Le invasioni biologiche: una minaccia per l'ambiente e la salute umana.

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1 Alberto F. Inghilesi & Giuseppe Mazza Dipartimento di Biologia evoluzionistica, Università di Firenze (UNIFI) Le invasioni biologiche: una minaccia per l'ambiente e la salute umana. SEMINARI PER GUARDIE FORESTALI E ALTRI ADDETTI ALLA VIGILANZA FAUNISTICO-VENATORIA E TERRITORIALE 13 febbraio 2014, Basaldella di Campoformido RARITY 2008 LIFE10 NAT/IT/ presentation

2 Impatti delle specie invasive (1) alterano e/o distruggono gli ecosistemi (2) influenzano il benessere di altre specie (3) portano molte specie verso l estinzione (4) riducono la produttività in agricoltura e acquacultura (5) minacciano il benessere dell uomo.

3 Impatti ecologici

4 Le specie invasive sono state definite patogeni della globalizzazione (Bright 1999) e anche inquinanti biologici (Elliot 2003). Al contrario delle sostanze chimiche, si riproducono, si diffondono in modo autonomo e si possono rapidamente adattare a cambiamenti dell ambiente. Il loro impatto può intensificarsi con il tempo, anche quando l introduzione si arresta. Provocano omogeneizzazione (mac-donaldizzazione) degli ecosistemi. Secondo Rosenzweig (2001), questo condurrà la Terra a un futuro Omogocene.

5 Specie: Ibridazione Impatti Trasmissione di parassiti e malattie Competizione (cibo e/o rifugi) Comunità Modificazione delle rete trofica Dominanza della comunità Ecosistemi Alterazione dell habitat (i.e. modificazione delle proprietà chimico-fisiche)

6 IMPATTO A LIVELLO DI SPECIE Ibridazione: contaminazione del genotipo nativo Gambusia affinis e G. heterochir (in America del Nord) (Courtney & Meffe 1989). Salmonidi e tilapia (Hindar et al. 1991): alcuni artificiali. Carassius auratus e C. carassius in U.K. (Hänfling et al. 2005).

7 Ibridazione Orconectes rusticus e O. propinquus in Wisconsin (da accoppiamenti di femmine di O. rusticus e maschi di O. propinquus: progenie feconda e competitiva) (Perry et al. 2001).

8 Ibridazione Il gobbo della Giamaica Oxyura jamaicensis con l autoctono gobbo rugginoso Oxyura leucocephala (DAISIE 2009).

9 Ibridazione Spartina densiflora (S America) e l autoctona S. maritima (Castillo et al. 2010). FOTO

10 Procambarus clarkii Austropotamobius pallipes NATIVO Trasmissione di parassiti Peste del gambero ALIENO

11 Nuovi predatori Causano l estinzione di numerose specie native, in particolare nelle isole (Davis 2009).

12 Le acque interne sono state invase da nuovi predatori Lates niloticus Micropterus salmoides Silurus glanis Mustela vison Dikerogammarus villosus

13 Nuovi erbivori / granivori Ondatra zibeticus Myocastor coypus Psittacula krameri

14 Nuovi competitori Gambusia sp. Mustela vison Dreissena polymorpha Sinanodonta woodiana woodiana

15 Nuovi competitori Reynoutria japonica Robinia pseudoacacia Ailanthus altissima Elodea canadensis

16 I gamberi alloctoni predazione trasmissione di parassiti ibridazione competizione

17 Force (N) Force (N) In laboratorio P. clarkii domina su A. pallipes ed è più forte!!! 40 Procambarus clarkii Length of Major Chela (mm) La forza esercitata dalle chele di P. clarkii è maggiore di quella esercitata dalle chele di uguali dimensioni di A. italicus (Gherardi & Cioni 2004). Austropotamobius italicus Length of Major Chela (mm)

18 IMPATTO A LIVELLO DI COMUNITA /ECOSISTEMA Domina gli ecosistemi invasi (black locust). Altera la disponibilità dei nutrienti grazie alla capacità di stabilire simbiosi con batteri azoto-fissatori. Robinia pseudoacacia Il robusto e ben sviluppato apparato radicale può danneggiare le infrastrutture.

19 Compete con le specie autoctone (semi persistenti). Richiama più impollinatori. Impatiens glandulifera Tra le 100 peggiori specie invasive al mondo Favorisce l erosione del suolo e altera il regime idrico (apparato radicale modesto)

20 Riduce la biodiversità autoctona, sostituendosi ad altre specie erbacee ruderali. L abbondante fioritura primaverile esercita un forte impatto estetico-paesaggistico. Oxalis pes-caprae Le foglie contengono grandi quantità di ossalati tossici e pericolosi per il bestiame. E un infestante dannosa in agricoltura (riduce la produzione).

21 Eichhornia crassipes, giacinto d acqua

22 semplificazione della rete trofica Perca del Nilo nel Lago Vittoria: African fish eagles Sand martins MAN Kingfishers Cormorants Haplochromines Non -cichlids prima Haplochromines Non -cichlids Haplochromines dagaa Haplochromines Non -cichlids Tilapias Lakeflies Zooplankton Molluscs Haplochromines Plankton / detritus African fish eagles Sand martins MAN Kingfishers Cormorants Nile perch dopo Small Nile perch Dagaa Nile tilapia Lakeflies Zooplankton Caridina Plankton / detritus

23 La carpa, Cyprinus carpio E una specie onnivora e bentivora: ricerca il cibo sul fondo, smuovendolo, e utilizza i barbigli per localizzare il nutrimento. Incrementa la torbidità dell acqua, rendendola non potabile, riduce l abbondanza di macrofite, consumandole o sradicandole dal fondo, e altera la comunità di macroinvertebrati. La scomparsa delle macrofite determina una riduzione drastica degli habitat idonei per pesci e uccelli acquatici. E vettore di numerosi patogeni che possono colpire i Ciprinidi autoctoni. La specie è stata inserita nella lista delle 100 peggiori specie invasive nel mondo (

24 La cozza zebrata Dreissena polymorpha è un ingegnere ecologico Aumenta la trasparenza dell acqua Diminuisce i solidi sospesi Altera i cicli di N e P Aumenta l abbondanza di pesci bentonici Cambia composizione e abbondanza del plankton Cambia la comunità pelagica Aumenta la copertura e la profondità delle macrofite Cambia la comunità bentonica Aumenta la durezza e la rugosità del fondo Aumenta la produzione di periphyton Compete con gli unionidi Altera la composizione del sedimento

25 Procambarus clarkii in quanto onnivoro, produce nuove reti trofiche. Induce cascate trofiche. Mammiferi Pesci predatori adulti Pesci predatori giovani Uccelli Gamberi giovani Insetti predatori Gamberi adulti Anfibi Invertebrati erbivori Molluschi Detrito Periphyton Microalghe Macrofite

26 Danni alla salute umana Danni economici Competizione Predazione Parassiti per le specie native Distruzione dell habitat

27 Myocastor coypus, la nutria Causa danni alla vegetazione acquatica (riduzione di alcune idrofite) e l estinzione della fauna associata a tali ambienti (uccelli acquatici). Sono stati registrati danni alle colture agricole (barbabietola da zucchero, grano, mais). L attività di scavo destabilizza gli argini dei corpi idrici, con conseguente rischio di esondazioni (e aumento della torbidità). Può portare la leptospirosi. E stata inserita nella lista delle 100 peggiori specie invasive nel mondo e nella lista delle 100 peggiori specie invasive in Europa.

28 Impatto indiretto Funzioni degli ecosistemi e servizi Approvvigionamento, culturale, di sostegno, di regolazione Impatto indiretto Biodiversità Benessere dell uomo Stile di vita adeguato Salute Sicurezza Buone relazioni sociali Libertà Impatto diretto Cambiamenti globali Cicli Uso del suolo Clima SPECIE INVASIVE Millennium Ecosystem Assessment 2005, modificato

29 IMPATTO SULLA SALUTE Impatti diretti Facilitazione dell'esposizione umana a: da) PATOGENI db) TOSSINE, ecc dc) METALLI PESANTI

30 da2) Patogeni alieni diffusi tramite acqua di zavorra delle navi Il numero stimato di specie trasportate dalle acque di zavorra è di in 1 ora. Nel 1991, un'epidemia di colera in Perù ha causato la morte di più di persone dopo l'infezione di acqua potabile da Vibrio cholerae (Bright 1998). Dal 1992, V. cholerae è stato trovato nei serbatoi delle navi da carico nei porti degli Stati Uniti provenienti dal Sud America (Brasile, Colombia, Cile e Puerto Rico) (Takahashi et. al. 2008). Batteri enterici sono stati trovati anche nei ghiacci antartici.

31 da3) Patogeni alieni/nativi diffusi da specie aliene che fungono da vettori La storia riporta tre ondate di dispersione di zanzare, insetti vettori di malattie umane, favorite dall uomo, seguite da dispersione naturale degli adulti su lunga distanza. Il riscaldamento globale ha l'effetto di ampliare la distribuzione geografica (altitudine e latitudine): la sopravvivenza, la dimensione, il comportamento alimentare, la longevità e l incubazione del patogeno all interno del corpo della zanzara dipendono dalla temperatura.

32 Terza ondata: invasione della zanzara tigre Aedes albopictus Introdotta (avendo uova resistenti al disseccamento) dal sudest asiatico attraverso il commercio di pneumatici usati. In Italia nel porto di Genova nel Vettore di flavivirus responsabili della febbre dengue e altri arbovirus (virus trasmessi agli uomini da artropodi). Compete con altre specie di zanzare, per es A. aegypti, probabilmente come risultato della competizione per le risorse, interferenze chimiche e di accoppiamento e ritardi nella deposizione delle uova (Juliano & Loubinos 2005).

33 An outbreak of chikungunya fever in the province of Ravenna, Italy Epidemia iniziata a Luglio e conclusa a Settembre 2007; in totale 247 casi probabili/confermati, da 4 province (Ravenna, Forlì-Cesena, Rimini, Bologna). Origine dell epidemia, persona infetta proveniente dall India in giugno. The occurence of an outbreak of CHIKV infection in a country with temperate climate emphasises that predicted globalisation of human beings and vectors has become a reality. To promptly identify new potential threats that were previously restricted to tropical areas clinical and diagnostic capacities have to be developed in countries with a temperate climate and which vectrors of exotic diseases already circulate Rezza G, The Lancet 2007.

34 Altre specie aliene come vettori di patogeni Ratti e topi sono specie aliene in Gran Bretagna. Rattus rattus è stato il vettore della peste bubbonica (Death Black, Yersinia pestis) nel Medioevo. Rattus norvegicus funge da serbatoio di batteri e protozoi come Salmonella, Yersinia spp. e Cryptosporidium parvum (White & Harris 2002). Lymnaea columella, originaria del Nord America e importata attraverso il commercio di materiale per acquariofilia in Sud Africa, è diventato un ospite intermedio dei trematodi Fasciola hepatica e F. gigantica (Lach et al. 2002).

35 Altre specie aliene come vettori di patogeni Rettili, importati come animali da compagnia anche tramite il commercio online, possono essere vettori di zecche, per esempio Amblyomma marmoreum e A. sparsum, gli agenti della cowdriosi, una malattia letale per il bestiame e per i cervi e talvolta anche per gli esseri umani. Le tartarughe, pet famosi ormai in tutto il mondo, sono anche importanti vettori di Salmonella e questi rettili sono stati spesso segnalati come responsabili della salmonellosi negli esseri umani, specialmente nei bambini (vedi anche Woodward et al 1997;. Souza 2009).

36 db) Le specie aliene facilitano l esposizione dell uomo alle tossine, etc. Il panace gigante (Heracleum mantegazzianum) è nativo della regione del Caucaso e dell'asia centrale e invasivo in Australia, Stati Uniti ed Europa (Italia compresa). E una pianta fototossica. La sua linfa può causare fitofotodermatosi quando la pelle viene esposta ai raggi UV. Piccole quantità di linfa negli occhi possono portare alla cecità. In Germania, ci sono stati circa vittime nel The Return of the Giant Hogweed

37 db1) Invasione atmosferica di pollini alieni nel Mediterraneo Taxa alieni con pollini allergenici (che causano rinite, congiuntivite, asma) sono: Acacia, Acer, Casuarina, Eucalyptus, Helianthus, Moraceae, Platanus e Xanthum. db1) Fitoplancton Ca. 1% del fitoplancton produce biotossine che possono entrare nella catena alimentare e causare vari tipi di intossicazione alimentare nell'uomo con sindromi amnesiche, diarroiche e paralitiche. Trasferiti in tutto il mondo tramite le acque di zavorra

38 db1) Animali alieni tossici: il pesce palla Il pesce palla Lagocephalus sceleratus è una specie lessepsiana. La sua pelle, gli organi interni e, occasionalmente, i muscoli contengono tetrodotossina, una delle più temibili tossine che causano la morte nel 60% dei consumatori. Il pesce palla è una prelibatezza in Giappone (fugu). In Egitto, il suo uso a scopo commerciale è vietato, ma i pesci palla sono illegalmente pescati e consumati (Sabrah et al. 2006).

39 db1) Animali alieni urticanti: la medusa Rhopilema nomadica Le meduse aliene costituiscono un altra minaccia alla salute dell uomo; la Rhopilema nomadica è una specie lessepsiana nociva ai bagnanti e per questo ha un impatto anche sul turismo (Galil & Zenetos 2002).

40 db1) Ragni alieni invadono l Europa 87 specie di ragni aliene si sono spostate verso l'europa negli ultimi 150 anni, tra cui anche specie pericolose per l uomo (Kobelt & Nentwig 2008).

41 Concentration (ng g-1). db2) Specie aliene come bio-accumulatori di tossine Procambarus clarkii accumula, soprattutto a livello intestinale, alte concentrazioni di microcistina (Tricarico et al. 2008). Le microcistine sono epatotossine e probabili promotori tumorali prodotte da alcuni ceppi del cianobatterio Microcystis aeruginosa a b b c Intestine Hepatopancreas Stomach Abdomen

42 Concentration (µg/g dry weight) dc) Le specie aliene facilitano l esposizione dell uomo ai metalli pesanti Procambarus clarkii (in arancione) accumula nell epatopancreas una più alta concentrazione di metalli pesanti (eccetto Cd) rispetto alle specie indigene Austropotamobius pallipes e Potamon fluviatile (Gherardi et al. 2002) Cu Fe Mn Zn A. pallipes (n = 10) P. clarkii (n = 5) P. fluviatile (n = 7)

43 Impatti indiretti ia) sulla fornitura dei servizi offerti dagli ecosistemi

44 ia1) Le specie aliene riducono la produzione delle colture Le specie invasive costano al settore agricolo 10 miliardi di US $ per anno, riducendo i raccolti a causa delle malattie e dell uso di pesticidi (Pimentel et al. 2000). Il cambiamento climatico, tra cui il riscaldamento globale, aumenteranno gli attacchi delle malattie delle piante in tutto il mondo (Pimentel 2002). Nel Regno Unito, il 74% dei patogeni delle piante sono specie aliene. La maggior parte sono state introdotte con i semi. La perdita economica dovuta ai patogeni alieni ammonta a ca. 2 miliardi di dollari per anno (Pimentel 2002). Nel Regno Unito, il patogeno delle piante più diffuso è la malattia del Luppolo, Erwinia amylovora, un batterio originario del Nord America che attacca Chaenorneles, Cotoneaster, Cretaegus, Cydonia, Malus, Pyracantha, Pyrus, Sorbus e Stranvaesia.

45 La lumaca d oro Pomacea canaliculata Introdotta nelle Filippine dal Sud America nel 1980 per aumentare il reddito delle popolazioni locali con la speranza di guadagnare dal mercato di esportazione delle "escargot". Le lumache fuggirono dagli allevamenti creando gravi danni su oltre ettari di risaie nel 1988 (Acosta & Pullin 1991). I costi vanno da 27,8-45,3 milioni di US $ nel 1990.

46 ia2) Le specie aliene riducono la produzione nelle acque dolci Anguillicola crassus, parassita delle anguille. Endoparassita dell anguilla giapponese Anguilla japonicus, e nel nuovo ambiente, dell europea A. anguilla. Ha contribuito al declino degli stock di anguilla. Pseudorasbora parva, (Osteichthyes). Essendo un vettore di malattie infettive (compreso lo Spherotecum destruens), minaccia i pesci selvatici e di allevamento in Europa.

47 L oomicete Aphanomyces astaci, l agente patogeno della peste del gambero In Svezia dal 1960 il decremento del 50% nella produzione del gambero nobile Astacus astacus comporta una spesa di US $ all anno per importare gamberi From USA 1982

48 Unionid mussels (No. m -2 ) Zebra mussels (No. m -2 ) ia3) Le specie aliene danneggiano le infrastrutture La cozza zebrata, Dreissena polymorpha In Nord America costo di US$ 800,000 per impianto per anno (O'Neill 1997). Costo totale nei Grandi Laghi di US$ 2-4 miliardi per anno. Lake St. Clair

49 ia4) Le specie aliene riducono l approvvigionamento di acqua dolce Nella Provincia del Capo in Sud Africa, l'invasione di alberi con un consumo di acqua elevato (Eucalyptus, Acacia e Hakea spp.) ha portato a notevoli perdite d'acqua (3 x 10 9 m 3 per anno) (Mack et al. 2000). La produzione agricola è stato ridotta e molte specie di piante endemiche sono minacciate di estinzione.

50 Impatti indiretti ib) sul sostenere e regolare i servizi offerti dagli ecosistemi

51 ib1) Le specie aliene cambiano la produzione primaria e il ciclo dei nutrienti In Nuova Zelanda, l introduzione della trota fario (Salmo trutta), che si nutre di invertebrati, ha portato ad una crescita smisurata di alghe (Townsend 1996).

52 ib3) Le specie aliene influenzano il clima e il clima influenza le specie aliene In Brasile, la conversione delle foreste in terreni agricoli e pascoli è stata effettuata con erbacee africane (Melinis minutiflora, Hyparrhenia rufa, Panicum spp. e Rhynchelytrum repens). Dal 1991 le zone deforestate coprono km 2. Le praterie contengono molta meno biomassa vegetale rispetto alle foreste native e assorbono meno anidride carbonica. Se si continua con la conversione in pascoli si aumenta l'accumulo di anidride carbonica nell'atmosfera e si può potenzialmente influenzare il clima globale. Meno evapotraspirazione si potrebbe tradurre in una maggiore perdita di calore convettivo e in aumento della temperatura dell'aria.

53 ib4) Le specie aliene diminuiscono la protezione contro i rischi naturali Nelle Everglades, in Florida, Malaleuca quinquenervia, nativa dell Australia, favorisce gli incendi: produce materiale infiammabile e secca rapidamente (Mack et al 2000).

54 ib5) Le specie aliene riducono la qualità delle acque: Procambarus clarkii Procambarus clarkii influenza la qualità delle acque 1) risospende i sedimenti 2) ricicla i nutrienti (Angeler et al. 2001). Le conseguenze sono: aumento della torbidità dell acqua, riduzione della luce che riesce a penetrare, ridotta produttività delle piante bentoniche. Nutrients Particle bound nutrient release Sediment resuspension Foraging Burrowing Walking Tail flipping Organic matter recycling Nutrients

55 Impatti indiretti ic) sui servizi culturali offerti dall ecosistema

56 ic1) Le specie aliene diminuiscono il valore estetico della natura a causa dell omogeinizzazione biotica e dell estinzione di specie indigene Il contatto con la ricchezza e la varietà degli ecosistemi può essere di beneficio per la salute fisica e mentale. Questo può aiutare nella prevenzione e nel trattamento della depressione, delle tossicodipendenze e disturbi comportamentali. Wilson (1984) suggerisce che gli esseri umani hanno una predisposizione genetica ad apprezzare la diversità biologica (biofilia). La biodiversità agirebbe come un tampone nei confronti delle catastrofi ambientali e della fame.

57 Impatti ritardati nello spazio e nel tempo dda) Emigrazione, ddb) Adattamento e gestione inappropriata

58 ddb1) Impatto ritardato dovuto ad una gestione inadeguata: la produzione si basa su "monocolture" di alieni Nel lago Vittoria, la pesca della perca del Nilo si è drasticamente ridotta a causa della pesca eccessiva, dell invasione del giacinto d'acqua e della proliferazione delle alghe. Dieci fabbriche hanno chiuso (2008) e le restanti 25 stanno operando al di sotto della loro capacità.

59 Il coniglio europeo nell Isola Macquarie, patrimonio dell umanità Gatti e conigli sono stati introdotti nel 19 secolo. Un programma di eradicazione del coniglio (Mixoma virus) è iniziato nel 1968 e terminato nel 1984 senza una completa eradicazione. Un programma di eradicazione del gatto è iniziato nel 1985 e si è concluso con successo nel Senza il controllo del gatto, i conigli sono aumentati di numero e in 5 anni hanno distrutto tutta la vegetazione (Bergstrom et al. 2009). Il governo australiano ha stanziato AUS $ 24 milioni per risolvere il problema.

60 ddb3) Impatto ritardato dovuto ad una gestione inadeguata: l abuso dei biocidi chimici In Brasile, quasi tutti i pesticidi sono venduti per il controllo di agenti patogeni alieni (Lobo 2002). Nel 1999, i pesticidi agricoli sono stati responsabili di casi di intossicazione. Questa stima non include gli effetti dovuti alla persistenza delle sostanze chimiche nell'ambiente a lungo termine.

61 ..ma le specie aliene giocano un ruolo importante nell economia e nella cultura di tanti paesi Oltre il 70% del cibo prodotto nel mondo proviene da solo nove colture (grano, mais, riso, patata, orzo, manioca, soia, canna da zucchero e avena), ognuna delle quali è coltivata ben oltre il suo areale di distribuzione originario (Ewel et al ). Oltre l'85% delle piantagioni forestali sono costituite da solo tre generi di piante (Eucalyptus, Pinus e Tectona).

62 Rarity: un esempio di quello che si può fare. Preparatory actions, elaboration of management plans and/or of action plans Concrete actions: Public awareness and dissemination of results