Analisi e tutela delle risorse genetiche animali

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1 Università degli Studi di Bari Laurea specialistica in Agricoltura sostenibile e sviluppo rurale Analisi e tutela delle risorse genetiche animali a cura di Fabio Santeramo Dicembre 2005

2 1. Introduzione Analisi e tutela delle risorse genetiche animali (a cura di Fabio Santeramo) La parola biodiversità deriva dall'inglese biodiversity ed indica la diversità biologica di un ambiente, intesa come numero di specie animali e vegetali differenti. La natura stessa della biodiversità, fortemente legata a valori eterogenei (economici, ambientali e socio-culturali), la rende una risorsa funzionale allo sviluppo. Tuttavia una sua corretta valutazione, tanto dal punto di vista strettamente genetico quanto da quello economico, è preliminare a qualsiasi progetto per una sua valorizzazione nel contesto locale in cui essa si colloca. Anche in Puglia,data la presenza di alcune razze autoctone con distinguibili peculiarità, la biodiversità assume un carattere rilevante ed una sua tutela si pone come nuovo scenario per le future direzioni dello sviluppo locale. Le politiche di sostegno, ai vari livelli (comunitario, nazionale o regionale), favoriscono la salvaguardia delle risorse locali con strumenti sempre più precisi e puntuali. E' vero anche che la politica internazionale è da anni in una situazione di svolta che la porta a consolidare la visione di sviluppo sostenibile, legando a tal concetto numerosi cambiamenti nelle tradizionali tecniche di produzione e negli obiettivi della società stessa. Un passo decisivo nella progettazione di piani di salvaguardia e sviluppo delle risorse genetiche animali è quello della valutazione di tutte le possibilità per constatare la convenienza o meno ad intraprendere uno sforzo per recuperare un determinato patrimonio genetico. 1

3 2. La biodiversità: importanza e funzioni La biodiversità, parola composta dai due termini diversità biologica, è intesa a tre livelli: di patrimonio genetico, di organismi viventi, di ecosistemi. A livello genetico il concetto di biodiversità è legato a diverse problematiche (es. la resilienza 1 ) che influenzano la stabilità di un ecosistema. Per ciò che concerne la diversità degli esseri viventi e dell'ecosistema si può affermare che la biodiversità è un pilastro fondamentale per uno sviluppo sostenibile e per la continuazione dei cicli vitali del pianeta. Inoltre la conservazione di determinate popolazioni è correlata allo stesso processo evolutivo, che consente un continuo adattamento delle popolazioni alle mutate condizioni dell'ambiente in senso più ampio. Il valore totale della biodiversità è formato da varie componenti che possono essere ricondotte ad una dimensione ecologica, una economica ed una etica e culturale. Specificando meglio si può ritenere che la biodiversità assume un ruolo importante sia nell'ecologia di un ambiente (influenza l'equilibrio e la produttività di un ecosistema ed i cicli biologici in esso presenti), sia nella sua economia (assume valori diversi quali quello d'uso, di eredità e di esistenza) sia nella sua sfera eticoculturale (è legata biunivocamente al patrimonio culturale dell'uomo). Considerando l'agroecosistema si può rilevare nella biodiversità agroalimentare una grande risorsa per il futuro. Sfruttare tale risorsa endogena mediante le denominazioni di origine potrebbe quindi rappresentare un'opportunità interessante. Chiarita l'importanza e le funzioni della biodiversità, va sottolineato che oggi si assiste ad un processo di erosione di tale risorsa. Senza soffermarci troppo sulle cause che hanno portato ad un non troppo lento processo di perdita di variabilità genetica, si possono individuare alcuni cambiamenti sostanziale della società che hanno influito enormemente sulla biodiversità di tutto il mondo: aumento 1 Il termine resilienza indica la capacità di alcune razze autoctone di convivere con la malattia mantenendo una determinata capacità produttiva. In altri termini, l'animale si ammala ma continua a produrre,anche se con prestazioni inferiori a quelle ottenibili in assenza di malattia. 2

4 demografico e dunque della domanda di risorse alimentari, cambiamento dei processi produttivi (da economie di scopo ad economie di scala), omogenizzazione di input e risorse (attuando a monte selezione di razze ed individui, importando razze esotiche specializzate ed omogenizzando le tecniche di allevamento), globalizzazione dei mercati, politiche di sostegno alla produzione, esportazione di materiale genetico nei paesi in via di sviluppo, fenomeni genetici naturali di deriva ed aumento della consanguineità (a seguito di tecnologie di allevamento sempre più rivolte alla specializzazione ed alla semplificazione). Delineare gli sconvolgimenti che si verificherebbero se il processo erosivo dovesse continuare ai ritmi odierni ancora per alcuni decenni, significherebbe disegnare uno scenario catastrofico,oggi solo marginalmente compreso. E' dunque imperativo tentare di invertire la tendenza per tutelare il nostro stesso ecosistema. I passi fondamentali di tale processo sono la valutazione economica e genetica della biodiversità e la progettazione di programmi di tutela, salvaguardia o recupero dei pool genici che maggiormente contribuiscono alla variabilità biologica,tenendo anche in debito conto la fattibilità di tale impresa. 2.a Valutazione economica del patrimonio genetico L'importanza della valutazione economica delle risorse genetiche risiede nella necessità di regolare gli scambi di materiale genetico che in tempi meno recenti erano liberi. Dunque determinare il valore del patrimonio genetico è di rilevante importanza per i programmi di miglioramento delle razze o di conservazione delle stesse (sia in zone sviluppate quanto in aree marginali) ed anche per monetizzare i benefici derivanti da concetti di recente introduzione quali la multifunzionalità. Le risorse genetiche sono di valutazione non immediata a causa della loro natura di bene pubblico (rispondono cioè al principio della non escludibilità e della 3

5 non rivalità). Alcune valutazioni possibili delle risorse genetiche sono quelle del suo valore d'uso e di non uso (valore di esistenza e di lascito). Oltre a queste valutazioni è possibile anche stimare la stessa diversità, legata sia alla possibilità di sfruttare le peculiarità di razze differenti in ambienti distinti, sia all'opportunità di offrire una gamma di prodotti differenti. Più in generale si può ritenere che il miglioramento o la conservazione di patrimonio genetico reca vantaggi tanto al produttore, in quanto riesce a produrre a costi più contenuti, quanto al consumatore, che beneficia di miglioramenti qualitativi del prodotto o di abbassamento del prezzo a parità di qualità dei beni. Le metodologie per una valutazione corretta del patrimonio genetico,ed in particolare dello sforzo per la sua tutela, sono molteplici. Un primo approccio potrebbe essere quello di restituire all'allevatore, che mantiene una razza di pregio scelta per un programma sulla biodiversità, un premio di valore pari alla differenza fra il guadagno ottenibile con la razza più produttiva e quello che otterrà mantenendo gli animali da salvaguardare. Di maggiore complessità è il metodo che prevede un'analisi dell'intera organizzazione aziendale, al fine di approntare modelli matematici che correlano la produzione di una razza con le risorse spese per il suo mantenimento e con le tecniche allevatoriali. Esaminando una razza dal punto di vista dell'utilità si può determinare il suo valore mediante metodi econometrici e riferendosi a prezzi di mercato (cioè ricercando una relazione fra opportuni tratti della razza ed il loro valore sul mercato) o tramite funzioni che legano ogni aspetto della razza con la sua utilità totale (la variazione marginale del valore di utilità è così correlabile alla variazione marginale di un determinato fattore). Un approccio utile, in mancanza di dati precisi e di prezzi di mercato, è la valutazione di contingenza. Tale metodologia di valutazione è adatta alla valutazione di risorse naturali ed è collegata alla disponibilità a pagare o ricevere una somma in denaro per tutelare o meno una risorsa. Considerando tutte le possibilità disponibili per una corretta stima delle risorse genetiche si può 4

6 pervenire ad una sua buona analisi delle stesse, propedeutica alla programmazione di interventi futuri. 2.b La zootecnia pugliese Le razze autoctone hanno una notevole importanza per le loro peculiarità genetiche, utili sotto molteplici aspetti: resistenza a malattie endogene, capacità di sopravvivenza in presenza di alimentazione scarsa o di bassa qualità, in presenza di avverse condizioni ambientali, capacità di percorrere lunghe distanze e di sostenere notevoli sforzi, attitudini particolari alla riproduzione ed allo svezzamento della progenie. Tali caratteristiche derivano da processi di selezione naturale e di coevoluzione presenti da secoli e continuamente in corso. In Puglia la zootecnia ha origini remote e ciò ha favorito l'affermarsi di razze autoctone comprendenti bovini, caprini, ovini, equini. La situazione attuale della zootecnia pugliese mostra la presenza di ben otto razze autoctone: Razza Capi presenti in Puglia Bovini(1) Podolica pugliese Circa capi Caprini(2) Garganica Circa capi Ionica Circa capi Gentile di Puglia Circa 2600 capi Ovini(3) Leccese Circa 900 capi Altamurana Circa 450 capi Equini(2) Asino di Martina Franca Circa 320 capi Murgese Circa 1800 capi Un'importantissima caratteristica di tutte le razze autoctone pugliesi è la loro carattere di resilienza nei confronti delle malattie trasmesse da zecche (MTZ). A rafforzare il valore di tali razze sono alcune loro produzioni particolari (ad es. il caciocavallo podolico). Questi aspetti rendono necessaria una valutazione accurata del patrimonio 5

7 genetico animale delle razze autoctone pugliesi e la realizzazione di programmi per la sua salvaguardia al fine di sfruttare una risorsa dalle elevate potenzialità. 2.c Politiche per la biodiversità L'adozione di trattati e convenzioni internazionali per tutelare delle risorse ambientali risale agli anni '70, quando si è cercato di tutelare le risorse naturali dalla distruzione incontrollata che si verificava soprattutto nei paesi in via di sviluppo. I successivi accordi internazionali hanno cercato di tutelare solo habitat particolari o specie minacciate; tuttavia negli anni '80 la FAO ha posto l'attenzione sulla salvaguardia delle risorse genetiche vegetali. Il problema della biodiversità, marginalmente affrontato dalla convenzione della FAO, è stato finalmente posto in risalto nel 1992 a Rio de Janeiro, con una convenzione ad esso dedicato. Pur non essendo un accordo specifico, dovendo essere di carattere generale per la sua portata mondiale, esso ha il merito di aver posto le basi per portare ad una sempre maggiore attenzione verso le problematiche ambientali ed in particolare gli equilibri genetici degli ecosistemi. A livello comunitario le convenzioni sono state recepite con l'adozione di direttive o regolamenti determinando l'adozione di norme specifiche in materia, da parte di ciascuno stato membro. Sono state così molteplici le leggi emanate a tal riguardo quale l'istituzione di SIC e ZPS 2. In seguito vi sono stati diversi regolamenti comunitari riguardo set-aside, agricoltura biologica, gestione delle risorse forestali, sviluppo delle aree rurali, denominazioni di origine, ed organismi geneticamente modificati. L'adozione di tali numerosi regolamenti e normative non ha sempre consentito 2 I SIC sono siti di importanza comunitaria, mentre con ZPS si intendono le zone a protezione speciale di interesse comunitario inserite nella rete Natura La designazione di tali zone è dovuta al recepimento delle due direttive CEE 79/409 e 92/43. 6

8 di ottenere l'obiettivo di tutela che si era fissato. L'anello mancante della programmazione risiede nell'analisi delle peculiarità della biodiversità locale,risorse dal luogo ed in tal senso sfruttabile per uno sviluppo dell'economia del territorio. Una strada da percorrere per i prodotti agroalimentari è dunque quella dello sviluppo locale, mediante la promozione di prodotti particolari per qualità o per legame intimo con il luogo di produzione (è il caso dei numerosi sforzi compiuti per creare molte denominazioni di origine, attestazioni di tipicità). Passando dallo specifico al generale si deduce che la tutela delle risorse naturali in generale, del patrimonio genetico e della biodiversità esistente, va perseguita mediante programmi di sviluppo locale che tendano a valorizzare le risorse autoctone. Il percorso obbligato per conseguire l'obiettivo parte dall'analisi delle risorse stesse e del contesto in cui sono collocate, delle opportunità per una loro rivalutazione e del vantaggio di quest'ultima, per giungere alla stesura di programmi economicamente realizzabili e completi che integrino vari aspetti della società e dell'ambiente nella sua accezione più ampia. Da quanto detto finora emerge chiaramente che la tutela delle risorse genetiche è un problema complesso ma anche, e soprattutto, una nuova risorsa di sviluppo nei paesi economicamente più avanzati ormai malati dei disastri ambientali provocati dal progresso incontrollato degli ultimi decenni. Valutando il problema da questo punto di vista risulta evidente che occorrono politiche che agevolino i programmi ambientali e favoriscano le iniziative locali di sviluppo sostenibile. 7

9 3. Biodiversità e scelte decisionali L'erosione genetica, dovuta a molteplici fattori, può essere contrastata sia mediante scelte influenti direttamente sulla diversità, sia mediante tecniche di conservazione del patrimonio genetico. Di quest'ultimo approccio si è interessato lo studioso Weitzman mettendo a punto una metodologia di valutazione delle scelte operative che può compiere la comunità, rispettando vincoli di bilancio e priorità insite nelle peculiarità delle popolazioni animali considerate. Tale approccio di studio verrà di seguito presentato partendo dalla sua base teorica per poi affrontare la procedura di implementazione. La tutela della biodiversità animale può essere valutata come una problematica di massimizzazione della funzione riguardante sia la diversità fra le razze presenti nel sistema considerato, sia dell'utilità di ciascuna di tale razze nei confronti della società, con il vincolo di poter disporre di un portafoglio limitato. Il primo passo è dunque la valutazione della diversità delle popolazioni presenti. Weitzman suggerisce a tal proposito un processo ricorsivo come il seguente per calcolare la diversità V(S): V S =max i S {V S i d i,s i } (IV.1) in cui S è l'insieme delle n razze, S\i è l'insieme delle razze eccetto la razza i-esima, mentre d(i,s\i) rappresenta la distanza genetica esistete fra la razza i e il gruppo S\i. In termini più discorsivi può affermare che la formula indica l'apporto di ciascuna razza alla diversità totale. La formula evidenzia un aspetto rilevante: considerando un sottoinsieme Q di S Q S, ed una razza j di S\Q j S Q biodiversità derivante dall'aggiunta di j a Q, si può notare come l'aumento di è legato strettamente alla distanza genetica fra la razza e l'insieme considerato. Ovvero, tale aumento è dovuto alla 8

10 differenza genetica esistente fra la razza j e quella ad essa più vicina appartenente all'insieme Q. 1 In termini matematici scriveremo: V Q j V Q d j,q (IV.2) Generalizzando, possiamo scrivere la relazione seguente, valida per ogni elemento i appartenente ad S : V S V S i d i, S i (IV.3) Tornando alla formula (IV.1), elenchiamo le sue caratteristiche principali: aggiungendo elementi identici a quelli già presenti nell'insieme la diversità rimane inalterata; aggiungendo un elemento all'insieme si otterrà una diversità pari almeno a quella esistente prima dell'aggiunta; se la distanza degli elementi, presi a coppie, aumenta allora si avrà un aumento parimenti della diversità dell'insieme; le distanze sono continue. La dinamica ricorsiva implica un numero di computazioni di numero n! per un insieme di n elementi. Tuttavia la proprietà di seguito spiegata, chiamata link property, è possibile il numero di computazioni a 2 n. Esiste un elemento, detto link, g appartenente ad S (g ε S) per il quale la disuguaglianza (IV.3) è soddisfatta come eguaglianza. Dunque g è uno dei due elementi più vicini fra i due insiemi. Avendo designato i due elementi (g,h), si determinerà l'elemento link risolvendo l'equazione: V S =max V d g, V d h, in cui V d g =V S g d g, S g e V d h =V S h d g, S h in modo che il link è l'elemento che soddisfa l'equazione: max [V S g,v S h ]. Dunque la dinamica ricorsiva diventa: V S =d g,h max {V S g, V S h } (IV.4) Con la base teorica fin qui esposta è possibile delineare la procedura applicativa dell'approccio di Weitzman partendo dalla formula (IV.4) e seguendo i 1 La distanza fra j e l'insieme Q è uguale a quella fra la razza j e quella ad essa geneticamente più prossima di Q d (j,q) = min (i,j). Dunque l'aggiunta della razza j aumenta la diversità di Q almeno di un valore pari a d(i,q). i ε Q 9

11 passaggi di esposti di seguito 2 : partire con valore pari a 0 della diversità, V(S)= 0 trovare i due elementi più vicini (g,h) ed aggiungere tale distanza, d(g,h) alla diversità determinare il link (g) ed il rappresentativo (h) mediante la formula seguente: g =argmax {V S g, V S h } essendo V S =d g, h V S g, considerare l'insieme senza il link tornare al secondo passaggio fin quando non rimane un solo elemento, ed allora aggiungi V 0 e fermarsi. Il contributo parziale (PC i ) di ogni razza all'insieme è dato dalla formula seguente: PC i =[V S V S i ]/V S Questo può essere un primo parametro per decidere quale razza tutelare. Ad esempio si tutelerà la razza con valore PC i più alto, dunque quella che aumenta maggiormente la diversità dell'insieme. Tuttavia tale criterio non considera un fattore moto rilevante: la probabilità di estinzione. Esso è invece inserito in un altro parametro utile per le scelte calcolato da Simianier: la diversità attesa (EV). Considerando tutti i possibili (2 N ) sottoinsiemi di S, EV è la diversità probabilisticamente pesata di ciascun sottoinsieme. Nominando con p i la probabilità di estinzione di una razza i, si avrà che x i = (1 - p i ) è la probabilità che la razza non si estingua. Indicando con K il vettore delle variabili K i = 1,..., N in cui k i = 1 se la razza i esiste al tempo t, mentre k i = 0 se la razza è estinta, si otterrà la probabilità P(K) che in una data situazione Q esiste, mentre S\Q è estinta: P K = k i 1 k i p i i (IV.5) Essendo V K la diversità dell'insieme non estinto al tempo t, la diversità attesa 2 Per una maggiore comprensione della procedura si rimanda al testo Economic evaluation and biodiversity conservation of animal genetic resources di J. Roosen, A. Fadlaoui, M. Bertaglia. 10

12 (EV) sarà pari a: Analisi e tutela delle risorse genetiche animali (a cura di Fabio Santeramo) EV = P K V K (IV.6) K Definendo con V i ' l'incremento di EV al variare di p i, ovvero V i ' = EV p i si potrà definire un altro criterio importante per stabilire le priorità di conservazione: il potenziale di conservazione (CP i ): CP i = p i V ' EV i = p i p i (IV.7) L'approccio può essere esteso considerando anche l'utilità di una razza, intesa come insieme delle attività produttive della razza presa in esame. Utilizzando le formule viste in precedenza si potrà calcolare un'utilità attesa (EU), trasformando la formula globale da massimizzare in: Q = EV EU Il sistema da risolvere sarà dunque: max Q soggetto a b i x i B i Q (IV.8) in cui B è il totale delle risorse finanziarie, b i è la parte di B investita per la i-esima razza. Il procedimento visto fin qui per definire delle priorità nella programmazione di politiche di salvaguardia è stato ulteriormente approfondito da Simianier, analizzando il problema da un punto di vista più prettamente economico. Assumendo che la variazione di p i è funzione di due variabili ( p i,b i ), ovvero p i =ƒ p i, b i, si è arrivati ad un algoritmo per massimizzare EV, destinando ciascuna parte del totale delle risorse alla salvaguardia della razza che aumenta maggiormente tale valore. Ad ogni passaggio si calcolerà nuovamente le probabilità di estinzione (p i ) e la diversità marginale (V i' ). In tale approccio il rischio di estinzione è proporzionale all'aumento di consanguineità ΔF ( p i = F ) e dunque al numero effettivo di popolazione N e, inversamente proporzionale a ΔF ( F=1 / 2 N e ). 11

13 4. Conclusioni Analisi e tutela delle risorse genetiche animali (a cura di Fabio Santeramo) Il problema della tutela della biodiversità è sempre più emergente e rilevante in questi anni. L'attenzione posta finora è tuttavia non adeguata a risolvere la perdita di variabilità genetica che continua ogni giorno a ritmi troppo sostenuti. Compresa l'importanza delle risorse autoctone vegetali ed animali, lo sviluppo delle attività produttive dovrà passare attraverso una oro rivalutazione ed una maggiore sensibilità delle politiche nazionali e locali è auspicabile per conseguire l'obiettivo. Gli studi di Weitzman e Simianier per valutare le scelte di tutela di razze in pericolo di estinzione presentano ancora problemi di applicazione per la difficoltà di valutare alcuni parametri importanti (ad es. il pericolo di estinzione di una razza), sono tuttavia una strada da percorrere per definire dei metodi analitici di supporto alle decisioni politiche. 12

14 Indice generale 1. Introduzione 1 2. La biodiversità 2 2.a Valutazione economica del patrimonio genetico 3 2.b La zootecnia pugliese 5 2.c Politiche per la biodiversità 6 3. Biodiversità e scelte decisionali 8 4. Conclusioni 12 13