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pubblicato il 10 maggio 2008 in aria

Bioindicatori ambientali

Monitorare l’ambiente
La ricerca ecologica è sempre più orientata verso la valutazione della qualità dell’ambiente e delle sue risorse. Le tecniche e gli strumenti utili a svolgere un compito così impegnativo sono molti e sempre più sofisticati, ma spesso la realizzazione di un piano di valutazione ambientale deve tenere conto della complessità dei fattori che incidono sull’ambiente (fattori antropici, diretti e indiretti, e fattori naturali), della molteplicità dei criteri che incidono sulle scelte di intervento (tipologia degli inquinanti, caratteristiche dell’ambiente in cui si opera, obiettivi da raggiungere, tempi, ecc.), e soprattutto deve scontrarsi con l’ostacolo che maggiormente impedisce un lavoro costante di sorveglianza del patrimonio naturale/ambientale: i costi economici.
Un esempio può essere molto più eloquente di tante parole: scoprire che una determinata area ospita un inquinante pericoloso, come per esempio la diossina, non dice nulla sull’eventuale compresenza, nella medesima area, di altri inquinanti che potrebbero essere altrettanto pericolosi. Del resto, non è nemmeno possibile andare alla ricerca di ogni possibile inquinante che in via teorica potrebbe stazionare nell’ambiente, perché questa strategia rischierebbe di sottrarre risorse laddove i rischi ambientali sono stati documentati e accertati.
Per questa ragione gli studiosi si rivolgono sempre più spesso al contributo che può venire da un settore scientifico in rapida crescita qual è quello del biomonitoraggio ambientale: lo studio della qualità ambientale mediante indicatori biologici.
Il biomonitoraggio ambientale testimonia non solo l’utilità che le scienze naturali possono avere per evidenziare i danni che le attività dell’uomo creano all’ambiente, ma è anche la prova di come l’ambiente possa essere tenuto sotto controllo con costi inferiori a quelli previsti da altri metodi. In questo caso, poi, i risultati della ricerca naturalistica di base costituiscono un’utile fonte di informazione per altri campi di indagine, specialmente in ambito biomedico.

La carta d’identità
Al di là del termine, che forse può sembrare ostico da spiegare in parole semplici, un bioindicatore non è altro che un “organismo” vivente (o un insieme di organismi) dotato di alcune proprietà utilissime per il lavoro dei ricercatori. In pratica, un bioindicatore è un sistema biologico animale, vegetale o microbico le cui variazioni morfologiche, metaboliche o comportamentali possono essere utilizzate per formulare delle deduzioni sulle condizioni ambientali in cui esso è inserito.
La prima proprietà fondamentale di un bioindicatore, allora, è che deve essere in grado di rispondere ai cambiamenti chimici dell’ambiente mediante alterazioni della sua condizione spontanea. La seconda proprietà fondamentale è che queste alterazioni, per essere davvero informative, devono essere facilmente misurabili dai ricercatori, possibilmente a costi non elevati.
É evidente che al ruolo di bioindicatori si possono candidare organismi molto variabili quanto a organizzazione biologica e funzione ecologica. Buoni bioindicatori possono essere sia le specie autotrofe sia le specie eterotrofe, oppure taxa di rango tassonomico superiore a quello della specie (per esempio una famiglia), e in alcuni casi perfino l’intera biocenosi di un ecosistema. Data questa enorme variabilità potenziale dei bioindicatori, va da sé che le risposte biologiche che possono dimostrarsi utili agli studi sulla bioindicazione sono altrettanto variabili.
Questa considerazione tuttavia necessita di un’importante precisazione: se è vero che pressoché qualsiasi organismo potrebbe “indicare” un processo (in corso o pregresso) di deterioramento dell’ambiente, è vero anche che in realtà alcuni organismi svolgono questa funzione molto meglio di altri, per due fondamentali ragioni:

  • perché per loro natura “esprimono” in modo più fedele e rapido le variazioni chimiche dell’ambiente;
  • perché i loro parametri biologici sono determinabili più facilmente (ed economicamente) di quelli di altri.

In generale, dunque, il requisito irrinunciabile che definisce un buon bioindicatore ambientale è il seguente: deve essere ampiamente distribuito e facile da identificare, campionare e analizzare.

Sensibilità
Semplificando un po’, le alterazioni dell’habitat consentono di individuare due tipi di reazioni a carico degli esseri viventi: reazioni di sensibilità e reazioni di tolleranza. In qualche misura è proprio su queste due classi molto generiche di reazioni biologiche che si basano le procedure di bioindicazione.
A questo punto allora sorge obbligatoria una domanda: con quali criteri si usano bioindicatori del primo piuttosto che del secondo tipo?
L’interrogativo è importante, perché nel momento in cui si decide di indagare l’impatto biologico degli inquinanti al fine di poter programmare interventi di gestione ambientale, è necessario agire con il minimo dispendio di denaro e con una buona probabilità di successo. In altre parole bisogna preventivare correttamente sia costi sia i vantaggi che la strategia di monitoraggio ambientale comporta. Ma per questo è indispensabile che già in partenza sia disponibile almeno un quadro generale dei fenomeni che si vanno ad analizzare. In pratica occorrono informazioni preliminari che permettano ai ricercatori di adottare le tecniche e gli strumenti più adatti al particolare tipo di inquinamento che sono chiamati a controllare.
Per particolari agenti tossici che ormai rappresentano una componente tipica dell’inquinamento ambientale, il biomonitoraggio diventa più efficace se si sfruttano organismi del primo tipo, quelli cioè che non mostrano una grande tolleranza alle alterazioni chimiche dell’ambiente.
I licheni per esempio sono organismi particolarmente adeguati a segnalare la diffusione di questi agenti tossici, soprattutto quando si ha a che fare con inquinanti atmosferici come l’anidride solforosa: in questo caso la bioindicazione si basa sulla verifica della loro presenza e abbondanza nell’area di studio. Nella ricerca ecologica applicata questi bioindicatori hanno dato prova di tutta la loro efficacia, al punto che sono stati adoperati per la definizione di indici di purezza dell’aria nei distretti geografici interessati da emissioni atmosferiche. Ciò che gli addetti ai lavori definiscono “deserto lichenico” – fenomeno riscontrabile nelle aree urbane in cui l’inquinamento atmosferico è molto elevato – descrive una situazione degenerativa a carico della chimica dell’aria provocata proprio dall’eccessiva concentrazione di anidride solforosa. Essendo licheno-tossica, infatti, l’anidride solforosa in questi casi è responsabile dell’assenza completa di comunità licheniche nell’ambiente, il che segnala un elevato livello di inquinamento, grave anche per le sue conseguenze sulla salute umana (l’anidride solforosa è tossica anche per l’uomo).
Esistono tuttavia altri casi in cui si possono utilizzare bioindicatori di sensibilità che manifestano alterazioni di loro parti e funzioni, come le necrosi fogliari del tabacco in presenza di inquinamento fotochimico (ozono), oppure di caratteristiche ecologiche, come la loro distribuzione spaziale e/o temporale nell’habitat, che assicurano altre soluzioni molto efficaci per monitorare l’ambiente. La letteratura scientifica di oggi dà conto ormai di uno straordinario spettro di bioindicatori non solo di inquinamento atmosferico, ma anche di inquinamento idrico e del suolo; senza tenere conto del fatto che ottimi bioindicatori possono essere anche parti del nostro stesso organismo e il nostro metabolismo.

Tolleranza e bioaccumulo
Come anticipato sopra, comunque, esiste anche una strategia alternativa per sorvegliare le perturbazioni chimiche dell’ambiente mediante metodi biologici. Tale strategia si basa sull’impiego dell’altra classe di bioindicatori: i bioindicatori di tolleranza. Questo secondo gruppo di organismi, contrariamente al primo, non solo presenta una significativa resistenza alla presenza di sostanze inquinanti nell’ambiente, ma riesce anche a stoccarle nei propri tessuti. Il fenomeno è noto agli ecologi come “bioaccumulo”, e consente ai ricercatori di misurare le concentrazioni di inquinanti permettendo anche di stabilire i tempi di esposizione, integrando informazioni di base e dati relativi ai tassi di assorbimento dei materiali da parte dei singoli organismi.
Tipici inquinanti che si possono letteralmente pedinare attraverso il bioaccumulo sono per esempio i metalli pesanti, che vengono facilmente intercettati da diversi tipi di organismi, fra i quali spiccano oggi per importanza e attendibilità i muschi. Questi vegetali, infatti, non avendo cuticole esterne protettive ed essendo provvisti di molti siti a carica negativa nelle pareti cellulari, agiscono come potenti scambiatori elettrostatici in grado di catturare particelle positive anche a concentrazioni modestissime, trasformandosi in eccellenti accumulatori di metalli pesanti. Per queste e altre peculiarità, alcuni muschi vengono oggi designati fra i sistemi biologici più raccomandabili per la valutazione ambientale di elementi inquinanti a bassa concentrazione. Attraverso lo stesso meccanismo, inoltre, i muschi offrono la possibilità di monitorare anche gli idrocarburi policlici aromatici (IPA) e i cosiddetti contaminanti organici persistenti (come molti solventi e pesticidi), che essendo rilasciati unicamente dall’uomo non comportano l’inconveniente di doverne discriminare l’eventuale presenza spontanea nell’ambiente (inconveniente che invece può presentarsi con i metalli pesanti).

A cura di Carlo Modonesi

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