“Chi non sa qual sia la via che conduce al mare, deve prendere per compagno il fiume.”
— Tito Maccio Plauto
Quando si parla di cambiamento climatico e ambienti acquatici, l’attenzione si concentra spesso sull’aumento della temperatura dell’acqua, sulla siccità o sulle alluvioni. Esiste però un cambiamento meno visibile, ma decisivo per la vita dei fiumi: la diminuzione dell’ossigeno disciolto. Come gli esseri umani hanno bisogno dell’ossigeno nell’aria, pesci, invertebrati, microrganismi e piante acquatiche dipendono dall’ossigeno presente nell’acqua. Senza quantità sufficienti di questo gas, gli ecosistemi fluviali si indeboliscono, alcune specie scompaiono e la qualità dell’acqua può peggiorare rapidamente.
Un nuovo studio pubblicato su Science Advances ha ricostruito, su scala globale, l’evoluzione dell’ossigeno disciolto nei corsi d’acqua dal 1985 al 2023. Gli autori hanno analizzato 21.439 tratti fluviali distribuiti nel mondo, utilizzando milioni di immagini satellitari Landsat integrate con dati climatici e modelli di apprendimento automatico. Il risultato è netto: la maggior parte dei fiumi osservati sta perdendo ossigeno, e il riscaldamento globale rappresenta il principale motore di questa trasformazione. Una crisi silenziosa, dunque, che non riguarda soltanto mari e laghi, ma attraversa anche le arterie d’acqua dolce da cui dipendono biodiversità, agricoltura e approvvigionamento umano.
Qi Guan et al.,Sustained deoxygenation in global flowing waters under climate warming.Sci. Adv.12,eaef3132(2026).DOI:10.1126/sciadv.aef3132
Perché l’ossigeno disciolto è essenziale per la vita dei fiumi
L’ossigeno disciolto è uno degli indicatori più importanti della salute di un ecosistema acquatico. Entra nell’acqua attraverso lo scambio con l’atmosfera e viene prodotto dalla fotosintesi di alghe e piante; allo stesso tempo, viene consumato dalla respirazione degli organismi e dalla decomposizione della materia organica. In un fiume sano, questi processi tendono a mantenersi in equilibrio. Quando l’ossigeno diminuisce troppo, invece, l’ambiente diventa sempre meno ospitale per le specie che necessitano di acque ben ossigenate, come molti pesci e macro-invertebrati.
Il problema è che l’acqua più calda riesce a trattenere meno ossigeno. È un principio fisico semplice: aumentando la temperatura, diminuisce la solubilità dei gas nell’acqua. Il riscaldamento climatico agisce quindi direttamente sulla quantità di ossigeno disponibile. Ma non solo. Temperature più elevate possono accelerare anche il metabolismo degli organismi e l’attività dei microrganismi decompositori, aumentando il consumo di ossigeno. Se a questo si aggiungono nutrienti provenienti da scarichi urbani o fertilizzanti agricoli, si possono sviluppare proliferazioni algali che, una volta degradate, sottraggono ulteriore ossigeno all’acqua.
Quando le concentrazioni diventano molto basse, si parla di ipossia; sotto determinate soglie possono formarsi vere e proprie “zone morte”, incompatibili con molte forme di vita acquatica. Gli effetti possono includere morie di pesci, perdita di biodiversità, alterazione delle catene alimentari e peggioramento della qualità dell’acqua destinata agli usi umani. Per questo l’ossigeno disciolto non è soltanto un parametro chimico: è una misura della capacità di un fiume di sostenere la vita.
(A) Distribuzione spaziale delle concentrazioni di OD nelle acque correnti globali, dove il boxplot in inserto rappresenta le variazioni tra i diversi continenti. (B) Modelli globali delle tendenze temporali delle concentrazioni di OD nei corsi d’acqua tra il 1985 e il 2023, con un pannello in inserto che mostra il confronto tra tratti fluviali con tendenze in aumento e in diminuzione in ciascun continente.
(C) Variazioni a lungo termine delle concentrazioni di DO fluviale su scala globale. La linea tratteggiata e l’ombreggiatura rappresentano la regressione lineare e gli intervalli di confidenza al 95%. (D) Profili latitudinali delle frazioni di segmenti fluviali che presentano tendenze diverse: tendenze in diminuzione e in aumento, nonché le corrispondenti tendenze significative.
Osservare i fiumi dallo spazio: come è stata costruita la prima grande mappa globale
Studiare l’ossigeno dei fiumi su scala mondiale è molto complesso. I campionamenti diretti sono preziosi, ma risultano inevitabilmente disomogenei: alcune regioni dispongono di reti di monitoraggio molto sviluppate, mentre altre sono scarsamente osservate. Per superare questo limite, i ricercatori hanno utilizzato il grande archivio di immagini prodotte dai satelliti Landsat tra il 1985 e il 2023. In totale sono state elaborate circa 3,4 milioni di immagini con una risoluzione di 30 metri, sufficientemente dettagliata per analizzare singoli tratti di fiumi di dimensioni medio-grandi.
Le immagini satellitari non “misurano” direttamente l’ossigeno come farebbe una sonda immersa nell’acqua. Registrano però la luce riflessa dalla superficie, che contiene informazioni su caratteristiche legate alla qualità dell’acqua, come torbidità, presenza di fitoplancton e altre proprietà ottiche. Gli autori hanno quindi combinato questi segnali con dati sulla temperatura dell’aria, sulla quota e sulla posizione geografica dei fiumi, costruendo un algoritmo capace di stimare la concentrazione di ossigeno disciolto.
Il modello è stato addestrato e verificato utilizzando quasi 11.000 confronti tra osservazioni satellitari e misure effettuate direttamente nei fiumi. L’errore medio del modello indipendente è risultato inferiore a 0,9 milligrammi per litro: un margine che consente di individuare tendenze spaziali e temporali su vasta scala. È nata così la Global Fluvial Dissolved Oxygen Database, una banca dati globale sull’ossigenazione dei fiumi.
Questa metodologia rappresenta un passo importante per la ricerca ambientale: permette di osservare il cambiamento in aree dove il monitoraggio sul campo è insufficiente e di confrontare regioni lontanissime tra loro utilizzando uno stesso criterio. Occorre tuttavia ricordare che lo studio riguarda soprattutto corsi d’acqua larghi almeno 90 metri e dotati di un numero sufficiente di osservazioni satellitari. I piccoli torrenti, pur fondamentali per gli ecosistemi, restano in gran parte fuori da questa analisi.
Quattro decenni di declino: quasi otto fiumi su dieci perdono ossigeno
I dati ricostruiti mostrano che, tra il 1985 e il 2023, la concentrazione media di ossigeno disciolto nei tratti fluviali studiati è stata di circa 8,31 milligrammi per litro. I fiumi delle regioni più fredde, come quelli europei e nordamericani, presentano mediamente valori più elevati, mentre livelli inferiori caratterizzano molti corsi d’acqua africani e sudamericani. La ragione principale è che le acque più fredde trattengono meglio l’ossigeno rispetto a quelle calde delle fasce tropicali.
Il dato più rilevante riguarda però l’evoluzione nel tempo: in quasi quarant’anni, l’ossigeno dei fiumi del mondo è diminuito in media di 0,045 milligrammi per litro ogni decennio. Può sembrare una variazione modesta, ma su scala globale e nel lungo periodo rappresenta un cambiamento ecologico significativo. Il 78,8% dei tratti fluviali analizzati mostra una tendenza alla deossigenazione, mentre circa un terzo presenta un calo statisticamente significativo. Solo una piccola minoranza, il 2,2%, registra un aumento significativo dell’ossigeno.
La geografia del fenomeno non è uniforme. La perdita più estesa interessa il Sud America, in particolare il bacino amazzonico e gli altopiani brasiliani. Alcuni dei cali più intensi si osservano invece nei fiumi dell’India, dove il riscaldamento si somma alla pressione antropica e alla vulnerabilità della qualità delle acque. Le regioni tropicali e subtropicali, comprese tra 30 gradi nord e 30 gradi sud, risultano complessivamente le più esposte: in alcune fasce equatoriali, oltre il 90% dei tratti analizzati manifesta un declino significativo.
Non mancano eccezioni. Alcuni corsi d’acqua dell’India settentrionale, dell’altopiano tibetano, della Mongolia, della Siberia orientale e del Nord America occidentale mostrano un incremento dell’ossigeno. In questi casi possono entrare in gioco fattori locali, come temperature più basse, caratteristiche altimetriche o una maggiore produzione di ossigeno attraverso la fotosintesi. Il quadro generale, tuttavia, resta inequivocabile: i fiumi del pianeta stanno progressivamente perdendo la loro capacità di respirare.
(A) Densità di probabilità delle concentrazioni medie climatologiche di OD nelle acque correnti globali, dalle stagioni di bassa portata a quelle di alta portata. Le linee tratteggiate indicano i valori mediani delle concentrazioni di OD nei corsi d’acqua in tre diverse condizioni di portata. (B) Variazioni nelle tendenze a lungo termine delle concentrazioni globali di OD nei corsi d’acqua in presenza di diversi regimi di portata. (C e D) Modelli globali delle concentrazioni medie climatologiche di DO e loro andamenti temporali durante la stagione di bassa portata tra il 1985 e il 2023. (E) Percentuali di andamenti in aumento e in diminuzione delle concentrazioni fluviali di DO da sud a nord. (Da F a K) Come in (C) e (E), ma per le stagioni di portata normale e alta.
Calore estremo, dighe e metabolismo dei fiumi: una crisi con molte cause
Il principale fattore associato alla perdita di ossigeno è la diminuzione della sua solubilità dovuta all’aumento delle temperature. Secondo lo studio, questo processo rappresenta il fattore dominante nel 62,7% dei corsi d’acqua analizzati, con un peso particolarmente forte nei fiumi delle regioni temperate e fredde. In sostanza, il riscaldamento rende fisicamente più difficile per l’acqua mantenere una quantità sufficiente di ossigeno.
Gli effetti del clima non dipendono però soltanto dalle temperature medie. Anche le ondate di calore, eventi brevi ma intensi, lasciano un’impronta significativa. Gli autori stimano che, negli ultimi quattro decenni, tali eventi abbiano contribuito per il 22,7% alla deossigenazione globale dei fiumi. Eliminando statisticamente l’effetto delle ondate di calore, la concentrazione media di ossigeno sarebbe stata leggermente più elevata, con differenze particolarmente marcate nei fiumi artici. Questo suggerisce che gli episodi climatici estremi possono produrre shock rapidi in ecosistemi già sottoposti a stress.
Anche le dighe modificano l’equilibrio dell’ossigeno. Analizzando 457 sbarramenti costruiti tra il 1995 e il 2015, lo studio rileva che, dopo la formazione degli invasi, la quota di tratti con deossigenazione significativa aumenta del 18,3%. Un fiume trasformato in bacino artificiale rallenta il proprio movimento, cambia temperatura e modifica gli scambi tra superficie e profondità. Gli invasi poco profondi sembrano particolarmente vulnerabili alla perdita di ossigeno, mentre quelli molto profondi possono mostrare dinamiche differenti, anche per effetto del raffreddamento locale dovuto all’evaporazione. Il punto di svolta individuato dai ricercatori si colloca intorno ai 30 metri di profondità.
In molte regioni tropicali, tuttavia, temperatura e solubilità non spiegano tutto. Qui è particolarmente importante il metabolismo del fiume, cioè il bilancio tra fotosintesi e respirazione. Una maggiore quantità di materia organica o di nutrienti può alimentare microrganismi e proliferazioni algali: inizialmente la fotosintesi può aumentare l’ossigeno, ma la successiva decomposizione della biomassa può consumarlo rapidamente. È per questo che lo studio invita a non considerare la deossigenazione come un semplice effetto termico: clima, inquinamento, uso del territorio, dighe e dinamiche biologiche agiscono spesso insieme.
Il futuro dei fiumi: meno emissioni significano più ossigeno disponibile
Lo studio non si limita a ricostruire il passato, ma utilizza scenari climatici per stimare come potrà evolvere l’ossigeno dei fiumi fino alla fine del XXI secolo. Le proiezioni mostrano che la perdita di ossigeno continuerà in tutti gli scenari considerati, ma con intensità molto diverse a seconda del livello di riscaldamento globale.
Nello scenario più favorevole, associato a una forte riduzione delle emissioni e a un contenimento dell’aumento delle temperature, la concentrazione globale di ossigeno nei fiumi diminuirebbe dell’1,1% entro il 2100. Nello scenario più critico, caratterizzato da elevate emissioni e maggiore riscaldamento, il declino raggiungerebbe invece il 4,7%. Anche la velocità della perdita cambierebbe sensibilmente: da circa 0,013 milligrammi per litro ogni decennio nello scenario più sostenibile fino a 0,066 nello scenario peggiore.
Le proiezioni individuano aree particolarmente fragili. Alcuni fiumi dell’India, degli Stati Uniti sudorientali e dell’altopiano del Paraná potrebbero perdere oltre il 12% del proprio ossigeno nello scenario ad alte emissioni. In India, secondo gli autori, diversi corsi d’acqua potrebbero scendere al di sotto dei 5 milligrammi per litro entro la fine del secolo: una soglia preoccupante per molte specie acquatiche e per la qualità complessiva dell’ambiente fluviale.
Anche i fiumi delle alte latitudini e delle regioni montuose, come quelli artici o dell’altopiano tibetano, potrebbero risentire rapidamente del riscaldamento amplificato che caratterizza queste aree. Alcuni tratti dell’Amazzonia e del Sud-est asiatico potrebbero invece mostrare lievi aumenti dell’ossigeno, probabilmente legati a processi biologici locali; si tratta tuttavia di eccezioni limitate, incapaci di invertire la tendenza globale.
Questi scenari trasmettono un messaggio centrale: il destino dell’ossigeno nei fiumi non è già scritto. Ridurre il riscaldamento globale può limitare considerevolmente la perdita di ossigeno. Allo stesso tempo, interventi locali quali la riduzione degli scarichi nutrienti, la protezione della vegetazione ripariale, una migliore gestione delle dighe e il monitoraggio delle aree più vulnerabili possono rafforzare la resilienza degli ecosistemi fluviali.
(A) Variazioni a lungo termine delle concentrazioni di OD nei corsi d’acqua dal periodo storico (dal 1985 al 2023) a quello futuro (dal 2024 al 2100). Le linee continue e le aree ombreggiate corrispondenti rappresentano rispettivamente i valori medi e le deviazioni standard tra i diversi modelli di circolazione generale (GCM) nell’ultimo progetto CMIP6. Le tendenze significative nelle concentrazioni di DO fluviale sono contrassegnate da “*”. (B-E) Distribuzioni spaziali nelle tendenze previste in quattro scenari climatici rappresentativi, tra cui SSP1–2.6 (B), SSP2–4.5 (C), SSP3–7.0 (D) e SSP5–8.5 (E).
In conclusione…
I fiumi non sono semplicemente canali in cui scorre l’acqua: sono ecosistemi viventi, reti di biodiversità e risorse fondamentali per le società umane. La diminuzione dell’ossigeno disciolto rappresenta una minaccia tanto grave quanto difficile da percepire, perché non sempre produce segnali immediatamente visibili. Eppure, quando un fiume perde ossigeno, perde progressivamente anche la capacità di sostenere specie, servizi ecologici e qualità dell’acqua.
Lo studio di Guan, Shi e Pi offre per la prima volta una visione globale e dettagliata del fenomeno, mostrando che quasi otto tratti fluviali su dieci sono interessati dalla deossigenazione. Il riscaldamento climatico ne è il principale responsabile, ma il fenomeno viene aggravato dalle ondate di calore, dalla costruzione di dighe, dall’inquinamento da nutrienti e dalle trasformazioni dei territori attraversati dai corsi d’acqua.
Proteggere i fiumi significa quindi agire su due livelli inseparabili: ridurre le emissioni che alimentano il cambiamento climatico e migliorare la gestione locale delle acque. Monitorare l’ossigeno, prevenire gli scarichi eccessivi, progettare con cautela gli invasi e tutelare gli habitat fluviali non sono misure accessorie, ma condizioni necessarie per evitare che sempre più fiumi entrino in una crisi silenziosa. In un pianeta che si riscalda, garantire ai fiumi la possibilità di “respirare” significa proteggere anche il futuro della vita che da essi dipende.
