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Nov
29
2020
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Un fico proveniente da lontano

 

L’aumento della popolazione umana e del commercio internazionale stanno alterando le risorse naturali da cui dipende la nostra società. Molti di questi cambiamenti sono utili e vantaggiosi, ma alcuni possono avere impatti negativi, anche involontari, sull’ambiente. L’introduzione di piante da altri paesi o continenti negli ultimi quattro secoli ha indubbiamente fornito beni e servizi preziosi alla nostra società ma, al contempo, ha permesso alle specie vegetali invasive e generaliste di minacciare o addirittura soppiantare, le specie vegetali endemiche. È quindi importante comprendere il compromesso tra alterazione ambientale e processi ecologici naturali, per gestire le nuove risorse in modo sostenibile (Mooney et al., 2005). In molti paesi, le piante aliene pongono seri problemi per l’agricoltura, la gestione dell’acqua, la biodiversità e i servizi ecosistemici. In agricoltura, per esempio, le piante aliene, spesso non appetibili agli erbivori, possono causare una diminuzione di produttività dei pascoli, un aumento dei costi per la lavorazione del suolo e il controllo delle infestanti, alla diminuzione della fertilità del suolo dovuta all’assorbimento di nutrienti e/o al rilascio di tossine e, nel lungo periodo, alla riduzione del valore della terra. I servizi ecosistemici minacciati dalle piante aliene includono un aumento del rischio di inondazioni, smottamenti, incendi e erosione del suolo, alla perdita di risorse idriche a causa di una maggiore traspirazione, all’abbassamento della falda freatica, ad una ridotta densità di piante autoctone, e a cambiamenti dell’habitat che influiscono negativamente sulla nidificazione, alimentazione e dispersione degli animali nativi. Le piante aliene possono inoltre danneggiare la ricreazione e l’ecoturismo, soprattutto quando specie spinose o spinose creano barriere impenetrabili per persone o animali.

Tra queste piante, anche se molti non lo direbbero, rientra il fico d’India (Opuntia ficus-indica (L.) Mill., 1768), una pianta originaria del Centro America. Ha un habitus a cespuglio spinoso che può raggiungere i 2 metri di altezza e cresce soprattutto in terreni aridi, rocciosi e in pendenza, sulle sponde di torrenti e fumi, ma anche in ambienti urbani. Le sue pale, comunemente considerate foglie (ma che in realtà sono fusti modificati chiamati cladodi) possono facilmente fungere da propaguli che originano per via asessuata un nuovo organismo, identico a quello da cui derivano. Le vere foglie, modificate, sono invece le famigerate, numerose e persistenti spine. Siamo abituati a considerare il fico d’India come una specie che ha da sempre contraddistinto il nostro panorama mediterraneo ma in realtà si tratta di una pianta aliena neofita (introdotta dopo il 1500) che ha attecchito molto bene, fino al punto da integrarsi nel nostro paesaggio e nella nostra cultura (DAISIE, 2008). È stato introdotto molte volte in diversi paesi del mondo come un’importante pianta domestica coltivata in ambienti aridi e semiaridi (Griffith, 2004). Ciò ha portato a grandi miglioramenti dei mezzi di sussistenza di popolazioni rurali (i frutti sono commestibili e la pianta richiede praticamente pochissime cure), ma ha anche provocato problemi ambientali quando la pianta è diventata invasiva. Il fico d’India è oggi considerato infatti un trasformatore del paesaggio (land transformer), poiché sostituisce le specie autoctone e animali da esse dipendenti, e la sua espansione può coprire in un breve lasso di tempo ampie porzioni di prezioso terreno coltivabile. Considerando che è un cactus adattato a climi aridi, i modelli climatici prevedono l’aumento della produzione di biomassa di questa specie con il riscaldamento climatico e l’aumento della CO2 atmosferica (Schröter et al., 2005).

Nei campi agricoli e nei pascoli abbandonati del Mediterraneo è in atto una crescente invasione da parte del fico d’India. Tuttavia, l’invasione della regione mediterranea dell’Europa meridionale da parte del fico d’India è decisamente meno grave rispetto, ad esempio, alla enorme diffusione di questa specie nelle regioni a clima mediterraneo di Australia e Sudafrica (Essl & Kobler, 2009; Stace & Crawley, 2015). In Australia, è stato considerato la peggiore specie invasiva, prima di essere efficacemente contrastato con interventi di contenimento, eradicazione e ripristino di terreni. In Sudafrica, dove il problema è più grave, si sta invece cercando di controllarlo con mezzi biologici utilizzando la falena del cactus (Cactoblastis cactorum) e la cocciniglia Dactylopius opuntiae. Data anche la sua importanza economica, c’è quindi la necessità di indagare sui fattori biologici che possono influenzare la diffusione del fico d’India, per aiutare a gestire in modo sostenibile la crescita di questa pianta benefica ma altamente invasiva. Oggi più che mai, è necessario alimentare direttamente le politiche di protezione e gestione degli ecosistemi, in particolare nell’area del Mediterraneo, in relazione al conflitto tra interessi economici ed ecologici. Anche una più profonda comprensione dell’impatto che la composizione microbica del suolo ha sulla diffusione di questa specie è una necessità per la sua conservazione e per prendere decisioni agronomiche e paesaggistiche. Un ulteriore obiettivo è quello di rilevare potenziali relazioni tra diversità genetica intraspecifica, origine geografica, profilo del microbioma del suolo e composizione fitochimica di fico d’India. Infatti, il profilo fitochimico di questa specie è estremamente diversificato, comprendendo betalaine, zuccheri, acidi organici, flavonoidi e altri polifenoli biosintetizzati e selettivamente accumulati in diversi organi e tessuti (Yahia et al, 2011).

Le antiche barriere biogeografiche che permettevano l’evoluzione di una ricca diversità biologica sono state abbattute dal commercio internazionale, e questo ha portato a uno scambio biologico di specie in competizione per le nuove risorse su scala globale. Alcuni esperti prevedono un futuro in cui poche specie generaliste infestanti conquisteranno ampie porzioni del globo, spingendo fuori le specie specializzate che si sono evolute isolatamente. Scienziati e responsabili politici devono concordare metodi oggettivi per valutare i vari effetti delle specie aliene: ecologici, genetici ambientali, economici e sociologici. È probabile che tutto ciò richieda una stima dell’estensione geografica dell’impatto delle specie aliene, dell’abbondanza di queste all’interno del raggio di distribuzione e dell’impatto per pianta aliena (o per unità di biomassa). Con risorse sufficienti, è relativamente semplice misurare l’attuale estensione geografica dell’impatto, ma è più complicato, ovviamente, prevedere la sua portata futura. Si sa come eseguire campionamenti randomizzati per misurare l’abbondanza di piante aliene, utilizzando biomassa (opzione costosa) o percentuale di copertura (opzione economica). Tuttavia, siamo ancora molto lontani dal concordare i modi migliori per misurare l’impatto delle specie aliene ed è probabile, ad esempio, che il modo migliore per misurare l’impatto ecologico sia diverso dal quello applicato per misurare l’impatto economico. Abbiamo bisogno di questi dati perché ci consentirebbero quindi di stimare i costi diretti (ad es., perdite di entrate derivanti dalla resa dei raccolti, resa idrica o reddito del turismo) e costi indiretti (ad es., perdita di servizi ecosistemici e biodiversità). Se avessimo queste informazioni quantitative, sarebbe relativamente semplice prevedere la fattibilità degli interventi e i costi di mitigazione.

Dovremmo anche sapere se l’effetto dell’aggiunta di più specie aliene a un ecosistema è funzione del numero di specie aliene già presenti. Dovemmo esse meno preoccupati per le prime introduzioni che per quelle che si verificano dopo che il pool di piante esotiche è già grande? Molto resta ancora da fare, perché la maggior parte delle attuali valutazioni dell’impatto sono irrimediabilmente qualitative e aneddotiche. Alcune delle valutazioni non costituiscono nient’altro che la prova di ripetute affermazioni: “Le cose vanno male perché tutti dicono che le cose vanno male”. Habitat diversi supportano un numero diverso di specie di piante aliene e queste specie sono presenti a diversi livelli di abbondanza: alcune devastanti ma la maggior parte irrilevanti. Molte ricerche si concentrano sull’abbondanza delle specie aliene, ma cosa dire sulle conseguenze della loro continua presenza? Cosa sono e come dovremmo quantificarle? Tra molte altre pressanti preoccupazioni, dobbiamo capire come le piante aliene influenzano gli ecosistemi e come migliorare il peggiore dei loro impatti negativi. Ci sono molte domande altrettanto difficili da considerare. Quanto durano gli effetti delle invasioni? Una generazione di piante aliene sarà sostituita da un’altra generazione della stessa specie o la successione porterà alla sua sostituzione? La sostituzione sarà nativa o aliena? E così via.

Nel caso del fico d’India, perché questa specie è devastante e abbondante in alcuni ambienti ed è invece innocua e più limitata da noi. Potrebbe dipendere dai suoli diversi, dalle condizioni climatiche, dalla competizione con le specie native e dall’attacco degli erbivori e dei patogeni locali, o da altro che ci sfugge? Perché una pianta aliena dovrebbe essere una competitrice migliore rispetto ad una specie nativa? Dopo tutto, quella nativa si è evoluta là, quindi dovrebbe essere meglio adattata alle condizioni locali. La spiegazione più semplice è che la storia evolutiva differente della pianta aliena l’abbia pre-adattata al punto di essere superiore a quella nativa. Nel suo ambiente di origine, ha dovuto “sforzarsi di più” di dove si trova ora, così arriva nel nuovo ambiente e cresce usando meno risorse rispetto alla specie nativa. I principali beneficiari di queste ricerche possono essere gli istituti di ricerca che studiano l’impatto delle specie aliene, e gli agricoltori che coltivano il fico d’India. Un obiettivo chiave è quello di affinare le metodologie agronomiche per gestire meglio gli organismi potenzialmente deleteri. Sarà necessario migliorare la gestione delle pratiche di controllo di questa specie ogniqualvolta vi sia un conflitto tra fattori economici e ambientali.

 

Grazie a loro, ho scritto:

DAISIE. (2008). DAISIE, 2008. European Database of Alien Species. Retrieved from http://www.europe-aliens.org/pdf/Opuntia_ficus-indica.pdf

Essl, F., & Kobler, J. (2009). Spiny invaders – Patterns and determinants of cacti invasion in Europe. Flora – Morphology, Distribution, Functional Ecology of Plants, 204(7), 485–494. doi:10.1016/j.flora.2008.06.002

Griffith, M. P. (2004). The Origins of an Important Cactus Crop, Opuntia ficus-indica (Cactaceae): New Molecular Evidence”. American Journal of Botany, 91(11), 1915–1921.

Mooney, H. A., Mack, R. N., McNeely, J. A., Neville, L. E., Schei, P. J., & Waage, J. K. (2005). Invasive Alien Species: A New Synthesis: Harold Mooney, Richard Mack, Jeffrey McNeely, Laurie Neville, Peter Schei, Jeffrey Waage: Island Press (p. 368). Washington D.C.: Island Press. Retrieved from http://islandpress.org/bookstore/details3ada.html?prod_id=436

Schröter, D., Cramer, W., Leemans, R., Prentice, I. C., Araújo, M. B., Arnell, N. W., … Zierl, B. (2005). Ecosystem service supply and vulnerability to global change in Europe. Science (New York, N.Y.), 310(5752), 1333–7. doi:10.1126/science.1115233

Stace. C. A., Crawley, M. (2015) Alien Plants. HarperCollins Publisher.

Thompson, J.D. (2005) Plant Evolution in the Mediterranean. Oxford University Press.

Yahia, Elhadi M., and Candelario Mondragon-Jacobo. “Nutritional components and anti-oxidant capacity of ten cultivars and lines of cactus pear fruit (Opuntia spp.).” Food Research International 44.7 (2011): 2311-2318.

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Ott
29
2020
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Inchiesta sul glifosate

 

Questo mese pubblico un articolo sul glifosate, l’erbicida più famoso e utilizzato al mondo. Di questo prodotto sono note le caratteristiche chimiche ma ancora poco si conosce dei suoi aspetti tossicologici sugli animali e sull’uomo, soprattutto di quelli a lungo termine. Di glifosate si è scritto (ed esagerato) abbondantemente, anche perché rimane un prodotto molto usato in agricoltura. Perché allora scrivere ancora di glifosate?

L’aspetto speciale è che l’articolo, di taglio giornalistico, è stato scritto dalla dott. ssa Serena Di Gaetano, una restauratrice che ammette di non avere competenze specifiche né in campo giuridico né in quello strettamente agronomico. All’Istituto Centrale per il Restauro, dove lavora, però, le viene spesso chiesto di dare delle risposte sull’utilizzo di alcuni prodotti di ambito prettamente agronomico ma che vengono usati anche nel suo settore. La conservazione dei beni culturali, infatti, si intreccia con molte discipline, le più disparate possibili; il che ribadisce ancora una volta l’importanza della “cross-fertilization” tra ambiti diversi. L’occasione per scrivere l’articolo e inquadrare il problema in una dimensione più ampia è nata da un ciclo di seminari nell’ambito del dottorato di ricerca, ma anche dalle richieste provenienti dagli uffici periferici (soprintendenze, siti e parchi archeologici) che le sono state fatte. Ribadisco ancora che si tratta di un articolo di una non specialista – anche se molto ben scritto e documentato – la quale, come leggerete, si imbatte negli erbicidi durante nel suo lavoro. Riporto quindi l’articolo della dott. ssa Di Gaetano qui in basso, dopo aver avuto il suo assenso per la pubblicazione. Buona lettura.

 

Inchiesta sul glifosate: fra cambiamenti climatici e normativa, quale futuro per il trattamento delle infestanti?

 

È ormai un dato acquisito a livello internazionale che il progressivo aumento delle emissioni di gas serra siano i principali responsabili del surriscaldamento del pianeta. L’intensità di alcune attività antropiche e, in particolare, di quelle legate all’uso del suolo, ai processi energetici, e alle sue variazioni, continuano ad avere un’interferenza sul ciclo naturale dei gas responsabili dell’effetto serra. Il riscaldamento globale è causato da un insieme di gas quali il metano (CH4), l’ossido di diazoto (N2O), l’ozono (O3) e l’anidride carbonica (CO2) che concorrono insieme a dar vita al cosiddetto “effetto serra”. A questi vanno aggiunti anche gas di derivazione chimica come i CFC, ossia i clorofluorocarburi, che però sono stati regolati dal Protocollo di Montréal del 1987 poiché responsabili dell’assottigliamento dello strato di ozono.

Gli esperti esprimono forti preoccupazioni sui potenziali impatti di tali cambiamenti sulla salute umana, sulle risorse idriche, sulla biodiversità animale e vegetale, sull’agricoltura e in genere sugli ecosistemi vegetali (Shabani 2020). Uno degli impatti del surriscaldamento è l’aumento della produttività degli ecosistemi vegetali come risposta all’aumento della concentrazione dell’anidride carbonica (‘fertilizzazione carbonica’) e della temperatura. Questo fenomeno è stato osservato su diverse specie, incluse quelle infestanti (Viadotti et al., 2013). Una delle specie maggiormente studiate in questo senso è Ambrosia artemisiifolia, infestante delle colture agrarie responsabile della produzione di polline allergenico. E’ previsto che l’aumento delle temperature e delle emissioni di CO2 previste per la fine del XXI secolo, causerà una quantità di infestanti e di polline superiori a quella prodotta nelle attuali condizioni di concentrazione di CO2, con un rischio di acutizzazione dei sintomi per le persone sensibili e di sensibilizzazione nella popolazione oggi non soggetta. Il fenomeno sarebbe inoltre molto più acuto nelle aree urbane, dove la maggiore concentrazione di CO2, associata all’effetto di “isola di calore” tipico dei centri urbani, potrebbe aggravare ulteriormente il problema, considerando anche la densità di popolazione.

Il riscaldamento globale ha ripercussioni su molteplici aspetti, fra i quali l’areale di distribuzione delle singole specie, la lunghezza complessiva del ciclo vitale, la durata relativa delle fasi vegetativa e riproduttiva, i rapporti con gli insetti coinvolti nei fenomeni riproduttivi e, non da ultimo, l’efficacia delle tecniche di gestione. La gestione delle infestanti nel mondo e in Italia, avviene principalmente per mezzi chimici, utilizzando prodotti fitosanitari noti come erbicidi o diserbanti. I fattori ambientali, quali temperatura, precipitazioni, vento, umidità atmosferica e del terreno, infatti, possono influenzare l’applicazione e l’efficacia degli erbicidi (Pannacci et al., 2010), oltretutto considerando la frequenza e l’intensità di eventi meteorologici estremi (vedete qui). Se da una parte una maggior frequenza di periodi siccitosi in primavera-estate, associata alla riduzione della risorsa idrica dei terreni, rende i trattamenti di pre- emergenza meno efficaci per le colture primaverili-estive, con aumento della persistenza degli erbicidi e di rischi per le colture in successione, dall’altra, l’aumento della frequenza di eventi piovosi violenti potrebbe comportare maggiori fenomeni di ruscellamento e lisciviazione, con conseguente aumento dei rischi di inquinamento ambientale da parte degli erbicidi in genere e di quelli residuali in particolare, con un maggior rischio di fitotossicità per le colture (Jursìk et al., 2013). Inoltre. la tendenza ad una minor efficacia dei trattamenti di pre-emergenza (cioè quando l’infestante è allo stadio di plantula), potrebbe comportare la necessità di dover intervenire con ulteriori trattamenti in post-emergenza (quando l’infestante è già sviluppata), comportando un maggiore residuo nel suolo di erbicidi.

Tra tutti i prodotti fitosanitari, gli erbicidi diffusamente utilizzati per il diserbo delle colture agricole, ma anche per il diserbo di strade, ferrovie, parchi e aree archeologiche, sono infatti quelli che tendono a residuare nell’ambiente più di qualunque categoria di pesticidi. Fra questi, l’erbicida glifosate è quello più usato e diffuso in tutto il mondo. La Relazione annuale del PNI 2016 (piano nazionale integrato 2014; vedete qui) e dell’ISPRA nel 2016 (vedete qui) confermano queste osservazioni. Nel 2014, nelle acque superficiali, sono stati trovati pesticidi in 820 punti di monitoraggio (63,9% del totale) e in 3.226 campioni (34% del totale). Nelle acque sotterranee invece sono risultati contaminati 780 punti di monitoraggio (31,7% del totale) e 1.334 campioni (25,5% del totale). Gli erbicidi e alcuni loro metaboliti sono ancora la tipologia di sostanze più riscontrate, in particolar modo nelle acque superficiali, dove costituiscono il 55,7% delle misure positive (Fig. 1).

 

Figura 1 – Sostanze più rilevate in termini di frequenza (% trovato/cercato), per il 2014. Per ogni sostanza sono riportati fra parentesi il numero dei ritrovamenti e quello totale dei campioni (fonte relazione annuale del PNI 2016).

 

Nelle acque superficiali, il glifosate e il suo principale metabolita AMPA, il composto più rinvenuto, sono stati cercati solo in Lombardia e Toscana, dove sono risultati presenti con frequenze rispettivamente del 19,1% e del 41.0%; gli erbicidi terbutilazinadesetil, terbutilazina e metolaclor, con frequenze da circa il 12.0% al 15,1% dei campioni; l’insetticida imidacloprid, il cui rilevamento è in crescita rispetto agli anni passati, è stato ritrovato con una frequenza del 30,7%. La forte presenza di erbicidi è legata sia alle quantità utilizzate, sia soprattutto alle modalità di utilizzo diretto sul suolo, spesso concomitante con le precipitazioni meteoriche più intense di inizio primavera, che ne determinano un trasporto più rapido nei corpi idrici superficiali e sotterranei. Le concentrazioni dei residui di pesticidi nelle acque sono state confrontate con i limiti ambientali stabiliti a livello europeo e nazionale: gli Standard di Qualità Ambientale (SQA) per le acque superficiali, istituiti dalla Direttiva 2008/105/CE e le norme di qualità ambientale per la protezione delle acque sotterranee, Direttiva 2006/118/CE. A livello nazionale, nel 2014 su 1.284 punti di monitoraggio delle acque superficiali, 274 (21,3%) hanno livelli di concentrazione superiore agli SQA. La Lombardia, con il 55,4% dei punti che superano gli SQA, ha il livello più elevato di non conformità. Va detto che le sostanze che determinano il maggior numero di casi di superamento dei limiti sono glifosate e il metabolita AMPA, che sono cercati esclusivamente nella Regione e, solo dal 2014, nella Toscana; […]. La percentuale dei punti con livelli di contaminazione superiori ai limiti è elevata in Lazio (40,0% dei casi, sebbene ci riferiamo ad un numero di siti monitorati esiguo), Sicilia (25,6% dei casi), Veneto (21,3% dei casi) (Fig. 2).

 

Figura 2 – Livelli di contaminazione, anno 2014.

 

Nel 2016 l’erbicida glifosate è stato presente nel 47,4% dei 458 punti di campionamento delle acque superficiali (39% del 2014), con un superamento degli SQA nel 24,5% dei casi. Il metabolita AMPA è presente nel 68,6% dei punti monitorati nelle acque superficiali (385), si registra un superamento degli SQA nel 47,8% dei siti. Il glifosate e l’AMPA, fino al 2013 cercati solo in Lombardia, ora sono cercati in altre cinque regioni. La sostanza è presente soprattutto nelle acque superficiali, ma è significativo l’aumento della frequenza nelle acque sotterranee. L’ambito territoriale finora limitato, non consente di evidenziare tendenze a livello nazionale. Il rischio maggiore di contaminazione dell’acqua deriva dalle aree urbane con maggiori superfici pavimentate, dove la pioggia dilava tale sostanza nei canali riceventi. Il glifosate disperso nei campi, nelle foreste e in altri tipi di terreno per nebulizzazione, invece, ha una bassa penetrazione in quanto rimane adorbito negli strati superiori del terreno, dove viene degradato dai batteri presenti, senza raggiungere le falde acquifere. Le ragioni dell’ampio utilizzo del glifosate risiedono nella sua grande efficacia e nel suo basso costo. Creato nel 1974 dall’azienda americana Monsanto (di recente acquisita dalla multinazionale farmaceutica Bayer), è stato usato in maniera massiccia in tutto il mondo. Libero dal brevetto dal 2001 e commercializzato con il nome Roundup, oggi è prodotto anche da altre aziende chimiche con nomi quali Accord e Rodeo. Si tratta di un diserbante fogliare, sistemico, non selettivo. Fogliare, perché viene assorbito dalle parti verdi della pianta; sistemico, poiché una volta penetrato, il principio attivo si muove verso i punti di attiva crescita (meristemi), causando una lenta morte della pianta, a partire dalle sue radici più profonde, per mancanza di amminoacidi essenziali; non selettivo, poiché esso distrugge ogni organismo vegetale che non abbia geni di resistenza. Il prodotto a base di glifosate, costato alla società tracolli in borsa, è stato ed è ancora al centro di complesse vicende giudiziarie e di numerose ricerche scientifiche.

Alla fine del 2017 è stato riautorizzato dall’Unione Europea per altri 5 anni, nonostante il voto contrario dell’Italia e di altre 8 nazioni per via della sospetta cancerogenicità sull’uomo rivelata da uno studio IARC (International Agency for Research on Cancer Volume 112: Some organophosphate insecticides and herbicides: tetrachlorvinphos, parathion, malathion, diazinon and glyphosate. IARC Working Group. Lyon; 3–10 March 2015. IARC Monogr Eval Carcinog Risk Chem Hum). Lo IARC ha inserito il glifosate nella categoria 2A “probabili cancerogeni per l’uomo”, che raggruppa sostanze con limitata evidenza di cancerogenicità per l’uomo e sufficiente evidenza per gli animali. Nell’attesa di ulteriori studi scientifici, l’erbicida è in uso in Europa fino a dicembre 2022. Il dossier preliminare che dovrà comprovare la presunta pericolosità del glifosate sarà per la prima volta valutato anziché da un solo stato membro, da quattro stati (Francia, Ungheria, Olanda e Svezia) per condividerne le responsabilità. Il “Glyphosate Renewal Group”, consorzio attualmente formato da otto aziende (Albaugh Europe SARL, Barclay Chemicals Manufacturing Ltd., Bayer Agriculture bvba, Ciech Sarzyna S.A., Industrias Afrasa S.A., Nufarm GMBH & Co.KG, Sinon Corporation, e Syngenta Crop Protection AG) che ha presentato domanda di rinnovo a dicembre 2019 (tre anni prima della scadenza), dovrà presentare il relativo dossier contenente tutti gli studi volti a dimostrare i rischi della sostanza attiva. Intanto la Francia, che inizialmente aveva manifestato la volontà di voler abbandonare il glifosate a prescindere dalla decisione europea, salvo poi cambiare idea, ha commissionato alla IARC, tramite l’agenzia francese per la salute e la sicurezza alimentare (ANSES), ulteriori studi sul potenziale cancerogeno del glifosate. Lo studio avrà l’obiettivo di esplorare i possibili effetti genotossici del glifosate in seguito all’esposizione a lungo termine delle colture cellulari.

Il regolamento dell’Unione europea numero 1107 del 2009, che riguarda l’immissione di prodotti fitosanitari sul mercato, prevede che una sostanza possa essere autorizzata solo se non è stata classificata come sicuramente o probabilmente cancerogena. Come prova sono sufficienti, dice il regolamento numero 1272 del 2008, due esperimenti sugli animali, indipendenti l’uno dall’altro, che stabiliscano un nesso causale tra un determinato agente e un’incidenza elevata di tumori. Il glifosate è sotto accusa per via del presunto nesso con l’insorgenza di alcune forme tumorali che sono già costate alla Bayern un esborso di 289 milioni di dollari (cifra poi ridotta a 78 milioni di dollari dal giudice di appello) per indennizzare un ex custode scolastico regolare utilizzatore di Round-up (nome del glifosate commercializzato). Una recente ricerca evidenzia che le persone con elevate esposizioni al glifosate hanno un rischio del 41% maggiore di sviluppare il tumore chiamato Linfoma non Hodgkin “Per contestualizzare le nostre scoperte di un aumento del rischio di NHL in soggetti con elevata esposizione a GBH, abbiamo esaminato studi animali e meccanici disponibili, che hanno fornito prove a supporto del potenziale cancerogeno di GBH. Abbiamo documentato l’ulteriore supporto di studi sull’incidenza del linfoma maligno in topi trattati con glifosate puro, nonché potenziali legami tra esposizione a GBH e immunosoppressione, alterazioni endocrine e alterazioni genetiche che sono comunemente associate con l’NHL. Complessivamente, in accordo con le evidenze che vengono dagli studi sperimentali sugli animali e da quelli meccanicistici, la nostra attuale meta-analisi degli studi epidemiologici umani suggerisce un legame convincente tra esposizioni al GBH e aumento del rischio di NHL” (Zhang et al., 2019).

Non si può quindi semplicemente abbassare il valore lei limiti massimi residui (LMR) perché i criteri per definire questi limiti non tengono conto di alcune variabili. Gli abitanti di Monte Maíz, la piccola città dell’Argentina, in cui ogni anno le piantagioni di soia OGM vengono irrorati con 600 mila litri di glifosate, per esempio, non assimilano il diserbante solo attraverso gli alimenti. Le piantagioni di soia sono irrorate di continuo con gli aerei e il vento trasporta le nuvole tossiche nei centri abitati, dove le persone respirano il pesticida contenuto nell’aria. Allo stesso modo gli allevamenti in cui il bestiame è nutrito con coltivazioni OGM, contengono residui di glifosate utilizzato per la crescita della coltura agraria. Il livello di rischio dipende in particolare dall’intensità e dal periodo di esposizione di un certo soggetto alla sostanza in questione, dalla quantità assorbita dal suo organismo. Inoltre, al di là del rispetto dei LMR previsti, la pericolosità risiede anche nel meccanismo di accumulo e di sinergia con altre molecole. Il rapporto nazionale ISPRA pesticidi nelle acque del 2018 riporta i dati analizzati nel biennio 2015-2016. Su 35.353 campioni e 1.966.912 analisi, il monitoraggio evidenzia una presenza diffusa di pesticidi nelle acque, con un aumento delle sostanze trovate e delle aree interessate. Nel 2016, in particolare, ci sono pesticidi nel 67,0% dei punti delle acque superficiali e nel 33,5% di quelle sotterranee. Sempre più evidente è la presenza di miscele di pesticidi, con un numero medio di circa 5 sostanze e un massimo di 55 sostanze in un singolo campione.

Negli studi condotti dal Ministero della Salute e dell’ISPRA, emerge che la tossicità di una miscela di pesticidi è sempre più alta di quella del componente più tossico considerato da solo. La valutazione del rischio deve, pertanto, tenere conto che l’uomo e gli altri organismi sono spesso soggetti all’esposizione simultanea a diverse sostanze chimiche, e che lo schema di valutazione usato nell’autorizzazione dei pesticidi non è sufficientemente cautelativo riguardo ai rischi della poli-esposizione. L’importanza di considerare i possibili effetti cumulativi delle miscele è stata ribadita sia nei consessi scientifici sia in quelli regolatori. Mancano, infatti, dati sperimentali sugli effetti combinati di diverse sostanze, che non consentono una corretta valutazione tossicologica e impongono una particolare cautela anche verso i livelli di contaminazione più bassi. L’Italia, Il più prudente fra i paesi membri, nel 2016 ha varato il decreto attuativo del regolamento di esecuzione (2016/1313) relativo alla revoca dell’autorizzazione per l’immissione in commercio ed impiego dei prodotti fitosanitari contenenti la sostanza attiva glifosate ed il coformulante ammina di sego polietossilata e ha introdotto ulteriori restrizioni:

  • revoca dell’impiego nelle aree frequentate dalla popolazione o dai gruppi vulnerabili di cui all’articolo 15, comma 2, lettera a) decreto legislativo n. 150/2012 quali: parchi, giardini, campi sportivi e aree ricreative, cortili e aree verdi all’interno di plessi scolastici, aree gioco per bambini e aree adiacenti alle strutture sanitarie;
  • revoca dell’impiego in pre-raccolta al solo scopo di ottimizzare il raccolto o la trebbiatura;
  • inserimento nella sezione delle prescrizioni supplementari dell’etichetta in caso di impieghi non agricoli, della seguente frase: “divieto, ai fini della protezione delle acque sotterranee, dell’uso non agricolo su: suoli contenenti una percentuale di sabbia superiore all’80%; aree vulnerabili e zone di rispetto, di cui all’art.93, comma 1 e all’art.94, comma 4, del decreto legislativo 3 aprile 2006, n. 152.

 

Nel frattempo, alcune regioni italiane hanno deciso di voler limitare in generale l’uso del glifosate. Così la Toscana vieta l’uso dell’erbicida nelle aree di salvaguardia dei punti di captazione delle acque sotterranee con utilizzo idropotabile (in precedenza il divieto riguardava solo le acque idropotabili superficiali). Al tempo stesso procede con la revisione annuale delle sostanze ammesse dal PUFF (Piano di utilizzazione per l’impiego sostenibile dei prodotti fitosanitari e dei fertilizzanti). L’elenco regionale, in linea con l’elenco ministeriale, eliminerà le sostanze attive vietate all’interno delle aree di salvaguardia di captazioni da acque superficiali e l’utilizzo del glifosate in ambito extra-agricolo eliminando il rilascio di nulla osta per motivi eccezionali (ad esempio lungo i binari delle ferrovie). L’obiettivo è di eliminare definitivamente l’erbicida entro il 2021. In aree agricole d’eccellenza, come quella del Consorzio di tutela del Prosecco di Conegliano Valdobbiadene, e in territori a vocazione pastorale come il Trentino Alto Adige, amministratori e produttori decidono di tutelare il territorio eliminando il glifosate.

Alternativa possibile all’uso di erbicidi è la pratica della gestione integrata (Integrated Weed Management System: IWMS). L’IWMS si basa sulla conoscenza delle infestanti e della loro risposta alle tecniche colturali, delle relazioni competitive tra infestanti e coltura e dei mezzi di controllo. Comprende misure agronomiche, colturali, biologiche e chimiche per gestire le infestanti nella maniera più economica, più favorevole all’ambiente e socialmente accettabile, ottenendo produzioni sempre elevate. Il sistema si basa su misure proattive e su misure reattive. Le prime creano le condizioni perché il sistema colturale risulti sfavorevole all’insediamento, alla crescita ed alla competizione delle infestanti; le seconde sono gli interventi di controllo che vengono messi in atto dopo che i problemi sono sorti. Nella fattispecie, le misure proattive riguardano gli interventi diretti e indiretti sulla coltura (disposizione piante, concimazione, irrigazione, pulizia seme, rotazione delle colture, cover cropping, ecc.), quelle reattive riguardano metodi di controllo diretto delle infestanti (erbicidi, e interventi meccanici, fisici e/o manuali). In post-emergenza è possibile poi applicare trattamenti termici, tra i quali il pirodiserbo è il più comune. Generalmente si tratta di apparecchiature a fiamma diretta o a calore indotto che scaldano i tessuti delle infestanti inducendo uno shock termico che causa la rottura delle membrane citoplasmatiche e la precipitazione dei componenti proteici. A questa si affiancano tutte quelle tecniche che prevedono la rimozione fisica delle infestanti con macchinari specifici (erpice strigliatore, la spazzolatrice, l’estirpatore ecc.). Queste pratiche, utili in contesti colturali, non possono essere utilizzate per la gestione delle infestanti in altri contesti quali le aree archeologiche. Qui infatti l’unico trattamento possibile è quello chimico per irrorazione, perché un trattamento meccanico per estirpazione o pirodiserbo potrebbe comportare danni alle strutture emerse e non. Se la presenza delle infestanti in aree archeologiche può probabilmente evocare l’armonia fra rudere e natura, per gli addetti ai lavori costituisce un importante problema conservativo. La loro azione deteriogena si esplica con meccanismi di tipo fisico, quali le pressioni meccaniche dovute agli apparati radicali in espansione, e con alterazioni chimiche dovute prevalentemente ad una generale acidificazione del substrato.

La pericolosità della flora vascolare biodeteriogena nei confronti dei manufatti è indicata dall’Indice di Pericolosità (Signorini 1996; Signorini 1995), che tiene conto della alla forma biologica, del tipo di apparato radicale, dell’invasività e del vigore della pianta. Studi condotti nelle aree archeologiche romane mettono in evidenza una maggior ricchezza delle comunità che afferiscono alle classi Stellarietea, Artemisietea e Polygono-Poetea (Ceschin et al., 2006; Ceschin et al., 2003), e della specie invasiva a rapida diffusione dell’Ailanthus altissima (Celesti- Grapow 2009). A causa della scarsa accessibilità alle superfici e al potenziale danno derivante da un diserbo manuale e meccanico, si preferisce il diserbo chimico, di norma effettuato con glifosate per irrorazione (nota di chiarimento del Ministero della Salute n.14132 del 07/04/2017; vedete qui). Gli interventi di diserbo in siti e aree archeologiche urbani e suburbani sono frequenti perché fanno parte dell’ordinaria attività di manutenzione e gestione del decoro pubblico, ma non esiste alcun protocollo che ne disciplini la frequenza e le modalità. Ma quali sarebbero le alternative disponibili, considerando che i tempi della ricerca per la produzione di un erbicida efficace e competitivo sono lunghi?

Uno degli obiettivi della gestione integrata delle infestanti è anche l’uso di dosi minori di erbicidi e l’utilizzo di nuovi più ecologicamente sostenibili. Si tratta di formulazioni a base di sostanze non di sintesi in grado di agire per contatto in post-emergenza. Fra i principi attivi prevalenti di questi preparati troviamo l’acido pelargonico e l’acido acetico. L’acido pelargonico è un diserbante di contatto, attivo nei confronti di un ampio spettro di infestanti annuali e poliennali, mono e dicotiledoni, alghe e muschi e non esplica nessuna azione residuale. L’acido pelargonico esiste in natura in un tipo di geranio, il pelargonio appunto. E’ conosciuto anche come acido nonanoico e registrato come erbicida presso il ministero della Salute e commercializzato col nome di Finalsan (W. Neudorff Gmbh KG). Il principio attivo utilizzato per il trattamento delle infestanti però è un prodotto di sintesi ottenuto tramite processi industriali che “tagliano e cuciono” acidi grassi a catena più lunga per ottenere quella a nove atomi di carbonio del pelargonico. Vengono cioè presi acidi grassi di colture oleaginose e modificati industrialmente. Ciò fa sì che l’acido pelargonico così ottenuto sia identico a quello del pelargonio, ma non di estrazione naturale diretta, in quanto derivante da processi industriali complessi che partono da molecole diverse e ne producono una sola, ben particolare. Non a caso, al momento non figura nella lista dei prodotti utilizzabili da chi segua disciplinari di agricoltura biologica. Inoltre, non ha dei prezzi molto competitivi.

Per l’acido acetico le cose sono diverse. È un prodotto autorizzato in agricoltura biologica ma non esiste alcuna autorizzazione ministeriale italiana che ne renda legali la commercializzazione e gli usi come erbicida. Che l’acido acetico non possa essere considerato un “diserbante biologico” lo si evince anche dagli Standard di produzione biologica redatti da CSPB, acronimo di Comitato degli standard di produzione biologica, ed. n° 2 del luglio 2014, revisione 3 del 2018-02-19. Nell’elenco delle sostanze utilizzabili sono ammesse genericamente le cosiddette “sostanze di base”, ai sensi dell’articolo 23, paragrafo 1, del regolamento CE n. 1107/2009, ovvero quelle sostanze di origine vegetale o animale che rientrino nella definizione di “prodotto alimentare o derrata alimentare” (Art. 2 del Reg. CE n. 178/2002). E in effetti si usa tranquillamente l’aceto, contenente acido acetico, per condire le insalate. Infatti anche per il CSPB può essere utilizzato aceto tal quale, di vino o di frutta, ma solo come coadiuvante e correttore del pH, quindi l’uso come erbicida non è contemplato. Gli usi dell’acido acetico sono contemplati invece per quanto riguarda l’apicoltura, seppur con una debita puntualizzazione. Al capitolo 5.8.6.3 del documento CSPB si evince infatti come “L’uso di medicinali veterinari nell’apicoltura che risponde ai requisiti di cui al presente Standard deve essere conforme ai seguenti principi: a) essi possono essere utilizzati se la loro corrispondente utilizzazione è autorizzata nello Stato membro interessato secondo la pertinente normativa comunitaria o secondo la normativa nazionale in conformità del diritto comunitario – proseguendo poi al punto – i) fatto salvo il principio di cui alla lettera a) nei casi di infestazione da Varroa jacobsoni possono essere usati l’acido formico, l’acido lattico, l’acido acetico e l’acido ossalico nonché le seguenti sostanze: mentolo, timolo, eucaliptolo o canfora”. È cioè necessaria una specifica autorizzazione nazionale per un altrettanto specifico uso. Ed è proprio contro questo banale concetto che si scontrano gli utilizzatori di acido acetico come diserbante, ovvero le debite autorizzazioni dei prodotti. Autorizzazioni al momento assenti; tanto è vero che tali prodotti sono descritti genericamente come “corroboranti” e non come erbicidi. Nonostante ciò, a base di acido acetico si trovano in commercio altri formulati i quali, pur specificando in etichetta “il prodotto non è un fertilizzante” e “il prodotto non è un fitosanitario”, vengono comunque consigliati come erbicidi per il diserbo urbano e ferroviario. Nelle schede di sicurezza, inoltre, si trova la spunta su “usi professionali”, cioè quelli che più d’ogni altro dovrebbero implicare il rispetto per le norme di legge. Se un prodotto non è registrato come fitosanitario presso il ministero della Salute – e l’acido acetico non lo è, per lo meno in Italia – quel prodotto non può essere consigliato apertamente verso usi come erbicida.

Ma un trattamento efficace e realmente ecocompatibile dovrebbe mirare non solo a ridurre l’impatto sugli ecosistemi in termini di salute e sicurezza alimentare, ma anche ridurre l’impatto in termini di ciclo di produzione e di vita e quindi di produzione di gas serra. Mirare quindi ad un’economia circolare, in cui tutto si reinventa e ricicla e lo scarto diventa risorsa. Tale esigenza di eco- compatibilità ambientale risulta di ancor maggiore importanza negli ecosistemi urbani, dal momento che tale ambiente ospita l’uomo, e quindi la sua contaminazione potrebbe comportare rischi maggiori per la sua salute. Uno studio italiano mette in luce alcune possibilità offerte da oli essenziali estratti dalle stesse infestanti. Alcuni di essi mostrano accanto ad una spiccata attività fitocida nell’ostacolare la germinazione e la crescita di molte infestanti, un’azione di difesa delle colture per la loro attività antifungina che insetticida. A basse concentrazioni, sembrano sicuri per la salute e compatibili per l’ecosistema, in quanto completamente biodegradabili. È stata studiata la famiglia delle Asteraceae in quanto questa famiglia botanica è dotata di particolare rusticità; tali specie risultano essere tipicamente “colonizzatrici” ed “invasive”, aspetto che può essere fatto risalire alla biosintesi di composti allelopatici. Le piante utilizzate sono state prelevate sia da ecosistemi naturali che da agrosistemi, essiccate e poi trasferite in laboratorio per l’estrazione degli oli essenziali. Gli oli sono stati testati su una specie dicotiledone (Portulaca oleracea) ed una monocotiledone (Digitaria sanguinalis), in virtù della loro ampia diffusione nell’ecosistema urbano. Alcune specie sono risultate molto promettenti (in particolare Artemisia annua) sia in termini di potenziale resa in oli essenziali che in termini di attività erbicida. L’applicazione in post-emergenza è risultata la strada più percorribile sia per la sua spiccata efficacia che per l’estrema volatilità di queste sostanze, la quale rende poco proponibile un loro impiego in pre-emergenza. Inoltre, le rese maggiori di oli essenziali sono coincise con una elevata produzione di biomassa per unità di superficie, evidenziando conseguentemente una loro attitudine ad essere utilizzate come fonte di bio-erbicidi in una futura filiera produttiva.

Il limite attuale dell’utilizzo degli oli essenziali deriva degli elevati costi di produzione e dalla difficoltà di ricavarne grandi quantità. Si auspisca che studi e ricerche future in campo agronomico possano riuscire a superare questi limiti e a produrre erbicidi a basso impatto ambientale e sicuri per la salute umana. i benefici derivanti da un sistema più ecocompatibile di gestione delle infestanti, avrebbe ricadute importanti non solo sulla filiera colturale produttiva, ma anche sulla gestione delle infestanti in contesti urbani e culturali in cui la presenza umana è costante. L’utilizzo del glifosate e, più in generale, dei pesticidi, è incompatibile con un futuro basato sulla salubrità dell’ambiente, sulla tutela della salute umana e sulla difesa della biodiversità; le modificazioni climatiche potranno solo aggravare la situazione. Il percorso verso un’agricoltura “a misura d’uomo” è la chiave necessaria per affacciarsi su un futuro nel quale la tutela di ambiente e salute e il rispetto dei diritti primari delle Comunità devono tornare ad avere la priorità che gli spetta nella nostra scala di valori. Da quanto detto, è ormai inderogabile la scelta di soluzioni sostenibili che riportino al primo posto i reali bisogni delle comunità e la tutela dell’ambiente, scalzando gli interessi di forme imprenditoriali sempre più aggressive. È dunque urgente tornare a pratiche agricole che non debbano essere sostenute dall’uso di pesticidi, privilegiando colture a destinazione alimentare, produzioni commisurate a reali fabbisogni delle comunità, fertilizzanti organici derivati da compostaggio aerobico, tecniche agronomiche che incrementino la fertilità dei suoli, incentivino la biodiversità e preservino la qualità delle acque e degli alimenti. In tal senso, sarebbe utile un piano nazionale per la prevenzione e l’individuazione tempestiva delle infestanti in ambito urbano, archeologico e agricolo, unito ad un quadro politico coerente, ad un piano monitoraggio, ad un fondo per la ricerca strategica e ad un programma di formazione e azione.

 

 

Bibliografia essenziale

 

Benvenuti S., et al., Bioerbicidi per il controllo delle infestanti nell’ecosistema urbano, Atti Giornate Fitopatologiche 2010, 487-494: https://www.researchgate.net/publication/286359893_BIOERBICIDI_PER_IL_CONTROLLO_DELLE_MALERBE_NELL%27ECOSISTEMA_URBANO

CarbonBrief (2020) https://www.carbonbrief.org/mapped-how-climate-change-affects-extreme-weather-around-the-world

Celesti-Grapow Laura et al. (a cura di), Contributo tematico alla Strategia Nazionale per la Biodiversità. Le invasioni di specie vegetali in Italia, Ministero dell’Ambiente e della Tutela del Territorio e del Mare Direzione per la Protezione della Natura, Palombi & Partner S.r.l., 2009: https://www.minambiente.it/sites/default/files/archivio/biblioteca/protezione_natura/dpn_invasioni_specie_vegetali_italia.pdf

Ceschin S., Cutini M., Caneva G., Contributo alla conoscenza della vegetazione delle aree archeologiche romane (Roma), Fitosociologia vol. 43 (1) 2006: https://www.researchgate.net/publication/292733111_Contributo_alla_conoscenza_della_vegetazione_delle_aree_archeologiche_romane_Roma

Ceschin S., Cutini M., Caneva G., La vegetazione ruderale dell’area archeologica del Palatino (Roma) , Fitosociologia 40(1): 73-96, 2003: https://www.researchgate.net/publication/313703543_La_vegetazione_ruderale_dell%27area_archeologica_del_Palatino_Roma

IARC – International Agency for Research on Cancer Volume 112: Some organophosphate insecticides and herbicides: tetrachlorvinphos, parathion, malathion, diazinon and glyphosate. IARC Working Group. Lyon; 3-10 March 2015. IARC Monogr Eval Carcinog Risk Chem Hum

ISPRA – Istituto Superiore per la Protezione e la Ricerca Ambientale, Rapporto nazionale pesticidi nelle acque dati 2015-2016, 282/2018: https://www.isprambiente.gov.it/files2018/pubblicazioni/rapporti/Rapporto_282_2018.pdf

Jursík M. et al., Effect of precipitation on the dissipation, efficacy and selectivity of three chloroacetamide herbicides in sunflower. Plant, Soil and Environment 59: 175-182, 2013

Ministero della Salute, Piano nazionale Integrato 1498, allegato_risultati: http://www.rssp.salute.gov.it/imgs/C_17_dettaglioPNI_1498_allegati_allegati_itemName_1_allegato.pdf

Pannacci E., Mathiassen SK., Kudsk P., The effect of adjuvants on the rainfastness and performance of tribenuron-methyl on broadleaf weeds. Weed Biology and Management 10: 126- 131, 2010: https://www.researchgate.net/publication/230489999_Effect_of_adjuvants_on_the_rainfastness_and_performance_of_tribenuron-methyl_on_broad-leaved_weeds

Shabani F., Invasive weed species’ threats to global biodiversity: Future scenarios of changes in the number of invasive species in a changing climate, Ecological Indicators, volume 116, September 2020: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1470160X20303733

Signorini M. A., Lo studio e il controllo della vegetazione infestante nei siti archeologici. Una proposta metodologica. In: Marino L. e Nenci C. (a cura di), L’area archeologica di Fiesole. Rilievi e ricerche per la conservazione. Alinea ed., Firenze, 1995.

Signorini M. A., L’indice di Pericolosità: un contributo del botanico al controllo della vegetazione infestante nelle aree monumentali, Inform. Bot. Ital., 28: 7-14, 1996.

Stenico V., Dinelli G.,Il controllo delle infestanti in agricoltura biologica, Ecoscienza numero 4, anno 2014: https://www.arpae.it/cms3/documenti/_cerca_doc/ecoscienza/ecoscienza2014_4/stenicodinelli_es2014_4.pdf

Vidotto F. et al, Effetti del cambiamento climatico sulla dinamica evolutiva delle infestanti in atti del XIX Convegno S.I.R.F.I., 2013, 29-56: https://core.ac.uk/download/pdf/301913451.pdf

Zanini G., Loddo D., Prodotti naturali per il controllo delle infestanti: realtà e prospettive: https://www.researchgate.net/publication/328768657

Zanin G., et al., La gestione integrata delle infestanti: un approccio sostenibile per il contenimento delle perdite di produzione e la salvaguardia dell’ambiente, in Italian Journal of Agronomy, December 2011: https://www.researchgate.net/publication/269757623

Zhang et al., Exposure to Glyphosate-Based Herbicides and Risk for Non-Hodgkin Lymphoma: A Meta-Analysis and Supporting Evidence, Mutation Research/Reviews in Mutation Research 781, February 2019: https://www.researchgate.net/publication/331019508_Exposure_to_Glyphosate-Based_Herbicides_and_Risk_for_Non-Hodgkin_Lymphoma_A_Meta-Analysis_and_Supporting_Evidence

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Set
20
2020
0

SOTWPF 2020

 

 

Sono un po’ scomparso dal blog e dal sito web di “La Belle Verte” perché negli ultimi mesi sono stato impegnato alla stesura dello State of the World’s Plants and Fungi (SOTWPF) 2020, redatto dai Key Royal Botanic Gardens. Il rapporto può essere gratuitamente scaricato qui ed è stato sotto embargo fino al 30 settembre, con continui e frenetici rimaneggiamenti e correzioni del testo e delle figure nelle ultime settimane che hanno portato alla versione finale, secondo me eccellente nel contenuto e nella grafica. Indico anche dei link Twitter nel caso voleste ricevere aggiornamenti sul progetto: @KewScience, @AntonelliLab e @chickpeaman, e anche #SOTWPF.

SOTWPF 2020 rappresenta una collaborazione internazionale senza precedenti tra 210 ricercatori provenienti da 97 istituzioni di 42 paesi. Il rapporto è un distillato delle nostre ricerche, pubblicate interamente in dodici articoli scientifici su un numero speciale della rivista open access “Plants, People, Planet”. Dal 13 al 15 ottobre 2020 si terrà altresì un simposio che esplora i temi del rapporto e le azioni che possiamo intraprendere per ridurre la perdita di biodiversità e di qualità del cibo (visitate la pagina web del simposio sia per registrarvi che per ricevere aggiornamenti).

Questo rapporto storico è il quarto della serie “State of the World” di Kew e, quest’anno, combina informazioni su piante e funghi, con un’enfasi particolare sulle specie che rischiamo di perdere e sul loro potenziale inutilizzato. Oltre all’importanza di un controllo sanitario globale su piante e funghi, il rapporto evidenzia l’urgente necessità di esplorare le soluzioni che la natura potrebbe fornire ad alcune delle sfide più significative che gli esseri umani e il pianeta dovranno affrontare a breve.

Le società e le comunità sono state per troppo tempo dipendenti da pochissime specie di piante e funghi. In un momento di rapida perdita di biodiversità, non riusciamo ad accedere allo scrigno del tesoro dell’incredibile e gratuita biodiversità di piante e funghi, perdendo un’enorme opportunità per la nostra e, soprattutto, per le future generazioni. Mentre iniziamo il decennio più critico che il nostro pianeta abbia mai affrontato, speriamo che questo SOTWPF 2020 fornisca al pubblico, alle imprese e ai responsabili politici glia gomenti e i dati di cui hanno bisogno per richiedere soluzioni per affrontare la tripla minaccia rappresentata da cambiamento climatico, perdita di biodiversità e sicurezza alimentare.

Devo dire che è stato un vero piacere lavorare con tutti gli autori di SOTWPF 2020 e vi invito a leggerlo – naturalmente se siete interessati – e a condividerlo ampiamente. La collaborazione con molti dei coautori, completamente dediti al progetto, è stata entusiasmante e produttiva, e spero ci siano opportunità future di lavorare insieme su questo e altri argomenti. Sono entusiasta dell’eccezionale qualità del rapporto e di ciascuno delle pubblicazioni associate. Spero che anche voi sarete soddisfatti dei risultati di questo lavoro collaborativo.

Buona lettura e stay green!

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Ago
30
2020
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In vivo et in silico

 

Come ho più volte scritto in molti articoli di questo blog (vedete qui), le piante interagiscono con molti microorganismi (soprattutto batteri e funghi) in modo reciprocamente vantaggioso (simbiosi mutualistica). Recentemente, i ricercatori dell’Argonne National Laboratory del Dipartimento dell’Energia degli Stati Uniti hanno scoperto un modo per ottenere nuove informazioni su queste interazioni utilizzando un dispositivo di nuova concezione: un chip inciso con minuscoli canali (vedi qui per l’articolo originale open access pubblicato su Frontiers in Plant Sciences). Questo dispositivo può fornire informazioni preziose per scoprire modi migliori per promuovere la crescita delle piante, selezionare colture resistenti alla siccità o ad altri stress ambientali, risanare l’ambiente e persino aumentare la produzione di materie prime bioenergetiche.

In particolare, le interazioni radice-microorganismi, proprio perché avvengono nel suolo, rappresentano una sfida per i ricercatori, i quali cercano di osservare l’adesione dei microbi sulla superficie radicale e lo scambio di nutrienti tra pianta e microorganismi. Per aggirare questa sfida, è stato di solito analizzato l’ambiente intorno alle radici coltivando piante in vaso, tra lastre di vetro o in piastre di agar, per poi osservare i cambiamenti fisici delle radici e le interazioni microbiche, ma solo dopo aver “sacrificato” la pianta. Tuttavia, il modo ideale per monitorare le relazioni tra le radici delle piante e i microrganismi che le circondano nella rizosfera, la regione di suolo ricca di nutrienti che circonda la radice stessa della pianta, sarebbe osservare queste interazioni mentre si verificano, e soprattutto per lunghi periodi e ad alta risoluzione. Per questo scopo, i ricercatori della divisione Biosciences di Argonne, insieme agli scienziati del Center for Nanoscale Materials di Argonne, hanno sviluppato un chip RMI (dove “RMI” sta per Interazioni Radici-Microorganismi): un minuscolo dispositivo che consente a piccole quantità di fluido di scorrere attraverso microcanali e percorsi scolpiti su un chip che misura solo pochi centimetri quadrati.

“I canali vengono creati tramite litografia, un approccio per la fabbricazione di strutture 3-D utilizzando materiali morbidi”, ha detto Gyorgy Babnigg, un bioinformatico e biologo molecolare che ha co-sviluppato il dispositivo. Babnigg e i suoi colleghi hanno utilizzato questa tecnica per creare uno stampo negativo del loro dispositivo. Hanno quindi versato una plastica simile al silicone sullo stampo e lo hanno riscaldato, facendolo indurire, quindi lo hanno rimosso dallo stampo. Successivamente, i ricercatori hanno praticato dei fori nel materiale per formare ingressi e uscite e, infine, lo hanno fuso con un pezzo di vetro coprioggetto, di quelli usati in microscopia, in modo da poter osservare cosa stava accadendo all’interno dei canali mediante un microscopio.

Dispositivi microfluidici come quello che Babnigg e il suo team hanno creato sono stati recentemente utilizzati dai ricercatori per studiare le interazioni tra radici e microbi, anche se esclusivamente in piante piccole e a un ciclo breve, come Arabidopsis thaliana. Il dispositivo progettato ad Argonne è stato però il primo ad essere utilizzato anche su piante legnose in vivo. Il team di Argonne ha scelto di utilizzare il proprio dispositivo per analizzare alberi Populus tremuloides, della famiglia delle Salicacee; un albero deciduo resistente e a crescita rapida nonché la specie arborea più ampiamente distribuita in Nord America. Hanno iniziato coltivando i semi del pioppo, ottenendo le piantine che quindi hanno trapiantato nei singoli canali del loro chip.

“A differenza di altri studi più brevi, siamo stati in grado di capire tutto l’impianto idraulico per far crescere le piantine nel chip per diverse settimane”, ha detto Babnigg. “Ci è voluto un po’ di tempo. Non abbiamo dovuto trasferire le punte delle radici nel chip, ma poi abbiamo dovuto aspettare che le radici raggiungessero l’ingresso dove scorrevano i nutrienti e poi aspettare un’altra settimana prima di poter aggiungere i microorganismi al sistema.” Questi ultimi sono stati ingegnerizzati dai ricercatori per essere fluorescenti (con colori unici e quindi facilmente identificabili), il che ha consentito di distinguere il loro comportamento al microscopio. Facendo scorrere continuamente una semplice soluzione salina attraverso il sistema per supportare la crescita delle piantine, queste hanno trattenuto i nutrienti necessari per la crescita dei microorganismi. Ciò significava che, affinché i microorganismi potessero sopravvivere, avrebbero dovuto nutrirsi sulle radici delle piante. Progettare il loro esperimento in questo modo ha permesso ai ricercatori di distinguere se le interazioni simbiotiche, come i microrganismi che assorbono i nutrienti trasudati dalla radice della pianta o il rilascio di composti – come il fosforo e gli ormoni vegetali – che regolano il movimento della radice, fossero osservabili. Per settimane, i ricercatori hanno studiato di continuo al microscopio come diversi tipi di microorganismi crescevano e interagivano con le radici vive, scoprendo che, in assenza di nutrienti esterni, i microorganismi aderivano alla superficie delle radici e utilizzavano gli essudati radicali (le sostanze secrete dalle radici) per crescere.

“Abbiamo osservato comportamenti particolari dei batteri sulle radici, dall’allineamento dei batteri alla formazione di biofilm densi”, ha detto Marie-Francoise Noirot-Gros, microbiologa e autrice di Argonne. “Abbiamo visualizzato tutte queste interazioni mentre la pianta era ancora viva”, ha detto Babnigg. “La nostra capacità di farlo utilizzando il nostro dispositivo e nel corso di diverse settimane è ciò che distingue questo lavoro”. L’aspetto interessante del lavoro, a mio parere, non è solo l’interazione pianta-microorganismi, ma l’interazione pianta-microorganismi-chip, un vero e proprio sistema trifasico in vivo e in silico. Esempi di questo genere sono ormai diffusi (vedete in questo video il chip Neuralink per misurare l’attività neuronale, qui applicato sui maiali; oppure qui la futuristica embedding technology che forse un giorno sarà applicato sugli esseri umani). Per non parlare dei chip per studi medici sul microbioma intestinale o della pelle o, ancora gli organ-on-chip (OOC) che simulano le attività, la meccanica e la risposta fisiologica di interi organi o sistemi di organi, rappresentando pertanto un modello in vitro di organo artificiale. Siamo ancora all’inizio!

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