diversity, comprising few commonly and many rarely found
          species. Considering commonly found species, we identified distinct distrib
         ution ranges, low local species richness and a predominance of negative co-o
         ccurrences. In contrast, a major portion of species were found rarely (gener
         ally at just one or two sites each), distributed uniformly throughout the st
         udy area and unrelated to common species' recognized hotspots. Many of these
          rarely found species are not yet formally described.<br />Main conclusions:
          Our results give robust emphasis on the rare occurrence and narrow distribu
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         colonization potential, yet possible persistence in refugial groundwater hab
         itats under ice-shields. However, knowledge on general and geographically la
         rge-scale effects of glaciation on contemporary groundwater biodiversity pat
         terns is still very limited. Here, we tested how Late Pleistocene glaciation
          influenced the diversity and distribution of 36 groundwater amphipod specie
         s in Alpine and peri-Alpine regions, characterized by extensive glaciation c
         ycles, and how its legacy explains contemporary diversity patterns. We based
          our analysis on an unprecedented density of ~ 1000 systematic sampling site
         s across Switzerland. Using presence–absence data, we assessed biodiversit
         y and species' ranges, and calculated for each site within-catchment distanc
         e to the Last Glacial Maximum (LGM) glacier extent. We then applied a slidin
         g window approach along the obtained distance gradient from LGM ice-covered
         to ice-free sites to compute biodiversity indices reflecting local richness,
          regional richness, and differentiation, respectively. We found a strong sig
         nal of the LGM ice extent on the present-day distribution of groundwater amp
         hipods. Our findings revealed pronounced species turnover and spatial envelo
         pes of individual species' occurrences in formerly ice-covered, ice-free, or
          transitional zones, respectively. While local richness remained constant an
         d low along the LGM distance gradient, groundwater communities in LGM ice-co
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         ities in Pleistocene ice-free areas. These results highlight the significant
          impact of Pleistocene g...
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Knüsel, M.; Alther, R.; Locher, N.; Ozgul, A.; Fišer, C.; Altermatt, F. (2024) Systematic and highly resolved modelling of biodiversity in inherently rare groundwater amphipods, Journal of Biogeography, 51(11), 2094-2108, doi:10.1111/jbi.14975, Institutional Repository
Knüsel, M.; Alther, R.; Altermatt, F. (2024) Pronounced changes of subterranean biodiversity patterns along a Late Pleistocene glaciation gradient, Ecography, 2024(8), e07321 (10 pp.), doi:10.1111/ecog.07321, Institutional Repository

Finanziamento / Cooperazione

  • Eawag
  • Universität Zürich
  • Universität Ljubljana, Slowenien
  • Bundesamt für Umwelt (BAFU)
  • Schweizerischer Verein des Gas- und Wasserfaches (SVGW)
  • Schweizer Nationalfonds