1.

Introduzione

Fiume Corso d'acqua che scorre in un alveo naturale. Ha origine generalmente in aree montuose e defluisce quindi verso quote inferiori. La maggioranza dei fiumi sfocia nel mare, in un lago o in un altro fiume, ma ve ne sono alcuni che vengono assorbiti dal terreno, continuando a scorrere nel sottosuolo oppure evaporando prima di raggiungere la foce.

Si parla, quindi, di bacino esoreico quando le acque di un bacino idrografico si riversano in un mare o in un oceano; le acque di un bacino endoreico, invece, anziché riversarsi nel mare sfociano in uno specchio d’acqua interno. Il termine endoreico viene talvolta utilizzato più genericamente per indicare quei bacini imbriferi che non riversano al loro esterno le acque raccolte.

I maggiori complessi fluviali del mondo sono il Nilo-Kagera (6.695 km), il Rio delle Amazzoni-Ucayali (6.400 km), il Chang Jiang (6.300 km) e il Mississippi-Missouri-Red Rock (5.970 km). In Europa, il Volga (3.700 km), il Danubio (2.850 km) e l’Ural (2.428 km); in Italia, il Po (652 km).

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Ciclo idrologico

I fiumi hanno una parte relativamente piccola nel complesso del ciclo idrologico: la quasi totalità dell'acqua presente sulla Terra è salata: gli oceani infatti ne contengono il 96,5%. La percentuale rimanente – il 3,5% – è costituita da acqua dolce, che si trova prevalentemente nelle regioni fredde sotto forma di ghiacciai e di neve oppure sotto la superficie terrestre (vedi Falde acquifere) e, in misura decisamente minore, nei laghi, nell'atmosfera e nei fiumi (0,006%).

Il ciclo idrologico ha inizio quando l'acqua evapora dalle superfici marine e lacustri, dai suoli e dalla vegetazione. Il vapore acqueo entrato a far parte dell’atmosfera condensa, così da formare nubi e generare precipitazioni (pioggia, grandine o neve). In queste forme l’acqua fa ritorno alla superficie terrestre e il ciclo si chiude.

Quando le precipitazioni raggiungono il terreno, l'acqua si infiltra generalmente nel sottosuolo, colando fino alla falda freatica, oppure scorre in superficie verso il basso a causa della gravità. Tuttavia, durante le tempeste e i forti temporali, laddove l'acqua non riesce a penetrare nel suolo nel caso in cui sia già saturo d'acqua oppure nelle città o nelle aree edificate, dove è coperto dal cemento, si riunisce in piccoli corsi d'acqua e scorre in superficie verso il fiume più vicino. L'acqua che raggiunge il fiume è chiamata deflusso superficiale: il ruolo del fiume nel ciclo idrologico è appunto quello di raccogliere il deflusso delle acque provenienti dai rilievi che lo circondano (bacino di drenaggio) e di trasportarlo fino al mare o in qualche lago, dove compensa la perdita dell'acqua che evapora.

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Regime di flusso

La portata di un fiume, ovvero la quantità d'acqua che scorre attraverso una sezione di quel fiume nell’unità di tempo, è variabile, e l’entità delle variazioni definisce il regime del fiume. In caso di deflusso superficiale molto intenso (conseguenza di forti rovesci o di un anomalo scioglimento di nevi), la portata del fiume può aumentare drasticamente. Nei casi estremi si verificano straripamenti e le acque del fiume fuoriescono dall'alveo per riversarsi nella pianura circostante. Viceversa, se le precipitazioni sono scarse o addirittura assenti per periodi prolungati, la portata può abbassarsi fino a lasciare l’alveo del fiume quasi in secca.

Il fiume tende comunque ad aumentare la propria portata procedendo verso valle, poiché raccoglie una quantità d’acqua sempre maggiore dal bacino di drenaggio, ricevendo nuovi affluenti. Un’eccezione a questa regola è data dai corsi d'acqua che scorrono nei deserti: in questi casi la quantità d'acqua persa per infiltrazione nel terreno ed evaporazione nell'atmosfera supera quella ricevuta dagli affluenti. Ad esempio, la portata del Nilo, il fiume più lungo del mondo, diminuisce considerevolmente nei tratti in cui scorre attraverso il deserto di Nubia e il Sahara.

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Trasporto di sedimenti

I sedimenti trasportati dai fiumi hanno un ruolo di grande importanza nell'ambiente: il processo con cui infatti l'acqua dei fiumi erode la roccia, trasportandone e depositandone i frammenti, è in larga parte responsabile della morfologia terrestre. Ogni anno i fiumi trasportano circa 20 miliardi di tonnellate di sedimenti negli oceani, una quantità in grado di abbassare la superficie terrestre dei continenti di 3 cm in 1000 anni (senza contare l'azione di altri agenti erosivi, quali vento e ghiaccio). L'azione modellatrice dei fiumi presenta tre caratteristiche diverse: nei pressi della sorgente le acque erodono la roccia, nel tratto mediano del fiume trasportano i sedimenti erosi a monte e infine, vicino alla foce, depositano i sedimenti formando nuovi terreni e suoli.

Nel loro tratto superiore, nei pressi della sorgente, i fiumi incidono nei versanti delle montagne valli strette e profonde, a forma di 'V', causando frane e smottamenti, i cui detriti cadono nei fiumi stessi. La corrente, in alta montagna, è molto forte: quando il fiume incontra strati di roccia particolarmente resistente, che non riesce a erodere, li supera formando rapide e cascate. In molti casi però, con il tempo, l'acqua apre una breccia nello strato resistente e il fiume continua la sua azione modellatrice dei rilievi, erodendo e trascinando sedimenti.

Se l'erosione è particolarmente intensa una grande quantità di sedimenti (vedi Deposito alluvionale) viene depositata dal fiume nel punto in cui sbocca in valle, formando il cosiddetto conoide di deiezione. Qui il terreno è molto fertile e l'acqua per l'irrigazione è abbondante: generalmente, soprattutto nelle valli alpine, i conoidi sono intensamente coltivati e sono occupati da insediamenti umani.

Nel tratto mediano del fiume i sedimenti subiscono una prima selezione: i più pesanti e grossi si fermano sul fondo, mentre gli altri vengono trasportati dalla corrente. Quando il corso d'acqua abbandona le alte quote e i rilievi più scoscesi, il pendio (gradiente) decresce gradualmente e la corrente non ha più la forza di trasportare i ciottoli più grossi, ma soltanto ghiaia, sabbia e fango.

Nel tratto inferiore del fiume il gradiente diminuisce ulteriormente mentre aumenta il processo di deposizione dei sedimenti. Nei bassopiani il fiume amplia la propria golena aumentando il deposito di sabbia e fango ai suoi lati. Di conseguenza vengono a costituirsi con il tempo delle barriere naturali, chiamate argini, su entrambe le sponde.

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Formazione del delta e dell'estuario

Quando un fiume trasporta grandi quantitativi di sedimenti fino allo sbocco nel mare, in un lago o in un fiume più grande, generalmente crea un delta, terreno alluvionale formato dall’accumulo di sedimenti. Presso il delta il fiume si apre a ventaglio, dividendosi in numerosi canali secondari che cercano uno sbocco attraversando la superficie dei sedimenti accumulati.

Gran parte dei fiumi però non trasporta sedimenti sufficienti a costituire un delta, ma sfocia nel mare con un estuario: si tratta d'una zona di transizione nella quale l'acqua dolce del fiume si unisce e si mescola con quella salata del mare sotto l'azione delle maree. Gli estuari costituiscono gli habitat di varie specie di animali e forniscono siti ben riparati dove molto spesso vengono creati i porti.

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Ecologia

Lungo l'intero corso di un fiume, dalla sorgente alla foce, attraverso rigagnoli, torrenti, fiumi pedemontani e fiumi di pianura, si sviluppano ecosistemi detti delle acque lotiche, ovvero delle acque correnti. La principale caratteristica di questo tipo di ecosistemi è la velocità della corrente, dalla quale dipendono temperatura, quantità di ossigeno disciolto, conformazione dell’alveo, tipo di sedimenti deposti sul fondo e grado di inquinamento. A loro volta, tutti questi parametri influiscono sul tipo di comunità di viventi che vi si adattano.

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Zonazione di un fiume

Mentre la struttura e la distribuzione delle comunità dette lentiche (cioè, delle acque ferme, i laghi) è fondamentalmente legata alla profondità, le comunità lotiche presentano anche una zonazione longitudinale dovuta al variare delle caratteristiche fisiche dell’ambiente lungo il percorso fluviale. Ad esempio, l’aumento della temperatura, della torbidità e del carico di concentrazione delle sostanze nutritive e, per contro, la diminuzione della velocità della corrente, dell’ossigeno disciolto e della granulometria dei sedimenti sono variazioni tipiche in un fiume che procede verso la sua foce.

Per rendere sistematico lo studio delle comunità che vivono in un ambiente di acque lotiche, è necessario operare una zonazione, vale a dire individuare zone distinte all’interno del corso d’acqua, diverse per i valori che determinati parametri significativi assumono al loro interno. Uno dei sistemi di zonazione possibili è quello che adotta come parametri significativi la larghezza dell’alveo e la sua pendenza: la combinazione dei due parametri determina infatti la velocità della corrente, e quindi tutti i fattori abiotici dell’ecosistema. Le zone individuate prendono il nome dalle principali specie ittiche che in esse si trovano; così, il corso di un tipico fiume dell’Europa occidentale temperata può risultare suddiviso nelle seguenti zone, al crescere della larghezza dell’alveo e al diminuire della pendenza: zona a trote, zona a temoli, zona a barbi e zona a ciprinidi. A ognuna di esse è associata tutta una fauna di pesci e invertebrati che affiancano le specie ittiche rappresentative da cui prendono il nome.

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Flora e fauna caratteristiche

Si possono riconoscere comunità tipiche delle sorgenti e del tratto torrentizio, pedemontano e di pianura del fiume.

Il corso d’acqua di tipo torrentizio è caratterizzato da una forte velocità della corrente, da acque fortemente ossigenate e povere di nutrienti: la vita vegetale è rappresentata da alghe epilitiche e muschi (genere Fontinalis), mentre la fauna del bentos è povera e costituita da efemeridi, tricotteri e plecotteri. Tra i pesci dominano i salmonidi. Nel tratto pedemontano del fiume la vegetazione è rappresentata da miriofillo (genere Myriophyllum) e dal ranuncolo d’acqua sui greti, mentre il potamogeto (genere Potamogeton) e il coltellaccio (genere Sparganium) sono più comuni sui fondi a tessitura più fine. Diminuendo la velocità della corrente, la fauna si fa più ricca e oltre ai già citati gruppi appaiono anche chironomidi, gasteropodi e oligocheti.

In pianura la vegetazione, caratterizzata da potamogeto, giunco (Scirpus), tifa (Typha), cannuccia di palude (Phragmites), cresce rigogliosa lungo le sponde e gli invertebrati, generalmente eurieci (cioè capaci di sopportare forti variazioni dei parametri ambientali), sono rappresentati da moltissimi gruppi di insetti, molluschi e crostacei. Tra i pesci dominano i ciprinidi (quali il barbo, il cavedano e il vairone). Nelle zone stagnanti del fiume sono spesso comuni altri ciprinidi (come la carpa e la tinca), il pesce persico e specie tipiche di ambienti lacustri, ad esempio il pesce gatto, il luccio e la bottatrice.

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Adattamenti

Le specie animali e vegetali che si trovano nelle acque correnti dispongono di particolari adattamenti morfologici e fisiologici che consentono loro di vivere, nutrirsi e riprodursi anche in condizioni di forte turbolenza. Alcuni presentano un corpo idrodinamico, “disegnato' appositamente per opporre una minore resistenza all'acqua; ne sono un esempio le trote e le larve di alcune specie di efemerotteri. Altri, quelli adattati a vivere a contatto con il fondo, presentano invece un corpo appiattito, che consente di infilarsi sotto le rocce al riparo dalla corrente: è il caso delle larve di alcuni insetti dell’ordine dei plecotteri. Altri ancora dispongono di speciali organi di attacco, con cui contrastare la forza dell’acqua: alcune larve, ad esempio, si ancorano alle rocce per mezzo di ventose e uncini addominali; quelle di certi tricotteri si costruiscono con frammenti di pietra minuscoli astucci, all’interno dei quali si rifugiano. I muschi si fissano saldamente sui ciottoli del fondo e si sviluppano parallelamente alla direzione della corrente, e le alghe sessili crescono sulle superfici rocciose e sono rivestite di una sostanza gelatinosa che favorisce lo scorrimento dell’acqua, riducendone l'attrito.

Nei punti in cui i corsi d'acqua si allargano su aree relativamente pianeggianti, la velocità della corrente tende a diminuire e i margini dell'alveo si popolano di specie adatte a vivere in acque un po' più tranquille e calde, come vari tipi di insetti acquatici capaci di nuotare in superficie, microrganismi tipici del plancton vegetale (fitoplancton) e alcune piante acquatiche provviste di radici.

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Importanza dell'ecosistema-fiume

Gli ecosistemi delle acque lotiche possono essere considerati sistemi aperti, in quanto dipendono dall'ambiente terrestre circostante per l’approvvigionamento di energia primaria. La vegetazione riparia scarica nel fiume foglie e frammenti organici che vengono dapprima parzialmente decomposti da batteri e funghi e, quindi, consumati da organismi detritivori sminuzzatori (insetti acquatici), che li riducono in particelle minutissime. Queste particelle di materia organica, insieme ai frammenti di alghe staccati dalle rocce da particolari organismi detti brucatori, costituiscono l'alimento base della dieta di svariate specie, dalle quali ha origine una catena alimentare subacquea che culmina con i pesci e gli insetti predatori.

Il fiume costituisce un ecosistema terrestre di primaria importanza sia per la sua azione modificatrice del paesaggio (erosione e deposito), sia per la capacità di diffondere umidità nel terreno circostante e di trasportare continuamente sostanze minerali verso il mare; è una delle principali risorse naturali per le piante, gli animali e l’uomo.

L’esistenza degli ecosistemi fluviali dipende in gran parte dal regime dei fiumi e dalla sedimentazione; per questa ragione lo sfruttamento dei fiumi, che comporta un’alterazione della portata e dei sedimenti, deve essere effettuato in modo controllato.

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I fiumi e l'uomo

I fiumi hanno avuto un ruolo fondamentale nella storia dell'umanità: i fertili terreni alluvionali hanno permesso lo sviluppo dell'agricoltura favorendo il sorgere di insediamenti e di città; i lunghi fiumi navigabili sono stati e sono tuttora fondamentali vie di comunicazione; le acque fluviali sono sfruttate per l'irrigazione e per la produzione di energia.

Il Tigri e l'Eufrate, nell'odierno Iraq, hanno costituito il fondamento dello sviluppo della civiltà in Mesopotamia (letteralmente, 'terra tra due fiumi'), oltre 4000 anni fa. Il legame tra uomini e fiumi, che ha così lontane radici nella storia, possiede anche un significato mistico e religioso: ad esempio, il Gange in India è sacro per gli indù, che vi si immergono per purificarsi spiritualmente.

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L'inquinamento

Il fiume, per sua natura, è in grado di autodepurarsi; tuttavia, la capacità di un fiume di smaltire liquami e fertilizzanti non è illimitata. Quando tale capacità viene superata, un’anomala proliferazione di batteri, alghe e altre piante provoca l'esaurimento di tutto l'ossigeno disciolto nell'acqua (eutrofizzazione), il soffocamento di pesci e insetti e la distruzione dell'intero ecosistema rivierasco, attraverso la rottura della catena alimentare.

L'inquinamento delle acque causato da sostanze chimiche può avere conseguenze molto gravi per l'uomo e per l'ambiente. I fiumi sono estremamente vulnerabili all'avvelenamento da sostanze tossiche quali metalli pesanti (piombo, zinco, cadmio), acidi e solventi prodotti dalle attività estrattiva, metallurgica e manifatturiera; non solo queste sostanze sono letali per qualsiasi forma di vita quando vengono liberate massicciamente in seguito a incidenti, ma con il tempo vanno accumulandosi lentamente nei sedimenti e nei terreni. Quando si concentrano nelle piante rivierasche che crescono su terreni contaminati e vengono assimilate dagli animali che si nutrono di tali piante possono verificarsi gravi danni, come la sterilità con la conseguente distruzione irreversibile di intere comunità. Anche l'uomo è vittima dell'inquinamento: il consumo di acqua o di alimenti provenienti da fiumi e terreni contaminati costituisce una minaccia per la salute.

Buona parte dei fiumi dei paesi industrializzati è inquinata a un grado più o meno elevato: la società deve quindi cercare non solo di ridurre l'inquinamento, ma anche di ripristinare l'equilibrio ecologico naturale dei fiumi già inquinati, ripulendoli dalle sostanze tossiche. L'obiettivo per i paesi in via di sviluppo è di evitare gli errori commessi altrove nel processo di industrializzazione. I fiumi sono infatti l'ultimo rifugio per molte specie vegetali e animali, e le risorse che possono fornire rappresentano la migliore speranza per lo sviluppo di numerose nazioni.

L'importanza dei fiumi nel mondo va al di là dei confini nazionali e degli interessi locali: quindi la conservazione e la gestione delle loro acque richiede un approccio equilibrato, con costi equamente divisi tra paesi sviluppati e in via di sviluppo, in un'alleanza che riconosca i fiumi come una risorsa di primaria importanza per tutto il pianeta.