Biodiversità risorsa fondamentale per la qualità dell’acqua

Una nuova prova della  relazione fra biodiversità e qualità dell’acqua: la perdita delle specie può compromettere la qualità delle acque.

I frequenti studi sull’accelerazione della perdita delle specie sollevano sempre interrogativi sul perché tali perdite siano importanti e per quali motivo dovremmo lavorare per conservare la biodiversità.

I biologi hanno sempre risposto a tali domande, citando benefici per la società che spesso si presume siano offerti dalla biodiversità – benefici come il controllo dei parassiti e delle malattie,  la produttività della pesca e il controllo dell inquinamento dell’aria e dell’acqua, tra molti altri. Tuttavia, molti di questi presunti benefici devono ancora essere supportati da dati scientifici rigorosi.

Ma Bradley J. Cardinale dell’Università del Michigan ha prodotto un nuovo studio che verifica che la biodiversità promuove la qualità dell’acqua e spiega come lo fa. In particolare, lo studio rivela come la biodiversità aiuta a rimuovere i livelli di eccesso di nutrienti che comunemente degradano la qualità dell’acqua.

Cardinale ha detto: “Questo è il primo studio che chiarisce il meccanismo con cui la biodiversità promuove la qualità delle acque. E chiarendo il meccanismo, fornisce prove concrete di un rapporto di causa-effetto tra la biodiversità e la qualità dell’acqua che in precedenza era mancante.”

Ecco come funziona il ragionamento di Cardinale: come il numero di specie di alghe in un flusso di acqua aumenta, la distribuzione geografica di questi organismi all’interno del flusso si espande e aumenta la quantità di acqua che  questi organismi, ampiamente distribuiti, possono purificare attraverso un processo di rimozione dell’inquinamento, tipico delle alghe.

Lo studio di Cardinale, che appare sul numero del 7 aprile di Nature, è stato finanziato dalla National Science Foundation.

Il potere purificatore della biodiversità

Gli scienziati sanno da tempo che gli ecosistemi che hanno un maggior numero di specie vegetali tendono ad avere una maggiore capacità di rimuovere gli inquinanti dal suolo e dall’acqua di quanto non facciano gli ecosistemi che hanno un minor numero di specie. Ma, finora, nessuno sapeva come o perché questo succedesse.

Lo studio di Cardinale aiuta a risolvere questo mistero: come la biodiversità promuove il potere di auto-pulizia dei torrenti. Secondo lo studio, come le alghe crescono nei corsi d’acqua e producono più biomassa, incorporano nei loro corpi alcune comuni forme di inquinamento e quindi lo tolgono dall’acqua. Ogni specie di alghe che rimuove l’inquinamento è evoluta e adattata a diverse condizioni ed occupa quindi un habitat unico all’interno di un corpo idrico. Pertanto, come il numero delle specie di alghe in un corso d’acqua aumenta, così fa anche il numero di spazi unici che sono occupati, filtrati e purificati. Quindi: maggiore è il numero di specie di alghe in un flusso d’acqua, maggiore è il numero degli inquinanti che questi microrganismi possono togliere dall’acqua.

“Quando i diversi habitat in un flusso sono occupati da diverse popolazioni di alghe, il torrente riceve una migliore biofiltrazione”, ha detto Cardinale. “E’ come se le alghe funzionassero come una spugna migliore”.

“Le alghe sono spesso trascurate, però Cardinale offre un elegante esperimento che mostra come la diversità biologica delle specie algali aumenta notevolmente la rimozione di una delle tossine più letali e insidiosa nei nostro torrenti, laghi e fiumi”, ha detto George W. Gilchrist, un direttore del programma di NSF’s Division of Environmental Biology.

Il processo con cui le specie si evolvono in un proprio habitat  è noto come il partizione di nicchia. “Da Darwin in poi si è sostenuto che le specie dovrebbero avere nicchie uniche, e, di conseguenza, dovremmo trovare una divisione delle nicchie nell’ ambiente”, ha detto Cardinale. “Ma dimostrarlo direttamente si è rivelato molto difficile”.

I vari tipi di habitat che possono esistere all’interno di un particolare flusso includono, per esempio, le zone dove l’acqua scorre velocemente rispetto a zone dove l’acqua scorre lentamente.

Studio di progettazione

Cardinale ha iniziato il suo studio analizzando da uno a otto specie di alghe che sono comuni nel Nord America in ognuno dei 150 modelli di torrenti; ciascun flusso di modello è stato progettato per simulare le condizioni di flusso diverse che esistono nei corsi d’acqua naturali. Egli ha poi misurato la capacità di ogni comunità algale di assorbire un composto di azoto chiamato nitrato. Cardinale ha scelto il nitrato per rappresentare l’inquinamento nello studio in quanto l’eccesso di azoto è l’inquinante più comune e la principale causa di degrado della qualità delle acque in tutto il mondo.

L’azoto è un nutriente che si trova in tutti gli organismi viventi. Ma l’ eccesso di azoto è un inquinante che arriva solitamente ai corpi idrici insieme con i concimi contenenti azoto o dalle discariche.

Diverse specie di alghe sono state scelte per rappresentare la biodiversità nello studio in quanto le alghe sono organismi primari che utilizzano l’eccesso di nutrienti, come l’ azoto, da ruscelli, laghi e oceani.

Il potere di partizione di nicchia

I risultati di Cardinale hanno dimostrato che l’assorbimento di nitrati nel modello dei flussi aumenta linearmente con la diversità delle specie. In media, il mix di otto specie  rimuovono il nitrato  4,5  volte più rapidamente rispetto a una singola specie cresciuta da sola.

La ricerca dimostra che ogni alga ha il suo dominio. Ad esempio, gli habitat in cui il flusso ha un’alta velocità sono stati dominati da piccole specie unicellulari di alghe che crescono in modi che sono resistenti ad un rapido spostamento delle acque. Al contrario, gli habitat a bassa velocità sono stati dominati da grandi alghe filamentose che sarebbero state vulnerabili a tali forze di spostamento delle acque.
“Uno dei contributi primari di questo studio”, ha detto Cardinale, “è che sono stato in grado di mostrare esattamente perchè i flussi che hanno più specie  rimuovono questi inquinanti organici dall’ acqua. E ‘solo uno studio, ma è parte di un crescente corpo di evidenze scientifiche che ora mostra chiaramente che l’estinzione di massa delle specie sta andando ad incidere in qualche modo sul futuro dell’umanità in maniera importante “.

Implicazioni dello studio

Cardinale continua: “Una delle ovvie implicazioni di questo studio è che se vogliamo migliorare la qualità dell’acqua nei corpi d’acqua,  la conservazione della biodiversità naturale nei nostra flussi  offrirebbe, tra gli altri vantaggi, un aiuto nella pulizia. ”

Tuttavia, gli scienziati stanno lanciando un allarme che l’accelerazione della perdita delle specie, potrebbe sfociare in un’estinzione di massa paragonabile in grandezza a quella che ha spazzato via i dinosauri – una possibilità che minaccia di certo la biodiversità di fiumi, torrenti e altri corpi idrici.