Progetto SIAMO TUTTI BIODIVERSI? Percorso di autoformazione guidata: approfondimenti scientifici 7 modulo 1 e 16 dicembre 2008 Conservazione della diversità vegetale Conservazione ex situ con piccole banche dei semi: una soluzione praticabile dai Giardini Alpini? Costantino Bonomi Museo tridentino di scienze naturali 1
Pericolo di estinzione Crisi di estinzione a livello globale senza precedenti nella storia della Terra 1986 Conferenza BGCI, Las Palmas: 60.000 specie a rischio di estinzione, il 20% del totale 20% 80% 1999 International Botanical Congress, St. Louis (Missouri, USA): 100.000 specie a rischio di estinzione, il 33% del totale 33% 67%
Cause Aumento esponenziale della popolazione umana e delle sue attività deleterie per l ambiente : distruzione degli habitat naturali abbandono dell uso tradizionale del territorio diffusione di specie infestanti
Trentino a rischio 30.6% (723 su 2.359) 1,5% (35) 12,2% (286) DD LR VU 7,1% (168) EN 4,1% (97) CR EX 2,7% (64) Not endangered 3% (53) 69,4% (1636)
Come evitare l estinzionel - protezione diretta (conservazione in situ) con l istituzione l di Parchi e Riserve o vincoli d usod - protezione indiretta (conservazione ex situ) raccogliere e conservare i semi in apposite banche del germoplasma per disporre di una riserva di sicurezza
A cosa serve una banca del germoplasma - rafforzamento delle popolazioni - reintroduzione di specie estinte - conservazione della memoria storica del patrimonio genetico delle specie estinte in natura
Un po di storia delle banche Le prime banche dei semi nascono associate a istituti di ricerca agraria per il miglioramento genetico delle piante coltivate Successivamente si sviluppano le banche del germoplasma a scopo protezionistico, che mirano a conservare i semi indefinitamente
contenuto in acqua (%) 30 20 10 Come conservare i semi per periodi lunghi? longevità (giorni) 0 100000 10000 1000 100 10 100 80 60 40 umidità relativa 20 Condizioni ambientali Condizioni artificiali in camera di essiccazione 0 Fisiologia della longevità dei semi: come varia a seconda delle condizioni ambientali 1 24 20 16 12 8 4 0 contenuto in acqua (%)
1 milione di giorni 2.739 anni Ma quanto a lungo possono conservarsi vitali i semi? 5%mc 100 giorni 0,27 anni Se vengono rispettati i principi enunciati i semi si possono conservare per centinaia di anni + 20 C - 20 C 15%mc Sperimentalmente è possibile prevedere la perdita di vitalità del seme con il passare degli anni: se tutto è stato eseguito correttamente in media a 7% contenuto idrico e a 20 C un seme passa da 99% a 90% in vitalità in oltre 500 anni
Condizioni ambientali alla maturazione dei semi in Italia C / %RH Milano Jul 24 / 73* Firenze Jul 24 / 64 Roma Jul 25 / 56 Napoli Jun 21 / 67 Bari Jun 22 / 60 Cagliari Jun 22 / 70 Palermo Jun 22 / 61 Obiettivo valori <7% di contenuto in acqua asciugo Camera di essiccazione raffreddo
The Millennium Seed Bank (UK) La prima banca dei semi a scopo protezionistico Si propone di conservare 24.000 specie entro il 2010 12
Le fasi operative in una banca Raccolta dei semi Essiccazione Pulizia Conservazione a lungo termine Monitoraggio e studi di germinazione
Raccolta dei semi - scelta delle specie a cui dare priorità - autorizzazioni alla raccolta e al transito - materiale da campo - raccolta dei semi soltanto nel momento della loro maturazione
Essiccazione trattare il seme immediatamente dopo la raccolta per mantenere massima la sua vitalità Processo chiave abbassamento del contenuto in acqua dei semi (tra il 3 e il 7 % a seconda della specie) Meccanismo molecolare: minor contenuto in acqua nel seme aumento della VETROSITA CELLULARE ossia rallentamento della mobilità cellulare e dei processi degenerativi e di invecchiamento
Essiccazione Metodo ottimale: camera di essiccazione a 15% UR e 15 C
Pulizia (diversificata a seconda del tipo di frutto e di seme) separazione detriti e semi abortiti GRAVIMETRICA con pulisemi ad aria soffiata MECCANICA con setacci e superfici ruvide
Conservazione a lungo termine - in contenitori a tenuta stagna - in freezer alla temperatura di -20 C
Monitoraggio e studi di germinazione Monitoraggio del contenuto in acqua dei semi ad ogni fase, con strumento specifico Studio dell ecologia di germinazione dei semi per sviluppare appositi protocolli per future reintroduzioni
Studi di germinazione Substrato agar/acqua Condizioni controllate di luce e temperatura Dormienza, un bel problema! Piante selvatiche presentano DORMIENZA, che ha un preciso significato ecologico Tipi di dormienza Fisiologica Morfo-fisiologica Fisica
Studi di germinazione - verificare l eventuale l presenza di DORMIENZA - capirne la natura - trovare il sistema per romperla Semi dormienti Semi germinati
Provincia di Trento Servizio università e ricerca scientifica In Trentino nel 2002 nasce la Trentino Seed Bank Una banca dei semi per le specie Trentine a rischio di estinzione Museo Tridentino di Scienze Naturali
Costruito su solide basi: CFT e lista rossa del Trentino 1991-2003 700,000 Plant distribution records stored in the database
Selezionate 82 specie prioritarie secondo Criteri globali - specie minacciate a livello mondiale (riportate nella 1997 IUCN red list) e presenti in Trentino (26 species) - tutte le specie stenoendemiche presenti in Trentino (41 species) Daphne petraea Trentino Italia Mondo Risk: LR risk: LR risk: R RISK MAX EX (EX) CR EN (E) VU (V) LR (R) DD (I) MIN
Saxifraga facchinii Trentino Italia Mondo Risk: LR risk: LR risk: R RISK MAX EX (EX) CR EN (E) VU (V) LR (R) DD (I) MIN
Criteri locali Selezionate 82 specie prioritarie secondo -Tutte le specie dell allegato II Della direttiva Habitat 92/43/EEC (6 specie) - specie riportate nella lista rossa trentina con status CR and EN e presenti in meno di altre 3 region Italiane (21 species) Trentino Risk: LR Cypripedium calceolus Italy risk: VU RISK MAX EX (EX) CR EN (E) VU (V) LR (R) DD (I) MIN
Raccolta 2002-2005 le cifre Siti visitati 432 Campioni raccolti 341 Saxifraga facchinii 324 giornate 3,000 ore totali 50,000 km in auto 85,000 m dislivello a piedi
Un esempio concreto Aquilegia thalictrifolia Schott et Kotschy Trentino Italia World risk: LR risk: VU risk: R RISK MAX EX (EX) CR EN (E) VU (V) LR (R) DD (I) MIN
Scelta della specie - stenoendemismo insubrico - areale ridotto e frammentato specie considerata a rischio di estinzione - imperfettamente nota in letteratura
Caratteristiche della specie Foglia di Aquilegia einseleana Foglia di Aquilegia thalictrifolia
Habitat
Obiettivi del lavoro 1) acquisire dati quantitativi sulle popolazioni note 2) studiare l ecologia l di germinazione dei semi 3) valutare il comportamento dei semi se conservati in banca del germoplasma
1: distribuzione superficie tot. occupata stima n cespi fertili stima n cespi sterili stima n semi prodotti 548 m 2 1.766 1.833 901.045 categoria di rischio: EN Popolazioni disgiunte: -località Puele (Valsugana, TN) -Tramonti di Sopra, PN -Arsiero, VI -Passo di San Boldo, TV
2: ecologia di germinazione Raccolta capsula verde capsula matura semi già dispersi
Pulizia 2: ecologia di germinazione 1) rottura delle capsule con pestello e setacci 2) separazione gravimetrica dei semi abortiti
2: ecologia di germinazione Dormienza morfo-fisiologica fisiologica: - morfologica: : dovuta a meccanismi inibitori di natura fisica (scarsa differenziazione dell embrione) embrione) - fisiologica: : dovuta a meccanismi inibitori di tipo fisiologico Trattamenti necessari per rompere la dormienza: I) periodo di stratificazione calda (a 20 C) della durata minima di 6 settimane II) periodo di stratificazione fredda (a 5 C) della durata minima di 12-16 settimane III) germinazione a temperatura alternata (20/10 C) e fotoperiodo di 12h luce/12h buio
2: ecologia di germinazione (I trattamento) Crescita dell'embrione (dati rilevati sui semi sottoposti al test di seppellimento) Seme alla dispersione Lunghezza dell'embrione (mm) 0.40 0.35 0.30 0.25 0.20 0.15 0.10 0.05 0.00 Lunghezza dell'embrione (mm) 0.40 0.35 0.30 Crescita dell'embrione (ciclo di temperature +15/5/15/20 C) dispersione, 28.7.2005 fine autunno,12.12.2005 inizio primavera, 0.25 31.3.2006 0.20 0.15 0.10 0.05 0.00 Stagione dispersione dopo 6 settimane a dopo 4 settimane a 5 C dopo 6 settimane a Periodo di stratificazione 15 C calda (a 20 C) 15 C della durata minima di 6 settimane dopo 4 settimane a 20 C (0,15 mm) Alla dispersione: 0,15 mm Fine autunno: 0,29 mm Inizio primavera: 0,32 mm
2: ecologia di germinazione (II trattamento) Periodo di stratificazione fredda (5 C) della durata minima di 12-16 16 settimane Test di germinazione condotti su semi che hanno subito stratificazione fredda per intervalli di tempo diversi germinazione (%) 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 5 C 12/12 10 C 12/12 15 C 12/12 20 C 12/12 25 C 12/12 0 4 8 16 settimane di stratificazione
2: ecologia di germinazione (III trattamento) Germinazione a temperatura alternata (20/10 C) e fotoperiodo 12h luce/12h buio Test di germinazione condotti su semi riesumati il 31/03/'06 germinazione (%) 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 20/10 C 12/12 10 C 12/12 15 C 12/12 20 C 12/12 25 C 12/12 regime di temperatura e fotoperiodo AT4b AT6 AT12
3: conservabilità dei semi in banca Vitalità a confronto vitalità (%) 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 semi freschi semi essiccati semi congelati Il seme di Aquilegia thalictrifolia non perde in vitalità anche se sottoposto ai processi di essiccazione e congelamento può essere conservato in banca del germoplasma
3: conservabilità dei semi in banca Test di invecchiamento artificiale: 45 C C e 60% UR I semi di Aquilegia thalictrifolia presentano una longevità in banca ridotta
GRAZIE per l ATTENZIONE!!!