GLOBAL AMPHIBIAN DECLINE La perdita di biodiversità globale è

GLOBAL AMPHIBIAN DECLINE
La perdita di biodiversità globale è attualmente una delle maggiori preoccupazioni a
livello mondiale. Benché l’esatto numero di specie che sta scomparendo non sia nota,
si è stimato che l’attuale tasso di estinzione sia maggiore di quello mai conosciuto
negli ultimi 100000 anni (Wilson, 1992; Eldridge, 1998).
Come parte della globale crisi di biodiversità molte popolazioni di anfibi sono in
declino in tutto il mondo. Dal 1993 si è registrato che più di 500 popolazioni sono in
declino o sono elencate come specie che necessitano di particolari azioni di
conservazione (Alford & Richards, 1999; Blaunstein & Kiesecker, 2002). Le cause
sono state imputate ad una combinazione di fattori locali come l’alterazione e
frammentazione dell’habitat (Alford & Richards, 1999), la scomparsa di ambienti
idonei alla riproduzione, l’inquinamento, l’introduzione di specie alloctone, patogeni
(Daszak et al., 1999 e 2000; Harvell et al., 2002) unitamente a fenomeni su larga
scala come il cambiamento climatico globale (Pounds, 2001) e l’aumento delle
radiazioni UV-B (Blaustein et al., 1994 Marquis et al., 2008).
In alcuni casi sono state documentate estinzioni di popolazioni in aree
apparentemente incontaminate, che possono essere spiegate solo da effetti globali
come i cambiamenti climatici e/o aumento di radiazioni.
Gli Anfibi sono particolarmente sensibili ai cambiamenti ambientali: la loro doppia
vita, acquatica e terrestre, li espone infatti a pressioni ambientali proprie di ambienti
diversi molto più di quanto avvenga per le altre Classi di vertebrati. Spesso gli Anfibi
sono quindi i primi animali a soffrire in aree in cui il degrado dell’ambiente è al suo
inizio, spesso non evidenziato da altri descrittori. Questo motivo fa di essi importanti
bioindicatori (Blaustein, 1994; Blaustein & Wake, 1995; Blaunstein & Johnson,
2003): il monitoraggio dello stato di salute delle loro popolazioni consente infatti di
controllare lo stato dell’ambiente che sta loro intorno e di riconoscere
tempestivamente situazioni di degrado.
EFFETTI DELLE RADIAZIONI UV-B SUGLI ANFIBI
Le radiazioni UV-B sono una delle cause di declino degli anfibi. E’ noto che le
radiazioni UV-B inducono effetti subletali che possono influenzare crescita e
sviluppo, comportamento, fisiologia ed anatomia degli anfibi (Betsy et al. 2008). Gli
effetti dell’esposizione agli UV-B possono manifestarsi nella fase embrionale con
una riduzione del tasso di schiusa (Blaunstein 2002; Marquis et al., 2008); inoltre
diversi studi dimostrano che l’esposizione degli embrioni alle radiazioni ultraviolette
può non manifestarsi nella fase embrionale, ma gli effetti si possono osservare negli
stadi di sviluppo seguenti. Ad es., embrioni di Rana temporaria esposti ad UV-B non
mostrano una diminuzione del tasso di sopravvivenza, o riduzione della taglia degli
embrioni (Pahkala 2001) e nemmeno un aumento della frequenza di anomalie a
livello embrionale. Tuttavia le larve sviluppatesi da embrioni sottoposti ad UV
mostrano un aumento nella frequenza di anomalie nello sviluppo, metamorfosano più
tardi e sono più piccole delle larve derivate da embrioni non sottoposti ad UV-B
(Pahkala, 2001).
Quindi gli effetti delle radiazioni UV sugli anfibi sono complesse. Le radiazioni UV
possono uccidere direttamente gli anfibi, causare effetti subletali oppure sommare i
loro effetti negativi a quelli di inquinanti ambientali (pH, nitriti, nitrati etc.), patogeni
o cambiamenti del clima. E’ da considerare inoltre che gli effetti delle radiazioni UVB possono variare da specie a specie (Betsy et al. 2008), e tra popolazioni della stessa
specie con le condizioni climatiche, geografiche e le caratteristiche chimiche
dell’acqua (Blaunstein, 1998; Betsy et al. 2008).
RANA TEMPORARIA COME BIOINDICATORE
Il presente progetto ha verificato la possibilità di utilizzare Rana temporaria per la
valutazione degli effetti delle radiazioni ultraviolette, in modo tale da poter esser
impiegata per il monitoraggio del territorio valdostano. Questo anfibio è diffuso su
tutto il territorio valdostano dalle basse alle alte quote. E’ inoltre particolarmente
sensibile ai cambiamenti ambientali per le sue caratteristiche biologiche: sensibilità
delle uova non protette da guscio calcareo (Ashley Mattoon, 2000), rapidi tassi di
crescita larvale, permeabilità ed elevata sensibilità della pelle, ciclo vitale complesso.
Le femmine di Rana temporaria in genere depongono centinaia di uova spesso in
acque basse di pozze o stagni privi di vegetazione, dove sono esposte direttamente ai
raggi del sole. Dopo la schiusa le larve trascorrono un arco di tempo considerevole in
acque basse dove sono ancora sottoposte a raggi solari diretti. In questo stadio della
vita, impossibilitati ad allontanarsi, i girini sono esposti ai deleteri effetti degli UV-B.
Mentre le larve di alcune specie di anfibi evitano attivamente l’esposizione agli UVB, quelle di Rana temporaria non lo fanno. Esiste infatti un conflitto tra la necessità
di esporsi a temperature elevate che aumentano il tasso di crescita e quindi la fitness
individuale (negli anfibi, soprattutto nelle femmine, la taglia è correlata
positivamente con il successo riproduttivo) e quella invece di ripararsi dagli effetti
nocivi dell’esposizione alle radiazioni ultraviolette.
LO STUDIO SPERIMENTALE
Durante l’estate 2007 abbiamo condotto uno studio sperimentale su girini di Rana
temporaria. Lo studio è stato svolto in tre località situate nella parte Nord
occidentale della Valle d’Aosta: Saint Pierre – m 650 s.l.m., Planaval – m 1512 s.l.m.
(Valgrisenche) e Thumel – m 2000 s.l.m. (Val di Rhemes).
In ognuna delle tre aree di sperimentazione sono state poste 6 vasche contenenti uova
di Rana temporaria raccolte in tre ambienti di quote diverse:
Arpnouva (Comune di Courmayeur), sito a circa 1750 m s.l.m.
Combal (Comune di Courmayuer), sito a 1964 m s.l.m
Alpe Vaudet (Comune di Valgrisenche), sito a circa 2283 m s.l.m
Tutte le vasche sono state poste sotto i raggi diretti del sole, ma tre, una per ciascuna
zona di provenienza, sono state protette dal plexiglass + Mylar (pellicola di
polietilene che scherma le radiazioni ultraviolette). La capacità di filtro è stata testata
presso l’ARPA della Valle d’Aosta con la gentile collaborazione del dr. Diemoz,
attraverso l’utilizzo di 2 radiometri a banda larga in grado di misurare la radiazione
ultravioletta (UV-B) ponderato secondo la curva eritemale. Dall’esame è risultato che
il plexiglass da solo scherma l’86% dell’UV-B mentre il plexiglass + Mylar scherma
il 99,8% degli UV-B.
Ciascuna vasca conteneva 10 litri d’acqua sostituita ogni 7 giorni. I girini sono stati
nutriti ad libitum. Le vasche sono state controllate una volta alla settimana; i
parametri ambientali quali la temperatura minima e massima dell’acqua sono stati
raccolti tre volte alla settimana.
Sono stati misurati, negli stadi larvali, parametri di:
1) Accrescimento: una volta alla settimana veniva rilevato lo stadio di sviluppo
secondo Gosner (1960) e misurata la lunghezza del corpo (SVL) da foto
digitale attraverso opportuni programmi grafici (imageJ).
2) Anomalie di sviluppo: mortalità (N larve morte) e malformazioni (N larve con
malformazioni).
3) Effetti genotossici: allo stadio di sviluppo 41 secondo Gosner (1960) 8 girini
per ogni campione sono stati sacrificati per prelevare il sangue necessario per
l’analisi dei micronuclei. Strisci di sangue dei girini, fissati in metanolo e
successivamente colorati con arancio di acridina, sono stati osservati al
microscopio a fluorescenza. Si è proceduto alla conta delle cellule ed
all’identificazione delle anomalie nucleari.
4) Parametri comportamentali: ogni due settimane sono state effettuate delle
riprese video dell’attività di nuoto delle larve di Rana temporaria. Le riprese
video dei girini sono ancora in corso di analisi, effettuata attraverso un
apposito programma informatico: Swimming Behavioural Recorder (SBR).
Questo programma permette l’analisi dinamica del movimento di organismi, in
questo caso delle larve di Rana temporaria, al fine di verificare la presenza di
alterazioni nel comportamento dei girini. Al momento si sta procedendo
all’analisi di sette minuti delle riprese video del nuoto di sette girini per ogni
campione. Per ogni filmato verranno considerati i seguenti parametri: velocità
media del girino, in millimetri/secondi; velocità massima istantanea del target,
in millimetri/secondi e percentuale di tempo (in relazione alla sua durata) in cui
il girino si è mosso con velocità maggiore della soglia “MinSpeedFilter”.
RISULTATI ATTESI
Da questo studio ci attendevamo di rilevare effetti negativi su girini che sono esposti
alle radiazioni UV, mentre ci attendevamo che quelli protetti da Mylar risentissero in
misura minore di tale effetto. In particolare abbiamo ipotizzato che in generale, per i
girini allevati in presenza di schermo agli UV-B si dovessero registrare:
1.
2.
3.
tassi di sopravvivenza e sviluppo maggiori rispetto a girini esposti a UV-B;
tassi di alterazioni del DNA inferiori.
tassi di malformazione inferiori;
RISULTATI OTTENUTI
Dall’analisi dei dati raccolti risulta che per le tre località di sperimentazione, Saint
Pierre, Planaval e Thumel:
1.
2.
3.
la taglia dei girini allo stadio 41 di (Gosner, 1960) protetti nello sviluppo dalle
radiazioni UV-B è risultata significativamente maggiore per le quote di
allevamento più elevate (Planaval p<0,001 e Thumel p<0,052) e vicino alla
significatività nel sito di St. Pierre (p=0,069)
il tasso di anomalie nucleari in assenza di esposizione ad UV-B è
significativamente inferiore nei girini non esposti direttamente ai raggi del sole
nelle popolazioni di St. Pierre (p<0.001) e Thumel (p=0.001) e vicino alla
significatività nel sito di Planaval (p=0.063).
Non sono stati osservati invece casi di malformazione o mortalità.
CONCLUSIONI
Le radiazioni ultraviolette svolgono un ruolo non trascurabile nel declino mondiale
delle popolazioni degli anfibi soprattutto per quanto riguarda l’esposizione delle loro
larve. Infatti nell’esperimento effettuato i girini di Rana temporaria esposti alle
radiazioni ultraviolette hanno dimostrato una diminuzione dell’accrescimento e un
maggior numero di anomalie nucleari, indipendentemente dalla quota di allevamento,
rispetto ai girini dotati di filtro protettivo.
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