Metodi di rilevamento dei dati per la realizzazione di carte bionomiche

 

L'importanza della cartografia tematica nella gestione del territorio è ormai largamente documentata da tempo. Carte geologiche, vegetazionali, dell'uso del suolo, ecc., sono tutti strumenti di studio e di lavoro ormai indispensabili per la pianificazione delle attività produttive umane, basati sulla raccolta di informazioni di vario genere e provenienti da diverse discipline, e sul loro trasferimento su di una base cartografica idonea.
Anche per quanto concerne l'ambiente marino la cartografia tematica costituisce da tempo un importante strumento di conoscenza e di gestione. Dalle informazioni raccolte attraverso opportune indagini di campo vengono infatti elaborate carte geologiche, geomorfologiche, sedimentologiche, delle correnti, delle temperature, delle salinità o delle concentrazioni di elementi chimici, di sostanze inquinanti, delle biocenosi bentiche, delle risorse di pesca, ecc.
La realizzazione di tali carte avveniva, fino a non molto tempo fa, riportando le informazioni raccolte su di una base cartografica scelta di volta in volta, generalmente tra quelle ufficiali dell'Istituto Idrografico della Marina (con la batimetria ed in scale comprese principalmente tra 1:30.000 e 1:100.000), o tra quelle in scala maggiore (1:5.000 - 1:10.000), ma limitatamente alle tipologie della costa emersa, disponibili presso gli Uffici Tecnici regionali. Anche in questo caso, come per l'ambiente terrestre, il prodotto finale rappresentava solamente una visione statica, anche se già utilissima, della situazione del tema cartografato, in un dato momento.
Negli ultimi anni, inoltre, con le possibilità offerte dai moderni sistemi di rilevamento dei dati e dalle tecnologie per la loro elaborazione, questo settore ha compiuto un altissimo salto di qualità, permettendo non più la sola rappresentazione sintetica di informazioni su carta, ma l'accesso ad una vera e propria banca dati informatizzata e georeferenziata, con la possibilità di successive elaborazioni. Si può quindi trasformare in tempo reale una carta tematica in una banca dati ricchissima di informazioni georeferenziate, schemi, figure, grafici, in base alle scelte dell'operatore, effettuarvi elaborazioni, e stampare tutto nella scala voluta, secondo le esigenze di studiosi, operatori ed amministratori dell'ambiente marino costiero. Inoltre le nuove tecnologie consentono una diminuzione dei costi di gestione, aggiornamenti e ristampe in tempi brevi e sicurezza ed affidabilità maggiori, con possibilità di comunicare con altri sistemi informativi geografici. In particolare, per quanto riguarda la progettazione di Aree Protette Marine, il tipo di carta di maggiore interesse, ai fini della perimetrazione e della zonazione, sulla base delle emergenze naturalistiche, è quella bionomica, che individua le principali associazioni biologiche del fondo (benthos). La cartografia dei popolamenti bentici, secondo metodiche in via di standardizzazione (Meinesz et al., 1983), svolge un ruolo molto importante perché, oltre a fornire un quadro della situazione dei fondali in un determinato momento, risponde a molteplici necessità pratiche (Tunesi et al., 1990). Infatti essa fornisce l'inventario e la localizzazione dei diversi popolamenti marini presenti in un'area ed il confronto di carte elaborate in tempi successivi permette una stima dell'evoluzione dei popolamenti su lunghi periodi.
Per la classificazione delle biocenosi bentiche mediterranee viene generalmente seguito il modello di Pérès e Picard (1964), integrato da successivi studi, e adattato di volta in volta in relazione alla specificità del sito da indagare.
Per quanto riguarda la raccolta dei dati sul campo, si possono effettuare, su un reticolo di stazioni o lungo rotte prefissate, campionamenti di tipo qualitativo o di tipo quantitativo: mentre i primi forniscono un elenco di specie, i secondi vengono tradotti in informazioni numeriche sulla densità di ogni specie nelle varie stazioni, e mediante elaborazioni matematiche e statistiche (indici di similitudine, analisi multivariata, ecc.) forniscono utili informazioni sulla struttura dei popolamenti. In anni recenti la tecnologia ha fornito un aiuto notevole alle scienze del mare, permettendo di indagare e cartografare, con sempre maggiore rapidità, precisione e sicurezza, i fondali marini. Gli strumenti e le tecniche variano, in relazione agli scopi, all'estensione dell'area da studiare, alla scala di riduzione finale ed al livello di precisione, e comunque va sottolineato che, in genere, è bene usare congiuntamente due o più di essi, per ottenere un'informazione finale più esauriente possibile. Tali metodiche di campionamento e di rilevamento possono essere riassunte in varie categorie e cioè:

campionamenti biologici su fondi molli

campionamenti biologici su fondi duri e su praterie di Fanerogame

rilievo aerofotografico

sonar a scansione laterale (Side Scan Sonar)

telecamere a controllo remoto

rilevamenti subacquei in immersione

 

Campionamenti biologici su fondi molli

 
Su fondi molli si può operare con draghe e con benne. Le prime, trascinate sul fondo lungo un tragitto predefinito, raccolgono gli organismi presenti sopra o a qualche centimetro di profondità nel sedimento e di dimensioni maggiori a quelle delle maglie della rete; i dati ottenuti sono di tipo qualitativo, ma moltiplicando la larghezza della bocca della draga per la lunghezza percorsa dallo strumento, si ottiene la superficie totale strascicata, con cui è possibile effettuare anche considerazioni di tipo quantitativo. Le seconde, calate in mare aperto, si richiudono automaticamente non appena toccano il fondo, raccogliendo il sedimento su una superficie standard, rispetto alla quale possono essere condotte elaborazioni di tipo quantitativo.

                        


Campionamenti biologici su fondi duri e su praterie di Fanerogame


Su fondi duri si opera in immersione con autorespiratore, delimitando, tramite un'apposita cornice sagomata, una superficie standard di substrato, all'interno di essa si aspirano gli organismi vagili (che si spostano sul fondo, con movimenti propri) con una sorbona portatile e si staccano, con mazza e scalpello, tutte le forme sessili (che vivono fissate sul substrato), vegetali ed animali, presenti , le quali vengono raccolte in sacchetti di plastica. E' in tal modo possibile effettuare osservazioni di tipo quantitativo.
Per i campionamenti sulle praterie di Fanerogame sono stati sperimentati e perfezionati vari metodi ed attrezzi da usare in immersione, dai retini per la fauna vagile delle foglie, agli strumenti per campionare volumi noti di rizomi di Posidonia oceanica.


Rilievo aerofotografico


E' utile, se non indispensabile, per identificare rapidamente, e con estrema precisione, specialmente in acque limpide, il limite superiore delle praterie di Posidonia oceanica, oltre che la distribuzione delle biocenesi bentiche fotofile e la morfologia del litorale sommerso. Affinché la resa sia ottimale le riprese devono essere effettuate in determinati periodi dell'anno ed in determinate ore del giorno, in cui il sole formi con la linea dell'orizzonte angoli ben definiti, per ridurre i fenomeni di riflessione causati dalla superficie del mare (Lefevre et al., 1984); quest'ultima deve essere il più possibile calma e non solcata da scie di natanti.
Recentemente, con i nuovi metodi di trattamento computerizzato delle immagini, è stato possibile realizzare le ortofotocarte digitali, cioè immagini senza distorsioni ai bordi, come avviene per le normali fotografie, georeferenziate con errore di pochi metri, e perfettamente sovrapponibili alle carte topografiche ufficiali (overlay).
Con la tecnica aerofotografica è inoltre possibile operare, oltre che nella banda visibile, anche con materiale sensibile a specifiche lunghezze d'onda, come ad esempio l'infrarosso, per evidenziare particolari situazioni o tematismi.
L'aspetto negativo della tecnica aerofotografica è costituito dai costi elevati. 


Sonar a scansione laterale (SIDE SCAN SONAR)


Questo strumento si è rivelato, negli ultimi anni, uno dei più importanti mezzi di indagine dei fondali marini, sia nella ricerca geomorfologica, sia in quella bionomica, per la possibilità di ottenere in maniera rapida e precisa un'immagine acustica, se così si può dire, del fondo, registrando anche informazioni di notevole dettaglio (Stefanon, 1985).
La strumentazione si compone di un trasduttore (detto pesce), trainato in immersione, che contiene due sorgenti acustiche, una per lato, le quali inviano i segnali obliquamente e li ricevono di ritorno, per mezzo di un cavo conduttore, avente anche funzione trainante, e di un registratore che controlla l'emissione degli impulsi e li trascrive al loro ritorno, restituendoli su carta, come sonogrammi.


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(foto tratta da Diviacco, Aree Marine Protette-Finalità e gestione,1999).

La larghezza di fondale esplorata ad ogni passaggio può variare, a scelta, da alcune decine fino a diverse centinaia di metri. Se si considera, ad esempio, una larghezza di 200 metri di fondale esplorato ad ogni passaggio ed una velocità di 5 nodi, si possono agevolmente rilevare in un giorno, a copertura completa, superfici di centinaia di ettari. La localizzazione del sonogramma, ai fini della successiva restituzione cartografica, si effettua ricavando il punto-nave ad intervalli regolari, imprimendo contemporaneamente un segno sulla registrazione.
Per garantire un'adeguata precisione cartografica, il metodo deve essere abbinato a sistemi di posizionamento satellitare (GPS o GPS differenziale), con i quali l'errore si aggira attorno ai pochi metri. Questi sistemi, collegati ad un computer ed al registratore side scan sonar, permettono, da un lato, di seguire con facilità e precisione la rotta prefissata e, dall'altro, di registrare sul sonogramma, per ogni fix, data, ora, coordinate e profondità.
Le scale di restituzione grafica dei rilievi con sonar a scansione laterale sono, in genere, comprese tra rapporti di 1:25.000, per aree estese, e 1:1.000 per situazioni di dettaglio, ed è possibile sia evidenziare la natura e le forme del rilievo sottomarino, sia identificare con precisione la presenza e la forma delle praterie di Posidonia oceanica, mettendo in risalto eventuali gradini di erosione, tracce di ancoraggi o di danni provocati dalla pesca a strascico illegale e di distinguere le praterie dai prati di Cymodecea nodosa.
I costi elevati dello strumento, o del suo noleggio, sono comunque compensati dalla velocità con cui si riescono a rilevare ampi tratti di fondale.


Telecamere a controllo remoto


Possono essere suddivise in due categorie:

  1. i veicoli a controllo remoto (R.O.V.), dotati di motorizzazione autonoma;

  2. le telecamere scafandrate trainate.


1) I veicoli del primo tipo offrono il vantaggio di possedere motorizzazioni proprie, che permettono lo spostamento in ogni direzione e sono collegati alla barca appoggio da un cavo, attraverso il quale, oltre alla trasmissione degli impulsi di guida, avviene l'alimentazione elettrica per i motori, gli illuminatori e le telecamere, e vengono inviate a bordo le registrazioni effettuate, controllabili sul monitor. L'interesse di questi strumenti è dovuto alla loro rapidità d'uso ed alla possibilità di proseguire le osservazioni del fondo a profondità superiori rispetto a quelle operative degli specialisti subacquei, oppure di eseguire indagini preliminari per permettere a questi ultimi di programmare immersioni scientifiche di dettaglio. Tutti i dati raccolti possono infine essere registrati su videocassette.
Tra gli aspetti negativi bisogna citare i costi elevati ed il fatto che bisogna operare a natante fermo, per evitare che il cavo finisca intorno all'elica; inoltre, per ogni rilevamento, il raggio d'azione del R.O.V. è limitato dalla lunghezza del cavo e dalla profondità di lavoro. Esistono comunque vari modelli dalle caratteristiche tecniche e dai costi diversificati.


2) La telecamera scafandrata trainata  viene usata per l'esecuzione di vere e proprie mappature dei fondali (Ardizzone, 1992), proponendosi quindi, per certi aspetti, come metodo alternativo più al side scan sonar (S.S.S.) che al R.O.V. Lo strumento viene trainato in immersione dal natante, tramite un cavo, attraverso il quale giunge l'alimentazione alla telecamera ed il segnale ritorna a bordo dove viene registrato. Il natante avanza lungo transetti prefissati a velocità ridotta (qualche nodo) dalla quale dipende l'assetto della telecamera rispetto al fondo (aumentando la velocità essa si alza, rallentando si abbassa). Periodicamente si effettua il punto-nave, e con la titolatrice si riportano le indicazioni sulla registrazione video, controllabile con il monitor.
I costi sono relativamente bassi, rispetto al S.S.S. ed al R.O.V., ed è possibile ottenere, contrariamente al sonar, immagini video reali, con facilità di identificazione dei popolamenti del fondo. Tra gli svantaggi, oltre all'impossibilità di governare direttamente lo strumento, bisogna ricordare il ridotto campo visivo, nonostante l'uso di obiettivi grandangolari, per cui, ad ogni tragitto è possibile esaminare "corridoi" di pochi metri di larghezza, contro i 100-200 m ed oltre del sonar laterale.


Rilevamenti subacquei in immersione

mpa4-03256.jpg (3025 byte)   Grazie all'evoluzione tecnologica nel campo delle attrezzature subacquee, si stanno sempre più diffondendo le attività di ricerca in immersione in molti campi di studio riguardanti la geologia, la biologia e l'ecologia. Per effettuare una descrizione dettagliata dei fondali e dei popolamenti, in aree di ridotta estensione, si può operare stendendo, in punti prefissati, una cima metrata tra la superficie e la profondità limite di studio; risalendo lungo la cima viene effettuata, dai singoli specialisti, la descrizione geomorfologica e quella bionomica, prelevando campioni solo quando necessario per un controllo tassonomico. Lungo il transetto è possibile realizzare il rilievo topografico del fondo e risulta utile effettuare riprese fotografiche e video.
Un altro tipo di ricerca subacquea, particolarmente importante all'interno di Aree Marine Protette già istituite o in via di istituzione, è costituito dalle indagini visuali finalizzate al censimento delle specie ittiche; il popolamento ittico di un'Area Marina Protetta costituisce, infatti, una delle componenti faunistiche su cui si fanno più sentire le azioni di tutela, sia per l'aumento dell'abbondanza delle specie presenti, sia per il ritorno di altre specie allontanatesi in seguito all'eccessiva pressione antropica (Harmelin, 1984).
Le tecniche in questione, elaborate anch'esse in tempi recenti, prevedono, ad esempio, l'esecuzione di transetti subacquei, lungo un tratto di cima di lunghezza standard, e segnalando su apposite schede le specie, il numero di individui e le classi di grandezza degli esemplari che si osservano entro un corridoio immaginario di larghezza anch'essa standardizzata, ottenendo un dato di tipo quantitativo (Harmelin-Vivien et al., 1985). Una variante, utilizzabile su fondali più eterogenei, prevede che le specie vengano censite dall'operatore, fermo in un punto, all'interno di un cilindro immaginario che va dal fondo alla superficie ed avente raggio standard (ad esempio di 5 m), di cui l'operatore occupa il centro (Tunesi e Vacchi, 1992).

 

G.I.S. (Geographic Information Systems)

Carta biocenotica dell'A.M.P. dell'Isola di Bergeggi

Carta dei fondali dell'A.M.P. delle Isole Tremiti