Un veicolo sottomarino di Xylem offre nuovi spunti sulle fioriture di alghe tossiche
Il veicolo ha offerto ai ricercatori del Clear Lake (California, USA) un’imbattibile mole di dati sul lago, impensabile fino ad oggi.
Le fioriture di alghe tossiche (HAB) hanno raggiunto un livello tale che il Clear Lake (California, USA) è diventato uno dei laghi più monitorati di tutto il Nordamerica. Per comprendere meglio le cause alla base di questo problema, i ricercatori della University of Southern California (USC) di Los Angeles e del Southern California Coastal Water Research Project (SCCWRP) hanno deciso di impiegare l’i3XO EcoMapper di YSIU, marchio di Xylem. Il veicolo sottomarino autonomo ha scandagliato ogni parte del lago catturando un’infinità di dati preziosi su profondità, qualità e temperatura dell’acqua, offrendo ai ricercatori una mole di dati in alta risoluzione senza precedenti sulle fioriture algali.
Nonostante le alghe siano fondamentali per la vita sulla terra, producendo il 50% dell’ossigeno nell’atmosfera del pianeta, determinate alghe possono produrre delle tossine. Quando questo tipo di alghe prolifera senza controllo si ha il fenomeno delle fioriture di alghe tossiche o HAB, che rappresenta una delle maggiori minacce globali per la qualità delle acque di superficie. Gli effetti delle HAB possono spaziare dall’alterazione di gusto e odore dell’acqua potabile alla produzione di tossine potenzialmente letali per gli animali e per l’uomo.
Le specie di alghe in grado di produrre queste tossine sono numerose e ogni specie prolifera in condizioni ambientali differenti. Le cause principali delle HAB sono ampiamente documentate, come ad esempio il carico eccessivo di nutriente nei corpi idrici, in particolare azoto e fosforo. Anche le temperature più calde dovute ai cambiamenti climatici possono accentuare questo fenomeno.
Le sfide per i ricercatori di HAB al Clear Lake
Il Clear Lake è il lago d’acqua dolce più grande di tutta la California con una superficie di 27,4 kmq, ma anche il più vecchio del Nordamerica con un’età di circa 2,5 milioni di anni. Le HAB sono particolarmente preoccupanti per le comunità che vivono nei pressi del Clear Lake, in quanto ben 18 aziende idriche locali utilizzano l’acqua del lago come fonte d’acqua potabile per oltre 40.000 residenti.
Gli scienziati sanno che le HAB possono essere dovute alla temperatura e all’eutrofizzazione, cioè alla proliferazione eccessiva di alghe e piante causata tra l’altro dai fertilizzanti nutrienti. Tuttavia, finora i dati a disposizione per comprenderne meglio le cause erano limitati sia dalla tipologia dei singoli campioni prelevabili che dalla forma del lago, costituito da tre bracci con caratteristiche differenti.
Infatti, oltre ai singoli campioni che tuttavia fornivano informazioni fondamentali sul lago in un particolare punto e momento, i ricercatori dovevano comprendere anche come la struttura fisica del lago e le dinamiche dell’acqua a profondità o colonne d’acqua differenti potessero contribuire alle fioriture algali.
Un nuovo studio con una tecnologia innovativa
Il recente studio al Clear Lake puntava ad affrontare queste sfide con l’ausilio della tecnologia messa a disposizione da YSI, marchio di Xylem. Uno degli obiettivi principali dello studio era collegare i dati sulle colonne d’acqua e sui parametri ambientali a quelli forniti dai campioni.
“Collegando questi dati provenienti da fonti disparate nello spazio e nel tempo, avremmo potuto ottenere delle informazioni senza precedenti sulla successione ecologica e sui rapporti trofici all’interno del plancton del Clear Lake”, scrive il Dott. David Caron della University of Southern California e direttore dello studio.
La correlazione di questi dati su un lago delle dimensioni del Clear Lake non è facile, ma è fondamentale per comprendere i processi biologici che portano alla formazione di alghe e tossine. Lo studio puntava anche ad aiutare i ricercatori a stabilire i punti migliori in cui prelevare i singoli campioni, un’operazione che può risultare estremamente costosa.
In collaborazione con Xylem, i ricercatori hanno deciso di mappare le HAB nel lago con un livello di precisione incredibile con l’ausilio dell’i3XO EcoMapper di YSI, un veicolo sottomarino autonomo (AUV) di nuova generazione. Infatti, l’i3XO è in grado di generare mappe in alta risoluzione di qualità, correnti e profondità delle acque e rappresenta una combinazione tra le ultime tecnologie in materia di AUV e la piattaforma EXO di YSI, un sistema di monitoraggio dell’acqua intelligente e pronto all’uso direttamente sul campo.
Lo studio del lago su due scale differenti
Lo studio era progettato per monitorare il lago su due scale spaziali estremamente differenti. La prima scala è stata condotta lungo gli assi principali dei tre bracci del Clear Lake per esaminare le caratteristiche dell’intero lago. La seconda scala è stata una missione di mappatura in alta risoluzione di una porzione di una baia nel braccio più meridionale del lago, per esaminare nel dettaglio la distribuzione delle alghe verdi-azzurre (cianobatteri) e delle relative tossine.
Quest’ultima missione ha richiesto tutta la capacità dei sensori dell’i3XO. Infatti, ogni i3XO è equipaggiato con una sonda YSI EXO1 con sensori di conduttività/temperatura, contenuto totale di alghe, ossigeno disciolto e pH. I dati raccolti dallo strumento sono stati impiegati per costruire una rappresentazione in 2D delle colonne d’acqua mentre il veicolo si muoveva autonomamente a diverse profondità del lago. Grazie alla grande autonomia delle batterie e al sistema di navigazione accurato, il veicolo è in grado di rimanere in immersione più a lungo e di conseguenza di raccogliere più dati. In una sola missione, il veicolo ha coperto più di 34 km del Clear Lake in quasi 6,5 ore.
La visione del Clear Lake in un modo completamente differente
Le missioni dell’i3XO hanno fornito una mole di dati imbattibile e impensabile fino ad oggi, sia sul lago che sulle fioriture di alghe tossiche. Ora i ricercatori hanno una maggiore comprensione della struttura delle colonne d’acqua del lago e possono formulare delle ipotesi sperimentabili sui fattori principali alla base dei fenomeni di HAB nel lago.
Inoltre, i dati ottenuti a livello dell’intero lago hanno fornito informazioni vitali su dove e come investire le risorse limitate a disposizione per scegliere i siti di campionamento. Ora sono già previste altre missioni per raccogliere nuovi dati e continuare ad approfondire la correlazione tra qualità delle acque e fioriture algali nel Clear Lake.
Per saperne di più sullo studio al Clear Lake
Scaricate il libro bianco sullo studio: High-Resolution Mapping of a Harmful Algal Bloom
Guardate il webinar sullo studio: Expand your HAB Horizons with High-Resolution Mapping