2008 LIFE presentation RARITY

LIFE10 NAT/IT/000239

Alberto F. Inghilesi & Giuseppe Mazza

Dipartimento di Biologia evoluzionistica, Università di Firenze (UNIFI)

alberto.inghilesi@unifi.it

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

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.

Impatti ecologici

• 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”.

Impatti • Specie:

– Ibridazione

– 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)

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).

IMPATTO A LIVELLO DI SPECIE

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).

Ibridazione

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

Ibridazione

• Spartina densiflora (S America) e l’autoctona S. maritima (Castillo et al. 2010).

FOTO

Ibridazione

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NATIVO

ALIENO

Trasmissione di parassiti

Peste del gambero

Nuovi predatori

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

Le acque interne sono state invase da nuovi predatori

Lates niloticus Micropterus salmoides

Silurus glanis Dikerogammarus villosus Mustela vison

Nuovi “erbivori”/ “ granivori”

Ondatra zibeticus Myocastor coypus

Psittacula krameri

Nuovi competitori

Gambusia sp.

Mustela vison

Dreissena polymorpha Sinanodonta woodiana woodiana

Nuovi competitori

Reynoutria japonica Robinia pseudoacacia

Ailanthus altissima Elodea canadensis

I gamberi alloctoni

predazione trasmissione di parassiti

ibridazione

competizione

In laboratorio P. clarkii domina su A. pallipes ed è più forte !!!

Austropotamobius italicus

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Procambarus clarkii

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Length of Major Chela (mm)

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N) La forza esercitata dalle chele di

P. clarkii è maggiore di quella esercitata dalle chele di uguali dimensioni di A. italicus (Gherardi & Cioni 2004).

Domina gli ecosistemi invasi (black locust).

Altera la disponibilità dei nutrienti grazie alla capacità di stabilire simbiosi con batteri azoto-fissatori.

Il robusto e ben sviluppato apparato radicale può danneggiare le infrastrutture.

Robinia pseudoacacia

IMPATTO A LIVELLO DI COMUNITA’/ECOSISTEMA

Impatiens glandulifera

Tra le 100 peggiori specie invasive al mondo

Compete con le specie autoctone (semi persistenti).

Favorisce l’erosione del suolo e altera il regime idrico (apparato radicale modesto)

Richiama più impollinatori.

Riduce la biodiversità autoctona, sostituendosi ad altre specie erbacee ruderali.

L’abbondante fioritura primaverile esercita un forte impatto estetico-paesaggistico.

Le foglie contengono grandi quantità di ossalati tossici e pericolosi per il bestiame.

E’ un’infestante dannosa in agricoltura (riduce la produzione).

Oxalis pes-caprae

Eichhornia crassipes,

giacinto d’acqua

Perca del Nilo nel Lago Vittoria:

African fish

eagles

Kingfishers

Cormorants

MANSand

martins

Haplochromines

Non -cichlids

Haplochromines

Non -cichlids

Haplochromines

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Haplochromines

Non -cichlids

HaplochrominesZooplankton MolluscsLakefliesTilapias

Plankton / detritus

African fish

eagles

Kingfishers

Cormorants

MANSand

martins

Nile perch

DagaaSmall Nile perch

Zooplankton CaridinaLakefliesNile tilapia

Plankton / detritus

prima

dopo

semplificazione della rete trofica

• 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 (www.issg.org).

La carpa, Cyprinus carpio

La cozza zebrata Dreissena polymorpha è un “ingegnere ecologico”

Compete con gli unionidi

Altera la composizione del sedimento

Aumenta la trasparenza dell’acqua

Altera i cicli di N e P

Diminuisce i solidi sospesi

Cambia la comunità pelagica

Aumenta la produzione di periphyton

Aumenta la durezza e la rugosità del fondo

Aumenta l’abbondanza di pesci bentonici

Cambia la comunità bentonica Aumenta la copertura e

la profondità delle macrofite

Cambia composizione e abbondanza del plankton

Procambarus clarkii in quanto onnivoro, produce nuove reti trofiche.

Induce “cascate trofiche”.

Gamberi adulti

Gamberi giovani

Molluschi

Macrofite

Detrito

Pesci predatori adulti

Pesci predatori giovani

Anfibi

Uccelli

Insetti predatori

Invertebrati erbivori

Periphyton Microalghe

Mammiferi

Predazione

Parassiti per le specie native

Competizione

Distruzione dell’habitat

Danni alla salute umana

Danni economici

•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.

Myocastor coypus,

la nutria

Benessere dell’uomo Stile di vita adeguato Salute Sicurezza Buone relazioni sociali Libertà

Funzioni degli ecosistemi e servizi Approvvigionamento, culturale, di sostegno, di regolazione

Biodiversità

Cambiamenti globali Cicli

Uso del suolo Clima

SPECIE INVASIVE

Millennium Ecosystem Assessment 2005, modificato

Impatto indiretto

Impatto diretto

Impatto indiretto

Impatti diretti

Facilitazione dell'esposizione umana a:

dA) PATOGENI

dB) TOSSINE, ecc

dC) METALLI PESANTI

IMPATTO SULLA SALUTE

dA2) Patogeni alieni diffusi tramite acqua di zavorra delle navi

Il numero stimato di specie trasportate dalle acque di zavorra è di 10.000 in 1 ora.

• Nel 1991, un'epidemia di colera in Perù ha causato la morte di più di 10.000 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.

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.

dA3) Patogeni alieni/nativi diffusi da specie aliene che fungono da vettori

Terza ondata: invasione della zanzara tigre Aedes albopictus

Introdotta (avendo uova resistenti al disseccamento) dal sud-est asiatico attraverso il commercio di pneumatici usati.

In Italia nel porto di Genova nel 1990.

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).

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.

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).

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).

Altre specie aliene come vettori di patogeni

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 16.000 vittime nel 2003.

The Return of the Giant Hogweed

dB1) Invasione atmosferica di pollini alieni nel Mediterraneo

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

Taxa alieni con pollini allergenici (che causano rinite, congiuntivite, asma) sono: Acacia, Acer, Casuarina, Eucalyptus, Helianthus, Moraceae, Platanus e Xanthum.

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).

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).

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).

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.

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Intestine Hepatopancreas Stomach Abdomen

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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).

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A. pallipes (n = 10) P. clarkii (n = 5) P. fluviatile (n = 7)

Impatti indiretti

iA) sulla fornitura

dei servizi offerti dagli ecosistemi

iA1) Le specie aliene riducono la produzione delle colture

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.

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).

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 426.000 ettari di risaie nel 1988 (Acosta & Pullin 1991). I costi vanno da 27,8-45,3 milioni di US $ nel 1990.

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.

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 $ 150.000 all’anno per importare gamberi.

1958

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From USA

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.

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Lake St. Clair

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 109 m3 per anno) (Mack et al. 2000).

La produzione agricola è stato ridotta e molte specie di piante endemiche sono minacciate di estinzione.

Impatti indiretti

iB) sul sostenere e regolare i servizi offerti dagli ecosistemi

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).

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 426.000 km2. 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.

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).

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.

Organic matter recycling

Nutrients

Burrowing Walking

Tail flipping Foraging

Sediment resuspension

Particle bound nutrient release

Nutrients

Impatti indiretti iC) sui servizi culturali offerti dall’ecosistema

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.

Impatti ritardati nello spazio e nel tempo

ddA) Emigrazione,

ddB) Adattamento e

gestione inappropriata

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.

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 2000. 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.

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 35.000 casi di intossicazione.

Questa stima non include gli effetti dovuti alla persistenza delle sostanze chimiche nell'ambiente a lungo termine.

..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. 1999 ).

Oltre l'85% delle piantagioni forestali sono costituite da solo tre generi di piante (Eucalyptus, Pinus e Tectona).

Rarity:

un esempio di quello che si può fare.

Concrete actions: Preparatory actions, elaboration of management plans and/or of action plans

Public awareness and dissemination of results