INTERAZIONE TRA GAMBERI AUTOCTONI (ICS) E ALLOCTONI (NICS)

Università degli Studi di Perugia Dipartimento di Chimica, Biologia e Biotecnologie INTERAZIONE TRA GAMBERI AUTOCTONI (ICS) E ALLOCTONI (NICS) Dr Dörr Ambrosius Josef Martin Gamberi d acqua dolce nel mondo Nel mondo esistono più di 593 specie di gamberi d acqua dolce 390 sono endemiche in Nord America, 5 in Europa 2 sole in Italia Astacus astacus (Linneo, 1758) Gambero dai piedi rossi o Gambero nobile è presente soltanto nella parte orientale del Friuli e, con una popolazione, nel lago alpino di S. Anna (provincia di Belluno) Austropotamobius pallipes (Lereboulet, 1858) Gambero di fiume o Gambero dai piedi bianchi

Austropotamobius pallipes (Lereboullet,1858) Astacus astacus (Linnaeus, 1758) Gambero dai piedi rossi, Gambero nobile Distribution in Europe (Atlas of Crayfish in Europe, 2006) Austropotamobius pallipes (Lereboullet,1858) Attraverso l analisi del gene COI, fingerprinting genomico con marcatori AFLP sono state identificate 4 entità biogeografiche presenti in Italia (Trontelj et al. 2005; Chiesa, 20): diversi aplotipi mitocondriali rappresentino in realtà delle entità filogeografiche, piuttosto che delle unità tassonomiche distinte. 1 L aplotipo WE (Western Europe) o aplotipo dell Europa Occidentale è localizzato nel basso Piemonte ed in Liguria (eccetto Provincia di La Spezia). 2 L aplotipo NW North Western Italy, o dell Italia Centro- Occidentale è presente nella Provincia di La Spezia, in Lombardia, Toscana ed Emilia Romagna. 3 L aplotipo SE-WB South Eastern Alps-Western Balkans o delle Alpi Sud-Orientali e dei Balcani è presente in Friuli Venezia Giulia, Veneto e nell arco alpino orientale. 4 L aplotipo Apennine o appenninico, caratteristico delle popolazioni dell Italia centro-meridionale.

La specie A. pallipes, per le sue elevate esigenze ecologiche e per l intolleranza verso gli inquinanti, è un indicatore dello stato di salute degli ambienti lotici peninsulari. A. pallipes è specie inserita attualmente, a causa della sua rarità, nell Allegato II e nell Allegato V della Direttiva Habitat E protetta dall All. III della Convenzione di Berna del 1979 E considerata globalmente minacciata dall IUCN (International Union for the Conservation of Nature and Natural Resources) E compresa nell elenco specie a rischio nel Libro Rosso della fauna e della flora minacciate in Italia. E specie protetta e la sua pesca è vietata. 1970 Presenza di A. pallipes in Umbria 20 Austropotamobius pallipes Fiumi Tevere, Teverone, Chiascio, Topino, Menotre, Nera, Corno, Vigi, Velino, Marroggia, Clitunno Torrenti Valdimonte, Naia, Saonda, Aquina Fiumi Menotre, Torrenti Vigi, Argentina, Rigo, Lama, Rio Fonturce, Freddo, delle Prigioni, Fergia, Fosso Doglio, dei Prati, della Gorga, Magna, delle Cese, Marchetto, Cascate delle Marmore, Centro Itt. Borgo Cerreto (Nera)

Distribuzione in Europa (Atlas of Crayfish in Europe, 2006) Orconectes limosus Gambero americano Pacifastacus leniusculus Signal crayfish Astacus leptodactylus Gambero turco Simili ai ICS ma con ampia valenza ecologica: resistenza all inquinamento e all agente patogeno della peste dei gamberi. Tasso di accrescimento elevato, Procambarus clarkii Procambarus sp. Chera destructor Aggressività spinta. Maturità sessuale precoce e prole numerosa. Riproduzione partenogenetica (asessuata in Procambarus sp.)

POPOLAZIONI DEI NICS ACCLIMATATE IN EUROPA E IN ITALIA 20 Rapporto NICS/ICS in Eu = 2:1 (10:5) 6:1in Italia Pacifastacus leniusculus 27 Orconetes limosus 21 Astacus leptodactylus > 15 Procambarus clarkii 13 Chera destructor Procambarus sp. Chera quadricarinatus Orconetes immunis Orconetes virilis Orconetes juvenilis Distribuzione dei NICS e ICS Atlas of crayfish in Europe, 2006 Procambarus acutus/zonangulus I punti neri indicano la presenza confermata di almeno un esemplare di gambero di fiume NICS o ICS NICS ACCLIMATATE IN EUROPA E IN ITALIA modi di introduzione e propagazione Orconetes limosus Volontario/Transfaunazione Procambarus clarkii Acquacoltura Acquariofilia Vol/Transf. Chera destructor Acquariofilia Procambarus sp. Acquariofilia Astacus leptodactylus Acquacoltura Vol/Transf. Pacifastacus leniusculus Acquacoltura Vol/Transf. Chera quadricarinatus Acquariofilia Orconetes immunis Acquariofilia Orconetes virilis Acquariofilia Orconetes juvenilis Acquariofilia Procambarus acutus/zonangulus Acquariofilia

PROVENIENZA DEI GAMBERI ALLOCTONI IN EUROPA AQUACOLTURA, GASTRONOMIA E AQUARIOFILIA E POTENZIALI INVASORI FUTURI EUROPA Astacus leptodactylus Gambero turco STATI UNITI Pacifastacus leniusculus Signal crayfish Orconetes limosus Gambero americano Orconetes durelli Orconetes immunis Papershell Crayfish Orconetes rusticus Rusty Crayfish Orconetes luteus Golden Crayfish Orconetes virilis Orconetes juvenilis Orconetes neglectus neglectus Ringed Crayfish Orconetes neglectus chaenodactylus Orconetes aff. Palmeri longimanus Procambarus clarkii Gambero rosso della Louisiana Gambero killer mudbug Procambarus acutus White River Crayfish Procambarus cubensis Cuba Procambarus nigrocintus Procambarus alleni Procambarus milleri Procambarus llamassi Messico Procambarus oacae redelli Procambarus spp. Marbled crayfish Cambarellus shuffeldti Gambero nano cajun Cambarellus montezumae Gambero nano Cambarellus zempoalensis Gambero nano Cambarellus patzcuarensis Gambero nano

AUSTRALIA Chera destructor Yabby Chera cainii Marron Chera tenuimanus Marron Chera quadricarinatus Red claw Chera quinquecarinatus Gilgie Chera preissii Koonac NUOVA GUINEA Chera (Chera) boschmai Chera (Chera) longipes Chera (Chera) murido Chera (Chera) pallidus Chera (Chera) panaicus MADAGASCAR Astacoides svariate specie ACQUARIOFILIA Argomenti a sfavore dei ICS ICS difficili da mantenere in acquario Esigenti da un punto di vista alimentare e riproduttivo Cambiamenti di temperature nell arco dell anno temperature alte letali Lucifughi Monocromatici

ACQUARIOFILIA Argomenti a favore dei NICS Facili da mantenere in acquario Allevamento alla portata di tutti Resistenti a temperature alte Grande motilità sia diurna che notturna Riproduzione durante tutto l anno Grandi varietà cromatiche intraspecifiche e di specie nuove ACQUARIOFILIA Argomenti a sfavore dei NICS Grandi scavatori e modellatori Distruzione delle piante acquatiche e di altri residenti nell acquario Prole abbondante Portano i loro proprietari a: Scambio o ritorno in commercio Liberazione nell ambiente acquatico stagni, fiumi, laghi

Presenza dei NICS in Umbria 1999 2001 20 2014????? Dörr AJM 2010 tesi dottorato Dörr AJM et al 2006. BFPP. 380-381, 1155-1168 Dörr AJM et al 2001. Riv. Idrobiol. 40 221-233 Potenziale espansione Confronto tra le 2 specie A.pallipes P. clarkii Longevità >12 anni + 1-4 anni Dimensione <12cm < 15cm + Valenza ecologica NO SI + Alimentazione Raggiungimento maturità sessuale Onnivoro 2-6 anni Opportunista + Primo anno + Prole Aggressività 50-200 NO >600 + SI + motilità Notturna 24 ore +

Procambarus clarkii: sono stati campionati mensilmente, da giugno 20 a luglio 20 dal Lago Trasimeno, per un totale di 3153 esemplari parametri morfometrici per valutare: lunghezza totale frequenza di lunghezze per sesso lunghezza del cefalotorace regressione lunghezza-peso lunghezza delle chele curve di accrescimento peso totale parametri biologici per valutare: maturazione uova ovariche periodo di riproduzione e pleupodiali presenza gastroliti periodo di muta (accrescimento) sesso se ratio peso dell addome indici di condizione peso dell epatopancreas indice epatosomatico Dörr AJM, Scalici M. 2013 Knowledge and Management of Aquatic Ecosystems (2013) 4, 10 Females Males 250 250 200 200 150 150 100 100 50 50 0 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 44 46 48 50 52 54 56 58 60 62 64 66 68 70 0 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 44 46 48 50 52 54 56 58 60 62 64 66 68 70 Length frequencies K L C Wp Females 0.61 73.71 0.51 0.13 Males 0.62 69.35 0.43 0.27 ELEPHAN I. Growth curves

100 80 Moulted Females Moulted males Hydrological level -0,8-0,9-1,0-1,1 60-1,2 % m -1,3 40-1,4 20 0-1,5-1,6-1,7 Frequency (%) of moulted females (red) and males (blu), and water level (black) 100 Moulted Females Moulted males Water Temperature 30 80 25 20 60 % 15 T C 40 10 20 5 0 0 Frequency (%) of moulted females (red) and males (blu), water lake temperature (yellow)

100 Moulted females Adult females with mature gonads Water lake level 0,0 90-0,2 80 70 60 50 40 30 20-0,4-0,6-0,8-1,0-1,2-1,4 10-1,6 0 Jun Jul Aug Sep Oct Nov Jan Feb Mar Apr May Jun Jul Aug Sep Oct Nov Dec Jan Feb Mar Apr May Jun Jul -1,8 Frequency (%) of moulted females (green), females with mature ovarian eggs (red) and water lake level (black) 100 Moulted Females Adult females with mature gonads Water lake temperature 30 90 80 25 70 60 20 50 15 40 30 10 20 10 5 0 Jun Jul Aug Sep Oct Nov Jan Feb Mar Apr May Jun Jul Frequency (%) of molted females (green), females with mature ovarian eggs (red) and water lake temperature (black) Aug Sep Oct Nov Dec Jan Feb Mar Apr May Jun Jul 0

Oocites: Immature Starting maturation Mature Pleopod eggs juvenile Frequency of juveniles, pleopod eggs and seual maturity of the internal egg stages for each sampling month Pleopod egg stages of P. clarkii: (A) after spawning and (B) ready to hatch A) Newly hatched P. clarkii; (B) stage 1 juvenile Different forms of stage 1 juveniles in chronologic order Stage 1 juvenile (A) moltig into stage 2 juvenile (B). The pleopod egg stages, newly hatched, stage 1 and 2 juveniles of were collected from one female only. Photos by A. J. Martin Dörr

Ecological spectrum of P. clarkii Months J F M A M J J A S O N D Ovarian eggs Spermatophores Berried females Juveniles Ecdisys Mean lake water Temperature C 7 8 11 16 21 24 27 26 21 16 10 6 Ecological spectrum of A. pallipes Months J F M A M J J A S O N D Ovarian eggs Spermatophores Berried females Juveniles Ecdisys

Ecological spectrum of P. clarkii Ecological spectrum of A. pallipes Months J F M A M J J A S O N D Months J F M A M J J A S O N D Ovarian eggs Ovarian eggs Spermatophores Spermatophores Berried females Berried females Juveniles Juveniles Ecdisys Ecdisys Indagine micologica Aphanomyces astaci Schikora, 1903, la peste dei gamberi è presente in Umbria? Vettore della peste: gamberi americani (NICS) L infezione è letale per i gamberi europei (ICS) I gamberi americani sono in grado di incapsulare il micelio per proteggersi. Il fungo può ancora essere disperso, dunque questi gamberi agiscono da vettori e portatori sani. I gamberi europei non possono reagire, così il micelio si diffonde nel loro corpo. Ospite obbligatorio. I gamberi infettati muoiono in tempi molto brevi (tutta la popolazione) senza evidenti segni esterni. Non appena il fungo infetta i gamberi europei, il micelio si sviluppa e produce altre spore che si diffondono in acqua e si possono rinvenire anche nel muco dei pesci, come nelle piume e peli di altri animali. Non esiste cura Aphanomyces astaci è nominato tra i 100 invasori peggiori del mondo dal World s Worst dall Invasive Species Specialist Group (ISSG) of The World Conservation Union (IUCN).

Eperimental growth of Phoma glomerata on the cuticle (chitin) of P. clarkii. A) dorsal part of the chephalotora; B) ventral part of abdomen Fungi Taa recorded on the eoskeleton of P. clarkii from Lake Trasimeno (86 specimens sampled from June 20 to June 20) 33 specie fungine per 20 generi Acremonium chrysogenum (Thirum. & Sukapure) W. Gams Acremonium kiliense Grütz Acremonium sp. Alternaria alternata (Fr.) Keissl. Alternaria cheiranthi (Lib.) P.C. Bolle Alternaria chlamydospora Mouch. Aspergillus fumigatus Fresen. Aspergillus terreus Thom Aspergillus sp. Aureobasidium pullulans var pullulans (de Bary) G. Arnaud Aureobasidium pullulans var melanigerum Herm.- Nijh. Chaetomella raphigera Swift Cladosporium chlorocephalum (Fresen.) E.W. Mason & M.B. Ellis Cladosporium cladosporioides (Fresen.) G.A. de Vries Clonostachys rosea (Preuss) Mussat Emericellopsis sp. Epicoccum nigrum Link Fusarium dimerum Penz. Fusarium oysporum Schltdl. Fusarium proliferatum (Matsush.) Nirenberg e Gerlach & Nirenberg Fusarium verticillioides (Sacc.) Nirenberg Fusarium sp. Gliocladium spp. Graphium sp. Microdochium bolleyi (R. Sprague) de Hoog & Herm.-Nijh. Mucor plumbeus Bonord. Mucor sp. Paecilomyces lilacinus (Thom) Samson Penicillium sp. Phoma glomerata (Corda) Wollenw. & Hochapfel Rhizopus stolonifer (Ehrenb.) Vuill. Trichoderma sp. Zythiostroma sp. Höhn. e Falck Yeast Sterile mycelium Actinomycete Bacteria Dörr AJM, Rodolfi M, Elia AC, Scalici M, Garzoli L, Picco A 2012. Fund Appl Limnol 180, 77-84 Dörr AJM, Elia AC, Rodolfi M, Garzoli L, Picco A, D'amen M, Scalici M 2012. J Limnol 71, 135-143

Taa potenzialmente pericolosi per la salute dell uomo, per la flora e la fauna (Atlas of Clinical Fungi). Acremonium kiliense Aspergillus candidus Aspergillus fumigatus Aspergillus terreus Aureobasidium pullulans Fusarium dimerum Fusarium oysporum Fusarium verticillioides Fusarium sp. Paecilomyces lilacinus Penicillium chrysogenum Phoma glomerata Prevalence (%) of Phoma glomerata on P. clarkii from Lake Trasimeno (prima segnalazione per l Italia e nelle acque dolci) rappresenta la specie dominante con il 67.4% di prevalenza Prevalence (%) of Phoma glomerata on P. clarkii for each se and life stage (June 20- June 20) Prevalence (%) of Phoma glomerata on P. clarkii grouped seasonally

Number of Taa recorded on P. clarkii sampled monthly from Lake Trasimeno in 20 Taa June 20 July August September October November 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 1 2 3 1 2 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 2 3 4 5 1 2 3 Acremonium chrysogenum Acremonium kiliense Acremonium sp. A.alternata A.cheiranthi Alternaria chlamydospora A. fumigatus Aspergillus sp. A. terreus A. pullulans Chaetomella raphigena C. cladosporioides C.chlorocephalum C. rosea Graphium sp. Emericellopsis sp. E.nigrum F.oysporum F. retro rosa F. verticillioides Fusarium proliferatum Fusarium sp. Fusarium dimerum Gliocladium sp. M.bolleyi Mucor.plumbeus Mucor sp. P. lilacinum Penicillium sp. P. glomerata R. stolonifer Trichoderma sp. Zythiostroma sp. Sterile mycelium White yeast Actinomycete Bacteria Yellow bacteria Pink bacteria Se F F M F M M F M F F F F M M F F F F F F F M M F M M M M M F F M M M M F M Life stage J J A J A A A A A J J J A A A A A A J J J J A A J A A J A A A A J A A A A Moult N N N N N N N N N N N Y N N N N N N Y Y Y Y N N Y N N Y N N N N N N N N N 0 1-3 4; >4 Number of Taa recorded on P. clarkii sampled monthly from Lake Trasimeno in 20 Taa January 20 February March April May June 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 2 3 4 5 6 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 2 3 4 5 6 7 1 2 3 4 5 6 Acremonium chrysogenum Acremonium kiliense Acremonium sp. A.alternata A.cheiranthi Alternaria chlamydospora A. fumigatus Aspergillus sp. A. terreus A. pullulans Chaetomella raphigena C. cladosporioides C.chlorocephalum C. rosea Graphium sp. Emericellopsis sp. E.nigrum F.oysporum F. retro rosa F. verticillioides Fusarium proliferatum Fusarium sp. Fusarium dimerum Gliocladium sp. M.bolleyi Mucor.plumbeus Mucor sp. P. lilacinum Penicillium sp. P. glomerata R. stolonifer Trichoderma sp. Zythiostroma sp. Sterile mycelium White yeast Actinomycete Bacteria Yellow bacteria Pink bacteria Se F F F F F M M M M M F F M M M F M M F M F M F F F F F F F F F F F M M M M F M F M F M M F F F F M Life stage A J J A A A A A J J A J A J A A A J A A J A A A A A A A A A A A J A A A A A A J A A A A A A A A A Moult N N N N N N N N N N N N N N N N N Y N N Y N N N N N N N N N N N N N N N N N N Y N N N N N N N N N 0 1-3 4; >4

Prevalence (%) of fungi Taa of P. clarkii from Lake Trasimeno (June 20- June 20) Sugli esemplari di Procambarus clarkii campionati dal Lago Trasimeno non è stato rinvenuto l agente patogeno della peste dei gamberi: Aphanomyces astaci. Phoma glomerata con una prevalenza di oltre 60%, rappresenta un interessante reperto micologico, in quanto la specie non era stata mai segnalata per l Italia. Tuttavia rappresenta un dato allarmante in quanto specie patogena anche per l uomo. Tra le specie fungine più interessanti è il genere Fusarium, con una prevalenza di oltre 40%. I patogeni di questo genere potrebbero causare ulteriore rarefazione della specie di gamberi ICS.

Presence of crayfish species NICS and ICS ICS E NICS (1970) ICS ICS and E NICS (20 (2014))???? ICS E NICS (1970??? Austropotamobius pallipes ICS A. pallipes affected by Burn spot disease (mycosis?) NICS Austropotamobius pallipes Procambarus clarkii Orconectes limosus Astacus leptodactylus CONCLUSIONI P. clarki contro A. pallipes Ampia valenza ecologica e resiste alla siccità ed a alte temperature Tasso di accrescimento più elevato Raggiunge la maturità sessuale prima ed ha una prole più numerosa Comportamento molto aggressivo soprattutto dei maschi adulti Motilità anche durante le ore diurne e sulla terra ferma Disturbo durante la fase riproduttiva ed alimentare Sovrapposizione alimentare (opportunista) Procambarus clarkii è potenzialmente in grado di accrescersi e di riprodursi negli ambienti dove è presente A. pallipes e dunque può invadere il loro habitat portando con sé anche i suoi patogeni Invasione delle popolazioni NICS Rarefazione delle popolazioni ICS