Appunti di Biologia delle Alghe

8 - Biologia delle alghe e conservazione dei monumenti della fascia costiera

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8 - Biologia delle alghe e conservazione dei monumenti della fascia costiera

Premessa

Questo studio applica le conoscenze acquisite sulla Biologia delle alghe alla conservazione e al restauro dei monumenti e dei manufatti lapidei ubicati sulla fascia costiera e pertanto esposti all'azione della salsedine che favorisce l'impianto di biodeteriogeni algali.

Le alghe che si possono insediare sulle opere d'arte e in particolare sui monumenti lapidei appartengono ad alcune divisioni sistematiche di due grandi taxa: i Procarioti (Cyanophyta) e gli Eucarioti (Xanthophyceae e Chlorophyta).

Sono tutti organismi dotati di fotoautotrofia, ma alcuni sono anche mixotrofi. Il loro ambiente adattativo è l'acqua, ma l'umidità sufficiente alle loro esigenze può essere fornita a volte da consorzi simbiontici con funghi. All'esterno delle loro pareti, inoltre, sono secrete sostanze mucillaginose, utilizzabili come riserve metaboliche, ricche di acqua, di carboidrati e di composti azotati, che permettono la loro sopravvivenza anche in condizioni ambientali estreme. Queste condizioni estreme si realizzano nei monumenti e nei manufatti litei, sui quali abbiamo effettuato i nostri campionamenti.

Materiali, metodi e siti

Per studiare la biologia delle alghe che vivono sui monumenti si sono sviluppate metodologie non distruttive di campionamento (Giacobini, 1981) e si sono allestite colture algali finalizzate sia alla determinazione sistematica che all'allestimento di biosaggi con prodotti antifouling. La differente azione deteriogena si è analizzata sia con osservazioni al Microscopio Ottico (M.O.) che al Microscopio Elettronico a Scansione (S.E.M.).

Sono stati campionati in primavera e in autunno 84 siti di 44 monumenti rappresentativi delle realizzazioni diacroniche dei monumenti di interesse culturale di Catania (dal Teatro Greco-Romano alla Fontana del Ratto di Proserpina) e di due siti della Sicilia Orientale e Meridionale (Tempio della Concordia - Agrigento e Fontana di S. Giovanni - Ragusa).

Il metodo usato per studiare questi organismi (Giaccone et al., 1976) consiste nello svegliarli dall'eventuale stato di riposo vegetativo, inumidendo piccoli campioni prelevati col bisturi dalle porzioni deteriorate del manufatto, mettendoli su carta bibula imbevuta di acqua distillata in capsule Petri ed esponendoli alla luce diffusa di una finestra per un periodo di 24÷48 ore. In queste condizioni le cellule si moltiplicano ed i ficobionti si liberano dai micobionti. Per realizzare biosaggi con prodotti anti algali sono state inseminate piastrine di calcarenite iblea (2 × 3 cm) con i biodeteriogeni campionati sui monumenti e messi in colture in celle climatiche. Opportune concentrazioni nel liquido di coltura di sale potassico di penicillina elimina le Cyanophyta, mentre la streptomicina combatte le Clorophyta danneggiandone i plastidi.

Buoni risultati nell'ostacolare il biodeterioramento sono stati ottenuti spalmando le superfici con films monomolecolari o con prodotti antifouling commerciali purché non contenessero atomi di N e di P, che risultarono essere assorbiti dalle alghe mixotrofe dai composti organici e inorganici.

Risultati e conclusioni

Abbiamo ritrovato 21 Alghe Azzurre (Cyanophyta): 6 corrodenti, 4 perforanti, 11 ricoprenti; e 27 Alghe Verdi (Chlorophyta): 9 corrodenti, 1 perforante, 17 ricoprenti. Una novità è costituita dal ritrovamento anche di 3 Alghe Gialle (Xanthophyceae): 2 corrodenti e 1 perforante (Tab. II). Tutte le forme algali erano sia libere sia in varie fasi di lichenizzazione, incluse le Xanthophyceae ed in particolare Heterococcus caespitosus, che forma il ficobionte in alcuni licheni del genere Verrucaria (Ozenda & Clauzade, 1970).

La Sicilia orientale e meridionale presenta strutture monumentali con sculture ed elementi architettonici posti in spazi aperti e costruiti con calcarenite proveniente da cave spesso ubicate nel dominio ibleo. Questo materiale poroso assorbe umidità e con essa gli inquinanti tipici delle aree antropizzate (scarichi veicolari, fumi di impianti termici, emanazioni vulcaniche per la città di Catania), ricchi di composti di Zolfo e di Azoto. L'ossidazione di questi prodotti da parte rispettivamente di batteri come Thiobacillus spp. e Nitrosomonas-Nitrobacter spp., causa da una parte la gessificazione dei calcari con formazione di micro-habitat termofili e dall'altra la formazione di sali azotati immediatamente disponibili per la crescita di alghe procariote termofile e di alghe eucariote nitrofile. La presenza di funghi saprofiti sulle patine vegetali in necrosi o su escrementi di volatili facilita la formazione di consorzi lichenici, che successivamente si impiantano, spesso con ife perforanti, sui materiali lapidei calcarei (Anagnostidis et al., 1983). Alcune specie riscontrate hanno esigenze alofile e si insediano nei monumenti più esposti al vento salso proveniente dal mare.

Per quanto concerne l'azione deteriogena la maggior parte ha un effetto ricoprente, su superfici generalmente rugose, sia per la natura calcarenitica della roccia sia per l'azione delle intemperie o di incaute puliture con spazzolature o sabbiature. Si tratta di specie epilitiche o fotofile (28 specie).

Una parte consistente (17 specie) mostra un effetto corrodente, spesso esaltato dalle fasi iniziali della costituzione del consorzio lichenico con ife fungine. Solo una piccola parte (6 specie), generalmente Alghe Azzurre, è apparsa dotata di effetto perforante attivo (specie tranofite). Alcune specie trovano nella calcarenite porosa la possibilità di formare bande colorate sotto la superficie della roccia (specie criptoendolitiche), mentre nelle desquamazioni si ricoverano le specie sciafile (Ortega-Calvo et al., 1993).

I substrati lavici dei monumenti non mostrano insediamenti algali durevoli e alterazioni gravi per la presenza algale.

La caratterizzazione deteriogena delle specie riscontrate e le chiavi diagnostiche tradotte e semplificate da testi generali di tassonomia algale, costituiscono i risultati più importanti della ricerca svolta e hanno una ricaduta applicativa nella fase di diagnosi del deterioramento, finalizzata alla conservazione e al restauro.

La distribuzione di specie alofile, termofile e nitrofile dà, inoltre, utili informazioni sui microambienti di insediamento delle alghe e consentono una mappatura del degrado ambientale sia nelle aree urbane che nei siti archeologici.

Le alghe che si insediano presentano varie forme ecologiche (ecoforme) classificabili come epilitiche (vivono sulla superficie del calcare ricoprendolo e/o corrodendolo), casmolitiche (si insediano in microfessure e squamature del calcare causando sollevamenti e distacchi) ed endolitiche (perforando attivamente il calcare deturpando nel tempo i particolari scultorei). L'azione delle alghe destabilizza la superficie dei manufatti lapidei mediante processi simili a quelli di formazione del suolo (pedogenesi) e facilita l'insediamento di muschi e vegetali vascolari, che completano il deterioramento distruttivo dei monumenti.

Individuare la sistematica dell'alga insediata e precisarne l'ecofisiologia dell'azione deteriogena, sono fasi propedeutiche sia per interventi di manutenzione e di risanamento ambientale sia per la redazione di progetti di restauro e di conservazione del manufatto lapideo.

Fonti Principali

Tab. 1: Elenco dei siti e dei biodeteriogeni algali.

01: Arcivescovado: prospetto Nord
Oscillatoria lutea (Cy)
Ulothrix zonata (Cl}
Epatiche
Muschi
02: Arcivescovado: prospetto Sud
Hormidiopsis crenulata (Cy)
Microcoleus lyngbyaceus (Cy)
Oscillatoria lutea (Cy)
Muschi
03: Arcivescovado: prospetto Est
Calotrix parietina (Cy)
Hormidiopsis crenulata (Cy)
Microcoleus lyngbyaceus (Cy)
Stigonema muscicola (Cy)
04: Palazzo Università / Facoltà di Lettere: portico interno
Clastidium setigerum (Cy)
Entophysalis rivularis (Cy)
Palazzo Università / Facoltà di Lettere: scalinata
Entophysalis rivularis (Cy)
Westella botryoides (Cl)
Muschi
Epatiche
06: Palazzo Università / Rettorato: facciata
nulla di biologico
07: Palazzo Università / Rettorato: prospetto sx
nulla di biologico
08: Palazzo Università / Rettorato: prospetto dx
nulla di biologico
09: Palazzo Università / Rettorato: portico
Anacystis thermalis (Cy)
Entophysalis rivularis (Cy)
10: Teatro Greco: cavea dx
Entophysalis rivularis (Cy)
Muschi
11: Teatro greco: cavea sx
Porphyrosiphon notarisii (Cy)
12: Teatro Greco: scalinata
Entophysalis rivularis (Cy)
13: Villa Pacini: archi ferrovia
Entophysalis rivularis (Cy)
14: Villa Pacini: statua di Pacini
nulla di biologico
15: Collegiata: prospetto sx
Anacystis thermalis (Cl)
Ulothrix zonata (Cl)
16: Collegiata: prospetto dx
Ulothrix zonata (Cl)
17: Collegiata: scalinata del Sagrato
Oscillatoria lutea (Cl)
Ulothrix zonata (Cy)
18: Duomo: balaustra lato Nord
Microcoleus lyngbyaceus
19: Duomo: prospetto Nord
Entophysalis rivularis (Cy)
Muschi
20: Via Michele Rapisardi n° 5 - Palazzo Clarenza di Santa Domenica: facciata
Calotrix parietina (Cy)
21: Via V. Emanuele n° 120 - Palazzo Valle: facciata
Calotrix parietina (Cy)
22: Porta Garibaldi: lato Nord
Calotrix parietina (Cy)
Porphyrosiphon notarisii (citata in letteratura come Borzia trilocularis) (Cy)
Muschi
23: Porta Garibaldi: lato Sud
Entophysalis rivularis (Cy)
Oscillatoria lutea (Cy)
Muschi
24: Porta Garibaldi: lato Est
Calotrix parietina (Cy)
Muschi
25: Via V. Emanuele / Piazza Machiavelli - Chiesa di S. Agata alle Sciare
nulla di biologico
26: Via Garibaldi n° 91 - Chiesa di S. Chiara: facciata
nulla di biologico
27: Via Garibaldi n° 97: palazzo per civile abitazione
nulla di biologico
28: Chiesa Madonna del Carmelo
nulla di biologico
29: Via V. Emanuele / teatro Minimov
nulla di biologico
30: Via V. Emanuele n° 348: facciata del Liceo Boggio-Lerav
nulla di biologico
31: Liceo Boggio-Lera: Chiesa SS. Trinità
Entophysalis rivularis (Cy)
32: Chiesa S. Placido: prospetto Nord
Entophysalis rivularis (Cy)
33: Chiesa S. Placido: facciata
Entophysalis rivularis (Cy)
34: Porta Uzeda: lato Sud
Anacystis aeruginosa (Cy)
Entophysalis rivularis
Oscillatoria lutea (Cy)
Dispora crucigenoides (Cl)
Westella botryoides (Cl)
Muschi
35: Arciconfraternita dei Bianchi: Prospetto
Entophysalis rivularis (Cy)
36: Chiesa S. Francesco d'Assisi: colonna dx
Trebouxia parmeliae (Cl)
Lichene
37: Chiesa S. Francesco d'Assisi: colonna sx
Entophysalis rivularis (Cy)
38: Chiesa S. Francesco d'Assisi: statua
Entophysalis rivularis (Cy)
Porphyrosiphon notarisii (Cy)
39: Chiesa S. Francesco d'Assisi: balaustra
Entophysalis rivularis (Cy)
40: Chiesa S. Agata al Borgo: facciata
nulla di biologico
41: Chiesa S. Agata al Borgo:prospetto sx
nulla di biologico
42: Chiesa di S. Camillo: portale
Porphyrosiphon notarisii (Cy)
43: Chiesa di S. Camillo: facciata
Anacystis thermalis (Cy)
Entophysalis rivularis (Cy)
44: Chiesa di S. Camillo: scalinata
Trebouxia parmeliae (Cl)
Ulothrix zonata (Cl)
Lichene
Muschi
45: Chiesa di S. Camillo: prospetto dx
Scytonema hofmannii (Cy)
Trebouxia parmeliae (Cy)
Lichene
Muschi
46: Minoriti: prospetto
Anacystis thermalis (Cy)
Oscillatoria lutea (Cy)
Scytonema hofmannii (Cy)
Lichene
Muschi
47: Orto botanico: vasca Sud
Calotrix parietina (Cy)
Entophysalis rivularis (Cy)
Loefrenia anomala (Cy)
48: Orto Botanico: muro lato Est
Ulothrix zonata(Cl)
Muschi
49: Chiesa di S. Biagio
nulla di biologico
50: Chiesa di S. Benedetto: facciata
Anacystis thermalis (Cy)
51: Chiesa della Badia piccola di S. Benedetto: colonna
nulla di biologico
52: Via Crociferi: Arco lato dx
nulla di biologico
53: Via Crociferi: Arco lato sx
nulla di biologico
54: Via Crociferi n° 22-24 / Monastero delle Benedettine
nulla di biologico
55: Via Crociferi / Chiesa di S. Francesco Borgia
Anacystis thermalis (Cy)
Trebouxia thermalis (Cl)
Lichene
Muschi
56: Municipio: prospetto su via Etnea
Protoderma viride (Cl)
Trebouxia parmeliae (Cl)
Lichene
57: Municipio: prospetto su Piazza Duomo
Trebouxia parmeliae (Cl)
58: Piazza Duomo: fontana dell'Elefante
Anacystis thermalis (Cy)
Muschi
59: Palazzo del Toscano: prospetto Sud - Piazza Stesicoro
Anacystis thermalis (Cy)
60: Palazzo del Toscano: prospetto Ovest - via Etnea
nulla di biologico
61:Piazza Mazzini: Porticato lato Nord
Trebouxia parmeliae (Cl)
Lichene
62: Piazza Mazzini: Porticato lato Sud
nulla di biologico
63 Piazza Mazzini: Porticato lato Est
Protoderma viride (Cl)
64: Piazza Mazzini: Porticato lato Ovest
Entophysalis rivularis (Cy)
65: Chiesa S. Agata al carcere: prospetto Nord
Anacystis thermalis (Cy)
66: Chiesa S. Agata al carcere: Porta
Protoderma viride (Cl)
67: Chiesa di S. Agata al Carcere: facciata
Protoderma viride (Cl)
Trebouxia parmeliae (Cl)
Lichene
Muschi
68: Palazzo della Borsa: prospetto dx
Trebouxia parmeliae (Cl)
Lichene
69: Palazzo della Borsa: prospetto sx
Entophysalis rivularis (Cy)
Trebouxia parmeliae (Cl)
Lichene
70: Palazzo della Borsa: colonna del portico
Anacystis thermalis (Cy)
Trebouxia parmeliae (Cl)
Lichene
Muschi
71: Piazza Roma - Villa Trigonia: Istituto C.N.R.
Anacystis thermalis (Cy)
Chlorosphaeropsis alveolata (Cl)
72: Piazza Roma: Ist. De Felice - prospetto sud
nulla di biologico
73 Piazza Roma: Ist. De Felice - portico
Entophysalis rivularis (Cy)
74: PP TT centrali: prospetto su via Etnea
Anacystis thermalis (Cy)
Trebouxia parmeliae (Cl)
Lichene
75: PP TT centrali: prospetto su via S. Euplio
Entophysalis rivularis (Cy)
Trebouxia parmeliae (Cl)
Lichene
76: Piazza Duca di Genova: Nord
nulla di biologico
77: Piazza Duca di Genova: Sud
Trebouxia parmeliae (Cl)
Lichene
Muschio
78: Villa Cerami: portale lato sx
nulla di biologico
79: Villa Cerami: portale lato dx
nulla di biologico
80: Monastero dei Benedettini: 1° chiostro e "Kaffe Haus" - prospetto Nord
Coccochloris aeruginosa (Cy)
Trebouxia parmeliae *cl)
81: Monastero dei Benedettini: 1° chiostro e "Kaffe Haus" - prospetto Sud
Calotrix parietina (Cy)
Spirulina jenneri (Cy)
Entophysalis deusta (Cl)
Hormidiopsis crenulata (Cl)
Trebouxia parmeliae (Cl)
Ulothrix zonata (Cl)
Neonema quadratum (Xa)
82: Monastero dei Benedettini: 1° chiostro e "Kaffe Haus" - prospetto Est
Anacystis aeruginosa (Cy)
Anacystis thermalis (Cy)
Coccochloris aeruginosa (Cy)
Pseudotrebouxia decolorans (Cl)
Heterococcus caespitusus (Xa)
83: Monastero dei Benedettini: 1° chiostro e "Kaffe Haus" - prospetto Ovest
Anacystis aeruginosa (Cy)
Anacystis cianea (Cy)
Coccochloris aeruginosa (Cy)
Porphyrosiphon notarisii (Cy)
Desmococcus vulgaris (Cl)
Entophysalis deusta (Cl)
Hormidiopsis crenulata (Cl)
Leptosira mediciana (Cl)
Pseudopleurococcus printzii (Cl)
Pseudotrebouxia decolorans (Cl)
Trentepohlia aurea (Cl)
Heterothrix ulothricoides (Xa)
Neonema quadratum (Xa)
84: Piazza Papa Giovanni XXIII: Fontana del "Ratto di Proserpina"
Anacystis thermalis (Cy)
Calotrix parietina (Cy)
Entophysalis deusta (Cy)
Entophysalis rivularis (Cy)
Gomphosphaeria aponina (Cy)
Johannesbaptistia pellucida (Cy)
Microcoleus vaginatus (Cy)
Nostoc commune (Cy)
Scytonema hofmannii (Cy)
Caespitella pascheri (Cl)
Desmococcus vulgaris (Cl)
Dispora crucigenoides (Cl)
Gyorffyana humicola (Cl)
Kirchineriella obesa (Cl)
Pediastrum angulosum (Cl)
Pseudopleurococcus printzii (Cl)
Scenedesmus protuberans (Cl)
Scenedesmus tenuispina (Cl)
Ulothrix zonata (Cl)
85: Ragusa: fontana della Cattedrale di S.G.Battista
Anacystis thermalis (Cy)
Calotrix parietina (Cy)
Entophysalis deusta (Cy)
Entophysalis rivularis (Cy)
Gomphosphaeria aponina (Cy)
Johannesbaptistia pellucida (Cy)
Microcoleus vaginatus (Cy)
Nostoc commune (Cy)
Scytonema hofmannii (Cy)
Chaetomorpha herbipolensis (Cl)
Dispora crucigenoides(Cl)
"Gomontia lignicola"(Cl)
Hazenia murabilis(Cl)
Micropoa leptochaete(Cl)
Nautococcus piriformis(Cl)
Pediastrum boryanum(Cl)
Pseudopleurococcus printzii(Cl)
Pseudulvella americana(Cl)
Scenedesmus flexuosus(Cl)
Scenedesmus protuberans(Cl)
Schizothrix friesii(Cy)
Trentepohlia aurea(Cl)
86: Agrigento: Tempio della Concordia
Anacystis cianea (Cy)
Anacystis dimidiata (Cy)
Anacystis thermalis (Cy)
Entophysalis deusta (Cy)
Entophysalis rivularis (Cy)
Gomphosphaeria aponina (Cy)
Gomphosphaeria lacustris (Cy)
Trebouxia italiana (Cl)

Legenda: cy = Cyanophyceae; cl = Chlorophyceae; Xa = Xanthophyceae.

Tab. II: Check-List dei Biodeteriogeni Algali con annotazioni.

Elenco delle specieAzione deteriogenaDistribuzione accertata
CYANOPHYTA
Anacystis aeruginosa (Zanardini) Drouet & Daily corrodente CT
Anacystis cianea (Kützing) Drouet & Daily ricoprente AG
Anacystis dimidiata (Kützing) Drouet & Daily ricoprente AG
Anacystis thermalis (Meneghini) Drouet & Daily corrodente CT - AG - RG
Calotrix parietina (Nägeli) Thuret ex Bornet & Flahault corrodente CT - RG
Clastidium setigerum Kirchn. perforante CT
Coccochloris aeruginosa (Nägeli) Drouet & Daily ricoprente CT
Entophysalis deusta (Meneghini) Drouet & Daily perforante CT - AG - RG
Entophysalis rivularis (Kützing) Drouet perforante CT - AG - RG
Gomphosphaeria aponina (Kützing) ricoprente CT - AG - RG
Gomphosphaeria lacustris Chodat ricoprente AG
Johannesbaptistia pellucida (Dickens) W.R.Taylor & Drouet in Drouet ricoprente CT - RG
Loefgrenia anomala Gomont corrodente CT
Microcoleus lyngbyaceus (Kützing) Crouan ex Gomont ricoprente CT
Microcoleus vaginatus (Vaucher) Gomont & Flahault ricoprente CT - RG
Nostoc commune Vaucher ex Bornet & Flahault ricoprente CT
Oscillatoria lutea C.Agardh ex Gomont corrodente CT
Porphyrosiphon notarisii (Meneghini) Kützing ex Gomont corrodente CT
Schizothrix friesii (C.Agardh) Gomont ricoprente RG
Scytonema hofmannii C.Agardh ex Bornet & Flahault ricoprente CT - RG
Stigonema muscicola (Thuret) Borzì ex Bornet & Flahault perforante CT
CHLOROPHYTA
Caespitella pascheri Vischer corrodente CT
Chaetomorpha herbipolensis Lagerheim ricoprente RG
Chlorosphaeropsis alveolata Herndon ricoprente CT
Desmococcus vulgaris Brand corrodente CT
Dispora crucigenoides Printz ricoprente CT - RG
"Gomontia lignicola" Moore perforante RG
Gyorffyana humicola Kol & Chodat ricoprente CT
Hazenia mirabilis Bold corrodente RG
Hormidiopsis crenulata Heering ricoprente CT
Kirchineriella obesa (West) Schmidle ricoprente CT
Leptosira mediciana Borzì corrodente CT
Micropoa leptochaete L.Moewus corrodente RG
Nautococcus piriformis Korchikoff ricoprente RG
Pediastrum angulatum Raciborski ricoprente CT
Pediastrum boryanum (Turpin) Meneghini ricoprente RG
Protoderma viride Kützing corrodente CT
Pseudopleurococcus printzii Vischer corrodente CT - RG
Pseudotrebouxia decolorans (Ahmadjian) Archibald ricoprente CT
Pseudulvella americana (Snow) Wille ricoprente RG
Scenedesmus flexuosus (Lemmermann) Ahlstrom ricoprente RG
Scenedesmus protuberans Fritsch & Rich ricoprente CT - RG
Scenedesmus tenuispina Chodat ricoprente CT
Trebouxia magna Archibald corrodente CT
Trebouxia italiana Archibald corrodente AG
Trentepohlia aurea (L.) Martius ricoprente CT - RG
Ulothrix zonata Kützing ricoprente CT
Westella botryoides (West) De Wildemann ricoprente CT
XANTHOPHYCEAE
Heterococcus caespitosus Vischer perforante CT
Heterothrix ulothricoides Pascher corrodente CT
Neonema quadratum Pascher corrodente CT

Legenda: