Contribution to Summer School SISS/SIPe 2017 "I suoli montani, gli humus forestali, l'entomofauna dei suoli" Centro Appenninico Terminillo "Carlo Jucci"
1. la pedofauna
crocevia tra bioindicatorie biodiversità
Carlo Jacomini
Istituto Superiore per la Protezione e la Ricerca Ambientale
ex - Settore Bioindicatori ed Ecotossicologia
Sistema Nazionale per la Protezione Ambientale
Centro Nazionale per la Rete nazionale dei Laboratori - Biologia
2. come vive la terra l’uomo?
differenti impostazioni lungo un
gradiente che va da
chi vive la Terra come
un supermercato gratuito dove
poter prendere tutto e non pagare,
e chi la considera come
la madre generatrice, da amare
e rispettare in tutte le sue forme…
3.
4. Il territorio italiano è caratterizzato da una grande
variabilità dei tipi di suolo, che possono essere
rappresentati secondo diversi livelli gerarchici.
Carta delle Regioni Pedologiche
(Soil Regions)
elaborata da:
• Centro Nazionale di
Cartografia Pedologica
• Servizi Pedologici Regionali
• Joint Research Centre
Il primo livello è rappresentato,
alla scala 1:5.000.000, dalla carta
delle 34 Regioni Pedologiche
(Soil Regions), definite sulla base
delle caratteristiche climatiche,
litologiche, morfologiche e sulla base
dei suoli prevalenti, del loro regime
termico ed idrico (pedoclima)
della loro capacità d’uso,
delle limitazioni permanenti
e dei principali processi degradativi.
5. Mediterraneo:
una regione in pericolo
Un centro di impressionante biodiversità
ma anche uno dei più minacciati
principalmente dall’attività umana
6. Tipi biologici nelle piante superiori
(da Raunkiaer, 1934)
• Terofite (T): Erbe annuali: passano la stagione avversa come seme
• Idrofite (I): Erbe acquatiche sommerse o galleggianti. Gemme
sommerse
• Elofite (He): Erbe perenni sommerse alla base ed emergenti con
l’infiorescenza. Gemme sommerse
• Geofite (G): Erbe perenni con organi sotterranei (bulbi, tuberi,
rizomi). Gemme sotterranee
• Emicriptofite (H): Erbe perenni con gemme a livello del terreno
• Camefite (Ch): Arbusti nani con gemme a breve distanza (non oltre i 30
cm) dal suolo
• Fanerofite (P): Piante legnose = alberi, cespugli, arbusti alti fino a 1 m e
liane. Gemme a più di 30 cm (e fino a molti metri) sopra il suolo
7. Corotipi italiani
• Endemiche: specie esistenti solo in un luogo (Italia)
• Stenomediterranee: areale limitato alle coste mediterranee
• Eurimediterranee: areale centrato sul Mediterraneo, ma prolungato verso
Nord ed Est fino all’Europa centrale
• Mediterraneo-montane: specie dei gruppi montani mediterranei
• Eurasiatiche: spp. diffuse nelle aree temperate dell’Eurasia, o solo
Europee o euro-caucasiche, o irradianti sull’Africa del Nord
• Atlantiche: spp. aventi l’optimum sulle coste occidentali europee e da qui
irradianti verso Est
• Orofite Sudeuropee: spp. delle catene montuose europee
d’orogenesi terziaria (Alpi, Carpazi, Pirenei,Appennini, Balcani)
• Settentrionali: spp. ad areale continuo (boreali) oppure diviso tra le zone
polari e le montagne della fascia temperata (artico-alpine)
• Subcosmopolite: include i gruppi distribuiti su più continenti e le specie
esotiche naturalizzate
13. Carta delle 34 Regioni
Pedologiche Italiane
(Soil Regions)
elaborata da:
Centro nazionale di cartografia
pedologica
+ Servizi pedologici regionali
Joint Research Centre
1:5.000.000
I suoli italiani: la più ampia varietà
europea di tipi, usi e biodiversità
25 dei 30 tipi di suolo WRB
+ 58.000 specie animali
+ 6.700 specie piante vascolari
+ 1.100 specie briofite
+ 20.000 spp. Macromiceti
+ 2.300 licheni
15. Provincie Pedologiche
(o Soil Subregions;
pedoambienti omogenei
per caratteristiche
climatiche, litologiche e
morfologiche alla scala
1:1.000.000)
Sistemi Pedologici
(scala 1:500.000)
Sottosistemi Pedologici
(unità cartografiche delle
carte dei suoli alla scala
1:250.000, derivanti da
rilevamenti di maggior
dettaglio)
16. EU 1:5,000,000
105-106 ha
Italia 1:1,000,000
104-105 ha
Nord-Centro-Sud Italia
1:500,000 (103-105 ha)
Regione 1:250,000
102-103 ha
Provincia 1:50,000
10-102 ha
Aree pilota 1:10- 25,000
1-10 ha
www.soilmaps.it
28. un edafobio compie tutto il suo ciclo
nel suolo;
La pedofauna può essere classificata anche in base alla
parte edafica del ciclo biologico
(Parisi, 1974, Bullini et al., 1998):
un edafofilo può trovare condizioni
favorevoli nel suolo, ma spesso
vive in altri ambienti;
un edafoxeno trascorre nel suolo stadi
particolari (ad es. come larva o
pupa, da cui il termine Geofilo
attivo), oppure periodi di
ibernazione/ estivazione (Geofilo
inattivo).
38. Il numero di livelli della catena alimentare di pascolo (3-4) è
assai inferiore a quello della catena di detrito che, invece,
facilmente supera i 7 livelli (Pimm, 1984)
La zoocenosi edafica è, infatti, uno dei sistemi più complessi
esistenti in natura, paragonabile solo alla rete trofica della
colonna d’acqua superiore degli oceani (Margalef, 1974)
Molti organismi edafici sono considerati vicarianti, cioè i loro
ruoli trofici possono sovrapporsi e sostituirsi
se per una popolazione le condizioni ambientali sono
insoddisfacenti, è facile che il suo ruolo ecologico venga
svolto da un’altra popolazione, già presente, o da popolazioni
che si spostano da aree vicine
39. catena trofica = collegamento tra più specie
poste su diversi livelli trofici
(produttori, consumatori primari, consumatorisecondari,
decompositoriecc.)
il numero dei livelli trofici, e la definizione
di rete alimentare, sono molto controversi:
Yodzis (1989, 1993) ne conta in letteratura almeno
6 definizioni diverse!
40. “Trofospecie”
Specie biologiche che consumano le stesse
prede, e possono essere raggruppate insieme
senza trascurarne alcuna
Nei lavori specializzati, spesso ci si riferisce alle
trofospecie quando si parla di “specie”
41. Gruppi funzionali
Sono una via alternativa alla tassonomia
per catalogare gli organismi.
Organismi di taxa differenti possono
essere raggruppati secondo il loro ruolo
funzionale nell’ecosistema.
I decompositori ad es. possono
consistere di batteri, funghi e fauna
edafica, ma al loro interno si possono
distinguere gruppi funzionali.
I produttori primari possono consistere
di diversi tipi di piante vascolari, alghe,
licheni (alghe + funghi) e alcuni tipi di
batteri.
42. Legame trofico
collegamento
tra due specie
(predatore e preda)
Rappresentato da frecce,
il legame trofico è una
delle unità di misura
della connettanza
= numero di interazioni
non nulle tra le specie
Predazione nei Diplura:
Japygidae vs. Campodeidae
43. La pedofauna presenta un gradiente di adattamenti alla
vita nel suolo. In particolare, gli organismi edafobi
tendono a presentare i seguenti caratteri (Bullini et al.,
1998):
• Depigmentazione
• Anoftalmia
• Riduzione o scomparsa delle ali,
• Riduzione o scomparsa delle appendici,
• Riduzione o scomparsa delle setole o dei peli,
• Forma generale del corpo cilindrica o fusiforme,
• Igrotassia positiva,
• Appendici fossorie, atte a scavare.
52. Ricchezza della pedofauna italiana (la
maggiore d’Europa!)
Protozoi +1.800 specie
Nematodi + 1.350 specie
Rotiferi & Tardigradi ciascuna ca. 250 spp.
53. le micro-reti, legate alla pellicola d’acqua che
riveste le cavità del suolo, alla rizosfera e alla
lettiera umida, svolgono un ruolo fondamentale
a livello locale, partecipano alla formazione di
associazioni di specie (micorrize, batteri
simbionti delle piante ecc.) ed esercitano
funzioni indispensabili, quali la decomposizione
della sostanza organica, la fissazione dell’azoto e
il riciclo dei nutrienti
54.
55. Protozoi (10 milioni di Amebe
per mq, 1 milione di Ciliati per
grammo di suolo; 3 grammi di
protozoi per mq di prato;
20 grammi per mq di suolo
forestale)
Microfauna: si ciba di batteri,
funghi, protozoi e radici;
Non forma complessi organici
od organo-minerali
Tardigradi (da 50 a 500 per mq)
Nematodi (10 milioni per mq in
prati, 30 milioni per mq in suoli
di foresta; 1 grammo per mq)
58. contributo è significativo
in ogni livello trofico:
la struttura di comunità segue lo
stato ecologico del suolo
Nematodi
59. i nematodi rappresentano una componente
fondamentale nelle dinamiche ecologiche del suolo
Complessivamente, contribuiscono a circa il 10%
della mineralizzazione dell’azoto
sia attraverso la predazione esercitata su batteri
e protozoi (altrettanto abbondanti nel suolo)
sia attraverso il consumo di sostanze vegetali
Nematodi
61. m - microreti
Composizione:
microrganismi (batteri, alghe,
funghi) e microfauna
Volume d’azione:
qualche cm3
Habitat:
lettiera, rizosfera, pellicola d’acqua
che riveste le porosità del suolo
Ruolo:
formazione di associazioni di specie
che esercitano funzioni
indispensabili
Tempo ecologico
(tempo di sviluppo di una
sequenza successionale):
giorni o mesi
Tempo di turnover biologico
(tempo necessario ai flussi di
nutrienti per ricolmare le
riserve consumate):
da un giorno ad una
settimana.
62. m - mesoreti
Ruolo:
regolazione e disseminazione
delle micro-reti, apertura e
rivestimento dei canali di
aerazione del suolo, triturazione
e digestione della materia
organica in decomposizione
(aumento della superficie
attaccabile dai microrganismi) e
formazione di complessi organici
ed organico-minerali, che
sequestrano alcune sostanze e ne
mobilizzano altre
Composizione:
mesofauna, forme larvali di
macrofauna
Area d’azione:
da pochi cm2 a qualche m2
Habitat:
lettiera, rizosfera e suolo
Tempo ecologico (tempo di sviluppo di
una sequenza successionale):
da una settimana a qualche mese
Tempo di turnover biologico (tempo
necessario ai flussi di nutrienti per
ricolmare le riserve consumate):
da pochi giorni a mesi
63. Composizione:
macrofauna, megafauna
Area d’azione:
da qualche m2 a 1 km2
Habitat:
lettiera, suolo, rizosfera e drilosfera
Tempo ecologico (tempo di sviluppo di
una sequenza successionale):
da qualche settimana a mesi
Tempo di turnover biologico (tempo
necessario ai flussi di nutrienti per
ricolmare le riserve consumate):
mesi, anche anni
M - macroreti
Ruolo:
formazione di complessi
organico-minerali;
possono modificare in modo
notevole anche ampi tratti di
terreno, scavando cavità che
permettono una circolazione
agevolata dell'acqua,
consumando in misura rilevante
la sostanza organica in
decomposizione e controllando
in numero e qualità le
sottostanti reti
64. le meso-reti, legate ai pori del suolo e con
funzioni di apertura e rivestimento dei
microcanali di aerazione, dove interagiscono
i “trasformatori della lettiera”;
con attività di triturazione e digestione della
materia organica in decomposizione, di
formazione di complessi organici e organico-
minerali, che sequestrano alcune sostanze e
ne mobilizzano altre, di dispersione delle
microreti e incentivazione del loro
metabolismo;
65. macro-reti - “ingegneri del suolo”
formiche e lombrichi, termiti, coleotteri, ma
anche molluschi, miriapodi, isopodi e vertebrati
quali le talpe, in grado di spostarsi
liberamente nel suolo e di trasformarlo
anche in maniera rilevante.
Possono modificare in modo notevole tratti
anche ampi di terreno, scavano cavità che
permettono una circolazione condotta dell’acqua,
consumano e spostano
verticalmente e orizzontalmente la sostanza
organica in decomposizione, controllano
in numero e qualità le altre reti.
66. Ciascun organismo in questi tre
sistemi interagisce direttamente o
indirettamente con gli altri, sebbene per lo
più ne sia indipendente per quanto
riguarda le risorse alimentari, in un
complesso ecosistema, dove l’alterazione di
alcuni processi può comportare dei
cambiamenti nel funzionamento dell’intero
sistema.
Edafon Pedon
67. Microfauna Protozoi, Nematodi,
(< di 0,2 mm) Rotiferi, Tardigradi Proturi
Dipluri
Mesofauna Anellidi Enchitreidi, Esapodi Collemboli
(da 0,2 a 2 mm) Microartropodi Acari Altri Esapodi (1)
Pseudoscorpioni
Miriapodi (1) Pauropodi
Sinfili
Anellidi Lombricidi
Macrofauna Molluschi Esapodi (2)
(da 2 a 100 mm) Macroartropodi
Araneidi,
Opilionidi
Crostacei Isopodi
Miriapodi (2) Diplopodi
Chilopodi
Megafauna Vertebrati Insettivori
(> di 100 mm) Roditori
_________________________________________
(1): da 0,2 a 2 mm; (2): da 2 a 100 mm
68.
69.
70. La pedofauna accelera il recupero delle comunità
microbiche
I microartropodi e gli enchitreidi,
disperdendo le spore dei funghi e brucando
selettivamente le loro ife,
accelerano il recupero della microflora
Oltre a ciò, aumentano esponenzialmente le superfici
alimentari attaccabili da batteri e funghi, aumentando
il tasso di decomposizione della sostanza organica
92. Chilopodi (Zapparoli,2012)
Ubicazione dei reperti del gen.
Lithobius in Italia
(45% delle specie della fauna
nazionale)
Stato delle conoscenze faunistiche in Italia
93. Dal livello del mare….
poche specie di Geofilomorfi alofili legati
alle banquettes di Posidonia (nel Mediterraneo)
o ad altri ambienti costieri
….ad oltre 4000 m slm
Lithobius demavendicus
Iran, Mt. Demavend
I Chilopodi: distribuzione altitudinale e ambientale
95. 486 spp. di Miriapodi in
Europa
162 specie in Italia
Zapparoli, 2008
96. Hymenoptera Formicidae
Gruppi funzionali (Andersen 1995)
OP = opportunists
DD = dominant Dolichoderine
CCS = cold climate specialists
GM = generalised Myrmicine
CR = Criptic
IndVal (Dufrene & Legendre 1997)
- Indice di quanto una specie sia indicatrice di
una determinata tipologia ambientale
Combina informazioni sulla
SPECIFICITY
FIDELITY
- Possibile testare la significatività mediante test
di permutazione
99. Un tasso estremo di endemismo
Il 58% delle spp. italiane di Pseudoscorpioni e
il 59% degli Isopodi terrestri e dei Diplopodi sono
endemici
Tra gli altri animali endemici, sono notevoli le
percentuali di endemismo tra gli insetti primitivi,
quali Diplura (47%) e Blaptaria (52%)
100. 3,630 spp. di Carabidi in Europa
1.315 spp. in Italia, 366 endemiche (27.75%!)
Vigna Taglianti, 2008
103. 1) le specie epigee, che abitano la lettiera, vivendo sopra la superficie minerale del
suolo, principalmente negli strati superficiali della lettiera di foreste e boschi. La loro
attività sembra avere poco effetto sulla struttura o sugli aggregati del suolo
2) le specie aneciche, che vivono in tunnel nel suolo minerale dove portano le foglie
morte dagli strati superficiali del suolo, per nutrirsene (Lee, 1985). Le sostanze
organiche così si mescolano con i minerali e portano alla formazione di strutture
organico-minerali stabili all’interno delle loro deiezioniLe forme aneciche formano anche
una rete estesa di tunnel, contribuendo alla formazione e alla stabilizzazione degli
aggregati
Il grande lombricologo francese Bouché distinse tre gruppi eco-morfologici di lom
3) le specie endogee, che vivono
negli orizzonti minerali del suolo
e si nutrono di suolo arricchito di
sostanza organica, considerate tra i
maggiori agenti dell’aggregazione e
la stabilizzazione della sostanza
organica del suolo (Lavelle e Spain,
2001)
104. [da Ligthart T.N., Peek G.J.C.W., 1997:
Evolution of earthworm burrow systems
after inoculation of lumbricid earthworms
in a pasture in the Netherlands. Soil Biol.
Biochem. 29: 453-462.]
4 specie inoculate: A. caliginosa, A. longa,
L. rubellus, L. terrestris. La percentuale di
gallerie ad orientamento verticale aumenta
col tempo. La densità delle gallerie
ramificate rispetto al sistema totale è
massima nel sistema giovane e diminuisce
col tempo. Il sistema di gallerie man mano
si sposta in profondità.
106. Autori (Dip. ISPRA)
Federico Araneo (SUO-IST)
Fabio Baiocco (AMB-NET)
Pietro Massimiliano Bianco (NAT-CAR)
Valter Bellucci (NAT-SOS)
Serena Bernabei (ACQ-MON)
Nicoletta Calace (SUO-IST)
Emiliano Canali (NAT-CAR)
Susanna D’Antoni (NAT-APR)
Francesca De Giacometti (ACQ-MON)
Marco Di Leginio (SUO-IST)
Dania Esposito (RIS-TEC)
Francesca Floccia (NAT-BIO)
Fiorenzo Fumanti (SUO-IST)
Maria Francesca Fornasier (AMB-MPA)
Carlo Jacomini (NAT-BIO)
Lucia Cecilia Lorusso (NAT-BIO)
Stefano Lucci (NAT-SOS)
Stefania Mandrone (NAT-SOS)
Ines Marinosci (AMB-NET)
Gianluca Maschio (RIS-TEC)
Riccardo Nardelli (CRA 16)
Maria Cecilia Natalia (NAT-APR)
Pietro Paris (RIS-TEC)
Flavia Saccomandi (ACQ-COS)
Roberto Sannino (NAT-SOS)
Cecilia Silvestri (ACQ-SOS)
Stefano Ursino (RIS-DIR)
107. Obiettivi
• Valutare la vulnerabilità
potenziale dei siti italiani della
Rete Natura 2000 ai diversi tipi
di prodotti fitosanitari
• Realizzare una base conoscitiva
e un approccio integrato utile
a definire le misure appropriate
per prevenire eventuali fenomeni
di degrado dello stato di
conservazione delle specie e degli
habitat tutelati dalle Direttive
Habitat e Uccelli derivanti
dall’utilizzo dei prodotti
fitosanitari
108. Natura 2000 vs. Agricoltura
2.585 Siti di Importanza Comunitaria (SIC) e Zone a Protezione Speciale (ZPS)
Aree agricole: 30% della superficie Natura 2000 (tot. 6.400.000 ha)
oltre 200.000 aziende agricole svolgono attività all’interno dei siti Natura 2000
109. Modello concettuale per Indice di vulnerabilità
ai pesticidi di Natura 2000
Il modello concettuale ha previsto l’individuazione della sorgente, delle vie di esposizione
e dei recettori coinvolti nella valutazione dei potenziali impatti
La procedura di calcolo è stata adattata dal modello di calcolo PRA.MS.
(https://www.eionet.europa.eu/software/prams)
L’algoritmo utilizzato consiste in un modello a punteggi misto (additivo e moltiplicativo) in
grado di calcolare un indice complessivo di pericolo per ogni Area Natura 2000