Responsabile scientifico: Antonio Pusceddu
Gruppo di ricerca: Pierantonio Addis, Serenella Cabiddu, Rita Cannas, Annalena Cogoni, Elisabetta Coluccia, Danila Cuccu, Maria Cristina Follesa, Michela
Marignani, Matteo Murenu, Andrea Sabatini, Susanna Salvadori, Saturnino Spiga
Il progetto “Impatto di specie aliene inva-sive sugli ecosistemi della Sardegna” nasce dalla consapevolezza che le specie invasive aliene (specie alloctone trasportate inciden-talmente o accideninciden-talmente dall’uomo in ecosistemi precedentemente non occupati) sono un problema globale, con potenziali rischi e conseguenze su biodiversità e fun-zionamento degli ecosistemi e, a cascata, sul benessere dell’uomo e sull’economia.
Gli impatti delle bioinvasioni possono variare in funzione dello stato naturale de-gli ecosistemi invasi (1). Ecosistemi ad ele-vata biodiversità possono resistere meglio alle bioinvasioni, ma, al contempo, posso-no esserne devastati se l’invasività eccede la capacità di resistenza delle comunità native (2). La Sardegna è un hotspot di bio-diversità per effetto della sua insularità e, al contempo, è altamente vulnerabile alle bioinvasioni.
In tale contesto, il progetto ha studiato l’impatto di alcune delle specie invasive presenti in habitat terrestri, d’acqua dolce, lagunari e marini della Sardegna.
Il progetto, condotto con approccio mul-tidisciplinare da un team di ecologi, zoologi, botanici e neuro-anatomi, tramite indagini bibliografiche ed esperimenti in campo e in laboratorio, ha perseguito due obiettivi principali:
1) lo studio della presenza, distribuzione e dei tratti vitali di una selezione di specie
alloctone che hanno invaso alcuni ecosiste-mi della Sardegna;
2) l’analisi dei loro impatti su biodiversi-tà e funzionamento degli ecosistemi invasi.
L’analisi della letteratura e dei dati pro-prietari ha permesso di identificare oltre 1000 specie non native, la maggior parte delle quali vegetali, presenti negli ecosi-stemi terrestri, dulciacquicoli, lagunari e marini della Sardegna. L’analisi storica delle segnalazioni ha rivelato un aumento progressivo delle segnalazioni di specie al-loctone con circa 20 nuove specie vegetali all’anno nel corso degli ultimi 200 anni e circa 2 specie marine all’anno dal 1979. Cir-ca il 68% della fauna ittiCir-ca dulciacquicola è composta attualmente da specie alloctone, alcune delle quali (come la trota iridea e la trota fario) hanno creato seri problemi alle popolazioni ittiche residenti.
Tra le specie alloctone di acqua dolce il progetto ha approfondito la citogenetica, l’ecologia e gli impatti del gambero Pro-cambarus clarkii noto come gambero della Louisiana o gambero killer (3). Durante il progetto è stata studiata la cospicua po-polazione residente di P. clarkii insediata nello Stagno di Molentargius. Gli esperi-menti hanno rivelato che il gambero kil-ler ha caratteristiche genetiche che ne fa-cilitano l’invasività e che la sua presenza altera significativamente i cicli biogeochi-mici (Fig. 1).
Scienze biologiche della Sardegna e sull’alga Caulerpa cylin-dracea. Gli esperimenti condotti sull’alga invasiva C. cylindracea, svolti anche in col-laborazione con ricercatori delle Università del Salento, di Pisa e del New South Wales (Australia), hanno evidenziato che:
1) C. cylindracea determina variazioni nella quantità, composizione biochimica e degradazione dei carichi organici sedimen-tari che si riflettono in termini di variazione della biodiversità delle comunità microbi-che e della meiofauna (4);
2) la capacità invasiva di C. cylindracea è sostenuta dalla capacità di sopravvivenza anche dei suoi soli frammenti e dalle carat-teristiche del substrato di insediamento (5, 6). Si è dimostrato infatti che l’alga ha mag-giore successo là dove la pianta endemica Posidonia oceanica, elemento di pregio dei fondali mediterranei e habitat chiave nel mantenimento della biodiversità, è stata eliminata per attività dell’uomo;
3) l’eradicazione di C. cylindracea, di dif-ficile se non impossibile attuazione anche in funzione della elevata resistenza della stes-sa anche alla frammentazione, se effettuata mediante soffocamento della stessa, può determinare conseguenze negative sull’in-tera comunità bentonica.
Gli esperimenti condotti negli ecosistemi dunali della Sardegna meridionale hanno dimostrato che la presenza di specie invasi-ve come Carboprotus sp. (fico degli ottentot-ti), in concomitanza a peculiari caratteristi-che ambientali come disponibilità di acqua e di materia organica, alterano sia le comu-nità briofitiche sia le comucomu-nità di piante va-scolari (7).
Esperimenti manipolativi in laborato-rio hanno permesso per la prima volta, di dimostrare che il meccanismo per il qua-le il sarago comune, una volta “assaggia-ta” in natura l’alga invasiva C. cylindracea, inizia a nutrirsene compulsivamente (8) è dovuto ad un meccanismo di dipendenza, non dissimile da quello che si verifica in mammiferi più evoluti con stupefacenti come la cocaina. I neuroni dopaminergici diencefalici nel cervello dei saraghi nutriti per 30 giorni con un mix di alga e gambero Nelle lagune gli esperimenti si sono
concentrati sul mollusco bivalve Arcuatula senhousia, capace di creare estesi tappetti di bisso che soffocano il sottostante substrato.
Tali esperimenti hanno rivelato che questa specie abbatte i carichi organici sedimentari e deprime le attività di degradazione degli stessi, determinando un abbattimento della fauna bentonica e conseguenti danni sulla biodiversità. La presenza massiva di questa specie nella laguna di S. Gilla ha stimolato alcuni esperimenti che hanno dimostrato che questa specie è predata attivamente sia dal granchio nativo Carcinus aestuarii che dal granchio invasivo Dyspanopeus sayi. Tali risultati suggeriscono l’utilizzo del gran-chio nativo, peraltro specie di interesse commerciale, come deterrente “naturale”
dell’invasione.
In ambiente marino gli sforzi si sono concentrati sul granchio Percnon gibbesi, per il quale è stata documentata la persistenza di una popolazione, sostenuta da un impor-tante reclutamento larvale, lungo le coste
Fig. 1. Impatto di densità variabili del gambero killer Procambarus clarkii sui carichi organici (A) e degrada-zione delle proteine (B) nei sedimenti dell’ecosiste-ma filtro dello Stagno di Molentargius.
Scienze biologiche
I risultati del progetto si sono finora con-cretizzati in cinque articoli su riviste scien-tifiche ad elevato impatto oltre a 9 presen-tazioni a congressi. Il progetto ha formato 9 borsisti di ricerca (per un totale di 53 mesi uomo, 42,450 € di investimento, pari a circa il 39% del finanziamento totale) e ha per-messo a 4 studenti di produrre la loro tesi di laurea (triennale o specialistica).
I risultati del progetto hanno una pre-valente connotazione di ricerca di base e il loro ulteriore sfruttamento permetterà, oltre ai lavori già pubblicati, di produrre nuovi articoli su rivista, alcuni dei quali (in particolare con riferimento agli effet-ti neuroanatomici dei metabolieffet-ti prodoteffet-ti dall’alga invasiva C. cylindracea sul sistema nervoso centrale di pesci marini, al compor-tamento alimentare di P. lividus, nonché alle interazioni preda-predatore tra due specie invasive lagunari) troveranno collocazione su riviste eccellenti.
I risultati hanno aperto nuovi filoni di ricerca, tra i quali l’approfondimento del-le proprietà biologiche, nutraceutiche e farmacologiche dei metaboliti prodotti da C. cylindracea, sulle quali sono in diveni-re nuove collaborazioni interne ed esterne all’Ateneo, che forniranno un plus-valore ai risultati ottenuto dal progetto.
e tenuti “in astinenza” dall’alga per 12 ore rimpiccioliscono significativamente (Fig. 2).
Altri esperimenti hanno dimostrato che il riccio di mare Paracentrotus lividus espo-sto a quattro alghe differenti, delle quali tre native o naturalizzate (Ulva rigida, Cysto-seira sp., Penicillus capitatus) e una invasiva (C. cylindracea) raggiunge i quattro target alimentari con velocità simili. Lo studio ha dimostrato anche che la presenza di C.
cylindracea non altera il comportamento ali-mentare del riccio, il quale, in genere, pre-ferisce le alghe native, ma anche che, nel momento in cui il riccio raggiunge l’alga invasiva ne consuma una quantità maggio-re delle altmaggio-re. Ciò suggerisce che il riccio, se non minacciato dalla sovra-pesca, potrebbe avere la capacità di controllare l’invasione.
Infine, l’analisi comparativa della ma-gnitudo degli impatti (mediante metanali-si) dell’alga C. cylindracea, del gambero P.
clarkii, e del mollusco A. senhousia ha evi-denziato che tutte e tre le specie invasive sortiscono effetti negativi sia sui carichi organici sedimentari sia sulla biodiversità bentonica. Gli effetti del gambero killer (9) sono maggiori di quelli del mollusco lagu-nare A. senhousia, mentre gli effetti dell’al-ga C. cylindracea risultano meno importanti (Fig. 3).
Fig. 2. Fotografia al microscopio ad epifluorescenza a scansione laser dei neuroni dopaminergici diencefalici nel cervello del sarago comune Diplodus sargus (A) e variazioni nella dimensione del soma in individui ali-mentati con solo gambero (controllo), con gambero e l’alga invasiva C. cylindracea (cronico), con gambero e C.
cylindracea ma astinente (astinente) per l’alga nelle ultime 12 ore (B).
Scienze biologiche
Bibliografia
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Fig. 3. Confronto degli impatti negativi di tre specie invasive presenti in Sardegna: l’alga marina Caulerpa cylindracea, il gambero d’acqua dolce Procambarus clarkii, il mollusco bivalve Arcuatula senhousia sui carichi organici sedimentari e sui relativi tassi di degradazione.
Scienze biologiche
Antonio Pusceddu è Professore ordinario di Ecologia presso il Dipartimento di Scienze della Vita e dell’Ambiente dell’Università degli Stu-di Stu-di Cagliari, CoorStu-dinatore della Classe delle Lauree in Biologia dell’Università di Cagliari (2018-2021), Vice-Presidente della Società Italia-na di Ecologia (2019-2020), Presidente dell’As-sociazione Italiana di Oceanologia e Limnologia (2018-2019). Svolge la propria ricerca in ambito ecologico marino, dalle lagune costiere fino alle profondità adali oceaniche, occupandosi delle risposte di biodiversità e funzionamento
ecosi-stemico al disturbo di origine antropica o natu-rale, inclusi cambiamento climatico e invasioni biologiche. Ha coordinato o ha partecipato a numerosi progetti di ricerca in ambito ecologico marino (PRIN, PNRA, EU-FP6, FP7), è autore di 125 articoli recensiti ISI, vanta un fattore H di 39 e >4100 citazioni (Scopus). Da luglio 2017 è inclu-so nella lista dei Top Italian Scientists (Natural &
Environmental Scientists) della VIA. Ha coordi-nato il progetto Impact of Invasive Alien Species on Sardinian ecosystems finanziato da Fondazione di Sardegna e Regione Sardegna (2016).