Effetti dei cambiamenti climatici recenti sulle cenosi di artropodi: ipotesi e protocolli
Mauro Gobbi Sezione di Zoologia degli Invertebrati Museo delle Scienze, Trento
Mercoledì 9 novembre 2011, ARPA Piemonte, Torino Premessa
Studi a scala globale hanno evidenziato che l’aumentare della temperatura sta comportato cambiamenti nelle:
Popolazioni animali: - Successo riproduttivo - Ciclo biologico
Comunità animali: - Ricchezza di specie - Distribuzione spaziale
Gli studi a scala locale sono ancora pochi, solo negli ultimi anni si è compreso che posso contribuire a capire dinamiche globali Premessa
Come testare l’effetto della temperatura sulle biocenosi:
- Comparare i dati di distribuzione storica delle specie con quelli attuali - Studiare sul lungo periodo le biocenosi di ambienti liberi dall’impatto antropico - Eseguire test di laboratorio
Problematiche:
- In Italia siamo carenti di database storici - I pochi dati che abbiamo spesso non sono confrontabili
Soluzioni:
- Studiare gli ambienti in cui in spazi ridotti abbiamo gradienti di habitat indotti da gradienti di temperatura (spaziali e cronologici) - Considerare organismi sensibili al riscaldamento e poco mobili Gli ambienti d’alta quota sono particolarmente sensibili ai cambiamenti climatici
Indicatori biotici e abiotici del Organismi poco mobili e sensibili al GC riscaldamento globale in alta quota sono: sono:
- i ghiacciai - piante - la presenza e la distribuzione del - alcuni artropodi permafrost - la treeline Gli Artropodi terrestri come strumento di lettura
•Gli artropodi reagiscono direttamente e indirettamente ai cambiamenti nei parametri fisici e chimici dei suoli
•Le specie di ambienti estremi possiedono specializzazione morfologica, fisiologica e comportamentale
•Le artropodocenosi si distribuiscono secondo pattern chiari e noti lungo gradienti di habitat indotti da parametri fisici e dal tempo
•Ciascuna specie ha dei limiti di tolleranza-adattabilità nei confronti di mutevoli condizioni ambientali Modelli di studio
Piane proglaciali Ghiacciai
Ghiacciai neri Rock glaciers Tecniche di campionamento e monitoraggio
Studi di comunità
Studi di popolazione Potenziali problematiche di campionamento e il sampling design
•Problemi tecnici:
Elevata piovosità Congelamento nelle ore notturne Ribaltamento ad opera di fauna Instabilità di versante
•Problemi analitico-statistici:
Autocorrelazioni spaziali Gradienti altitudinali Numero di stazioni di campionamento - controllo Numero di repliche Numero di uscite sul campo Piane proglaciali
Conoscenze preliminari
• Una successione primaria è caratterizzata da comunità eterotrofe alla quale succede la fase autotrofa.
• La fase eterotrofa conserva i nutrienti, in particolar modo l’azoto, e facilita la stabilizzazione delle piante.
• Le comunità sono costituite essenzialmente da predatori (ragni e carabidi ubiquitari), mentre i fitofagi sono i meno abbondanti e unicamente associati agli stadi più maturi della successione. Piane proglaciali: (Ghiacciaio dei Forni) Carabidi Gradiente specie-sito Gradiente specie-variabili ambientali comunità forestali
comunità della prateria alpina
comunità criofile Specie guida Comunità forestali
Leistus nitidus Calatus micropterus Prateria
Amara erratica Amara quenseli Sub-, epi-glaciale
Oreonebria spp. Nebria spp. Ragni Gradiente specie-sito
P = 0.0016
Ci sono specie la cui presenza èmutualmente esclusiva Trend ricchezza di specie
5-14 specie
1-4 specie PianeChance proglaciali: (Vedretta del Pasquale)
55 44 11 22 33
1: <20 yr 2: 20 yr 3: 40 yr 4: 150 yr 5: >150 yr 24 100
21 80
18 60
15 40 NumberNumber of species of species VegetationVegetation cover cover (%) (%) 12 20
9 0
<20 20 40 150 >150 <20 20 40 150 >150 Time since deglaciation (years) Time since deglaciation (years)
1.10 Disturbance Resource gradient availability
1.00 functional diversity body length lengthbody body (cm) (cm) 100yr 0.90 O. castanea O. castanea
0.80 Structural and
<20 20 40 150 >150 Time since deglaciation (years) Time since deglaciation DebrisRifugio covered glacier (Ghiacciaio del Miage) Gnaphosa badia
species turnover turnover species Pardosa gr. lugubris
Aosre 8 E bevd522 EA observed 387 EA observed Zelotes devotus Ama 9.7 Ama 299.34 EA mean 398.67 EA mean
e 327 dv105.66 dev 33.227 dev Platycarabus depressus oetassemblages Forest P 0.725
Pterostichus multipunctatus Leistus nitidus
Calathus micropterus assemblages turnover Amaurobius fenestralis Xerolycosa nemoralis Xysticus cristatus P 0.035
Cychrus attenuatus Gradiente specie-sito Amara erratica Calathus melanocephalus
onayzone Boundary Nebria picea
(treeline) Alopecosa sulzeri Drassodes lapidosus Walckenaeria antica Xysticus lanio Ozyptila rauda Pardosa saturatior Drassodex heeri Nebria angusticollis
pce frcyand ofrocky Species Pisaura mirabilis subglacial habitats Aculepeira ceropegia Rugathodes bellicosus B A C D E F Sites 2>0101640 100 >80 12 402230 0 2150 24 0 1870 3 26 10 1850 5 35 15 5 40 5 1830 90 >80 8 Species richness Debris thickness (cm) Vegetation cover (%)
Altitude (m)
i
l
a
t
e
s i
e c
r
e
o
p f S Zona di transizione Zona
e l i f o i
cr
e
eci p S Exp N ec 2200m . a te ng d us dis tic tri oll bu is a tio 1750m 2150m nd n D of . h ee ri tion ribu 2100m dist ed 1800m erv Obs 2050m 1900m 2000m
Drassodex heeri Nebria angusticollis IPOTESI: il periglaciale come “warm stage refugia” Debris Covered Glaciers (Vedretta dell’Amola)
Debris covered glacier
P iana pr ogl a ci ale Rock Glaciers
Rock Glacier
Controllo Rifugio: i Rock Glaciers Specie esterne al RG, indicatrici di suoli maturi, acidi e a forte innevamento
Carabus sylvestris Bembidion bipunctatum nivale
Cymindis vaporariorum Specie di RG, indicatrici di ambienti freddi e umidi
Nebria spp. Trechus spp. Pardosa spp. Take home concepts
Gli studi compiuti a scala locale stanno evidenziando come gli habitat d’alta quota fungano per la biodiversità da:
- trappola - chance - rifugio
Quindi ci saranno dei “winners” e dei “losers” ed è su di essi che si devono concentrare gli sforzi conoscitivi e conservazionistici.
************ Ragni e insetti mostrano che il riscaldamento globale li pone davanti a tre scelte:
- Estinguersi - Adattarsi - Rifugiarsi e il bioma alpino offre tutte e tre le opzioni. I dati mostrati fanno riferimento alle seguenti pubblicazioni:
GOBBI M., DE BERNARDI F., PELFINI M., ROSSARO B. & BRANDMAYR P. (2006) Epigean arthropod succession along a 154 year glacier foreland chronosequence in the Forni Valley (Central Italian Alps). Arctic, Antarctic and Alpine Research, 38(3): 357-362.
GOBBI M., FONTANETO D. & DE BERNARDI F. (2006) Climate impacts on animal communities in space and time: the case of spider assemblages along an alpine glacier foreland. Global Change Biology, 12: 1985-1992.
GOBBI M., ROSSARO B., VATER A., DE BERNARDI F., PELFINI M. & BRANDMAYR P. (2007) Environmental features influencing Carabid beetle (Coleoptera) assemblages along a recently deglaciated area in the Alpine region. Ecological Entomology, 32: 282-289.
GOBBI M., CACCIANIGA M., CERABOLINI B., LUZZARO A., DE BERNARDI F. & PIERCE S. (2010) Plant adaptive responses during primary succession are associated with functional adaptations in ground beetles on deglaciated terrain. Community Ecology, 11 (2): 223-231.
GOBBI M., ISAIA M. & DE BERNARDI F. (2011) Arthropod colonisation of a debris-covered glacier. The Holocene, 21 (2): 343-349.
Grazie per l’attenzione!