Analisi della biodiversità della pedofauna in frutteti a conduzione tradizionale e biologica in zona B del Parco Regionale dell'Etna

Abstract

I sistemi agricoli sono attualmente caratterizzati da una elevata produttivita' grazie ad una serie di fattori esterni che se da un lato ne innalzano il rendimento e/o la qualita', dall'altro determinano una semplificazione degli agroecosistemi, una sensibile riduzione dell'eterogeneita' ambientale ed un'erosione della biodiversita'. Diversi autori sostengono, oggi, che ad una minore complessita' di un agroecosistema corrisponda la riduzione della sua stabilita' e propongono una serie di pratiche agro-ecologiche basate sulla diversificazione delle colture e sull'incremento delle aree marginali naturali limitrofe ai sistemi agrari; quest'ultima pratica comporterebbe un incremento della biodiversita' all'interno degli agroecosistemi, con particolare riferimento alle popolazioni di predatori generalisti, predatori specifici, insetti pronubi, etc. ed una riduzione degli interventi antropici con una conseguente minore utilizzazione degli agrofarmaci. La maggior parte delle ricerche sviluppate in questo ambito si e' occupata di valutare le relazioni tra una pratica agronomica ed uno specifico gruppo di animali, evidenziando risultati spesso contrastanti, che variavano al variare della specie, della pratica presa in esame, o della regione geografica oggetto di studio. Raramente l'attenzione si e' rivolta ad una scala piu' ampia della diversita', prendendo in considerazione la struttura a mosaico del paesaggio e la sua influenza sulla composizione e sulla dinamica delle biocenosi degli agroecosistemi e sulla loro capacita' omeostatica. Recenti studi mostrano come l'aumento o il mantenimento di un elevato livello di biodiversita' in campo agricolo dipenda non tanto dalla riduzione delle pratiche di agricoltura convenzionale, ma piuttosto da altri fattori, tra cui, il piu' significativo sembra essere la struttura a chiazze del paesaggio. L'area in cui si e' svolta la presente ricerca e' quella di contrada Palmintelli, ricadente in zona B del versante meridionale del Parco dell'Etna. Il comprensorio nel quale e' compresa tale area mostra una situazione caratterizzata da boschi piu' o meno estesi, inframmezzati da colate laviche di differenti periodi, che talora circoscrivono delle "dagale" (vere e proprie isole di vegetazione naturale) e da frutteti e vigneti. Tutto cio' determina un mosaico di ambienti naturali, seminaturali, ed agricoli, piu' o meno frammentati ed isolati, all'interno di una matrice ambientale caratterizzata, comunque, da un elevato livello di naturalita'. La ricerca ha riguardato lo studio delle comunita' di Coleotteri del suolo di un frutteto a conduzione biologica (Bio) ed di uno, limitrofo, a conduzione tradizionale (Con), definendone la struttura, la diversita' e/o la similarita' sia dal punto di vista qualitativo, che quantitativo. Nello stesso periodo, un analogo studio e' stato condotto in altre due stazioni prossime ai due summenzionati frutteti: una dagala (Dag) ed un fondo (Mis) in cui alla presenza di alberi da frutta si associa quella di lembi di vegetazione naturale, rappresentata da querce e castagni. All'interno di ciascuna stazione sono state collocate delle pit-fall traps riempite con una soluzione di acqua ed aceto e sale da cucina in saturazione; le raccolte hanno riguardato un periodo complessivo di 6 mesi a partire dalla seconda meta' di aprile fino alla prima meta' di ottobre del 2008. In totale sono stati raccolti 17.296 esemplari che sono stati smistati e determinati a livello di taxa superiori; per quanto l'ordine dei Coleotteri, si e' proceduto alla determinazione a livello di Famiglie e di specie, o di morfospecie, con particolare riguardo a quelle appartenenti alle Famiglie dei Carabidi, Stafilinidi e Tenebrionidi. Le catture sono state standardizzate (CS) in base all'unita' di sforzo. In totale sono state censite 35 Famiglie e 193 specie o morfospecie. L'andamento delle frequenze di cattura, espresse come valori di CS, di Coleotteri, sia a livello di Famiglie che di specie, e' stato studiato durante l'intero periodo di campionamento e nelle singole stazioni ed anche relativamente alle singole trappole di ogni stazione. Sono stati elaborati i seguenti indici di biodiversita': Indice di Margalef per valutare la ricchezza in taxa tra le stazioni, indici di Simpson (D) e di Shannon-Weaver (Hà à à ¢ ) per valutare la biodiversita' delle stazioni; L'equiripartizione e' stata valutata con l'utilazzione degli indici di Pielou (E) e di dominanza Sono stati inoltre elaborati gli indici di similarita' rensen (QS) e di Jaccard (Cj), la loro significativita' stata testata con il t-student e con SIMPROF. Per il confronto tra le comunita' si e' fatto ricorso all'analisi multivariata delle comunita' utilizzando due metodi: il Non Metric Multidimensional Scaling basato sull'indice di similarita' di Bray-Curtis, testato con ANOSIM e SIMPROF, e l'analisi delle corrispondenze. Tutti gli indici, l'analisi multivariata delle comunita' sono stati elaborati in relazione sia alle Famiglie, che alle specie e morfospecie di Coleotteri, con particolare riguardo a Carabidi, Stafilinidi e Tenebrionidi. Lo studio ha evidenziato che: 1. La biodiversita' della fauna del suolo, riscontrata all'interno delle stazioni indagate, risulta mediamente elevata, sia a livello delle Famiglie che del complesso delle specie e morfospecie di Coleotteri. I valori di biodiversita' osservati sono sensibilmente maggiori rispetto a quelli attesi in relazione alla ridotta estensione delle patches esaminate ed al loro grado di frammentazione ed isolamento. In generale, si osserva una coerenza fra gli indici di Margalef, Simpson e Shannon e l'indice di equiripartizione di Pielou. 2. La biodiversia' della pedofauna si manifesta con aspetti differenti a seconda delle stazioni e dei gruppi indagati. In alcuni casi essa sembra dipendere dalla struttura intrinseca delle stazioni, mentre in altri, dai gruppi animali presi in considerazione. I dati evidenziano come la valutazione dei livelli di biodiversita' di un sito debba tenere conto della componente indagata, che generalmente rappresenta una frazione, piu' o meno ampia della diversita' animale complessiva, e risente delle caratteristiche bio-ecologiche delle specie prese in considerazione e della loro plasticita'. Non e'quindi possibile trarre considerazioni generali esaminando uno o pochi gruppi animali, sebbene alcune aree possano presentare caratteristiche strutturali intrinseche che danno una forte ed omogenea connotazione alla struttura ed alle caratteristiche della pedofauna. 3. La biodiversita' si distribuisce in ambiti temporali differenti. I mesi di agosto e settembre mostrano i valori minimi di CS ed il minor numero di Famiglie e specie di Coleotteri campionate. Tuttavia, le specie piu' abbondantemente censite mostrano dei picchi del valore di CS differenti, nei vari periodi del campionamento. L'asincronia delle catture rappresenta un ulteriore aspetto della biodiversita' ed individua nella stagione estiva, caratterizzata da fattori limitanti di primaria importanza in ambito mediterraneo quali la temperatura e l'umidita', il periodo critico per la fauna del suolo degli ambienti naturali e seminaturali. Al di fuori di questo periodo, la frazione di pedofauna esaminata in questo studio mostra un'articolazione ed una complessita' strutturale che le consente di occupare la maggior parte degli ambiti con specie diverse che si susseguono nel tempo, e sembrerebbe confermare i risultati di recenti studi, che individuano nella struttura a mosaico del paesaggio un'importante componente per la conservazione della biodiversita'. 4. Gli indici di similarita' e soprattutto il Non Metric Muldimensional Scaling, basato sull'indice di Bray-Curtis, e l'analisi delle corrispondenze, evidenziano, con valori sempre statisticamente significativi, una omogeneita' fra le trappole delle singole stazioni sotto il profilo delle biocenosi della fauna del suolo a qualsiasi livello esse siano indagate. A tale omogeneita' fa riscontro una scarsa somiglianza fra le stazioni, messa in evidenza sia dagli indici qualitativi di Sà à à à ¸rensen e di Jaccard che dal Non Metric Muldimensional Scaling, basato sull'indice di Bray-Curtis, e dall' analisi delle corrispondenze. Le dissimilarita' riscontrate fra le stazioni risultano, a parte qualche eccezione, statisticamente significative. Anche l'analisi del rango/abbondanza mette in evidenza una struttura differente delle singole stazioni per quanto riguarda le specie di Coleotteri, nonche' di Carabidi, Stafilinidi e Tenebrionidi. La relativa omogeneita' delle stazioni e le differenze fra le stesse, visto che esse sono limitrofe e non presentano sostanziali differenze di esposizione, acclivita' ed altitudine, possono essere imputate alle diverse modalita' di conduzione dei vari fondi indagati, che determinano differenti caratteristiche pedologiche. Lo studio evidenzia come tutte le stazioni prese in esame differiscano sensibilmente fra loro per la struttura delle cenosi indagate, sia dal punto di vista qualitativo, che quantitativo, e come ognuna di esse presenti caratteristiche che le consentono di ospitare frazioni differenti della fauna del suolo, contribuendo in tal modo a mantenere e conservare porzioni significative e peculiari di biodiversita'. La presenza di lembi di vegetazione naturale all'interno degli agroecosistemi accresce la eterogeneita' ambientale e determina una maggiore ricchezza e dinamicita' delle comunita'. 5. Il contributo di questa biodiversita' alla stabilita' degli agroecosistemi resta da definire. Se da un lato lo studio ha evidenziato la specificita' delle zoocenosi del suolo all'interno delle singole stazioni indagate ed il loro contributo per la conservazione della biodiversita' del territorio, dall'altro restano da definire gli effetti di questa biodiversita' sulla stabilita' degli agroecosistemi. 6. Nell'ottica di una corretta gestione del territorio, soprattutto se si tratta di un'area protetta, le patches vanno tutelate per conservare livelli significativi di biodiversita'. Lo studio evidenzia, infatti, il ruolo strategico delle tessere del mosaico ambientale per la conservazione di adeguati livelli di biodiversita' della fauna del suolo all'interno dell'area in esame. Nell'impostazione di una corretta politica di tutela della biodiversita' e di gestione di un'area protetta, basate su criteri scientifici, e non solamente estetici, il mantenimento di elevati livelli di eterogeneita' del paesaggio rappresenta quindi un principio importante ed una strategia da perseguire.

Currently, italian agro-ecosistyems is featured by high level of production obtained by some external input that, in relation to increasing productivity, cause a noticeable reduction of heterogeneity in agronomics and natural ecosystems Today various authors claim that, at a reduction of biodiversity correspond a low level of ecosystem stability; for this reason they purpose agronomics management systems based on crops diversification and increase of natural marginal areas neighboring the agro-ecosystems;this practice improve biodiversity, specially for generalist and specific predators, pollinating insects etc, with a decrease of human interventions like use of pesticides. Most part of researches in this field aimed to establish the relationship between a certain type of agronomical practice and a specific group of insects with results that it differs in relation to: insect species, selected agronomical practice and location. Seldom the target aimed to a wider scale of biodiversity in reference to landscape mosaic, its effect on agroecosystem biocenotics composition, dynamic and homeostatic. Recent studies show that to high level of biodiversity in agroecosystems correspond more to neighboring landscape mosaic than a reduction of conventional agronomical practices. The area this research has been carried out in is called "Palmintelli", which can be found in B zone of the southern side of the Etna Park. The territory that we are analysing shows a situation characterised by wide woods, interposed by lava streams going back to different periods and which sometimes surround some "dagala" (real isle of natural vegetation) and by some orchards and vineyards. All this determines a mosaic of natural enviroments, half-natural and agrarian, fragmented and isolated, inserted in a context characterised however by a high level of natural landscape. This research has involved the study of communities of coleoptera (beetles) found in the soil of an orchard in biological cultivation (Bio)and another one adjacent planted in a traditional way(Con), underlining the structure, the differences and similarities from a qualitative and quantitative point of view.In the same period a similar study was held in two other survey posts next to the two above named orchards: a "dagala" (Dag) and an allotment (Mis) where the presence of fruittrees is associated with pieces of wild vegetation represented by oaktrees and chestnut trees. Inside each surved post some pit-fall traps have been installed filled with a solution of water, vinegar and table salt in saturation; the gatherings of the pit-fall traps took a six month period beginning from the second half of April till the firsthalf of October 2008. Altogether 17.296 samples have collected which were sorted out and determined in a taxa superior level; as to coleopterons, they were divided into different Families, species and morphospecies with a particular attention to the ones belonging to Carabidae, Stafilinidae, Tenebrionidae Families.The entrapments were standardized according to the effort. Altogether 35 Families and 193 species or morphospecies were recorded.The rate of frequencies and entrapments expressed as value of CS, of Coleopterons both as Families and species, was analysed during the entire period of sampling and in the different survey post and even in the single traps of every survey post. The following data of biodiversity have been processed: à à à ¢ à à à ¢ Inex of Margalef to evaluate the richness in taxa among the survey posts, indexes of Simpson (D) and of Shannon-Weaver (H) to evaluate the biodiversity of the survey post. à à à ¢ à à à ¢ The equal distribution was evaluated with the use of Pielouà à à ¢ s indexes (E) and of dominance. à à à ¢ à à à ¢ Other similar indexes have been elaborated especially of Sà à à à ¸rensen (QS) and of Jaccard (Cj), and their importance has been tested with the T-student and with SIMPROF. As to the comparison between the communities researchers applied a multi-layered analysis of the communities using two methods: the Non Metric Multidimensional Scaling based on the index of similarity of Bray Curtis , tested with ANOSIM and SIMPROF, and the analysis of the corrispondences. All the indexes, and the multi layered analysis of the communities were elaborated in relation with both the Families and the species and morphospecies of coleoptera with a particular regard to Carabidae, Stafilinidae,Tenebrionidae. The study has underline that: 1) Biodiversity of soil fauna results quite high for all selected Taxa (referred at both the families and species or morpho-species group). The à à à à ±-biodiversity values for each Station results significantly higher than expected in relation to patch extension, level of fragmentation and isolation. In general, coherence is observed between index of Margalef, Simpson and Shannon and the evenness index of Pielou. 2) The soil fauna biodiversity shows diversity in relation to different Stations and Taxa analyzed. In some cases, biodiversity appears directly correlated to intrinsic feature of each Station while, in other cases, it is correlated to the analyzed groups. Data show that biodiversity level assessment referred to a site has to take into account the animal component investigated that represents a whole community diversity, being influenced by biological and ecological characters of component itself. So it is not possible to take conclusion only form considering one or a few animal groups, although some areas have intrinsic features that make a strong and homogeneous connotation to the structure and characteristic of the soil fauna. 3) The biodiversity shows different features in relation to different period of analysis. August and September are, for all Taxa, the critical months because of their humidity and temperature rates. However the most abundant species recorded show their number peak in different periods. In other months analyzed Taxa show structure and distribution that allow them to cover all habitats with species that succeed to each other during the different months; that sustains recent studies which consider landscape mosaic a really important source of biodiversity. 4) The similarity indexes and the Non-metric Multidimensional Scaling based on the index of similarity of Bray-Curtis and Correspondence Analysis show, with statistical significant values, an homogeneity among traps of each Station regarding the biocenosis of soil fauna at all level probed. So it is observed a low similarity between the stations, highlighted from the quality indexes of Sà à à à ¸rensen, Jaccard and especially from the Non-metric Multidimensional Scaling, based on the index of similarity of Bray-Curtis and from the Correspondence Analysis. Dissimilarities between species are statistically significant. Rank/abundance analysis highlights a different structure for each station for Coleoptera species, as well for Carabidae, Staphylinidae and Tenebrionidae. The homogeneity of the Stations and their differences, considering their proximity and similarity about exposition, steepness and altitude, may be ascribed at diverse management modality of agro-ecosystems investigated, modality determining differences in the soil features of each Station. This research shows that each Station has a well defined and different fraction of soil fauna, so each selected environment retains a relevant and important biodiversity portion. The presence of strips of natural vegetation within the agro-ecosystems increases the environmental heterogeneity determining more richness and dynamicity in soil fauna communities. 5) This study has underscored the specific zoocenosis in each Station and their role for the preservation of biodiversity. However it remains to define the role of biodiversity as ecology-stabilizer of agro-ecosystems. 6) In relation to a careful territory management, with particular attention to protected areas, all natural patches must be preserved for their high biodiversity value. The present study shows the strategic role of the landscape mosaic in the preservation of biodiversity of the studied environments. Final, for a correct strategy of biodiversity preservation especially within a natural reserve, based on aesthetic and scientific criteria, it is very important maintaining an high level of landscape heterogeneity.