LIMNOLOGIA: STORIA, CAMPO DI STUDIO, BRANCHE, RICERCA - BIOLOGIA - 2025

La Limnologia è la scienza che studia i corpi idrici interni come ecosistemi interrelati con gli ecosistemi terrestri e l'atmosfera. Descrivi e analizza i fattori fisici, chimici e biologici delle acque interne per spiegarne la composizione, la struttura, l'energia e gli organismi viventi.

Il termine "limnologia" deriva dalle parole limne (divinità associata all'acqua) e loghi (trattato o studio). Fu impiegato per la prima volta da François Alphonse Forel, uno scienziato svizzero considerato il padre di questa disciplina per i suoi grandi contributi durante il XIX secolo.

Limnology, lo studio delle acque interne. Fonte: www.flickr.com

La limnologia si è evoluta notevolmente nel corso della sua storia; inizialmente comprendeva solo lo studio dei laghi, considerati superorganismi, privi di interconnessione con l'ambiente. Allo stato attuale, lo studio delle acque continentali considera le interazioni con l'ambiente e la loro importanza nei cicli di materia ed energia.

Storia

Antica limnologia

I primi contributi alla conoscenza dei laghi compaiono nell'antica Europa, con osservazioni isolate, senza interconnessioni tra loro.

Tra il 1632 e il 1723, A. van Leewenhoek fece le prime descrizioni di microrganismi acquatici, grazie all'aspetto del microscopio, che significò un importante progresso nella conoscenza della vita acquatica.

Nel 1786 fu pubblicata la prima classificazione degli organismi microscopici acquatici, eseguita dal biologo danese Otto Friedrich Müller, denominata Animacula Infusoria Fluviatilia et Marina.

Con la comparsa delle prime stazioni biologiche, la conoscenza in limnobiologia raggiunse la sua pienezza. Nel 1888 fu fondata la prima stazione sperimentale nelle foreste boeme della Repubblica Ceca. Successivamente, il numero di stazioni biologiche in Europa e negli Stati Uniti si è moltiplicato rapidamente.

Gli scienziati dell'epoca diedero un grande contributo alla conoscenza della vita nei corpi d'acqua dolce. Spiccano studi in tassonomia, meccanismi di alimentazione, distribuzione, migrazioni, tra gli altri.

Limnologia moderna

La limnologia moderna è emersa alla fine del XIX secolo, con la scoperta della comunità planctonica d'acqua dolce da parte di PE Müller nel 1870.

Nel 1882 Ruttner stabilisce che la limnologia include le interazioni ecologiche, al di là dello studio descrittivo delle associazioni biotiche che si verificano nel corpo idrico.

Nel 1887, SA Forbes pubblicò un saggio intitolato The Lake as a Microcosm, in cui analizzava il lago come un sistema in equilibrio dinamico di materia ed energia con organismi viventi.

Nel 1892, FA Forel pubblicò i risultati della sua ricerca nel lago Lemano (Svizzera), incentrata sulla geologia, la caratterizzazione fisico-chimica e la descrizione degli organismi viventi nel lago.

Nel 1917 Cole include un secondo obiettivo per la limnologia; lo studio dei cicli della materia, con particolare attenzione ai cicli biogeochimici.

Nel 1935 Welch definì la limnologia come lo studio della produttività biologica delle acque interne. Questa definizione include per la prima volta in limnologia l'attenzione alla produttività e allo studio dei sistemi lotici (fiumi e torrenti), nonché dei sistemi lentici (laghi).

Nel 1975 Hutchinson e Golterman caratterizzano la limnologia come una scienza interdisciplinare che dipende dalla geologia, dalla meteorologia, dalla fisica, dalla chimica e dalla biologia.

Nel 1986 Lehman descrisse due campi di studio legati alla limnologia. Un primo campo incentrato sulle proprietà fisico-chimiche (termodinamiche) dei corpi d'acqua. Un secondo campo che studia i processi biologici a livello di popolazione e comunità, controllati dalla selezione naturale.

Durante gli anni '90, di fronte alla crescente domanda di acqua e alla minaccia globale della sua riduzione in quantità e qualità, è emersa una visione applicata della limnologia incentrata sulla gestione ambientale.

Limnologia contemporanea

La limnologia del XXI secolo mantiene la visione dell'importanza della conoscenza dei sistemi lentici e lotici per favorire una gestione ambientale dell'acqua che permetta all'umanità di godere della risorsa idrica e dei suoi benefici sociali, economici e naturali.

Campo di studi

La limnologia è considerata una branca dell'ecologia che si concentra sugli ecosistemi acquatici interni, inclusi laghi, stagni, acque sotterranee, stagni, corsi d'acqua e fiumi.

Studia sia il flusso di materia ed energia, sia la composizione, la struttura e la dinamica degli organismi viventi presenti nelle acque continentali a livello di individui, specie, popolazioni e comunità.

La comprensione di tutti i processi e meccanismi che compongono la biodiversità e le risposte fisico-chimiche degli ambienti acquatici continentali richiede l'integrazione di più discipline scientifiche, come chimica, fisica, biologia, climatologia, idrologia, geologia, tra le altre.

La limnologia integra anche i processi delle acque continentali con gli ecosistemi terrestri. Considera gli effetti del drenaggio dell'acqua e l'apporto di materia ed energia dai bacini. Allo stesso modo, tiene conto degli scambi che avvengono tra i corpi idrici e l'atmosfera.

Lo studio delle acque interne prevede anche l'identificazione delle minacce ambientali e la descrizione dei loro effetti sull'ecosistema. Allo stesso modo, implica la ricerca di soluzioni, come la mitigazione del cambiamento climatico, il controllo delle specie esotiche e il ripristino degli ecosistemi.

filiali

I rami della limnologia sorgono a seconda del tipo di corpo idrico continentale in esame.

Limnologia dell'acqua stagnante

Questa branca della limnologia studia gli ecosistemi lentici, meglio conosciuti come laghi. Sono incluse sia le acque superficiali naturali che i bacini artificiali, gli stagni o le dighe.

Lago Tanganica, Zambia. Fonte: Worldtraveller, tramite Wikimedia Commons

Limnologia delle acque correnti

La limnologia dell'acqua corrente studia gli ecosistemi lotici, come fiumi o torrenti, caratterizzati da un flusso d'acqua prevalentemente orizzontale e unidirezionale.

Rio delle Amazzoni. Fonte: Peter Angritt, da Wikimedia Commons

Limnologia delle acque sotterranee

Questo ramo studia i processi che avvengono nei bacini idrici sotterranei. Sono incluse le ricerche sui processi biogeochimici che modellano le caratteristiche chimiche delle acque sotterranee.

Misurazione delle acque sotterranee. Fonte: www.pixabay.com

Limnologia dei laghi salini

Questo ramo studia i laghi salini, che costituiscono il 45% dei laghi interni del mondo. La sua ricerca si concentra sulle caratteristiche particolari di questi ecosistemi, comprese le loro descrizioni chimiche, fisiche e biologiche.

Great Salt Lake, Stati Uniti. Fonte: utente Draxfelton su en.wikipedia, da Wikimedia Commons.

Ricerca recente

Indagini in laghi tropicali

La maggior parte delle ricerche in ambienti lentici è stata effettuata nei laghi delle regioni temperate settentrionali. Tuttavia, le dinamiche biogeochimiche dei grandi laghi tropicali sono diverse da quelle registrate per i laghi temperati.

Li e colleghi hanno pubblicato un articolo nel 2018 sulla geochimica dei sedimenti e sul contributo al ciclo del carbonio e dei nutrienti in un lago tropicale situato in Malawi (Africa orientale).

I risultati indicano un contributo significativo dei sedimenti sui bilanci biogeochimici del lago. Inoltre, mostrano che i tassi di sedimentazione sono aumentati in modo significativo negli ultimi dieci anni.

Indagini in bacini artificiali o dighe

Il numero di stagni e dighe artificiali è aumentato rapidamente negli ultimi anni.

Anche se una buona conoscenza dei laghi naturali può aiutare a comprendere gli ecosistemi artificiali, possono presentare molteplici caratteristiche che li differenziano dagli ecosistemi naturali. Per questo motivo, la ricerca in ambienti artificiali è oggi di grande importanza.

Znachor et al. (2018) hanno analizzato i dati di 36 variabili ambientali rilevate in 32 anni in un piccolo bacino idrico nella Repubblica Ceca. L'obiettivo della ricerca era rilevare le tendenze nelle caratteristiche climatiche e biogeochimiche.

Quasi tutte le variabili ambientali hanno mostrato andamenti variabili nel tempo. Sono state anche identificate inversioni di tendenza. Ad esempio, il carbonio organico disciolto ha mostrato una tendenza a crescere in modo lineare e continuo.

Questo studio ha anche mostrato un cambiamento nelle tendenze alla fine degli anni '80 e durante gli anni 90. Gli autori interpretano questo cambiamento come una risposta ad alcuni cambiamenti socioeconomici che si sono verificati nella regione.

Un altro risultato importante di questo studio è un cambiamento nelle condizioni idrauliche della diga avvenuta nel 1999. Ciò è avvenuto a seguito dell'aumento del volume di ritenzione della diga, a seguito di una decisione amministrativa presa dopo un periodo di forti piogge.

Questo esempio mostra come la ricerca in limnologia possa mostrarci gli effetti di fattori socioeconomici e decisioni politiche sul funzionamento degli ecosistemi artificiali. A loro volta, questi possono aiutarci a comprendere gli effetti sugli ecosistemi naturali.

Ricerca sulla paleolimnologia

La paleolimnologia è lo studio dei sedimenti depositati nei laghi con l'obiettivo di ricostruire la storia naturale o il mutamento delle variabili ambientali di un lago o dei suoi dintorni in tempi passati. Per questo vengono utilizzate diverse metodologie, come l'analisi di microfossili di diatomee, polline o ostracodi.

Novaes Nascimento e collaboratori hanno pubblicato nel 2018 un articolo su un'indagine paleobiologica nelle Ande peruviane che ricostruisce la storia del Lago Miski, un piccolo rifugio di acqua salata situato a 3.750 metri sul livello del mare.

I risultati della stratigrafia carbonatica e della comunità di diatomee fossili hanno mostrato una diminuzione del livello del lago durante il medio Olocene, ma non si è mai completamente prosciugato.

La storia mostra che il lago Miski fa parte del paesaggio da 12.700 anni, anche se molti laghi andini poco profondi si sono prosciugati.

Riferimenti

1. Banderas, AG e González, R. (1996). Limnologia, una revisione del concetto. Ingegneria idraulica in Messico, XI (1): 77-84.
2. Basavarajappa, SH, Raju, NS e Hosmani, SP (2014) Limnology: A Critical Review. Current World Environment, 9 (3), 741-759.
3. Li, J., Brown, ET, Crowe, SA e Katsev, S. (2018). Geochimica dei sedimenti e contributi al ciclo del carbonio e dei nutrienti in un profondo lago tropicale meromitico: il lago Malawi (Africa orientale). Journal of Great Lakes Research 44 (6): 1221-1234
4. Novaes Nascimento, M., Laurenzi, AG, Valencia, BG, Van, R. e Bush, M. (2018). Una storia di 12.700 anni di cambiamento paleolimnologico da un microrefugium andino. L'Olocene.
5. Gallese, PS (1952). Limnologia. McGraw Hill. Londra 538.
6. Znachor, P, Nedoma, J, Hejzlar J, Seďa J, Kopáček J, Boukal D e Mrkvička T. (2018). Molteplici tendenze a lungo termine e inversioni di tendenza dominano le condizioni ambientali in un serbatoio d'acqua dolce artificiale. Science of the Total Environment 624: 24-33.