Convegno: Ozono e Foreste

Il primo giugno 2001, si è tenuta a Pisa la giornata di studio “Ozono e Foreste”, organizzata congiuntamente dalla Società Italiana di Patologia Vegetale (SIPaV), dalla Facoltà di Agraria dell’Università di Pisa e dal Gruppo di Lavoro “Effetti dell’inquinamento sugli ecosistemi forestali” della Società Italiana di Selvicoltura ed Ecologia Forestale (SISEF), a cui hanno partecipato circa 150 intervenuti.
Dopo la prolusione dell’organizzatore Prof. Giacomo Lorenzini, del Preside della Facoltà di Agraria di Pisa Prof. Amedeo Alpi, del Coordinatore del GdL SISEF Dr. Elena Paoletti, e del Presidente SIPaV Prof. Antonino Catara.
Giacomo Lorenzini ha avviato i lavori inquadrando le problematiche della genesi e distribuzione dell’ozono troposferico, delle relazioni tra ozono e piante (storia, effetti primari e secondari, deperimento forestale di nuovo tipo) e della normativa europea, con particolare riferimento al concetto di livello critico. Al momento il livello critico per le foreste è fissato in una AOT40 (dose cumulata al di sopra di 40 parti per miliardo) di 10.000 ppb h per 6 mesi. I valori registrati in Toscana sono di gran lunga superiori; per es., a Pisa questo livello viene raggiunto in meno di 8 settimane, e le aree urbane presentano livelli generalmente inferiori rispetto a quelle remote. 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. xeuramericana 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.

LA DIFESA DELLE PIANTE – Edagricole

Numero Speciale: OZONO E FORESTE
(anno LII, no. 3 – Marzo 2002 – pp. 9-58)

Indice

• Ozono e foreste: un’introduzione al problema (G. Lorenzini)
• Meccanismi molecolari di risposta delle piante all’ozono. Eventi precoci (A. Ranieri, A. Castagna)
• Idrocarburi biogenici ed ozono in specie forestali (F. Loreto, P. Pinelli, D. Stella)
• Strategie di risposta e struttura fogliare in specie arboree esposte ad ozono (E. Gravano, F. Bussotti, P. Grossoni)
• Risposta differenziale all’ozono in cloni di pioppo e faggio (C. Nali, E. Paoletti)
• Alcuni problemi metodologici nella valutazione e quantificazione dei sintomi da ozono in rilevamenti di campagna (M. Ferretti, A. Cozzi)
• Misure di ozono in aree forestali italiane mediante l’impiego di campionatori passivi (A. Buffoni)
• Ozono e foreste in Lombardia: verso una valutazione di II livello (G. Gerosa, A. Ballarin Denti)
• La divulgazione dei risultati di dieci anni di ricerca sui danni da ozono troposferico nei boschi in Svizzera (P. Cherubini, J.L. Innes, J.M. Skelly, C. Hug, M. Schaub, N. Krauchi)
• L’attività sperimentale UN/ECE relativa agli effetti dell’ozono sull’agricoltura (I. Fumagalli, L. Mignanego)
• L’impronta ecologica localizzata (L. Iacoponi)