La ritenzione e degradazione della sostanza organica

Il processo di ritenzione è basato sull’intrappolamento del materiale organico di grosse dimensioni (CPOM), costituito da foglie, rametti o detrito organico caduti o trasportati in alveo e sul suo successivo immagazzinamento

in situ. I meccanismi di ritenzione in un corso d’acqua svolgono una funzione

fondamentale nel processo di ciclizzazione della sostanza organica, in quanto permettono al CPOM di essere intrappolato ed elaborato dalle comunità biologiche.

In generale, la ritenzione in un corso d’acqua dipende dalle sue caratteristiche idrologiche e morfologiche: il grado di diversità morfologica, la velocità della corrente e la scabrezza del substrato contribuiscono a determinare una varietà di situazioni che aumenta l’effi cacia di ritenzione. In un torrente o un fi ume a corso rapido, le foglie e i frammenti vegetali che cadono in acqua possono essere trasportati anche molto lontano dalla corrente, ma spesso vengono sequestrati in fondo all’alveo, intrappolati tra i massi, sotto i ciottoli, sulla riva tra le radici emergenti della vegetazione

riparia, costituendo in tal modo una riserva alimentare.

La ritenzione avviene anche nei siti in cui si verifi ca una riduzione locale della velocità della corrente, quali le pozze profonde, le situazioni di ristagno e rigurgito d’acqua al lato di un salto (anche piccolo) e i tratti con pendenza ridotta. Anche le briglie, deprecabili dal punto di vista ittico, sono strutture di ritenzione molto effi cienti, giungendo a sequestrare quasi il 90% delle foglie che pervengono da monte.

Nei corsi d’acqua di tipo planiziale, privi per loro natura di strutture quali ad esempio grossi massi, la funzione ritentiva è esercitata dalle macrofi te. La vegetazione è infatti in grado di trattenere il CPOM, sia perché agisce da barriera fi sica, sia perché all’interno delle chiazze di vegetazione la velocità di corrente viene rallentata, favorendo la deposizione di materiale. L’effi cacia della ritenzione dipende, oltre che dalla quantità, dal tipo di macrofi te che ricoprono l’alveo. È infatti evidente che specie natanti, che crescono alla superfi cie dell’acqua, hanno una capacita di ritenzione molto minore rispetto ad un canneto, che è formato da specie radicate emergenti. Più in generale è possibile affermare che la ritenzione operata dalle macrofi te dipende dal loro sviluppo tridimensionale all’interno del corso d’acqua, ed in particolare lungo il piano perpendicolare alla direzione della corrente.

La misura della capacità di ritenzione in un corso d’acqua rappresenta quindi un passo importante nella comprensione delle dinamiche che regolano la ciclizzazione dei nutrienti; l’effi cienza di ritenzione può essere valutata computando la quantità di foglie sequestrate in un tratto di lunghezza nota di un corso d’acqua, rispetto alla quantità di foglie rilasciate all’inizio del tratto stesso.

Dal punto di vista matematico, il modello di ritenzione è stato descritto come una curva esponenziale negativa, in cui il numero di foglie trattenute lungo un tratto noto di un corso d’acqua diminuisce nel tempo. Il tasso istantaneo di ritenzione può essere rappresentato come l’inverso della distanza media percorsa dalle foglie.

Le metodologie per la misura della ritenzione, basate sull’analisi delle foglie trattenute, sono spesso di diffi cile applicabilità, in quanto la morfologia degli alvei può ostacolare il rinvenimento e il recupero delle foglie intrappolate in zone di diffi cile accessibilità; per tale motivo, può essere più utile e immediata l’analisi delle foglie non trattenute.

Una metodica utilizzata per misurare la capacità ritentiva di un tratto di alveo prevede l’utilizzo di foglie di Gingko biloba L., raccolte nel periodo dell’abscissione e successivamente reidratate prima dell’utilizzo (per evitarne il trasporto a valle per galleggiamento sulla superfi cie). Rispetto all’uso di altre specie vegetali, l’utilizzo di foglie di G. biloba è particolarmente

vantaggioso: trattandosi di una specie esotica ornamentale, diffusa solo in zone urbanizzate (giardini), viene esclusa la possibilità di confusione tra apporti naturali e sperimentali, mentre l’inconfondibile forma labellata delle foglie e il loro caratteristico e intenso colore autunnale giallo ne facilitano grandemente l’individuazione visiva.

Un numero prefi ssato di foglie (generalmente 1000) viene rilasciato a monte di un tratto di 100 m: dal momento del rilascio vengono misurati il tempo di percorrenza della prima foglia giunta alla fi ne del tratto ed il numero di foglie transitate dopo 1, 2, 3, 4, 7, 10, 15, 20, 40 e 60 minuti. Lungo il tratto di 100 metri vengono anche censite le strutture di ritenzione, rilevandone la localizzazione, il tipo, nonché il numero di foglie in esse trattenute e rinvenute.

L’analisi del numero di foglie non trattenute al termine dei 60 minuti previsti dal metodo può essere considerata una valida misura sintetica dei processi di ritenzione, in quanto si è osservato che l’intrappolamento di un’elevata porzione delle foglie utilizzate per l’indagine avviene nei momenti immediatamente successivi al rilascio.

Al fi ne di descrivere le curve di ritenzione che si vengono a creare viene impiegato un algoritmo, la cui forma generale è:

dove f(x) è il numero di foglie osservate alla fi ne del tratto e x corrisponde al tempo dopo il rilascio iniziale; b₁ e b₂ sono coeffi cienti.

In un modello teorico asintotico, l’asintoto della curva indica la capacità di ritenzione di ogni tratto, contraddistinto da differenti caratteristiche idrologiche e morfologiche. Una bassa effi cienza di ritenzione è descritta da un asintoto alto, mentre un asintoto basso è sinonimo di elevata ritenzione.

I coeffi cienti b₁ e b₂ possono essere calcolati attraverso il metodo dei minimi quadrati. Su questa base possono essere calcolati i nuovi valori del numero di foglie transitate nella stessa sequenza d’intervalli di tempo, ottenendo in tal modo i “dati attesi”. (Fig. 2.29)

Per ciascun tratto valutato si può quindi ricavare un algoritmo, il cui coeffi ciente asintotico è ottenuto dal calcolo del rapporto

ϑ = .

Tratti con valore di ϑ alto corrispondono a quelli con minor effi cienza di ritenzione, mentre quelli con il rapporto più basso presentano la migliore capacità ritentiva.

I meccanismi di ritenzione dei raschi sono diversi da quelli delle pozze: queste ultime inducono la deposizione delle foglie per la riduzione della velocità di corrente, mentre nei raschi la ritenzione è dovuta all’intrappolamento fi sico delle foglie sotto i massi ed i ciottoli.

Fig. 2.29 Esempio di confronto tra curva osservata (oss) e calcolata (calc) del numero cumu- lativo di foglie non trattenute per un tratto in esame.