Towards a functional approach to the study of diversity: the use of carbon and nitrogen stable isotopes in different types of lakes

In nature, biogenic substances contain significant quantities of stable isotopes (SI) of light elements such as hydrogen, carbon, nitrogen and oxygen. Although the SIs of any single element exhibit similar chemical behaviour, they differ in their specific thermodynamic properties and velocity constants depend on chemical and biological reactions. Isotopic ratios of carbon and nitrogen in natural ecosystems vary only slightly, therefore, the 13C and 15N content is expressed as a ‰ deviation from a standard, Pee Dee Belemnite (PDB) and atmospheric nitrogen (N2). The flow of organic substances through the food chain from primary producers (at the base of the food chain) to animals at higher trophic levels can be reconstructed by measuring their δ15N and δ13C. Throughout the year, differences in the δ13C and δ15N of various zooplankton taxa can be observed in relation to changes in dietary habits (i.e., trophic position) and resource availability. In this study was we present data on Lake Maggiore, although we planned to extend this approach at least to another lake of a different typology in the near future.

La diversità funzionale rappresenta un tema di grande interesse in ecologia acquatica, anche ai fini di una valutazione dell’impatto delle attività antropiche su scala locale e globale. Nell’intento di caratterizzare la rete trofica pelagica anche dal punto di vista funzionale sono state effettuate analisi d’isotopi stabili di carbonio e azoto in un lago profondo subalpino, il Lago Maggiore. Scopo del progetto era quello d’identificare fonti non pelagiche di supporto alla produzione secondaria e ruolo degli organismi componenti la rete trofica pelagica, a partire dal loro fingerprint isotopico. Le analisi sono state eseguite nei quattro momenti stagionali su diverse componenti, dal materiale sestonico fino ai pesci. I risultati hanno consentito d’identificare il ruolo trofico e le fonti alimentari (litorale, pelagica, alloctona) dei principali crostacei zooplanctonici pelagici e di tre specie di pesci () nei quattro diversi periodi dell’anno, anche in relazione a fattori ambientali. Le metodologie messe a punto per il Maggiore, lago oligotrofo verranno applicate anche ad un ambiente a differente tipologia, il Lago Sos Canales, bacino artificiale ottenuto a seguito dello sbarramento del primo tratto del Fiume Tirso. La linea di base del segnale isotopico dipende dalla tipologia dell’ambiente acquatico: dimensioni, stato trofico, regime idroclimatico sono tra i fattori che maggiormente la influenzano. Ci si attende che le differenze vengano trasferite anche agli organismi che in tale ambiente vivono, e che le variazioni stagionali del fingerprint isotopico siano governate da fattori ambientali differenti rispetto a quelli del Lago Maggiore. Indagini preliminari sullo zooplancton del Lago Sos Canales hanno messo in luce la presenza, fra gli altri, di due diverse specie di Daphnia, e di copepodi endemici. Le analisi isotopiche di questi e degli altri crostacei zooplanctonici serviranno a metterne in luce i rapporti trofici e il ruolo nel trasferimento al pelago di materia ed energia dal litorale.