A novel approach to model the macroinvertebrates distribution in braided rivers

I corsi d’acqua sono sottoposti a diverse pressioni idromorfologiche dovute alla presenza di opere idrauliche. Per una corretta gestione delle risorse idriche e della conservazione della biodiversità e dei servizi ecosistemici forniti dai fiumi, la definizione di un appropriato deflusso ecologico nei tratti a valle delle opere di presa riveste un ruolo di fondamentale importanza. In particolare, per la definizione dei deflussi ecologici, in Italia è comunemente usato un metodo di modellazione dell’habitat fluviale denominato MesoHABSIM (Mesohabitat SImulation Model) (Parasiewicz, 2001), finalizzato alla valutazione della disponibilità spazio-temporale di habitat per fauna ittica e valutare l’idoneità dell’habitat fluviale per determinate specie, in funzione delle caratteristiche idromorfologiche. La scala scelta è quella del meso-habitat, utile a rappresentare le relazioni che intercorrono tra elementi fisici e biologici in ambiente fluviale (Vezza, Zanin e Parasiewicz, 2017). L’obiettivo di questo lavoro è descrivere il progetto BentHab, che estende l’applicazione del metodo MesoHABSIM alla comunità macrobentonica, rappresentativa dello stato di qualità ecologica del corso d’acqua. Tre fiumi emiliani, caratterizzati da morfologia pluricursale, a canali intrecciati: Fiumi Trebbia, Taro ed Enza, sono stati i casi studio nell’ambito del progetto BentHab. La scelta di questa tipologia di fiumi è stata dettata dall’esigenza e dalla volontà di rappresentare un sistema complesso, sensibile alle variazioni di portata in alveo durante la stagione irrigua. I parametri idromorfologici utilizzati per la descrizione fisica dell’habitat sono velocità di deflusso, profondità dell’acqua, e composizione del substrato. La modellazione idrodinamica 2D del tratto fluviale analizzato ha permesso di ottenere la spazializzazione delle variabili. Attraverso la misurazione di profondità e velocità della corrente, è stato possibile validare il modello idrodinamico e utilizzare i risultati della modellazione per costruire il modello biologico. Per la sviluppo di modelli statistici di previsione della disponibilità di habitat per la comunità macrobentonica, è stata scelta la tecnica di apprendimento automatico Random Forest, mettendo in relazione le caratteristiche idromorfologiche dei corsi d’acqua con la distribuzione della comunità macrobentonica, espressa tramite l’utilizzo di due indicatori sintetici, gli indici LIFE e LEN-LOT. L’analisi statistica ha portato a risultati ecologicamente consistenti, dimostrando come alcune classi di velocità, profondità e substrato, siano significativamente importanti nella previsione della distribuzione dei taxa. In particolare si è riscontrato come valori di velocità prossime a zero, sedimento fine e scarsa connessione idraulica con l’alveo di magra influiscano negativamente sulla diversità dei taxa. Inoltre, l’aumento della frequenza di tali caratteristiche fisiche dell’habitat orientano la comunità macrobentonica verso una composizione prossima a quella di ambienti lentici, scostandosi rispetto ad una comunità caratteristica dei corsi d’acqua a canali intrecciati. La performance del modello statistico dell’indice LEN-LOT (R2=0.70) evidenzia un’affidabile relazione tra la distribuzione della comunità e le caratteristiche degli habitat alla meso-scala. Si consiglia, quindi, l’utilizzo di questo indice per future attività di valutazione e modellazione dell’habitat della comunità macrobentonica.