Le spiagge del Mare del Nord vengono regolarmente invase da una specie indesiderabile di fitoplancton marino, il Phaeocystis.
Nuovi modelli computerizzati propongono oggi una soluzione a questo problema ambientale.

Contesto
L'aspetto delle spiagge europee è indicativo dei danni che l'uomo ha arrecato all'ambiente. Ogni anno, sin dall'inizio della primavera, la costa europea del Mare del Nord è presa d'assalto da turisti indesiderabili. Una schiuma vischiosa e maleodorante si riversa sulle spiagge, dalla Francia ai Paesi Bassi.
Il Phaeocystis, fitoplancton marino, è uno degli anelli alla base della catena alimentare marina. Questa alga, che ha un ciclo vitale complesso, può presentarsi sotto due forme: cellule libere o colonie costituite da migliaia di cellule aggregate da un muco polisaccaride.
Sotto forma di colonie gelatinose, il Phaeocystis può proliferare rapidamente e dar luogo ad aggregati di grandi dimensioni che, per effetto delle onde, provocano la formazione di dense schiume. Durante le tempeste, queste schiume si accumulano sulle spiagge e formano uno strato vischioso di colore marrone alto un metro.
I bacini di irrigazione dei fiumi che sfociano nel Mare del Nord sono situati in zone densamente popolate, estremamente industrializzate e coltivate. Di conseguenza, l'acqua trasportata da questi fiumi contiene un'elevata percentuale di nitrati e fosfati che provengono prevalentemente dall'evacuazione delle acque reflue e dai concimi agricoli.
Il conseguente squilibrio nutritivo favorisce la crescita di Phaeocystis in colonie. Tra i principali problemi ecologici ed ambientali dovuti a tale fenomeno si rileva una disfunzione della catena trofica, la formazione di schiuma e spume sulle spiagge e la liberazione di composti solfati nell'atmosfera. Il Phaeocystis rappresenta pertanto un fattore nocivo per l'ecosistema costiero e le attività ricreative.
Per limitare la proliferazione delle colonie è necessario ridurre l'apporto di sostanze nutritive trasportate dai fiumi. Una possibile soluzione a tale proposito è rappresentata dal trattamento delle acque reflue. Le conoscenze scientifiche di base e la normativa europea sono tuttavia insufficienti. E' necessario inoltre disporre di un modello matematico che permette di simulare la risposta dell'ecosistema costiero ai diversi metodi di riduzione di tali sostanze per poter definire le soluzioni più efficaci.

Ricerca
Il progetto Phaeocystis ha permesso di elaborare un metodo di ricerca integrata per comprendere e controllare il fenomeno dell'eutrofizzazione delle acque costiere mediante la gestione degli apporti di sostanze nutritive riversate dai fiumi.
L'impostazione è suddivisa in tre attività: analisi statistica dei dati storici sugli apporti di sostanze nutritive veicolate dai fiumi dell'Europa occidentale; studio in condizioni di laboratorio controllate o in ambiente naturale dei meccanismi del ciclo del Phaeocystis e della distribuzione delle colonie, sviluppo di modelli matematici ecologici e socioeconomici.
Tale ricerca è finalizzata all'elaborazione di un insieme di modelli matematici accoppiati: un modello biogeochimico della rete idrografica (RIVERSTRAHLER) che calcola la quantità di sostanze nutritive riversate dai fiumi in funzione dell'idrologia, l'utilizzazione del suolo e le politiche di depurazione delle acque reflue; un modello ecologico (MIRO) che illustra la dinamica delle efflorescenze di Phaeocystis nelle acque costiere in funzione degli apporti di sostanse nutritive calcolati con il primo modello.
Il modello MIRO descrive la circolazione dell'azoto, del carbonio, del fosforo e della silice tra i diversi compartimenti chimici e biologici che definiscono l'ecosistema associato a Phaeocystis. Il suo nome è dovuto alla complessità dei diagrammi che ricordano lo stile del pittore spagnolo Joan Miró.

Risultati
I ricercatori hanno analizzato l'attuale stato di eutrofizzazione delle acque costiere del Mare del Nord. Negli ultimi due decenni si è osservato un aumento della crescita di Phaeocystis. I meccanismi di base delle colonie di Phaeocystis in ambiente eutrofizzato, nonché la conseguente rottura della catena alimentare, sono oggi maggiormente noti.
L'analisi storica dimostra l'importanza dei processi naturali di conservazione nei sistemi fluviali e gli effetti delle attività umane. La capacità di conservazione dei fiumi è stata distrutta non solo a causa delle tradizionali tecniche di depuramento delle acque reflue (che eliminano i componenti organici senza trattenere la maggior parte dei nutrimenti inorganici), ma anche dalle interferenze con il corso naturale. Per aumentare le superfici arabili sono state bonificate paludi ed i fiumi sono stati ridotti a semplici canali: ciò ha portato ad una sostanziale riduzione sia del tempo di stagnazione dell'acqua che delle zone ad alto tenore di sostanze nutritive.
I problemi di eutrofizzazione delle acque costiere potrebbero essere ridotti ripristinando il corso naturale dei fiumi e le paludi, una soluzione che aumenterebbe la quantità di azoto e di fosforo trattenuta dai fiumi. Tuttavia, le sole misure sinora attuate riguardano il trattamento chimico e biologico dell'acqua per eliminare direttamente queste sostanze nutritive dalle acque reflue.
Dal 1991, i paesi dell'Europa occidentale realizzano tali trattamenti conformemente alla direttiva europea sul trattamento delle acque reflue urbane. L'efficacia di tali metodi contro l'eutrofizzazione delle acque costiere è stata calcolata mediante il modello MIRO.
I ricercatori hanno immaginato tre possibilità di trattamento: a) eliminazione del 90% del fosforo, b) denitrificazione al 75% (conversione dei nitrati in azoto ad opera di microorganismi) c) combinazione delle due possibilità. I tassi di distribuzione delle sostanze nutritive sono stati dapprima calcolati mediante il modello di un sistema fluviale e quindi introdotti nel modello ecologico MIRO per valutare gli effetti degli aggregati Phaeocystis.
I risultarti portano a credere che non sia necessario applicare entrambi i trattamenti alle acque reflue per ridurre al minimo le colonie di Phaeocystis nelle acque costiere. La sola eliminazione del fosforo permette una riduzione del 73% degli aggregati sulle coste francesi e dell'88% sulle coste olandesi e belghe.
Queste prospettive evidenziano la complessa interazione tra le terre e il sistema marino costiero. Esse confermano inoltre l'efficacia del modello MIRO, con la soluzione più idonea a ridurre la quantità di colonie di Phaeocystis.
Il successo di questi progetti permetterà di ottimizzare le misure necessarie alla soluzione dei problemi ambientali ed economici dovuti a questi aggregati.

(Fonte: VIPS)