Gruppo di Lavoro S.I.S.E.F.: 
‘Effetti dell'inquinamento sugli ecosistemi forestali’
Convegni organizzati dal GdL

Effetti dell'inquinamento sugli ecosistemi forestali in Italia: Stato dell'arte della ricerca

Nel 1998, si è tenuta a Firenze la I° riunione del GdL, organizzata dall'Istituto per la Patologia degli Alberi Forestali (C.N.R.). Davanti ad oltre 60 intervenuti, si sono succeduti numerosi interventi spazianti fra vari settori disciplinari:chimica dell'atmosfera e delle precipitazioni, pedologia, patologia, entomologia, monitoraggio, ecofisiologia. La maggioranza delle relazioni ha lamentato la mancanza di informazioni di base sulla distribuzione degli inquinanti nel nostro Paese ed ha ribadito come la definizione dell'esatto ruolo giocato dall'inquinamento nel deperimento forestale (o meglio, nei deperimenti) necessiti di un approccio interdisciplinare, utile per affrontare qualunque problematica ambientale, ma indispensabile nel caso dell'inquinamento con le sue ripercussioni su ogni componente dell'ecosistema (acqua, aria, suolo, piante).

Gli atti sono stati pubblicati sulla rivista EM-Linea Ecologica (n.2, anno XXXI, per dettagli circa l'ordine clicca qui), con il seguente indice:

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Seminari sulle applicazioni del telerilevamento

Nel 1999, si e' tenuta a Firenze, la II° riunione del GdL. Un sentito ringraziamento va all'IROE-CNR, che ci ha ospitato nella sua sede, ed alle autrici dei due seminari, Dr. Simonetta Paloscia (Uso di tecniche a microonde per il monitoraggio delle caratteristiche del terreno e della vegetazione) e Dr. Giovanna Cecchi (Uso di tecniche laser per il controllo della vegetazione).

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Danni alla vegetazione costiera ed inquinamento da tensioattivi

Nel 2000, Il Gruppo di Lavoro si è riunito per la III° volta ai Giardini Botanici Hanbury di Ventimiglia (Imperia), con un convegno dal titolo "Danni alla vegetazione costiera ed inquinamento da tensioattivi", al quale hanno partecipato una trentina di interessati provenienti da tutta Italia, ma anche da altri paesi del mediterraneo (Francia e Spagna), appartenenti sia al mondo della ricerca che dell’industria e della pubblica amministrazione. Le relazioni hanno inquadrato la problematica dei danni da tensioattivi sulla vegetazione, spaziando dalle caratteristiche chimiche, agli effetti macroscopici, anatomici e fisiologici, per concludersi con un indagine sugli effetti biochimici sugli organismi complessi, animali inclusi.

Da notare che in questa occasione sono stati per la prima volta segnalati casi di deperimento della vegetazione da aerosol marini inquinati sulle coste liguri, pugliesi e tunisine. Inoltre sono stati portati ulteriori chiarimenti per aree in cui il deperimento era già stato segnalato (litorale barcellonese in Spagna, area a SE di Marsiglia in Francia).

Di particolare rilievo la presenza del Sig. Bernard Mermod, presidente della Scientific Community Favour Detergents Preserving the Environment, un’associazione di scienziati che svolge funzioni di consulenza per la Comunità Europea in vista della revisione della legislazione sui tensioattivi, attualmente in corso. L’associazione rileva che significativi effetti benefici sull’ambiente si avranno solo se i tensioattivi contenuti nelle preparazioni commerciali saranno biodegradabili al 100%. Poiché risulta che la maggior parte delle industrie di tensioattivi posseggono già nuove molecole biodegradabili al 100%, il problema non è più di tipo scientifico ma politico. La soluzione dei problemi posti dall’aerosol marino inquinato avrebbe ricadute positive su tutto l’ambiente litoraneo, non solo sulla vegetazione, e permetterebbe di mantenere un patrimonio vegetale capace di proteggere le coste dall’erosione eolica ed idrica, riqualificandone anche gli aspetti paesaggistici.

Un sentito ringraziamento a quanti hanno partecipato all’organizzazione della giornata: Istituto per la Patologia degli Alberi Forestali del CNR, Dipartimento di Valorizzazione e Protezione delle Risorse Agroforestali dell’Università di Torino, Società Italiana di Selvicoltura ed Ecologia Forestale, Giardini Botanici Hanbury, Università di Genova, Associazione Italiana per la Protezione delle Piante. Un ringraziamento particolare va gli oratori e soprattutto al co-organizzatore, dott. Giovanni Nicolotti del DIVAPRA dell’Università di Torino.

Gli atti sono sono stati pubblicati sul numero XXXIII (1) della rivista EM Linea Ecologica (vai alla pagina) e costituiscono quanto di piu’ aggiornato e transdisciplinare e’ oggi disponible sul tema degli effetti dei tensioattivi sulla vegetazione forestale.

Indice:

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Giornata di Studio: "Ozono e Foreste"

Lorenzini ha poi sottolineato i limiti delle attuali conoscenze (dovuti soprattutto alla presenza di meccanismi di risposta differenziali ed alle difficoltà di estrapolare i dati da piante giovani a adulte e da esperimenti brevi a risposte a lungo termine) e delineato le prospettive di ricerca (individuazione di marcatori diagnostici precoci del danno da ozono in foresta; meccanismi di effettivo assorbimento nelle foglie e ruolo dei fattori ambientali; conseguenze della emissione di idrocarburi biogenici; analogie tra risposte vegetali all'ozono e ad altri stress ossidativi; comprensione delle interazioni fra ozono e altri inquinanti; previsione degli effetti a lungo termine sulla vegetazione naturale). Annamaria Ranieri ha riassunto i meccanismi vegetali di risposta all'ozono a livello molecolare. Nelle cellule l'ozono si comporta come un elicitore fungino causando cambiamenti metabolici simili a quelli conseguenti ad un attacco patogeno ed inducendo una cascata di eventi regolati da molecole segnale che mediano risposte secondarie a livello genico, ormonale e metabolico. Nelle fasi iniziali si ha un 'burst' ossidativo nell'ambiente apoplastico, con produzione di ROI (Reactive Oxygen Intermediates) e di mediatori quali acqua ossigenata, etilene, acido salicilico. A livello molecolare, l'ozono altera i complessi proteine-pigmenti dei due fotosistemi ed induce geni che codificano proteine cloroplastiche. Nonostante ciò, l'esatta biochimica di questo inquinante non può ritenersi ancora completamente compresa. 

Francesco Loreto ha inquadrato il problema della produzione di idrocarburi da parte delle piante e della loro interazione con l'ozono. Gli idrocarburi biogenici più importanti sono gli isoprenoidi, che comunque non sono emessi da tutte le specie, fatto che ne avalla l'uso a fini chemotassonomici. Gli isoprenoidi sono estremamente reattivi e in presenza di composti antropogenici (soprattutto ossidi di azoto) formano ozono e contribuiscono indirettamente all'accumulo di gas serra perché questi ultimi reagiscono più lentamente degli isoprenoidi coi composti antropogenici. Piante fumigate con isoprene sono più resistenti ai danni da ozono forse perché l'isoprene si interpone fra i due strati lipidici delle membrane e ne ostacola la perossidazione o forse perché ozono ed isoprene reagiscono tra loro già negli spazi intercellulari impedendo all'ozono di raggiungere i recettori. Anche l'inibizione della produzione di isoprene endogeno determina un incremento dei danni da ozono. Gli isoprenoidi volatili sono dunque dei potenti antiossidanti e al pari di altri isoprenoidi non volatili (xantofille e caroteni) proteggono la pianta da stress ossidativi. 

Filippo Bussotti ha mostrato i sintomi visibili indotti dall'ozono su varie specie forestali spontanee in Italia, sia latifoglie che conifere. I sintomi sono stati riprodotti in open top chambers e catalogati. Date le incertezze di ogni valutazione visiva e visto che i sintomi sono variabili anche all'interno di una stessa specie, si suggerisce comunque di definirli 'ozone-like'. Sintomi anatomici sono osservabili al microscopio anche a livello previsuale e consistono prevalentemente nell'alterazione strutturale dei cloroplasti. Nelle latifoglie sono state osservate anche risposte attive (incremento di metaboliti secondari quali tannini e flavonoidi; incremento dello spessore della foglia, delle pareti cellulari e delle cuticole) che avendo un costo metabolico implicano una riduzione di crescita. I danni diretti alle foglie non comportano automaticamente un danno fisiologico all'intera pianta, grazie a meccanismi di compensazione quali il turnover con foglie nuove più efficienti (se il terreno è sufficientemente fertile) e l'aumento dell'efficienza fotosintetica delle foglie non danneggiate. 

La possibilità di utilizzare una specie arborea come bioindicatore di ozono si scontra però al momento con alcune difficoltà: la risposta è dilazionata nel tempo ed integra un lungo periodo di esposizione; la risposta diminuisce all'aumentare dell'esposizione; a fine stagione, le differenze fra esposizioni diverse si riducono; la sensibilità diminuisce con l'età. Tuttavia, lo studio di cloni sensibili può fornire le basi per un utile monitoraggio ambientale. Elena Paoletti ha infatti evidenziato come la sensibilità all'ozono vari non solo a livello interspecifico, ma anche intraspecifico. Per alcune specie (Betula pendula, Prunus serotina) sono già stati distinti cloni sensibili e tolleranti. L'uso di cloni a diversa sensibilità all'ozono (es: Populus deltoides x maximowiczii Eridano, sensibile, e P. x euramericana I-214, resistente) o semplicemente con adattamenti morfo-funzionali diversi (es: un clone siciliano e un clone toscano di Fagus sylvatica) permette di derivare utili informazioni sui meccanismi di azione dell'ozono. La presenza di variazioni individuali nella risposta all'ozono apre la via alla selezione di cloni resistenti da utilizzarsi sia per la ricerca sia per l'impianto in aree con concentrazioni superiori ai livelli critici. Non è una soluzione auspicabile, ma è probabilmente già un dato di fatto. Negli USA, è stato infatti constatato che siamo già in presenza di una selezione naturale per la tolleranza all'ozono in alcune specie arboree (Populus tremuloides, Fraxinus americana e F. pennsylvanica). Le future ricerche devono quindi indirizzarsi a stabilire l'ereditabilità della sensibilità all'ozono e quindi la forza selettiva dell'ozono nelle foreste di oggi e di domani. 

Marco Ferretti ha ricordato le sempre più numerose segnalazioni di danni visibili attribuibili all'ozono su specie arboree, arbustive ed erbacee, sia in centro-Europa che nel bacino del Mediterraneo. L'uso dei sintomi fogliari visibili come indicatori di ozono nelle indagini in campagna presenta due limiti principali: possono essere confusi con quelli causati da altri agenti e compaiono successivamente alle alterazioni fisiologiche, biochimiche ed anatomiche, così che non rappresentano una vera e propria "soglia di allarme". Tuttavia, la facilità del rilievo ne suggerisce l'uso nel monitoraggio estensivo, purchè siano ottemperati alcuni presupposti: corretta identificazione e descrizione dei sintomi almeno per le specie prevalenti nell'area in esame; esatta definizione dello scopo delle indagini (per poter correlare i sintomi visibili con gli indicatori di stato, per es. i livelli critici); adeguato design di campionamento, raccolta e validazione dei dati. Ferretti ha poi riportato degli esempi relativi ad alcuni casi di studio ed annunciato che da quest'anno prenderà il via il rilievo dei sintomi visibili ozone-like nelle aree CON.ECO.FOR. Armando Buffoni ha ricordato l'utilità dei campionatori passivi per definire i livelli di ozono nelle aree remote ed ha riportato i dati raccolti settimanalmente dal 1996 al 2000 nelle 20 aree CON.ECO.FOR. distribuite lungo tutto il territorio nazionale. Sia le medie che le medie delle massime (da 15 giugno al 30 settembre) indicano che le concentrazioni maggiori si registrano nell'Italia centromeridionale ed in particolare in Sicilia. Questi dati rappresentano un importante contributo per colmare la cronica carenza di informazioni sulla distribuzione degli inquinanti nelle foreste italiane. Dal 1999 sono stati esposti nelle stesse aree campionatori passivi per il biossido di azoto e da quest'anno entrambe le indagini saranno estese a 5 nuove aree. 

Paolo Cherubini ha riassunto le indagini condotte nel Canton Ticino (Svizzera) a partire dagli inizi degli anni '90, quando fu notato che la distribuzione dei sintomi visibili nei boschi coincideva con quella dell'ozono troposferico, con una maggiore presenza di danni nel Ticino meridionale, che si affaccia sulla Pianura Padana. I sintomi sono stati poi verificati come causati dall'ozono tramite studi in open top chambers appositamente impiantate a Lattecaldo, presso Morbio (Chiasso, Canton Ticino), utilizzando l'aria naturalmente inquinata dell'ambiente circostante. I risultati di queste ricerche, oltre ad essere stati pubblicati su riviste scientifiche internazionali, sono stati oggetto di una campagna di divulgazione per metterne a conoscenza l'opinione pubblica, tramite conferenze e contributi a convegni, interviste a televisioni e radio locali e nazionali, articoli su giornali locali e nazionali, su riviste specialistiche rivolte a forestali e a coloro che si occupano di paesaggio, su riviste di divulgazione scientifica ad ampia diffusione (anche in Italia). È stata inoltre organizzata una mostra, dapprima in lingua italiana, poi in lingua tedesca, rivolta al grande pubblico ed in particolare ai giovani ed alle scuole. Durante il Festival della Scienza, la ricerca sull'ozono è stata presentata a più di 30000 visitatori. L'Istituto federale di ricerca WSL è stato recentemente nominato ICP-Forests Regional Validation Centre for Central Europe for the assessment of visual ozone injury e Lattecaldo è disponibile anche come "palestra" per collaborazioni internazionali. Antonio Ballarin Denti ha confermato che la probabile sorgente dell'inquinamento da ozono in Canton Ticino è transfrontaliera. La Lombardia presenta infatti concentrazioni di ozono assai elevate ed in aumento nell'ultimo decennio. Gran parte della regione eccede i livelli critici. Le zone più a rischio sono quelle della fascia prealpina nord-occidentale, direttamente investite dal plume fotossidante milanese. Ballarin Denti ha poi riportato i risultati di alcune ricerche sui profili verticali dell'ozono sopra e sotto copertura, ed ha esposto la metodologia per la mappatura delle aree a rischio seguita in Lombardia, sia per le mappe di livello I (intersecando le eccedenze nelle esposizioni con la distribuzione dei recettori, quali foreste, colture, specie sensibili) che di livello II (tenendo conto dei fattori che possono influire sull'effettivo assorbimento dell'ozono da parte delle foglie, per es. il contenuto d'acqua nel suolo). Ivano Fumagalli ha riassunto gli obiettivi delle indagini condotte in Italia dal 1988 nell'ambito dell'International Cooperative Programme on Crops (ICP-Vegetation) dai quattro laboratori coinvolti - CESI (ex ENEL Ricerca), Università di Pisa, Roma e Napoli - per valutare la presenza del danno da ozono sulla vegetazione e per definirne i livelli critici, a breve e a lungo termine, per le colture agrarie e le specie seminaturali, tramite trattamenti con etilendiurea, esperimenti in open top chambers e camere chiuse, e biomonitoraggio con trifoglio bianco. I principali risultati evidenziano alti livelli di ozono soprattutto nell'area mediterranea, spesso di gran lunga superiori a quanto proposto in ambito UN/ECE come soglia di livello critico dell'ozono per le colture (3000 ppb h per 3 mesi). 

Luciano Iacoponi ha riportato una proposta per valutare l'impatto ecologico dei consumi, traducendo le esigenze economiche in superfici. L'impronta ecologica localizzata che se ne deriva mostra che al mondo non c'è più spazio per l'espansione dei consumi. Solo l'Italia dovrebbe quintuplicare il proprio territorio nazionale per soddisfare i propri consumi. Ne deriva quindi la giusta preoccupazione che il processo sia ormai sfuggito al nostro controllo e che lo sviluppo non possa più essere definito sostenibile. Infine, Giovanni Damiani, Direttore dell'ANPA (Agenzia Nazionale per la Protezione dell'Ambiente), ha riassunto i risultati della giornata, sottolineando le giuste incertezze, che inevitabilmente accompagnano il progresso della ricerca scientifica, e i dati inconfutabili, che meriterebbero una maggiore diffusione. Il sistema agenziale ANPA si propone proprio come ponte fra la ricerca e la società, per traslare l'informazione scientifica al cittadino, per armonizzare i dati e renderli comprensibili a tutti, per stilare protocolli e metodologie pratiche che costituiscano le basi di monitoraggio ordinario dell'ambiente, per favorire quella rivoluzione culturale che consenta al cittadino di assumere un'autoregolamentazione di comportamento e crei l'esigenza politica che porti al cambiamento e ad un ambiente più compatibile con la salute delle piante e dell'uomo.

Gli atti della Giornata di Studio "Ozono e Foreste" sono stati stampati sul numero di marzo 2002 dell'Informatore Fitopatologico.

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(La Nazione, Sezione Cronaca di Pisa, 30 Maggio 2001)

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Sessione "Inquinamento e Foreste" del III° Congresso Nazionale SISEF (Viterbo)

La V riunione del GdL si e' tenuta a Viterbo, come sessione parallela, nell'ambito del III Congresso Nazionale SISEF (15-18 ottobre 2001) ed ha visto la presentazione di 6 relazioni orali e di 1 poster. Paoletti ha rivisitato la bibliografia internazionale degli ultimi 20 anni sull'applicazione dei marker biologici al monitoraggio dello stato funzionale dei boschi sottoposti ad inquinamento (provato o presunto). Ferretti e Della Rocca hanno riportato segnalazioni di danni visibili ozone-like in Umbria e in Piemonte, rispettivamente, il primo focalizzando l'attenzione sui problemi dell'inventariazione e il secondo sul confronto fra manifestazioni macro- e micro- scopiche. Manes ha correlato analisi morfo-strutturali ed eco- fisiologiche con dati di riflettanza spettrale volti alla definizione della funzionalita' delle faggete molisane. Buffoni ha inquadrato la qualita' dell'aria nel parco del Ticino, indagine nata dall'ampliamento dell'aeroporto di Malpensa. Roversi ha presentato il programma di monitoraggio fitosanitario delle foreste toscane (META) basato su un software GIS e rivolto alle dinamiche di popolazione di specie animali. Il poster di Melati ha riassunto le attivita' di biomonitoraggio condotte dal Suo Dipartimento. Dopo la valutazione dei referees, i lavori saranno pubblicati sugli atti del III Congresso SISEF. In occasione di questa riunione, e' stata anche avanzata la proposta di cambiare la denominazione di questo GdL, da "Effetti dell'inquinamento sugli ecosistemi forestali" a "Inquinamento e foreste", dato che gli interessi del GdL sono andati ampliandosi dall'anno dell'istituzione e visto che non si puo' parlare di effetti senza inquadrare globalmente il problema. Commenti su questa possibilita' sono benvenuti.

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Un approccio statistico per stimare l'assorbimento di ozono e valutare gli effetti di stress idrico e ozono sulla fotosintesi in un pino mediterraneo

Nel Novembre 2001, Nancy Grulke, USDA Forest Service, Riverside, California, USA, ha tenuto a Firenze un seminario sulle applicazioni di un modello statistico alla stima dell'assorbimento di ozono in una specie mediterranea. Il testo integrale della relazione è stato inviato a Monti e Boschi per la pubblicazione. In un clima mediterraneo, è facile predire l'inizio stagionale del periodo siccitoso, e ciò facilita la stima della conduttanza stomatica (gs) e quindi il calcolo dell'assorbimento di ozono (O3). In questo tipo di approccio statistico, come specie di riferimento è stato scelto il Pinus ponderosa, una conifera sensibile all'O3 ampiamente diffusa nella regione a clima mediterraneo degli Stati Uniti. Per tradurre le misure diurne mensili di gs in andamenti diurni giornalieri è stato usato un modello statistico generale che utilizza il giorno dell'anno, l'ora del giorno, il potenziale idrico pre-dawn, la luce (PPFR) e una regressione sito-specifica per la relazione tra gs e PPFR. L'assorbimento orario di O3 è stato calcolato sulla base delle stime orarie di gs, delle misure orarie delle concentrazioni di O3, e di una costante per correggere le differenze di diffusività tra vapor d'acqua e O3, con l'obiettivo di stabilire gli indici migliori tra: 1) esposizione all'O3 e assorbimento di O3; 2) fotosintesi netta (A) e lorda (Pg). Inoltre, è stato anche valutato se lo stress idrico nella tarda estate eserciti un'azione protettiva o deleteria sulla fotosintesi durante l'esposizione all'O3. L'esposizione all'O3 si è dimostrata un indice quasi altrettanto valido dell'assorbimento di O3 per descrivere la riduzione della fotosintesi, mentre Pg era più sensibile di A come indice di risposta biologica all'O3. Questi leggeri miglioramenti nella risoluzione della risposta all'O3 hanno permesso di quantificare un valore soglia, oltre il quale l'assorbimento di O3 è ritenuto deleterio per l'acquisizione del carbonio. L'assorbimento di O3 e la siccità si combinavano sinergicamente per diminuire la fotosintesi.

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