Uno studio giapponese dimostra l’efficacia della radiazione a 222 nm su cianobatteri e microalghe.
Verso una gestione ecologica dei biofilm fotosintetici nelle cavità turistiche
Tecnologie UV meno invasive per preservare l’ambiente ipogeo e i percorsi turistici
La luce germicida a 222 nm agisce sui biofilm senza danneggiare la roccia calcarea
Nuove prospettive per la conservazione sostenibile del patrimonio sotterraneo
Introduzione al problema della lampenflora e ai metodi di controllo con radiazione UV
La formazione di biofilm fotosintetici, noti come lampenflora, sulle superfici rocciose delle grotte turistiche rappresenta un problema ecologico emergente.
Questi biofilm, composti principalmente da cianobatteri e microalghe, si sviluppano a causa dell’illuminazione artificiale installata nei percorsi turistici, alterando l’ecosistema delle grotte calcaree.
Le tecniche tradizionali di rimozione, come metodi meccanici (spazzolatura, lavaggi a pressione) e chimici (biocidi), presentano limiti significativi: i primi possono danneggiare il substrato roccioso e diffondere gli organismi, mentre i secondi possono causare dissoluzione del calcare, contaminazione delle acque sotterranee e danni alla fauna cavernicola[1].
L’irradiazione con luce ultravioletta (UV) si propone come alternativa efficace e meno invasiva per il controllo della lampenflora, grazie al suo effetto germicida che non compromette la struttura calcarea delle rocce.
In particolare, la degradazione dei pigmenti fotosintetici e il danneggiamento diretto dei sistemi fotosintetici delle alghe consentono di sbiancare i biofilm senza ricorrere a metodi distruttivi[1].
Efficacia della radiazione UV a 222 nm nella degradazione di cianobatteri e microalghe
Lo studio condotto da Naito et al. ha valutato l’effetto inibitorio e degradante della radiazione UV a 222 nm (lampada a gas raro alogenuro) rispetto alla tradizionale radiazione a 254 nm (lampada a mercurio) su cianobatteri e microalghe, sia in laboratorio che in situ nella grotta Ryusenshindo in Giappone[1].
I risultati hanno mostrato che la luce a 222 nm è più efficace nel degradare le cellule vegetali rispetto a quella a 254 nm, con una maggiore fotosensibilità del clorofilla-a a questa lunghezza d’onda.
La fluorometria a modulazione di ampiezza di impulso ha evidenziato che l’inibizione del fotosistema II supera il tasso di sbiancamento della clorofilla e il tasso di degradazione cellulare a entrambe le lunghezze d’onda, ma con risultati migliori a 222 nm[1].
Inoltre, la radiazione a 222 nm è risultata più efficiente nel decomporre le microcistine, tossine prodotte da alcuni cianobatteri, contribuendo a ridurre la pericolosità biologica del biofilm[1].
Sicurezza e applicazioni pratiche della radiazione UV a 222 nm nelle grotte turistiche
Un vantaggio rilevante della radiazione UV a 222 nm è la sua sicurezza per la pelle e gli occhi dei mammiferi, inclusi gli esseri umani.
A differenza della radiazione a 254 nm, la luce a 222 nm non penetra gli strati superficiali della pelle o della cornea, permettendo un uso continuativo anche durante la presenza dei visitatori nei percorsi turistici delle grotte[1].
Questa caratteristica apre la possibilità di utilizzare lampade germicide a 222 nm in modo simultaneo con l’illuminazione visibile, prevenendo la formazione di lampenflora senza interrompere le visite turistiche.
Inoltre, la bassa capacità di assorbimento della luce UV da parte del calcare garantisce che le superfici rocciose non subiscano danni strutturali o chimici durante il trattamento[1].
Implicazioni ecologiche e prospettive future per la gestione della lampenflora
L’uso della radiazione UV a 222 nm rappresenta un metodo promettente per la gestione sostenibile della lampenflora nelle grotte turistiche, riducendo l’impatto ambientale rispetto ai metodi tradizionali.
L’approccio permette di mantenere intatto l’ecosistema delle grotte e di proteggere i beni culturali e naturali da danni biologici e chimici.
Resta importante valutare attentamente gli effetti a lungo termine sull’ecosistema cavernicolo, inclusa la possibile influenza sulle popolazioni fungine e faunistiche, per garantire una gestione equilibrata e rispettosa delle grotte[1].
L’innovazione introdotta dalla radiazione UV a 222 nm offre nuove opportunità per il controllo efficace e sicuro della lampenflora, con potenziali applicazioni estese in molte grotte turistiche a livello globale, contribuendo alla conservazione del patrimonio naturale e culturale sotterraneo.
Fonti
[1] Degradation of cyanobacteria and microalgae using ultraviolet radiation at 222 nm and its application in the bleaching of lampenflora on cave rock surfaces https://digitalcommons.usf.edu/cgi/viewcontent.cgi?article=2512&context=ijs
[2] Dalla luce al buio totale: flora e fauna di una grotta dall’ingresso alle zone profonde – Scintilena https://www.scintilena.com/dalla-luce-al-buio-totale-flora-e-fauna-di-una-grotta-dellingresso-alle-zone-profonde/08/23/
[7] Effects of enhanced ultraviolet-B radiation on algae and cyanobacteria – PubMed https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/15986833/
[8] Detrimental effect of UV-B radiation on growth, photosynthetic pigments, metabolites and ultrastructure of some cyanobacteria and freshwater chlorophyta https://www.tandfonline.com/doi/abs/10.1080/09553002.2021.1851060
[9] Reactive oxygen species and UV-B: effect on cyanobacteria https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2002/pp/b110365m/unauth
[10] Cyanobacterial responses to UV radiation https://asu.elsevierpure.com/en/publications/cyanobacterial-responses-to-uv-radiation
[11] Inactivation and degradation of Microcystis aeruginosa by UV-C irradiation – PubMed https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/21872902/
[12] UVB Radiation as a Potential Selective Factor Favoring Microcystin Producing Bloom Forming Cyanobacteria https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC3772863/
[13] Effects of UV and visible light on cyanobacteria at the cellular level https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2002/pp/b203955a
[14] Resilience and Mitigation Strategies of Cyanobacteria under Ultraviolet Radiation Stress https://www.mdpi.com/1422-0067/24/15/12381?type=check_update&version=1
[15] Effects of elevated ultraviolet radiation on primary metabolites in selected alpine algae and cyanobacteria https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/mid/EMS64326/