Interevnto dott. M. Riccucci - Società Italiana di Medicina Veterinaria

Biologia dei chirotteri e controllo degli
insetti vettori
foto F. Grazioli
foto J. Gathany, CDC
Marco Riccucci
Gruppo Italiano Ricerca Chirotteri (GIRC)
Corso della Società Italiana di Medicina
Veterinaria Preventiva (SIMeVeP)
Roma – 22 novembre 2013
Più di 1300 specie di
pipistrelli in tutto il mondo
52 in Europa (Eurobats)
35 in Italia
foto F.Grazioli
Dopo i Roditori, i Chirotteri
raggruppano il maggior
numero di specie nella classe
dei Mammiferi
- Solitari
- Coloniali: fino a 1.3 milioni
(Tadarida brasiliensis - USA);
tra 5 e 10 milioni (Eidolon
helvum -Zambia, Kasanka
National Park)
(Richter & Cumming 2006; Betke et al. 2008; Dietz et al.2009; Meyer et al.2011; BCI 2013)
Nyctalus noctula
Kerivoula papuensis
Ectophylla alba
(Rodríguez-Herrera et al. 2007)
Tadarida brasiliensis
(la più grande colonia
urbana del mondo, fino a
1.500.000 individui Austin, Texas)
(Kunz & Lumsden 2003)
Tippy Dam (Michigan, USA):
hibernaculum di una colonia di
circa 20,000 pipistrelli
photo © Consumer’s Energy
(Kurta et al. 1997)
Lophostoma silvicolum
(America Centrale e Meridionale)
utilizza nidi della termite
Nasutitermes corniger
(Dechmann et al. 2004; Kalko et al. 2006)
Kerivoula hardwickii hardwickii: ascidi della pianta
carnivora Nepenthes rafflesiana var. elongata (Brunei)
(Grafe et al. 2011)
Chirotteri
- notevole longevità
- basso tasso riproduttivo
- basso tasso di carcinogenesi
Partendo da una coppia di Pteropus sp. e una coppia di
Rattus sp. e ipotizzando una mortalità zero,alla fine di
un anno ci sarebbero 3/4 pipistrelli e 4.000 ratti
(Pierson & Rainey 1992; Wang et al. 2011)
Che cosa mangiano i pipistrelli?
- Insetti ed altri artropodi (scorpioni, ragni,
centopiedi, crostacei)
- uccelli
- rettili (lucertole)
- anfibi (rane)
- pesci
- piccoli mammiferi (topi, pipistrelli)
- sangue (3 specie di vampiri – Centro e Sud America)
- frutta
- fiori
- nettare
- polline
- semi
- foglie
Chirotteri italiani: insettivori
- due specie anche piscivore : Myotis
M.daubentonii)
capaccinii
e
- almeno una specie anche ornitofaga : Nyctalus
lasiopterus
- una specie (Myotis daubentonii) si ciba anche di
piccoli crostacei (Ostracodi e Cladoceri)
(Brosset & Delamare Deboutteville 1966; Lanza 2012)
Perché i pipistrelli stanno appesi
a testa in giù?
Adattamento evolutivo
- fuori dalla portata dei
predatori
- posizione ideale per il decollo
- struttura anatomica particolare
che non richiede dispendio di
energia
(Hill & Smith 1984)
Quanto tempo vivono i pipistrelli?
• Considerata la loro dimensione corporea, i pipistrelli
vivono 3,5 volte più di qualsiasi altro ordine di
mammiferi (Wilkinson e Sud 2002)
• Record di longevità : Myotis brandtii (Siberia,
inanellato), 41 anni (Podlutsky et al 2005).
Perché?
• Ibernazione? (Turbill 2011)
[Frequenza cardiaca: da 4/min durante l'ibernazione
fino a 1100/min durante il volo (Neuweiler 2000)]
• Resistenza alla ossidazione delle proteine? (Salmon
et al. 2009)
Nocturnality
Nel corso dell’evoluzione ricerca di una propria
nicchia ecologica all’interno dell’habitat.
Tre potenziali conseguenze negative della vita
diurna:
a) Predazione
b) Competizione con uccelli insettivori
e frugivori
c) Rischio di ipertermia (ali scure e
prive dei peli/penne)
Mystacina tubercolata
Ecolocalizzazione
I pipistrelli non sono ciechi
- emettono ultrasuoni (oltre 20KHz) con la laringe
e attraverso la bocca aperta o il naso
(es.Rhinolophidae)
L'ecolocalizzazione è utilizzata per orientarsi e per la
caccia, anche nel buio totale.
Ciclo vitale annuale
• Ibernazione
(letargo)
Inverno
DICEMBRE
Autunno
• Involo dei
piccoli
• Accoppiamenti
• Risveglio e
trasferimento ai
rifugi estivi
(nursery)
M
A
R
Z
O
Primavera
S
E
T
T
E
M
B
R
E
GIUGNO
Estate
• Parto e
allattamento
IBERNAZIONE
disponibilità alimentare stagionale
risparmio energetico
orologio biologico
temperature alle quali i pipistrelli vanno in letargo:
da -10 ° C a +21°C (Webb et al 1995), fino a +28°C
(Brosset 1962)
risveglio: ogni una o due settimane (per bere, per
alimentarsi, accoppiamenti, per cambiare sito
ibernazione). Ogni risveglio = consumo di riserve di
grasso pari a due/quattro settimane di letargo
Disturbo antropico di pipistrelli in letargo:
una seria minaccia per le popolazioni!
(Speakman & Thomas 2003; Altringham 2011)
Un evento critico: la nascita
• Alla nascita (il parto è generalmente podalico) i
pipistrelli sono già molto grossi, circa 20-30% del
peso della madre (ma fino al 43% !!); negli altri
mammiferi (inclusi gli esseri umani) è circa il 5-10%.
(Kurta & Kunz 1987; Kunz et al. 1994)
Parto
Specie minacciate
o in via di estinzione
• perdita degli habitat
• basso tasso riproduttivo
• pesticidi ed altri prodotti chimici tossici (Clark &
Shore 2001, O’Shea & Johnston 2009; Carravieri
& Scheifler 2012)
• malattie: WNS in USA (Frick et al. 2010), Lloviu
virus-LLOV in Spagna - Miniopterus schreibersii
(Negredo et al. 2011)
• cambiamenti climatici (Rebelo et al. 2009; Sherwin
et al. 2013)
• persecuzione (pregiudizi, superstizioni, vandalismo)
• caccia per fini alimentari (Mickleburgh et al. 2009)
White-Nose Syndrome – USA
Pseudogymnoascus destructans (ex Geomyces d.)
- più di 5,7 milioni di pipistrelli morti dal 2006
- 7 specie di pipistrelli in 22 stati americani e
5 province canadesi
White-Nose Syndrome - Europa
- Presenza del fungo Pseudogymnoascus
destructans in 17 stati europei (compreso il
Regno Unito, 2013) su 10 specie di Myotis
- Nessun fenomeno di mortalità di massa
Come proteggere i pipistrelli?
- habitat e rifugi (roost): edifici, alberi morti, grotte, ...
(EUROBATS,
GIRC)
- rifugi artificiali * Bat Box (Museo di Storia Naturale Università
di Firenze)
- valutazione rigorosa sull’impatto degli impianti eolici: negli
USA circa 600.000 pipistrelli uccisi dagli impianti eolici nel 2012
(Hayes 2013)
- divulgazione e didattica (scuole, riunioni, articoli divulgativi …)
- recupero degli individui orfani e fisicamente compromessi
Ditteri:il più importante ordine di
insetti nocivi per la salute umana
Flebotomi (leishmaniosi), Ceratopogonidi (morbo lingua blu), Culicidi
Sola attività ectoparassitaria (fastidio)
Potenzialità come vettori di agenti patogeni
Culicidi (Zanzare):
principali vettori di malattie
Zanzara – Ciclo vitale
Culicidae come vettori (Italia)
Malaria: Anopheles spp. (Di Luca et al. 2009; Romi et al.
2012); 1997,Grosseto (Baldari et al. 1998); 2009, FondiLatina
Chikungunya, 2007 - Aedes albopictus (Rezza et al. 2007;
Angelini et al. 2007)
West-Nile Fever, 1998, 2008-2011, 2013 - Culex pipiens
(Barzon et al. 2011)
Dengue, Febbre gialla – d’importazione ma possibili epidemie
in Italia – Aedes aegypti e Ae. albopictus (Toma et al. 2011)
Dirofilariasi, Ae.albopictus (Pampiglione et al.2001)
Encefalite da virus Usutu, 2009 – Culex spp. (Pecorari et al.
2009; Savini et al. 2011)
Zanzare:
problema sanitario emergente in Italia?
-3530 specie di zanzare nel mondo (Mosquito Taxonomy
Inventory)
-105 specie in Europa (Fauna Europaea)
-64 specie in Italia (Romi et al. 1997), una decina di interesse
sanitario
Aedes albopictus
- una delle 100 specie aliene più
dannose del mondo (IUCN/SSC
Invasive Species Specialist
Group)
- vettore di almeno 26 arbovirus
(Gratz 2004; Paupy et al. 2009)
Una nuova zanzara esotica
Aedes koreicus
originaria della Korea, già presente in Europa (Belgio)
dal 2008
segnalata in Veneto (provincia di Belluno) nel maggio
2011, veicolata da gomme usate o più probabilmente da
piante importate dal Belgio
vettore di West Nile Fever, encefalite giapponese, può
trasmettere Dirofilaria immitis
gli adulti pungono l’uomo sia di giorno che di notte
(Knight 1947; Cameron et al. 2010; Capelli et al. 2011; Montarsi et al.2013)
Emergenze (e Riemergenze)
di Zoonosi
Adattamento e resistenza degli agenti patogeni ai pesticidi
Cambiamenti climatici: tropicalizzazione del clima e global
warming
Globalizzazione (commercio, viaggi, migrazioni,
urbanizzazione)
Trasformazioni delle attività agricole
Importazione di animali e piante esotici
Povertà, Carestie
Terrorismo, Guerra batteriologica [epidemia malarica di
Cassino ad opera dei nazisti – 1944/45] (Snowden 2006)
Costruzione di dighe e sistemi di irrigazione
Un mondo senza zanzare?
A World without Mosquitoes (Fang 2010, Nature)
Zanzare: più di 100 milioni di anni di evoluzione
(Borkent & Grimaldi 2004)
Dalle scoperte di Ross e di Grassi almeno 300
milioni di persone morte a causa della malaria ma
nessuna delle oltre 3500 specie di zanzare
eliminata dall’uomo (Tremblay 1994; Murray et al.
2012)
Controllo Integrato delle Zanzare
• Controllo chimico
• Controllo fisico
• Controllo genetico
• Gestione ambientale
• Protezione personale
• Controllo degli spostamenti di persone e di merci
• Controllo biologico
non esistono soluzioni univoche ma solo
strategie di azione combinate
Controllo chimico
IERI
- DDT
Sintetizzato nel 1873
Paul Hermann Müller
• 1939: scopre l’azione insetticida del DDT
• 1948: riceve premio Nobel in Fisiologia - Medicina "per la
scoperta della grande efficacia del DDT come veleno da
contatto contro molti artropodi".
Vittime illustri della Malaria
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Alessandro Magno (323 a.C.)
l’imperatore Tito (81 d.C.)
Alarico, re dei Visigoti (410 d.C.)
Sant’Agostino (430 d.C.)
Guido Cavalcanti (1300)
Enrico VII di Lussemburgo (1313)
Dante Alighieri (1321)
Caravaggio (1610) (?)
Oliver Cromwell (1658)
Ferdinando III di Lorena (1824)
Anita Garibaldi (1849)
Fausto Coppi (1960)
Enrico
• Fu chiamata anche
"febbre romana" :
- morte di 21(!) papi:
Gregorio V (999),
Damaso II (1048),
Innocenzo III
(1216); Leone X
(1521),
Sisto V (1590);
Urbano VII (1590)
Malaria e DDT in Italia
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1902 - 177.946 casi con 9.908 morti
1944 - 133.842 casi con 421 morti)
1946-47 - Piano di Risanamento dell’Italia dalla Malaria
1946 - 38.123 casi con 280 morti
1947 - 13.979 casi con 93 morti
1948 - 2.256 casi con 4 morti
1949 - 376 casi con 0 morti
1953 - 9 casi con 0 morti
(Coluzzi in: Bruce-Chwatt & Zulueta 1980)
Controllo chimico
DDT
- milioni di vite umane salvate;
- eradicazione della malaria in Italia
- vietato in USA nel 1972 a causa di errate valutazioni
(Primavera silenziosa di Rachel Carson, 1962)
- praticamente innocuo per l’uomo ai dosaggi
antimalarici (24 volontari hanno ingerito 35 mg di DDT
al giorno per quasi due anni senza conseguenze)
(Hayes et al. 1971; Edwards 2004)
- nel 2006 l’Organizzazione mondiale della Sanità
(WHO) rilancia l’uso del DDT contro la malaria
Controllo chimico
OGGI
•
resistenza crescente ai pesticidi
quantità massicce
in agricoltura (National Academy of Sciences 1996;
Krieger 2010)
• riduzione numerica degli adulti compensata da
maggiore capacità riproduttiva (Russel et al. 2011)
• danni alla salute pubblica causati dai pesticidi
“moderni” (Fontenille et al. 2009; Krieger 2010)
• costi economici e danni ambientali (Pimentel 2009),
ad es. impatto sugli «organismi non bersaglio» (api e
altri insetti utili)
Regolatori della Crescita
(IGR)
Pyriproxyfen
• impediscono la trasformazione della larva in
insetto adulto, impedendo la riproduzione
• bassa tossicità verso gli organismi non bersaglio
• non producono derivati tossici
• rapidamente degradati nell'ambiente
(Fontenille et al. 2009; Becker et al. 2010)
Controllo fisico:
soppressione di insetti con mezzi fisici o meccanici
Controllo delle larve inibendo la respirazione
-strati galleggianti di perle non biodegradabili di
polistirene espanso (EPB)
-strati superficiali monomolecolari
Controllo degli adulti
-mass trapping
Metodi utilmente applicabili solo in situazioni
particolari (Al-Kubati et al.2011)
Controllo genetico
Pubblicazione del genoma di Anopheles gambiae,
principale vettore nella malaria in Africa (Holt et al. 2002;
Sharakhova et al. 2007) e di Aedes aegypti (Nene 2007)
Sterile
Insect
Techniques
(SIT): diffusione di
insetti sterili (Bellini et al. 2007; Benedict et al. 2007;
Hendrichs & Robinson 2009)
Sostituzione delle popolazioni utilizzando interventi
genetici che rendano le nuove zanzare refrattarie alla
malattia selezionata (Windbichler et al. 2011; Isoe et
al. 2011; Iturbe- Ormaetxe 2011)
Gestione ambientale
Interventi di modifica dell'habitat
• bonifica idraulica – es. Maremma, Agro Pontino
(ora incompatibile con la tutela delle aree umide);
• regolamentazione della coltivazione del riso
FONDAMENTALE!!
Controllo dei microambienti in cui le zanzare
si riproducono (pozze d'acqua temporanee,
discariche abusive, giardini, coltivazioni, ecc.)
le buone pratiche per combattere la
zanzara tigre
(Servizio Sanitario Regionale Emilia-Romagna)
Protezione personale
zanzariere da letto trattate con insetticidi (permetrina)
repellenti
topici: DEET (Koren et al. 2003; Sudakin & Osimitz 2010);
olio di Leem (WHO 1997; Paterson 2009); picaridina
(Katz 2008); olio di erba gatta (Nepeta cataria)
(Bernier et al.2005; Debboun et al.2007); olio
essenziale di Salvia dorisiana [Lamiaceae] (Conti et
al.2012)
spirali - mosquito coils a base di piretroidi (Lawrance
& Croft 2004)
vaporizzatori elettrici (piretroidi)
American Chemical Society
National Meeting, 6-11 settembre 2013
Symposium on Biopesticides
Repellenti naturali
• Alcuni composti chimici secreti
dalla nostra pelle, inclusa la
1-methylpiperzina, bloccano il
senso dell’odorato delle
zanzare
(Bernier 2013)
Controllo degli spostamenti di
persone e di merci
Globalizzazione
diffusione delle zanzare
Turismo
commercio
facilità di spostamenti di persone e merci
Controllo biologico
riduzione della popolazione
bersaglio
predatori
parassiti
agenti patogeni
competitori
tossine da microrganismi
(Becker
et al. 2010)
Predatori
Pisces (Gambusia affinis)
Amphibia (Triturus spp.)
Chiroptera
Coelenterata (Hydra spp.)
Turbellaria (Mesostoma spp.)
Crustacea (Copepodi – Marten & Reid 2007)
Odonata (Libellula spp.) [Lamborn 1890]
Heteroptera
Coleoptera
Trichoptera
Diptera
Parassiti
Nematoda
Patogeni
Fungi (Scholte et al. 2004)
Protozoa
Bacteria
Bacteria
Bacillus sphaericus (B.s.)
Bacillus thuringiensis israelensis (B.t.i.)
Eccellente sicurezza ambientale confermata
da numerose prove di laboratorio e sul campo;
Facilità di gestione
Positivo rapporto costi-benefici
Basso sviluppo di resistenza
Molto efficaci sulle larve di zanzara e
generalmente innocuo per la fauna non
bersaglio
B.t.i. ha provocato effetti negativi sul
successo riproduttivo degli uccelli (Poulin et al.
2010)
«Al di fuori delle situazioni di emergenza sanitaria
la lotta contro gli adulti è da considerare solo in via
straordinaria, inserita all’interno di una logica di
lotta integrata, e mirata su siti specifici, dove le
infestazioni di zanzare hanno raggiunto densità
oltre la ragionevole soglia di sopportazione.»
(Regione Emilia-Romagna. 2008. Per una strategia
integrata di lotta alla zanzara tigre)
Chiroptera (adulticidi biologici)
oltre due terzi delle oltre 1300 specie si nutrono di
insetti
già i chirotteri dell’Eocene si cibavano di zanzare
(Habersetzer et al. 1994)
Plinio il Vecchio (Naturalis Historia) “In cibatu culices
gratissimi”
Howard et al. 1912 “Bats are important mosquitodestroying animals”
Riccardo Bacchelli (La città degli amanti)
“I pipistrelli sono grandi distruttori di zanzare, perciò noi
li proteggiamo …”
Pipistrelli e Zanzare
in laboratorio pipistrelli del genere Myotis hanno
divorato 10 zanzare al minuto per diversi minuti
(Griffin et al. 1960)
in condizioni sperimentali riduzione del 32%
nella deposizione di uova da parte di Culex spp.
associata alla predazione di Myotis septentrionalis
(Reiskind & Wund 2009)
in natura 20 specie di pipistrelli (delle 35
presenti in Italia) hanno i Culicidi nella loro dieta;
per almeno 7 specie (*) si tratta di quantità
rilevanti (Riccucci 2011)
PIPISTRELLI e ZANZARE (Italia)
• Rhinolophus hipposideros *
• Myotis bechsteinii
• Myotis brandtii *
• Myotis capaccinii *
• Myotis daubentonii
• Myotis emarginatus
• Myotis mystacinus *
• Myotis nattereri
• Pipistrellus kuhlii
• Pipistrellus nathusii *
• Pipistrellus pipistrellus
• Pipistrellus pygmaeus *
• Nyctalus leisleri
• Nyctalus noctula
• Eptesicus nilssonii *
• Eptesicus serotinus
• Barbastella barbastellus
• Plecotus auritus
• Plecotus austriacus
• Miniopterus schreibersii
(Riccucci 2011)
Pipistrelli e Zanzara tigre
Ae. Albopictus – ciclo bimodale di attività
prevalentemente (ma non esclusivamente) diurno
Aedes spp. - nella dieta di Nyctalus noctula
(Sologor & Petrusenko 1973; Gerhard & Bogdanowicz
2004)
alcune specie di chirotteri foraggiano anche di
giorno, ad es. N. noctula, Pipistrellus pygmaeus ed
altri (Speakman 1990; Urban & Zieja 2003; Russo et
al. 2010)
«Cerchiamo di rivalutare anche i pipistrelli,
che in definitiva sono organismi che ci hanno insegnato
un sacco di cose,come lo sviluppo del sonoro acustico.
Alcune specie sono dei grandi mangiatori di zanzare. …
C’è una legge del 1935 [1939] che li protegge proprio
per il ruolo che avevano nel combattere la malaria.
Non devono essere considerati determinanti, però tutte
queste cose vanno integrate».
Giorgio Celli (2006)
Soluzioni?
Controllo integrato
Lotta antilarvale
(essenziale!)
Strategie complementari: pianificazione e
coordinamento, monitoraggio, sorveglianza sanitaria,
formazione, azioni educative, comunicazione
Non esiste "la soluzione"
ma piuttosto una serie di procedure
integrate da utilizzare in maniera
combinata
L'Accordo per la conservazione delle popolazioni di
pipistrelli in Europa (EUROBATS) è entrato in vigore
nel gennaio 1994 ed ha come obiettivo la
protezione delle 52 specie di pipistrelli presenti in
Europa, attraverso misure legislative, educative,
conservazionistiche, attraverso la cooperazione
internazionale con i membri dell’Accordo ed anche
con chi ancora non è membro dell’Accordo.
http://www.eurobats.org/
Pubblicazioni
Protecting and managing underground sites for bats
Guidelines for consideration of bats in wind farm
projects
Protection of overground roosts for bats
Guidelines for Surveillance and Monitoring of
European Bats
Il GIRC (Gruppo Italiano Ricerca Chirotteri) è
un'associazione senza fini di lucro nata nel febbraio del
1999 con l'intento di promuovere lo studio e la
conservazione dei Chirotteri in Italia.
http://www.pipistrelli.net
Linee guida per il monitoraggio dei
Chirotteri
Linee Guida per la conservazione dei
Chirotteri nelle costruzioni antropiche
Grazie per la
vostra
attenzione!