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Lug
31
2020
0

Passione estiva

Passiflora edulis: le strutture uniche di questo intricato fiore, che mi ricordano una rotatoria stradale o una pista di atterraggio per astronavi, sono visitate da numerosi impollinatori tra cui api, pipistrelli, vespe e colibrì (foto: Benson, 2012).

 

La proliferazione e l’evoluzione degli animali esercita una pressione selettiva sulle piante. La maggior parte delle piante richiede, infatti l’ausilio degli animali per la dispersione dei loro semi e l’impollinazione dei fiori. Nel corso di milioni di anni di evoluzione, gli animali hanno sviluppato importanti relazioni con le piante, dando vita a una rete interdipendente di specie vegetali e animali – insieme a numerose specie di funghi e microrganismi – che spesso dipendono le une dalle altre per la loro sopravvivenza. In linea di massima, in tutti gli habitat della biosfera terrestre, gli animali hanno trovato il modo di utilizzare le piante come fonte di cibo e di riparo e, a loro volta, le piante si sono evolute per utilizzare molte specie di animali per impollinare e disperdere i loro semi, nonché per avere protezione e cibo. Queste relazioni di coevoluzione tra piante e animali selezionano le specie che possono sopravvivere in un determinato ambiente e contribuiscono a modellare l’evoluzione degli organismi viventi sul nostro pianeta, definendo quali specie si adattano e cambiano, e quali altre invece si estinguono. Cosa ancora più importante, lo studio delle relazioni tra piante e animali ci suggerisce che la biodiversità – cioè la totalità dei diversi organismi di piante e animali, i geni che contengono e le comunità che formano – deve essere preservata se vogliamo mantenere in salute e in stabilità l’ambiente del nostro pianeta. Nel tempo, l’evoluzione di nuove forme di fiori, alberi e arbusti crea nuove nicchie per far emergere nuove specie di animali. A sua volta la proliferazione e l’evoluzione degli animali aumenta la pressione selettiva sulle piante, favorendone la diversificazione. Cercare di comprendere la moltitudine di relazioni complesse che legano intrinsecamente questi organismi insieme è quindi un passo cruciale per garantire la conservazione di piante e animali.

Sfortunatamente, per alcune piante, non tutte le associazioni con gli animali sono desiderabili e spesso una relazione permanente tra una pianta e un animale può sfociare in un’ardua battaglia per la sopravvivenza. Cercando qua e là, ho infatti trovato che una tumultuosa corsa agli armamenti coevolutiva è stata dimostrata tra molte specie di passiflora (appartenenti all’ordine di piante esotiche Passifloraceae) – conosciute anche come fiori della passione o viti della passione – e le farfalle appartenenti al genere Heliconius (eliconidi).

Le varie specie di passiflora sono originarie prevalentemente dell’America centromeridionale. Il loro habitus è prevalentemente a vite/liana, ma alcune specie sono arbusti o addirittura alberi. Producono fiori regolari e solitamente vistosi, con una corolla molto caratteristica. Il fiore è pentamero e matura in un frutto indeiscente (passion fruit, maracujà, granadilla o frutto della passione) con numerosi semi immersi in una gelatina giallastra, dal profumo e sapore delicato (quello commestibile è solitamente a buccia viola a maturazione, frutto di Passiflora edulis). Il nome del genere, che significa “fiore della passione” (dal latino passio = passione e flos = fiore), fu attribuito dai missionari Gesuiti nel 1610 per la somiglianza di alcune parti della pianta con i simboli religiosi della passione di Gesù: i viticci alla frusta con cui venne flagellato, lo stilo tripartito ai chiodi, gli stami al martello, la raggiera della corolla alla corona di spine. La pianta è molto bella ed elegante, e ricorda il pisello, con cui infatti l’avevo scambiata inizialmente. Solo dopo aver visto che sopravviveva anche di inverno e si allungava sempre di più, mi era venuto il dubbio che fosse altro. Quella che ho sul mio terrazzo (foto in basso) deriva da semi che ho avuto in regalo da una mia amica, per cui non avevo idea di cosa sarebbe spuntato dal terriccio; ora è una bella pianta rampicante di due metri di altezza che dopo due anni mi ha donato due frutti.

 

Fiore, frutti, viticci e foglie di Passiflora edulis (foto: A. Sofo).

 

Ma torniamo alle interazioni pianta-animali nella passiflora. Le farfalle eliconidi vivono, come le piante che visitano, in America centrale e meridionale e, quando sono nella loro fase di bruco, si nutrono quasi esclusivamente di foglie di passiflora. Per difendersi, le foglie di passiflora producono glicosidi cianogeni e cianoidrine, potenti sostanze chimiche che le rendono sgradevoli alla maggior parte degli insetti. Ma ricordiamoci che qui siamo in piena corsa agli armamenti, per cui una specie l’eliconide zebrata (Heliconius charithonia) ha sviluppato una resistenza a queste sostanze chimiche in quanto la saliva dei loro bruchi ha un enzima che detossifica le difese chimiche della pianta, permettendo loro di banchettare tranquillamente sulle foglie di passiflora. Heliconius charithonia non si limita solo a tollerare queste sostanze chimiche, ma le sequestra attivamente nel suo corpo per creare tossine proprie, il che a sua volta la rende velenosa agli uccelli predatori quando si trova nello stadio di farfalla adulta. Per dare quindi alla loro progenie migliori possibilità di sopravvivenza, le farfalle femmine preferiscono deporre le loro uova sulle foglie passiflora in grappoli e linee perfette, in modo che abbiano una fonte immediata di cibo dopo la schiusa. Dal canto suo, per evitare che le loro foglie vengano decimate da centinaia di bruchi, la passiflora si è evoluta per sviluppando appendici gialle (stipole) su alcune delle sue foglie. Queste stipole assomigliano a uova mature di farfalla, con un mimetismo e una specificità sorprendenti (dimensioni, colore e disposizione delle uova sono infatti diverse per ogni specie di eliconide). Le farfalle femmine vengono ingannate perché si accorgono che altre farfalle hanno già deposto le uova, per cui la foglia è “occupata”, ed il gioco è fatto. Inoltre, sul retro delle foglie, sotto ogni stipola gialla, c’è anche una piccola ghiandola che produce nettare dolce per attirare formiche e vespe. Questi insetti predatori pattugliano le foglie della passiflora e attaccano i bruchi che incontrano, fornendo un’altra linea di difesa per la pianta.

 

[A sinistra] Heliconius erato, un ospite indesiderato di Passiflora spp. (Benson, 2012). [A destra] L’eliconide zebrata Heliconius charithonia (fonte qui).

 

Per milioni di anni, le passiflore si sono adattate per essere sempre un passo avanti rispetto ai loro partner animali. Delle 600 specie conosciute di passiflora, sembra esserci solo una specie che ha davvero surclassato le farfalle: Passiflora adenopoda (comunemente chiamata passiflora velcro) ha sviluppato minuscoli peli ad uncino (tricomi) che coprono le foglie della pianta come un letto di chiodi. Se un bruco dal corpo morbido lo attraversa, viene intrappolato o trafitto.

Il frutto della passiflora, sebbene esotico, è oramai popolare in Europa, Nord America e altri luoghi. Con il suo profumo e il suo aroma concentrato, viene utilizzato per aromatizzare succhi di frutta, gelatine, creme, dolciumi e cocktail. Finora, gli sviluppi commerciali sono stati basati su due specie brasiliane (Passiflora edulis e Passiflora edulis var. flavicarpa) ma sulle Ande ci sono decine di altre specie, alcune delle quali sono note per essere ancora più gustose. In Italia, la passiflora viene coltivata ma mal sopporta il gelo invernale delle regioni settentrionali. È infatti una pianta che preferisce climi caldi e soleggiati e non sopporta assolutamente il ristagno idrico, per cui è preferibile aggiungere sabbia nel terriccio. Più facile è trovarla nei giardini privati di ville di campagna, dove è coltivata per la bellezza dei suoi fiori e per il portamento a vite che la porta a colonizzare cancelli, grate e colonne.

 

Stato delle due specie spontanee di passiflora nelle regioni italiane (Celesti-Glapow et al., 2010).

 

Ultima cosa importante, la passiflora è chiaramente una pianta alloctona. Qui in basso è riportato lo stato della pianta in Italia: si tratta di una specie neofita, cioè introdotta dopo il 1500, e casuale, cioè non forma popolazioni stabili e la sua distribuzione dipende dal continuo apporto di nuovi propaguli da parte dell’uomo. Per cui non è un’invasiva pericolosa, almeno fino ad oggi.

 

 

Grazie a loro, ho scritto:

Arnoldia Archive (1990) Volume 50 Number 4. http://arnoldia.arboretum.harvard.edu/issues/262

Benson, Will (2012) Kingdom of Plants – A Journey Through Their Evolution. Kew Gardens. Collins Ed.

Celesti-Glapow, Laura; Pretto, Francesca; Carli, Emanuela; Blasi, Carlo (2010) Flora Vascolare Alloctona e Invasiva delle Regioni d’Italia. Ministero dell’Ambiente, Società Botanica Italiana, Centro di Ricerca Interuniversitario Sapienza

Ingrouille, Martin; Eddie, Bill (2006) Plants: Evolution and Diversity. Cambridge University Press.

Wikipedia. Passiflora. https://it.wikipedia.org/wiki/Passiflora

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Giu
19
2020
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Microbi e gas del suolo

Nel suolo esiste una complessa rete di microrganismi che può superare le 100 milioni di unità per grammo di terreno. Un tipo suolo sano può contenere nematodi, 20-30 specie di acari, 50-100 specie di insetti, centinaia di specie di funghi e migliaia di specie di batteri e actinomiceti. La diversità fungina e batterica contribuisce alla decomposizione dei rifiuti attraverso la loro attività saprofitica e migliora lo stato nutrizionale delle piante coltivate, regolando anche tutta una serie di funzioni ecosistemiche. L’elevata variabilità delle comunità microbiche è dovuta alle differenze fisiche, ecologiche, climatiche e strutturali del suolo in parte dipendenti dai sistemi di gestione dell’agroecosistema. Le comunità microbiche telluriche svolgono un ruolo cruciale nel funzionamento delle piante, influenzandone la fisiologia e lo sviluppo. Considerando tutti i servizi ecologici forniti dalla biodiversità biologica del suolo, gli organismi edafici sono fondamentali per la sostenibilità degli agroecosistemi. La decomposizione attuata dai microrganismi è al centro della trasformazione e del ciclo dei nutrienti negli agroecosistemi, con la restituzione di elementi minerali a partire da materiale complesso (principalmente residui colturali e letame, ma anche altri prodotti derivati ​​da piante e animali), i quali divengono nuovamente disponibili per le piante.

Il suolo può essere definito come un sistema disperso plurifasico contenente solidi inorganici e organici (circa il 50% v/v), liquidi (20-30%) e gas (20-30%). Tutte e tre queste fasi influenzano la struttura e le dinamiche delle comunità microbiche del suolo, che fanno parte della componente organica (circa il 5%). Dal momento che la fase solida (inorganica e organica) del suolo è piuttosto stabile nel tempo, la fase liquida e quella gassosa, che variano fortemente al variare delle pratiche agronomiche adottate, rivestono un ruolo chiave nell’influenzare i fenomeni biologici nel suolo. In particolare, la fase liquida è rappresentata dall’acqua in cui sono disciolte sostanze inorganiche e organiche o in cui sono dispersi, in sospensione, collodi di natura diversa; mentre la fase gassosa è costituita dalla miscela di gas e vapori, di composizione analoga a quella dell’aria atmosferica ma caratterizzata da un più elevato contenuto di H2Ovap e di CO2 rispetto a quest’ultima. La costanza della composizione dell’aria tellurica è assicurata da fenomeni di flusso di massa e di diffusione. I fenomeni di flusso di massa interessano la massa gassosa nel suo insieme e dipendono in maniera significativa dalle variazioni della pressione barometrica, dal gradiente di temperatura, dalla penetrazione di aria atmosferica dovuta a rimozione di acqua per drenaggio o assorbimento radicale, e dall’ azione del vento sulla superficie del suolo. I fenomeni di diffusione, invece, sono determinati dalla differenza della pressione parziale di O2 e CO2 nel suolo e nell’atmosfera e la loro velocità dipende dalla permeabilità del suolo all’aria, funzione, a sua volta, degli spazi lacunari occupati dall’acqua, dalla disposizione e dalla tortuosità dei pori. In un agroecosistema, sia il flusso di massa che la diffusione dipendono in ultima istanza dalle pratiche agronomiche di gestione del suolo.

 

 

I cambiamenti del microclima del suolo dovuti a pratiche agronomiche non sostenibili hanno un effetto dannoso sui microrganismi del suolo, modificando le condizioni naturali di crescita delle piante coltivate. In terreni asfittici (perché astrutturati, con ridotta macroporosità o saturi di acqua), le emissioni di CH4 e H2S provenienti dal metabolismo anaerobio microbico possono rappresentare un significativo efflusso di gas che ostacola la crescita delle radici delle piante coltivate. Come conseguenza dell’attività microbica anaerobia, i gas tellurici si arricchiscono di CO2, CH4 e H2S, etano, etilene, altri idrocarburi, e di forme ridotte di elementi come Mg e Fe. Anche i gas provenienti dai processi di denitrificazione, come NO e N2O, possono essere abbondantemente presenti. In tali suoli, solo in seguito al drenaggio artificiale, la falda freatica viene abbassata e l’eccessiva umidità rimossa. Quando il drenaggio viene attuato in modo efficiente, i terreni asfittici divengono produttivi. Quando la maggior parte o tutti i pori sono riempiti con acqua, O2 diventa limitante poiché i tassi di diffusione sono significativamente maggiori nell’aria che attraverso l’acqua. Differenze di aerazione di verificano anche sulla base della grandezza dei pori: la diffusione del gas nei macropori è infatti molto veloce, mentre quella nei micropori è particolarmente lenta poiché l’acqua è maggiormente trattenuta, anche in condizioni di carenza idrica. La diffusione limitata dell’ossigeno nei micropori, combinata con il consumo di ossigeno biologico durante la decomposizione della sostanza organica può portare al rapido sviluppo e alla persistenza di condizioni anaerobiche.

 

Rappresentazione diagrammatica di una radice e del biota associato (area = 1 cm2).

 

Quando l’attività microbica esaurisce tutto l’O2 disciolto disponibile, la soluzione del suolo nel suo insieme si modifica da aerobica ad anaerobica (o anossica). Le popolazioni microbiche del suolo con attività aerobica e/o aerobica facoltativa, che dominano in suoli ben drenati, sono quindi sostituite da organismi anaerobi obbligati e fermentativi. L’attività respiratoria microbica in condizioni di anerobiosi è controllata dal movimento di elettroni verso accettori di elettroni alternativi. Il cambio di accettori di elettroni, indicato da valori più negativi di potenziale redox (Eh), promuove la riduzione di nutrienti importanti presenti nel suolo, inclusi N, Mg, Fe e S mediante respirazione anaerobica o metanogenesi. Un indice a questo riguardo è il potenziale redox (Eh), che nei suoli ben aerati può raggiugere valori di 900 mV (condizioni altamente ossidanti) mentre in quelli anossici arriva a ‒300 mV (condizioni fortemente riducenti). In terreni ben aerati, prevalgono le reazioni ossidative quali la decomposizione della materia organica, la conversione di di ammonio in nitrito e nitrato, la conversione delle forme ridotte di Mn e Fe in forme ossidate, e l’ossidazione di idrogeno e metano in altre sostanze organiche. La maggior parte di questi processi sono utili per la crescita delle piante. Al contrario, in terreni asfittici, sopraggiungono fenomeni di anaerobiosi parziale o completa a causa della continua attività microbica e dei bassi tassi di diffusione dell’ossigeno e diossido di carbonio in acqua. Il grado di anaerobiosi nell’atmosfera del suolo si riflette in le concentrazioni di entrambi i gas e, poiché le loro concentrazioni variano inversamente, per cui uno o entrambi possono essere usati come indicatori. È bene ricordare, inoltre, che l’anaerobiosi può verificarsi all’interno di aggregati anche in terreni ben drenati e strutturati dove lo spazio interstiziale dei pori può essere anaerobico (figura in basso). Questo dimostra che in un qualsiasi suolo, una componente microbica con metabolismo anerobio è sempre presente nelle nicchie ecologiche microaerofile. La coltivazione di un suolo e l’adozione di pratiche agronomiche non sostenibili, quindi, non fanno che alterare l’equilibrio tra metabolismo aerobio e anaerobio.

 

Gradiente di concentrazione di ossigeno (%) all’interno di un singolo aggregato da un suolo coltivato. Si nota una zona anossica all’interno di un ambiente ricco di ossigeno.

 

Nei suoli anaerobici, N è presente principalmente come ioni ammonio (NH4+) e la sua diffusione verso la radice e il conseguente assorbimento determinano un eccesso cationi, con rilascio di H+ da parte delle radici per mantenere la neutralità elettrica. L’aumento di H+ derivante dall’ossidazione di Fe2+ e dall’assorbimento di cationi in eccesso portano a una riduzione del pH rizosferico, che facilita la solubilizzazione di P e di micronutrienti come Zn e Mn. Un suolo scarsamente aerato è definito da scarsa disponibilità di O2 in prossimità dell’apparato radicale delle piante, insufficiente a consentire lo sviluppo ottimale delle specie coltivate e dei microrganismi aerobici. In genere, una concentrazione di ossigeno inferiore a 100 mL L-1 può compromettere gravemente lo sviluppo vegetativo. Queste condizioni si accertano quando più dell’80-90% del volume dei pori è pieno d’acqua e solamente il restante 10-20% contiene aria. L’eccessiva presenza d’acqua nel suolo determina condizioni di sommersione e lascia poco spazio per la permanenza di gas negli spazi vuoti, oltre ad ostacolare il veloce ricambio dell’aria tellurica. Situazioni di questo tipo si rilevano nei suoli poco drenati, caratterizzati da tessitura fine e da limitata presenza di macropori dai quali l’acqua si può allontanare rapidamente.

 

Composizione media dell’aria (%) N2 O2 CO2
Tellurica 79,20 20,60 0,25
Atmosferica 78,08 20,95 0,03

 

In condizioni naturali, i microrganismi edafici e parte delle radici delle piante sono circondati da un sottile velo di acqua. Pertanto, la loro aerazione è definita da fenomeni di diffusione che avvengono in fase liquida, dopo la solubilizzazione dei costituenti gassosi. La presenza di acqua definisce lo spessore del film liquido intorno alle entità biotiche e ha un effetto indiretto sulla respirazione biologica attraverso variazioni della concentrazione di O2 e CO2. L’aerazione dei microrganismi e delle radici è condizionata anche dalla temperatura, il cui aumento riduce la solubilizzazione dei gas in acqua. Infine, le strutture create da invertebrati del suolo, in particolare da lombrichi, termiti, formiche e scarabei, più abbondanti nei terreni fertili, influenza in modo significativo la diffusione dei gas, permettendone l’aerazione e l’ossigenazione. Le condizioni anaerobiche hanno gravi effetti sulle piante coltivate. Piccoli aumenti (1-2% v/v) nelle concentrazioni di CO2 possono stimolare la crescita delle radici, ma concentrazioni più elevate (> 5% v/v) causano moria radicale, anche a causa dell’insorgenza di microorganismi patogeni, i quali possono essere causa o concausa del fenomeno. Anche la funzione delle radici potrebbe essere compromessa da una serie di fattori legati all’anerobiosi. Inoltre, possono accumularsi tossine a livello radicale o, ancora, metaboliti interni, quali acetaldeide ed etanolo che, a loro volta, riducono la fotosintesi, la respirazione e l’assorbimento di minerali. In ambienti asfittici, le attività dei funghi micorrizici e dei fissatori aerobici dell’azoto sono ridotte, così come anche il tasso di decomposizione della sostanza organica. Inoltre, gran parte della meso- e macrofauna del suolo possono essere inibite in caso di prolungata anaerobiosi, a causa del ristagno d’acqua. Al contrario, le attività di fissazione dell’azoto anaerobico da parte di batteri come Clostridium spp. sono stimolate.

Una vasta gamma di substrati viene metabolizzata in condizioni anaerobiche: zuccheri; acidi organici, acidi grassi e aminoacidi; basi puriniche e pirimidiniche; composti eterociclici; e polimeri come polisaccaridi, proteine e lipidi. Lignina e idrocarburi saturi sono più recalcitranti in condizioni anaerobiche. Batteri comuni nei suoli aerobici, molti dei quali in grado di degradare la cellulosa, il carboidrato più abbondante, appartengono ai generi Cellulomas, Cellovibrio, Pseudomonas, e Bacillus. I batteri anaerobici includono invece generi come Acetobacter, Bacteriodes, Clostridium, Fibrobacter e Rummococcus. Anaerobi obbligati come Clostridium pasteurianum richiedono la totale assenza di O2, mentre anaerobi facoltativi, come il chemioeterotrofo denitrificante Pseudomonas aeruginosa o, meno comunemente, il chemioautotrofo Thiobacillus denitrificans, possono crescere in presenza o assenza di ossigeno. Il passaggio dal metabolismo aerobico a quello anaerobico è piuttosto rapido (si verifica in poche ore nella maggior parte dei casi) ed è controllato dalla disponibilità di ossigeno nel suolo. La sopravvivenza del biota del suolo che risiede nei piccoli pori dipende quindi dalla loro capacità di attuare la respirazione anaerobica (ad es. denitrificazione), sostituendo l’ossigeno con un accettore di elettroni alternativo (ad es. nitrato).

 

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Mag
29
2020
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Pandemie vegetali (seconda parte)

Sempre in tema di pandemie vegetali, oggi parliamo della grafiosi, una patologia che interessa le piante di olmo. L’agente causale è il fungo Ophiostoma ulmi (anche chiamato Ceratocystis ulmi) la cui diffusione è facilitata da coleotteri del genere Scolytus o del genere Pteleobius, che compiono parte del proprio ciclo vitale nella corteccia degli olmi e scavano gallerie nel legno appena sotto la corteccia. Questi insetti vettori sono attirati da piante indebolite e, se colonizzano un olmo infetto da grafiosi, si sporcano con le spore del fungo e, quando migrano su un olmo sano, ne favoriscono l’infezione. Co-responsabili del contagio sono anche le attività di potatura e il contatto tra le radici di olmi contigui. Il fungo blocca i vasi che conducono la linfa alle foglie, inibendo il trasporto dell’acqua e provocando l’ingiallimento delle foglie con successiva morte di parti di rami, branche o dell’intera pianta.

I coleotteri che fungono da insetti vettori per Ophiostoma ulmi.

 

La malattia, che può avere decorso cronico o acuto, è originaria dell’Asia e colpisce tutte le specie di olmi, ma non tutte con la stessa gravità. Le specie asiatiche di olmi, convivendo da sempre con questa malattia, hanno sviluppato un certo grado di resistenza. Intorno al 1920, il fungo raggiunse l’Europa e fu descritto per la prima volta nei Paesi Bassi, per cui la malattia fu denominata “Dutch elm disease” (DED, malattia olandese dell’olmo), nonostante la sua origine nell’estremo Oriente. Dall’Europa, la grafiosi raggiunse la costa atlantica del Nordamerica, espandendosi verso ovest piuttosto lentamente. Nel 1939 la grafiosi si era già diffusa rapidamente in Europa, uccidendo oltre il 50% degli olmi nella sola Olanda. La campagna olandese era particolarmente vulnerabile alle devastazioni della malattia perché la stragrande maggioranza degli olmi piantati in Olanda apparteneva al clone sensibile Ulmus × hollandica “Belgica”. In Italia primo caso di grafiosi dell’olmo risale al 1930, ma si pensa che il patogeno fosse arrivato già alla fine degli anni ’20.

Dopo la sua rapida decimazione di tutti gli olmi europei e i successivi focolai locali, la grafiosi venne considerata una malattia endemica di scarsa importanza. Tuttavia, questa situazione tranquilla si interruppe bruscamente intorno al 1967, quando iniziò una nuova e più devastante epidemia che ebbe probabilmente origine in Gran Bretagna e dovuta all’importazione di tronchi di olmo dal Canada. Questo ceppo fungino più aggressivo e molto più patogeno (Ophiostoma novo-ulmi) si sviluppò da una mutazione avvenuta in Nord America. La seconda epidemia, ormai diffusa in tutta Europa, fu più grave di quella iniziale degli anni ’30, dal momento che le specie di olmo europee erano molto meno resistenti nei confronti del ceppo aggressivo del fungo. A partire dal 1967, in una ventina d’anni morirono milioni di olmi europei, in particolare moltissimi esemplari di grande mole. In Italia, ancora oggi, l’area interessata dalla grafiosi dell’olmo comprende tutta la Penisola e le Isole, con perdite vicine al 100% degli olmi adulti. Tuttavia le specie di olmo in natura non sono minacciate di estinzione poiché le piantine fino a 2-3 m di altezza sono indenni dalla malattia. La grafiosi ha quindi condannato l’olmo a passare da grande albero a piccolo arbusto.

L’olmo americano (Ulmus americana) è un albero che vive principalmente nella valle del Mississippi, in Nuova Inghilterra e nell’est del Canada, fino al 48º parallelo circa, nonché uno dei simboli dello stato del Massachusetts. Al contrario della specie europea dell’olmo (olmo campestre, Ulmus minor Mill.), la quale ha sviluppato una certa resistenza alla grafiosi, l’olmo americano è sensibile alla malattia, per cui i biologi prevedono la sparizione dal suo habitat nel giro di pochi decenni. La grafiosi arrivò nel Nord America nel 1930, nascosta sotto la corteccia di una spedizione di tronchi di olmo campestre importato in Ohio per la fabbricazione di impiallacciatura. La malattia uccise gli olmi americani così rapidamente che all’inizio si aveva paura che l’olmo americano fosse destinato all’estinzione. Fortunatamente, questa terribile previsione non si verificò. Infatti, la specie prospera ancora e si riproduce come un albero selvatico nei boschi umidi e lungo le rive dei fiumi in tutto il Nord America orientale. Come pianta di interesse paesaggistico, tuttavia, l’olmo americano è vicino all’estinzione: i grandi vecchi esemplari che un tempo erano parte integrante del paesaggio del New England sono ormai quasi del tutto scomparsi. Quello che una volta era un albero gigante preente in ogni città, con un diametro che arrivava a 1,5 m, oggi è diventato un albero non così comune, con un tronco largo non più di 50 cm. Questo perché la grafiosi uccide l’albero proprio mentre sta entrando nel fiore degli anni, per cui gli olmi odierni non arriveranno mai alle dimensioni di quelli del passato. È particolarmente interessante notare che anche prima dell’arrivo della grafiosi, l’olmo americano non era considerato un albero eccezionalmente longevo, ma le grandi dimensioni dell’albero erano dovute più alla sua rapida crescita che alla sua longevità. Dalla sua comparsa in USA, la grafiosi ha devastato le popolazioni di olmo da costa a costa uccidendo circa 100 milioni di olmi, sia in aree forestali che urbane.

 

Un olmo gigante a Framingham, Massachusetts, USA: un esempio di quello che dovevano essere gli olmi americani (Ulmus americana) prima dell’arrivo della grafiosi (20 metri di altezza e 45 di larghezza della chioma). Autore: E. A. Richardson.

 

I sintomi della grafiosi dell’olmo sono: defoliazione anticipata a tarda primavera, disseccamento della chioma o di parte di essa, ripiegamento a uncino dei rami giovani, imbrunimento di un settore o di tutta la circonferenza dei rami o del tronco. La loro sequenza e la velocità di sviluppo di questi sintomi variano a seconda delle caratteristiche degli alberi, del fungo patogeno e delle condizioni ambientali. Tuttavia, la caduta o l’avvizzimento del fogliame (comunemente indicato come flagging) nei piccoli rametti della parte superiore della chioma è l’indicatore più comune della presenza della malattia. Gli olmi sviluppano l’infezione tra la tarda primavera e l’inizio dell’estate. La progressione dei sintomi può verificarsi in un anno o può richiedere diversi anni. Le strisce marroni nello xilema più esterno dei ramoscelli, che è possibile osservare dopo un taglio obliquo o dopo la pelatura della corteccia, sono buoni indicatori della presenza della grafiosi. Il fungo patogeno si insedia nei fasci vascolari della pianta determinando l’occlusione degli stessi, con conseguente difficoltà di acqua e linfa a raggiungere la chioma, ed emettendo sostanze tossiche; pertanto le foglie appassiscono e seccano a partire dai rami nella loro porzione distale, fino ad interessare tutta la chioma. Il risultato finale è la morte della pianta, talvolta anche in tempi molto rapidi (colpo apoplettico), soprattutto nei mesi estivi più caldi e siccitosi.

Purtroppo, ad oggi, non esistono metodi di lotta efficaci per debellare o contenere la malattia, ma è importante la prevenzione: evitare di effettuare potature e cercare di mantenere le piante in buono stato vegetativo e fitosanitario (eseguire trattamenti contro altri patogeni o parassiti, evitare ristagni idrici nel terreno). Se si desidera mettere a dimora un olmo nel proprio giardino si consiglia di preferire l’olmo siberiano (Ulmus pumila) in quanto più resistente alla grafiosi. Difatti, si utilizza proprio questa specie di olmo per programmi di incrocio, al fine di creare ibridi resistenti alla grafiosi.

Le strategie di base per limitare la grafiosi sono:

  1. ridurre le popolazioni degli insetti vettori;
  2. applicare misure per la protezione profilattica degli alberi contro i vettori ed il fungo patogeno;
  3. curare gli alberi infetti;
  4. aumentare la resistenza alle malattie della popolazione arborea;
  5. selezionare nuova varietà di olmo resistenti, almeno parzialmente, all’infezione.

Le strategie di controllo della grafiosi includono:

  1. censimento, rilevamento e ispezione delle popolazioni di olmo;
  2. sanitizzazione ed eradicazione degli esemplari malati:
  3. uso di spray ad azione profilattica contenenti fungicidi e insetticidi;
  4. prevenzione dell’infezione attraverso innesti radicali, che di solito impediscono il movimentodel fungo attraverso tra olmi adiacenti;
  5. uso trappole a feromone contri i vettori;
  6. iniezioni con fungicidi per gli alberi malati;
  7. uso di batteri ad attività antibiotica contro il fungo patogeno (Pseudomonas syringae);
  8. ripiantumazione con alberi sani e, possibilmente, resistenti al patogeno.

Infine, un’ultima curiosità: perché in italiano si chiama “grafiosi”? Questo nome deriva dalla particolare disposizione dei cunicoli orizzontali e verticali scavati dalle femmine dei coleotteri vettori, i quali depongono le uova nella corteccia dell’olmo. La disposizione di questi cunicoli ricorda graffiti, incisioni o, ancora, dei testi scritti.

 

Grazie a loro, ho scritto:

F. Karnosky. Double Jeopardy for Elms: Dutch Elm Disease and Phloem Necrosis. Arnold Arboretum – Harvard University

N. Lanierii. Dutch Elm Disease: A Postscript. Arnold Arboretum – Harvard University

Grafiosi dell’olmo. http://www.fitosanitario.pr.it/verde-ornamentale/grafiosi-dellolmo/

Grafiosi. https://it.wikipedia.org/wiki/Grafiosi

H. Faull. The Dutch Elm Disease Situation in the United States at the Close of 1938. Arnold Arboretum – Harvard University

Peter Del Tredici. Typical Elms of Yesterday. Arnold Arboretum – Harvard University

 

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Apr
29
2020
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Parabola

Ho atteso 15 giorni perché mi venissero delle idee per l’articolo di aprile. Avevo previsto un secondo articolo sulle pandemie vegetali, questa volta sulla grafiosi dell’olmo, ma non sono riuscito a trovare la concentrazione giusta per scriverlo. Ho messo da parte tantissimo materiale su questo argomento ma, per scrivere qualcosa, ho bisogno di digerirlo, di studiarlo, di rielaborarlo, e, sinceramente, in questi giorni non ne ho voglia. Lo pospongo quindi a giugno.

Come al mio solito, mastico di tutto e cerco di spaziare su vari argomenti per avere un’idea il più possibile ampia e non settoriale. Non è sempre facile: il mio lavoro diventa sempre più specialistico di giorno in giorno e quindi si perdono di vista i temi fondamentali, quelli alla base della biologia. I fenomeni non si leggono quasi più alla luce dell’evoluzionismo, della speculazione filosofica, sulla base adi una versione olistica, ecologica, ecosofica. Tutto mi sembra, per così dire, “staccato”. Allora, per questo mese soltanto, complice anche la pausa Covid, mi voglio sono dedicato a ciò che più mi è piaciuto fare.

Ho quasi completato un lavoro su VAIA (ricordate la tempesta che ha abbattuto migliaia di alberi nel 2018? Anche quella in parte causata dei cambiamenti climatici in atto), ho letto libri divulgativi, due dei quali bellissimi, e siti internet e pagine facebook di scienziati, ho finito di scrivere lavori che vanno dalla fauna del suolo agli ormoni vegetali, dal micorisanamento ai batteri alofili, ho organizzato un mini-laboratorio di biologia vegetale in casa (incredibile quante cose si possono fare, anche con pochi mezzi), ho imparato a usare software freeware per analizzare le radici, ho scritto due progetti di ricerca completamete diversi tra loro. Mi rendo conto che tutto ciò che faccio converge verso una visione unitaria dei fenomeni biologici, come se seguissi – molto indegnamente – l’esempio di Darwin, il quale ha studiato con passione animali (e piante), condendo tutto con geologia, embriologia e geografia; il tutto in una visione evoluzionistica.

Il 90% dei lavori scientifici che ho pubblicato sono stati scritti di mio pugno; c’è quindi sempre la mia impronta. E’ maturato lo stile, certo, ma è rimasto più o meno lo stesso: asciutto, semplice e caratterizzato da un’ampia visione sui fenomeni. Lo stesso stile viene facilmente riconsciuto da altri. Tempo fa scrissi una piccola parte di un articolo divulgativo su Xylella fastidiosa, il famoso patogeno dell’olivo, pur rimanendo nel mio ambito scientifico. Inutile dire che, avendo sconfinato (in piccolissima parte) nella patologia vegetale, successe un pandemonio (per fortuna ero in USA), perché riconobbero, appunto, il mio stile.

Vagando per internet alla ricerca di lavori recenti mi sono imbattuto nel mio primo lavoro sull’ecologia del cavaliere d’Italia, un uccello caradriforme che vive in zone umide, come le saline di Margherita di Savoia (Foggia), dove ho appunto condotto la tesi. La paginetta striminzita della pubblicazione del 1999 (la potete scaricare qui), pubblicata su una consolidata rivista di ornitologia chiamata Avocetta (un altro caradriforme!) non rende giustizia alla tesi di laurea, che sono andato a rileggere dopo molti anni. Lì ho trovato pagine intere dedicate alla flora locale, molta della quale composta da alofite (piante che resistono a livelli alti di salinità e alcalinità), e alle interazioni tra queste con il suolo e l’atmosfera. Ho ritrovato concetti di chimica del suolo e di botanica che non avrei mai creduto di possedere a quell’età. Fortunatamente la Commissione di laurea di allora ci sorvolò sopra e prestà attenzione solo alla parte zoologica, altrimenti sarebbero stati guai. O forse i docenti di anni fa avevano un’apertura mentale maggiore rispetto a molti di quelli di oggi. Non saprei. Ricordo però il cazziatone della mia relatrice (co-autrice del lavoro), la quale riprese il mio divagare in seduta pre-laurea, minacciandomi che non mi avrebbe fatto laureare (ma in realtà sapevo che in cuor suo era orgogliosa della tesi).

Come ho fatto in un articolo di qualche mese fa, penso allora al mio tragitto. Sono di formazione un biologo ambientale, con una tesi in zoologia (e botanica), un dottorato in ecofisiologia vegetale, anni di post-doc in biochimica vegetale mista a botanica. Poi sono diventato ricercatore e docente in chimica agraria (altra materia amplissima, che spazia tra piante e suolo, passando per la microbiologia e la qualità degli alimenti) e ho fatto parecchie esperienze all’estero. Eppure mi accorgo che la mia impronta non è cambiata. In fin dei conti, mi piace comunicare, insegnare e divulgare; mi viene naturale. E i lavori scientifici – come mi disse un docente durante una summer school di qualche anno fa – servono principalmente proprio a questo: a comunicare, a farsi conoscere, ed eventualmenete apprezzare, all’interno della comunità scientifica.

Dopo 21 anni da qul 1999 del primo articolo, mi sono ritrovato a scrivere, a mio parere, uno dei miei più bei lavori. Ispirato proprio da un post di questo blog, ho condotto una sperimentazione “casalinga” ideando un orto su un terrazzo: un modo per ridurre lo stress da segregazione, ma anche per condurre un esperimento che ha coinvolto piante, animali, suolo, atmosfera e uomini, tutti sulla stessa barca. Scritto di getto e in prima persona, l’ho inviato a più riviste per un parere, consapevole della quasi certa “trombatura”: una sola ne è rimata entusiasta e me lo ha accettato immediatamente, scegliendone anche una foto (la trovate all’inizio dell’articolo) per la copertina del numero di aprile 2020. Si tratta di una buona rivista open-source di antropologia (Human Ecology). Oggi è l’articolo più scaricato di quella rivista (lo potete trovare qui), segno che il direttore ha avuto la vista lunga e, come mi ha fatto ieri notare un mio collega – molto divertito del fatto – tra qualche mese diventerà probabilmente il mio articolo più citato.

Cosa trovo di bello in questo articolo? Appunto, la visione unitaria di un fenomeno, analizzato dal punto di vista biologico, agronomico, sociale, economico, psicologico e antropologico. Vi ritrovo pienamente la mia impronta, che molte volte è stata criticata, ma che, tranne qualche eccezione, mi ha portato quasi sempre bene e lontano. Dalla copertina di Avocetta sono pasato a quella della lattuga con la coccinella sopra ma, più vecchio, sono sempre io.

 

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