vegetazione e fauna bioindicatori essenziali per la valutazione degli

Università Politecnica delle Marche
Dipartimento di Scienze Ambientali
e delle Produzioni Vegetali
45° Congresso Internazionale SISV
Cagliari, 22 - 24 giugno 2009
VEGETAZIONE E FAUNA
BIOINDICATORI ESSENZIALI PER LA
VALUTAZIONE DEGLI AGROECOSISTEMI
Fabio Taffetani, Michele Rismondo
Lo studio dell’agroecosistema
•
Agroecosistemi ‐ storicamente hanno arricchito, gestito e conservato una grande biodiversità
‐ attualmente prevalgono logiche agroindustriali (monocultura ripetuta, semplificazione ambientale, abuso di fitofarmaci e della genetica)
•
Conservazione biodiversità
‐ obiettivo largamente condiviso all’interno dell’UE (PAC, Countdown 2010) ‐ ma concretamente eluso sia dalla ricerca che nella sua applicazione alle politiche agro‐
ambientali •
Ricerca settore agronomico
‐ ricerca indirizzata principalmente alle dinamiche produttive: ‐ miglioramento tecniche colturali per ottimizzare quantità prodotto
‐ riduzione sostanze chimiche se direttamente o indirettamente (DDT) nocive alla salute umana •
Ricerca settore ambientale ‐ attenzione alla conservazione aree di maggior valore naturalistico, considerate come principali serbatoi di biodiversità ‐ completamente trascurate le ampie superfici ad intensa utilizzazione agronomica spesso già caratterizzate da un assai ridotto livello di biodiversità STUDI DELLA VEGETAZIONE IN AREE AGRICOLE RAPPRESENTATIVE
Regione FRIULI VENEZIA GIULIA
Provincia UDINE
Comune AIELLO DEL FRIULI
Regione VENETO
Provincia PADOVA-TREVISO
Comune BADOERE, QUINTO
Località PARCO DEL SILE
Regione FRIULI VENEZIA GIULIA
Provincia GORIZIA
Comune S.CANZIAN D’ISONZO
Regione MARCHE
Regione EMILIA ROMAGNA
Provincia BOLOGNA
Comune OZZANO DELL’EMILIA
Località BACINO RIO CENTONARA
STUDI DELLA VEGETAZIONE IN AREE AGRICOLE SPERIMENTALI
Regione MARCHE
Provincia ANCONA
Comune FALCONARA
Località ROCCA PRIORA
Regione MARCHE
Provincia ANCONA
Comune SERRA DE’CONTI
Località BACINI SPESCIASPESCIA-BOTTIGLIE
Regione MARCHE
Provincia MACERATA-FERMO
Comune SARNANO-AMANDOLA-MONTEMONACO
Località COLLE-VIDONI-ISOLA S.BIAGIO
RISULTATI
ANALISI DEL PAESAGGIO VEGETALE
Studio integrato del paesaggio vegetale in aree sperimentali per la valutazione delle misure agro‐ambientali del PSR Marche
Bacino Bottiglie (60 Ha) - Comune di Serra de’Conti – Provincia di Ancona
Bacino Spescia (80 Ha) - Comune di Serra de’Conti – Provincia di Ancona
SERIE DI VEGETAZIONE DEI BACINI SPESCIA E BOTTIGLIE (SERRA DE CONTI)
SERIE COLLINARE EDAFOXEROFILA SU SUOLI ARENACEI DELLA ROVERELLA
ROSO SEMPERVIRENTIS-QUERCO PUBESCENTIS sigmetum
1. Bosco Roso sempervirentis-Quercetum pubescentis
2. Mantello Spartio juncei-Cytisetum sessilifolii
3. Orlo forestale, aggr. a Bromus erectus e Osyris alba
4. Infestanti dei cereali
Biforo testiculatae-Adonidetum
commensali girasole Linario spuriae-Stachyetum annuae
cupanianae;
SERIE COLLINARE CLIMACICA SU SUOLI ARENACEI DEL CERRO
LONICERO XYLOSTEI-QUERCO CERRIDIS sigmetum
1. Bosco Lonicero xylostei-Quercetum cerridis
2. Mantello Corno sanguineae-Ligustretum vulgaris
3. Orlo Centaureo neapolitanae-Galietum albi
4. Prateria Centaureo bracteatae-Brometum erecti
5. Megaforbie nitrofile Pulicario dysentericae-Galietum albi
6. Infestanti del vigneto, aggr. a Cynodon dactylon e Convolvulus arvensis
7. Infestanti
dei
cereali
Biforo
testiculatae-Adonidetum
commensali barbabietola Linario spuriae-Stachyetum annuae
cupanianae;
SERIE DI VEGETAZIONE DEI BACINI SPESCIA E BOTTIGLIE (SERRA DE CONTI)
SERIE COLLINARE CLIMACICA SU SUOLI MARNOSI DEL CARPINO NERO
ASPARAGO ACUTIFOLII-OSTRYO CARPINIFOLIAE sigmetum
1. Bosco Asparago acutifolii-Ostryetum carpinifoliae
2. Vegetazione erbacea di margine aggr. a Agropyron repens
3. Megaforbie nitrofile, aggr.a Ballota nigra
4. Infestanti del vigneto aggr. a Cynodon dactylon e Convolvulus arvensis
5. Infestanti dei cereali Biforo-testiculatae-Adonidetum cupanianae; commensali
del girasole e della barbabietola Linario spuriae-Stachyetum annuae
SERIE COLLINARE EDAFOIGROFILA SU SUOLI MARNOSI
DELL’OLMO
SYMPHYTO BULBOSI-ULMO MINORIS sigmetum
6. Bosco Symphyto bulbosi-Ulmetum minoris
7. Mantello Corno-Ligustretum ed arbusteto Clematido-Rubetum ulmifolii
8. Commensali del vigneto, aggr. a Cynodon dactylon e Convolvulus arvensis
9. Commensali dei cereali Biforo testiculatae-Adonidetum cupanianae
CARTA DEL PAESAGGIO DEL BACINO BOTTIGLIE (SERRA DEI CONTI)
CARTA DEL PAESAGGIO DEL BACINO SPESCIA (SERRA DEI CONTI)
MODELLO
AGROECOSISTEMA
Sistema di bioindicatori per il monitoraggio
integrato degli ecosistemi rurali
indicatori essenziali, semplici, speditivi
comprensibili ed utilizzabili dai diversi ricercatori
e professionisti (agronomi, zoologi, biologi,
tecnici regionali, architetti, ingegneri, ecc.)
MODELLIZZAZIONE AGROECOSISTEMA
ELABORAZIONI GIS
DATI DI BASE
FOTOINTERPRETAZIONE
(ortofoto digitali)
GEOLOGIA, MORFOLOGIA,
IDROLOGIA, CLIMA, BIOCLIMA,
FLORA…
SPAZIALIZZAZIONE DELLE
COMPONENTI BIOLOGICHE E
FISICHE DEL TERRITORIO
ANALISI VEGETAZIONALE
ANALIS FLORISTICA E
RILEVAMENTO DELLA
VEGETAZIONE
PRODOTTI CARTOGRAFICI
CARTE FISICHE
(geologia -suoli - geomorf.zonaz. climat.)
CARTE TEMATICHE
FAUNISTICHE
CARTA DELLA
VEGETAZIONE
CARTA DEGLI INDICI
FAUNISTICI
ANALISI
FITOSOCIOLOGICA
(associazioni vegetali)
ANALISI
SINFITOSOCIOLOGICA
(serie di vegetazione)
CARTA DELLE
SERIE DI VEGETAZ.
CARTA DEGLI INDICI
VEGETAZIONALI
ANALISI FAUNISTICA
TRAPPOLAGGIO
(carabidi-micromammiferi)
ANALISI DEI DATI
(riconoscimento,analisi genetica
di popolazione)
INDICATORI FAUNISTICI
(impatto lavorazioni agricole,
frammentazione)
MODELLO
BIOINDICATORI
AGROECOSISTEMA
CARTA DELLE UNITÀ
DI PAESAGGIO.
ANALISI
GEOSINFITOSOCIOLOGICA
(geoserie di vegetazione)
DATABASE FLORA
DATABASE
AUTOECOLOGIA DELLA
VEGETAZIONE
QUADRO
SINTASSONOMICO
DATABASE
SINATSSONOMIA
DATABASE FLORA E
VEGETAZIONE
classi sintassonomiche
forme biologiche
tipi corologici
valore evolutivo delle classi
INDICI SINTETICI
•Indice di Maturità (M)
•Indice di Igrofilia (H)
•Indice di Xerofilia (X)
•Indice di Alofilia (A)
•Indice di Biodiversità
•Indice degli Adattamenti
•Indice della Corologia
SISTEMA DI BIOINDICATORI PER IL MONITORAGGIO DELL’AGROECOSISTEMA
Esalta il valore descrittivo delle specie e delle cenosi erbacee
(7 dei 9 livelli di maturità sono costituiti da classi di vegetazione erbacea)
TRIFOLIO-GERANIETEA
FESTUCO-BROMETEA
Cenosi di specie erbacee
perenni legate agli
ambienti ecotonali di
margine forestale
Orlo forestale Asparago
acutifolii-Osyridetum
albae
bosco
Cenosi di specie erbacee
perenni legate agli ambienti
saltuariamente sottoposti a
pascolo o sfalcio
Prateria a forasacco
Centaureo bracteataeBrometum erecti
mantello
maturità
orlo
STELLARIETEA
ARTEMISIETEA
Cenosi di specie erbecee
annuali legate agli
ambienti annualmente
rinnovati
Cenosi di specie erbacee perenni
invasive legate agli ambienti
antropizzati ricchi di nutrienti
Margine di
megaforbie nitrofile
aggr. a Avena
sativa
Commensali dei
vigneti aggr. a
Diplotaxis
erucoides
prateria nitrofile frutteti
disturbo
Commensali dei campi di
cereali Biforo testiculataeAdonidetum cupanianae
commensali
SISTEMA DI BIOINDICATORI DEGLI AGROECOSISTEMI
ANALISI QUALITATIVE
9 Rilevamento del paesaggio vegetale anche in aree ad elevata artificializzazione
9 Inquadramento nel sistema gerarchico del paesaggio alle diverse scale
9 Suddivisione del territorio in aree omogenee (potenzialità, stato di conservazione, ecc.)
ANALISI QUANTITATIVE
DATABASE DELLA VEGETAZIONE
9Costituzione di un database (condivisibile ed aggiornabile),
attribuzione di ogni taxon ad una classe di vegetazione
basato
sulla
INDICI SINTETICI
9 Attribuzione numerica di un valore di maturità alle diverse classi di vegetazione
9 Evidenziazione eventuale presenza di fattori limitanti (igrofilia, xerofilia, alofilia)
9 Misurazione della tendenza alla strutturazione/ringiovanimento su base ecologica
9 Misura della banalizzazione e della resilienza floristica su base corologica
9 Ricchezza floristica (biodiversità specifica), n° specie per unità di superficie
ANALISI CARTOGRAFICA SU GIS
9Base cartografica GIS unità di vegetazione – unità di paesaggio
9Spazializzazione cartografica degli indici del sistema
9Possibilità applicazione a diversa scala (rilievo
→ cenosi → serie → paesaggio)
INDICI SINTETICI CONTENUTI NEL SISTEMA
Indice di Maturità (IM)
Grado di maturità della cenosi vegetale in relazione al grado di disturbo antropico
Indici di Xerofilia (IX), Igrofilia (IH) e Alofilia (IA)
Presenza di specie adattate ad ambienti condizionati da fattori limitanti nel terreno
Indice di Biodiversità floristica (sp/mq)
Abbondanza relativa delle specie per unità di superficie nelle diverse cenosi vegetali
Indice degli adattamenti ecologici (forme biologiche)
Misura le modalità di sopravvivenza della singola specie per superare la stagione avversa.
Confrontando il rapporto tra specie annuali e perenni esprime la tendenza pioniera e il grado
di disturbo delle formazioni erbacee.
Indice delle influenze biogeografiche (tipi corologici)
Indica il grado di banalizzazione delle cenosi vegetali in relazione alle pratiche agronomiche
attraverso la presenza di endemiche e del rapporto tra neofite (specie avventizie) e archeofite
APPLICAZIONE DEL MODELLO
Alcuni esempi di misurazione dei bioindicatori sintetici su base floristica e vegetazionale negli agroecosistemi dei bacini di Bottiglie e Spescia
12
6
10
5
8
4
MATURITÀ (IM)
6
3
BIODIVERSITÀ (sp/mq)
4
2
2
1
0
0
ESEMPI DI INDICI
SINTETICI
SERRA DE’ CONTI – Bacino Bottiglie
Serie del cerro
1 - Bosco di cerro
2 – Mantello
3 – Orlo forestale
4 – Prateria a Bromus erectus
5 – Megaforbie nitrofile
6 – Commensali vigneto
7 – Commensali cereali
FORME BIOLOGICHE
• Arboree (fanerofite)
• Arbustive (nanofanerofite)
Specie perenni • Piante con bulbi, rizomi e
tuberi (geofite)
• Erbacee (emicriptofite)
Specie annuali
• Erbacee (terofite)
1
2
3
4
5
IM
1
2
3
6
7
sp/mq
4
5
6
7
ANALISI COMPARATIVA
DELLE AREE DI STUDIO
Bottiglie
9 Elevata parcellizzazione
9 Diversificazione colturale
9 Agricoltura biologica (Mis.F2)
9 Elevata complessità strutturale
del sistema
Spescia
9 Macro-parcellizzazione
9 Ridotta diversificazione colturale
9 Agricoltura convenzionale (diserbo
Uso del suolo ‐ Bottiglie
22%
sup.coltivate
aree semi‐naturali
78%
Uso del suolo ‐ Spescia
5%
sup.coltivate
su colture e margini)
9 Semplificazione
sistema
strutturale
aree semi‐naturali
del
Rocca Priora
9 Massimo
sfruttamento
delle
superfici coltivabili (per ogni
95%
Uso del suolo ‐ Rocca Priora
11%
appezzamento)
9 Ridotta diversificazione colturale
9 Basso impatto (Mis.F1)
9 Presenza di terreni a riposo
(2007)
sup.coltivate
aree semi‐naturali
89%
CONFRONTO
Indice di Maturità IM
CARTA INDICE MATURITA’
VALORI STRUTTURA VEGETAZIONE
MATURITA'
9
BOSCHI
Boschi climacici
ARBUSTETI e PREBOSCHI
8
Mantelli forestali, arbusteti e garighe
7
APERTURA O PREPARAZIONE AL BOSCO
Orli e aperture forestali di erbacee perenni
RUDERALI ED ORLI NITRIFICATI
6
Erbacee perenni ruderali, nitrofile e mesofile
5
4
3
2
1
0
PRATERIE MATURE
Pascoli e prati‐pascoli di erbacee perenni
PRATERIE REGOLARMENTE SFALCIATE
Prati e margini erbosi perenni soggetti a sfalcio
FASE A MEGAFORBIE
Margini erbosi di ruderali nitrofile perenni
COLONIZZAZIONE PIONIERA
Praterie e calpestii di erbacee annuali
SPONTANEE DEI COLTIVI
Vegetazione commensale dei coltivi
SOLO PIANTE COLTIVATE
Specie coltivate e/o esotiche
INDICATORI FAUNISTICI
Coleotteri Carabidi
(per integrare la misurazione degli impatti di pratiche agronomiche non misurati o misurabili dalle piante)
Micromammiferi
(per la valutazione del livello di isolamento e del grado di frammentazione della rete ecologica)
I Carabidi come biondicatori
sono utilizzati come efficaci indicatori ambientali, sia in condizioni di elevata naturalità, che in aree antropizzate (Brandmayr & Pizzolotto, 1994; Brandmayr et al., 2002; Rainio & Niemelä, 2003) grazie a molte caratteristiche vantaggiose
•
•
•
•
•
•
•
•
Presentano una larga diffusione in quasi tutti gli ambienti
Si distribuiscono secondo chiare preferenze di habitat
Vivono prevalentemente entro i primi centimetri di spessore del suolo e hanno una limitata capacità di dispersione (tendenza alla riduzione della funzione alare)
Producono (salvo rare eccezioni) una generazione all’anno e per di più anche differenziata nel periodo stagionale
Rappresentano un elemento importante nella rete alimentare (sono predatori di piccoli invertebrati e fanno parte della dieta di anfibi, rettili, uccelli e piccoli mammiferi)
Facilità di campionamento (trappole a caduta) con dati di tipo quantitativo su presenza e frequenza delle specie
Sono facilmente manipolabili (grazie alla durezza dell’esoscheletro) nella fase di determinazione Sono un gruppo di artropodi ben conosciuto dal punto di vista tassonomico, biogeografico, biologico e autoecologico
CATEGORIE TROFICHE
Zoofagi
Predatori olfattivo-tattili di numerose popolazioni
(afidi, formiche, lumache, lombrichi)
Presenti soprattutto in ambienti forestali
Predatori visivi: presenti su suoli nudi o con
vegetazione arbustiva o erbacea poco densa
Es. Leistus fulvibarbis
Fitofagi (spermofagi eslcusivi)
Alimentazione a base di semi di piante erbacee,
come graminacee, crucifere e ombrellifere
Presenti soprattutto in habitat dominati dalle
erbe, come pascoli, praterie, margini erbosi
Es. Ophonus azureus
Zoo-fitofagi (zoo-spermofagi)
Specie opportuniste particolarmente abbondanti e
presenti in popolazioni numerose nei coltivi e
nelle aree antropizzate.
Es. Pseudophonus rufipes
Totale bacini
Categorie trofiche
100,00%
90,00%
80,00%
70,00%
60,00%
50,00%
40,00%
30,00%
20,00%
10,00%
0,00%
Bottiglie
Spescia
Zoofagi
Symphyto bulbosi-Ulmetum minoris
100,00%
90,00%
80,00%
70,00%
60,00%
50,00%
40,00%
30,00%
20,00%
10,00%
0,00%
Bottiglie
Spescia
Zoofagi
Fitofagi
Zoo-Fitofagi
Fitofagi
Zoo-Fitofagi
CATEGORIE RIPRODUTTIVE
Riproduttori autunnali
Specie che svernano allo stadio larvale, predominanti nei siti più
naturali o poco alterati, che corrispondono soprattutto ai boschi e in
seconda misura alle praterie stabili.
Es. Carabus violaceus
Riproduttori bimodali
Specie in cui lo svernamento può avvenire sia allo stadio larvale sia a
quello adulto.
Es. Abax parallelepipedus
Riproduttori primaverili
Specie che svernano allo stadio adulto, predominanti nei siti più
disturbati che corrispondono soprattutto agli ambienti ruderali ed
antropizzati.
Es. Brachinus crepitans
Totale bacini
Categorie riproduttive
100,00%
90,00%
80,00%
70,00%
60,00%
50,00%
40,00%
30,00%
20,00%
10,00%
0,00%
Bottiglie
Spescia
Autunnali
Centaureo bracteatae-Brometum erecti
100,00%
90,00%
80,00%
70,00%
60,00%
50,00%
40,00%
30,00%
20,00%
10,00%
0,00%
Bottiglie
Spescia
Autunnali
Bimodali
Primaverili
Bimodali
Primaverili
CONFORMAZIONE ALARE
E’ noto che le ali metatoraciche dei Carabidi tendono a rudimentarsi se
l’ambiente è stabile e poco soggetto a cambiamenti nel tempo, mentre gli
individui più adatti al volo sono quelli che migrano con maggiore facilità
(Brandmayr & Pizzolotto, 1994)
Brachitteri
Specie con ali metatoraciche di lunghezza inferiore a quella delle
elitre, incapaci di volare, sono presenti soprattutto in ambienti stabili
e scarsamente alterati.
Es. Carabus coriaceus
Macrotteri
Specie con ali metatoraciche di lunghezza superiore a quella delle
elitre, in grado di volare, sono presenti soprattutto in ambienti
degradati ed antropizzati.
Es. Poecilus cupreus
Conformazione alare
Totale bacini
100,00%
90,00%
80,00%
70,00%
60,00%
50,00%
40,00%
30,00%
20,00%
10,00%
0,00%
Bottiglie
Spescia
Brachitteri
Agropyro-Dactyletum
100,00%
90,00%
80,00%
70,00%
60,00%
50,00%
40,00%
30,00%
20,00%
10,00%
0,00%
Bottiglie
Spescia
Brachitteri
Macrotteri
Macrotteri
I Micromammiferi come bioindicatori
Valutazione grado di frammentazione e di complessità strutturale del
territorio a scala di dettaglio.
Grazie alla loro territorialità, alle abitudini alimentari e alla limitata
possibilità di spostamento, evidenziano la presenza di corridoi ecologici
misurabili attraverso l’intensità degli scambi genetici tra popolamenti.
Metodi di indagine:
9 Censimento faunistico attraverso l’analisi del contenuto delle borre di barbagianni
(Tyto alba Scopoli).
9 Trappolaggio diretto per lo studio di alcune popolazioni (densità, sex ratio,
ripartizione in classi di età, stato riproduttivo).
9 Analisi della struttura genomica tramite marcatori citologici e molecolari
Barbagianni
(Tyto alba Scopoli)
Arvicola rossastra
(Clethrionomis glareolus)
Paesaggi agricoli
Aspetto paesaggistico ingannevole
Funzionalità idrogeologica compromessa
Fenomeni diffusi di erosione
Proposte di integrazioni sulla Condizionalità
DISERBO
Sfalcio e diserbo sono pratiche agronomiche del tutto differenziate e in nessun caso alternative:
1.
lo sfalcio permette la maturazione e favorisce l’adattamento ecologico delle cenosi erbacee alle condizioni pedo-climatiche;
2.
le varie forme di diserbo chimico determinano il completo azzeramento dello stesso processo di maturazione;
3.
processo di maturazione per il quale sono necessarie diverse decine di anni.
Divieto di eseguire qualsiasi forma di diserbo nelle aree non produttive.
L’utilizzo di erbicidi di fatto determina
•
diminuzione della complessità del sistema cancellando le tipologie mature di vegetazione erbacea;
•
ritorno dei margini erbosi all’inizio della propria condizione dinamica;
•
invasione di specie ruderali, ancora più aggressive per le stesse aree coltivate confinanti che si vorrebbero proteggere;
•
rischio di erosione e smottamenti per il denudamento del terreno, la scarsa copertura e radicazione delle cenosi ruderali;
•
perdita della biodiversità (floristica e faunistica) locale;
•
limitazione della capacità di rispristino delle cenosi erbacee e di riequilibrio delle catene alimentari;
•
esposizione alla proliferazione di zoocenosi dannose.
A VOLTE UN’IMMAGINE PUO’ ESSERE PIU’ EFFICACE DI TANTE PAROLE!
GRAZIE PER L’ATTENZIONE