Una fotocamera subacquea immersa nello specchio d’acqua svizzero osserva e analizza in tempo reale gli organismi che formano il plancton

La vita sospesa nelle acque del Lago di Zugo è sotto osservazione: lo specchio d’acqua a nord del Lago dei Quattro Cantoni è appena diventato il secondo bacino svizzero dotato di una stazione permanente di misurazione del plancton. Il sofisticato strumento, che permette di analizzare la qualità dell’acqua in tempo reale, si chiama Aquascope, ed è una fotocamera subacquea che fornisce immagini ad alta definizione delle piccole forme di vita che popolano il lago, analizzandole in maniera automatica.

Situata a circa 30 metri di distanza dallo stabilimento d’incubazione di Walchwil, Aquascope si muove nel lago grazie a una speciale boa già equipaggiata in modo da poter ospitare, in futuro, altri strumenti di misurazione e raccolta dati sulla situazione delle acque del lago svizzero.

A pesca di DNA nei fiumi della Svizzera per studiare la biodiversità
La pericolosissima vita delle trote di lago in Svizzera

Un microscopio subacqueo nella Confederazione per studiare il plancton

Nel Lago di Zugo sono presenti numerose specie di pesci, tra cui la trota endemica Salmo Salvelinus (o Rolheli). I pescatori del posto però preferiscono il coregone, la cui pesca è soggetta a forti oscillazioni durante l’anno. Nel bacino elvetico, che sperimenta una notevole pressione antropica, è solita variare anche la concentrazione di cianobatteri come l’alga rossa (Planktothrix Rubescens), che diventa particolarmente abbondante quando aumentano i livelli di trofia del lago, ovvero quando è presente una grande quantità di nutrienti.

Queste fluttuazioni, che possono interferire con la qualità dell’acqua, dipendono anche dalla quantità e dalla composizione del plancton, fattori che possono avere un profondo impatto sull’ecosistema del lago (e di conseguenza anche sul suo patrimonio ittico).

Il plancton, quell’insieme di organismi “vagabondi” che vanno dagli unicellulari ai piccoli crostacei che formano il krill, rappresenta un’importante fonte di nutrienti per le specie acquatiche più grandi, ma è anche un indicatore fondamentale dello stato di salute dei corpi idrici, motivo per cui è studiato e monitorato da tempo.

Generalmente, per studiare il plancton si procede con la raccolta di campioni, che avviene usando delle reti o le classiche bottiglie di Schroeder, e con la successiva analisi al microscopio in laboratorio, dove gli organismi vengono analizzati e catalogati dai ricercatori. Oggi, però, immerso nelle acque del Lago di Zugo c’è uno strumento che automatizza l’intero processo.

Ecco come l’ingegneria può aiutare a ripristinare i delta lacustri
A Zugo un centro internazionale di ricerca sulla Blockchain?

Aquascope, osservare il plancton senza tuttavia interferire con la vita…

Quella installata nel Lago di Zugo è la seconda stazione permanente di misurazione del plancton nei corpi idrici svizzeri: la prima, quella del bacino di Greifen, nel Canton Zurigo, fu posizionata per la prima volta nel 2018.

La fotocamera subacquea, che può essere liberamente attraversata dall’acqua nello spazio tra la sorgente luminosa e le lenti, consente di catturare immagini dei piccolissimi organismi marini nel loro ambiente naturale, senza interferire né disturbare. Questo è un enorme vantaggio, poiché gli organismi sensibili non devono più essere catturati e rimossi dal loro habitat, interrompendo così l’aggregazione naturale delle specie.

La telecamera per plancton di EAWAG è un microscopio a doppio ingrandimento in campo oscuro che utilizza una telecamera USB3 per la visione artificiale con un computer ARM incorporato per il rilevamento e la registrazione degli oggetti in tempo reale. L’illuminazione in campo scuro, spiega l’Istituto per la Ricerca sulle Acque, fornisce immagini a colori ad alto contrasto senza sfondo, agevolando l’analisi e la classificazione delle immagini.

La speciale fotocamera subacquea è stata progettata sulla base del sistema Scripps Plankton Camera dal Jaffe Laboratory of Underwater Imaging dell’Università della California, sede di San Diego (Scripps Institution of Oceanography), in collaborazione con il Pomati Group of Phytoplankton Ecology dell’EAWAG. Inizialmente sviluppata per gli ecosistemi marini, è stata adattata alle acque torbide dei laghi dal biologo Francesco Pomati e dai colleghi del Dipartimento di Ecologia Acquatica, che hanno modificato la configurazione dello strumento in modo che potesse produrre immagini nitide anche in ambiente lacustre.

Il ripopolamento ittico non salva la biodiversità delle acque svizzere
Proteggere le acque dell’Antartico e il futuro: le ricerche sul Krill

Uno strumento per individuare i cambiamenti e reagire più velocemente

Gli scienziati hanno adattato alla Svizzera il metodo sviluppato negli USA dal Monterey Bay Aquarium Research Institute e lo hanno già sperimentato nel lago di Greifen nel Canton Zurigo, potendo quindi disporre di esperienze pluriennali nella misurazione e nell’analisi dei dati sul plancton.

Francesco Pomati, a capo del rispettivo gruppo di analisi dell’Istituto per la Ricerca sulle Acque, spiega: “Le comunità di plancton nei laghi sono oltremodo complesse e dinamiche. Stiamo cercando di comprenderle meglio, per poter fare anche delle previsioni in futuro. L’Aquascope ci consente di osservare gli sviluppi in tempo reale, ma anche di confrontare gli andamenti di diversi anni”.

L’apprendimento automatico, inoltre, aiuta a rendere sempre più precisi gli algoritmi impiegati. Con il nuovo metodo di misurazione si possono acquisire importanti informazioni sui microorganismi nel lago di Zugo: “Grazie al controllo periodico del plancton riusciamo a individuare più facilmente i cambiamenti nello Zugersee e reagire più velocemente”, afferma Martin Ziegler, responsabile dell’Ufficio foreste e fauna cantonale.

“In passato l’analisi dei dati sul plancton era molto complessa e laboriosa”, spiega Ziegler, “l’analisi automatizzata accelera enormemente il processo e migliora la validità dei risultati”.

Oltre a permettere di analizzare e interpretare nuove informazioni sul plancton, Aquascope potrà ospitare in futuro anche altri dispositivi: è già in progetto una catena di misurazione per il rilevamento dei dati relativi al contenuto di ossigeno e alla temperatura dell’acqua del lago di Zugo, e vi è anche la possibilità di installare un sonar per il monitoraggio dei pesci.

Video, l’ecosistema unico della foresta alpina del Lötschental
Oltre 27.000 km: è la migrazione da record dello squalo seta