Relazione Finale Titolo: 3.2.4 Il controllo naturale ... - Ricercaforestale

Ri.Selv.Italia
Sottoprogetto 3.2
SELVICOLTURA, FUNZIONALITA’ E GESTIONE SOSTENIBILE DEI CEDUI NELL’AREA
APPENNINICA E MEDITERRANEA
Responsabile scientifico
Gianfranco Fabbio
(C.R.A. - Istituto Sperimentale per la Selvicoltura, Arezzo)
Relazione Finale
Titolo: 3.2.4 Il controllo naturale dei lepidotteri defogliatori nei cedui
di cerro: strategie selvicolturali e impatto degli
ooparassitoidi.
UO: CRA – Centro di Ricerca per l’Agrobiologia e la Pedologia, Via Lanciola 12/A, 50125
Firenze
Responsabile Unità Operativa: Prof. Pio Federico Roversi roversi@isza.it
1) Obiettivi della scheda di ricerca
Su di una parte significativa della vasta superficie occupata nel nostro Paese dalle cerrete si
sono verificati negli ultimi decenni variazioni nelle modalità di gestione che hanno visto
progressivamente ampliarsi l’area interessata da boschi in evoluzione naturale per
sospensione dei trattamenti o avviati ad alto fusto. Questi cambiamenti sono stati
accompagnati con frequenza crescente da attacchi massali di lepidotteri che hanno causato
gravi e ripetute defogliazioni di vaste formazioni boscate. Le infestazioni sono state registrate
con ritmi crescenti in aree diverse della penisola e delle principali isole ed hanno interessato in
modo massiccio soprassuoli forestali puri o con prevalenza di Quercus cerris L.
A seguito del susseguirsi dei danni arrecati da lepidotteri defogliatori sono state avviate
indagini per la messa a punto di affidabili modelli previsionali mirati a consentire
l’implementazione di affidabili reti permanenti di monitoraggio per prevedere con sufficiente
anticipo l’avvio di nuove massicce infestazioni.
Gli studi preliminari condotti in alcune aree interessate da questi attacchi hanno inoltre
evidenziato le lacune nelle conoscenze sulla biodiversità e sull’impatto delle associazioni di
antagonisti naturali delle specie nocive, oofagi in particolare. In particolare le indagini svolte
in natura hanno posto in risalto l’importanza della struttura e della composizione delle cenosi
arboree nel biocontrollo ed evidenziato la necessità di acquisire conoscenze sulla “behaviour
ecology” delle specie di oofagi di maggiore interesse per definire strategie di tutela delle
specie principali e di potenziamento della loro azione nei riguardi dei fitofagi bersaglio.
Tra i fattori biotici che contribuiscono a limitare i numerosi lepidotteri defogliatori delle querce
(circa 200 specie nella sola Europa), assumono una notevole importanza gli insetti
entomofagi, predatori e parassitoidi. Nell’ambito di quest’ultimi gli ooparassitoidi impedendo la
nascita delle larve dei defogliatori esercitano un’azione preventiva diretta e pertanto rivestono
un notevole interesse ai fini della protezione dei boschi dagli attacchi di questi fitofagi. Tenuto
conto che il controllo naturale esercitato dagli oofagi nel loro complesso sui defogliatori può
dipendere dalla presenza di diverse specie di ospiti sulle querce, dal tipo di legame ospiteentomofago
e da fattori ambientali determinati da caratteristiche stazionali, la ricerca è stata
mirata allo studio del funzionamento dei sistemi defogliatore-oofagi in cedui di cerro con
caratteristiche diverse, nell’ottica di contribuire alla individuazione di modalità di gestione
delle cerrete che consentano l’espressione delle potenzialità di contenimento delle specie
dannose da parte di questi ausiliari. Con riferimento a questi aspetti con la ricerca proposta si
è inteso individuare le “guilds” di oofagi dei principali defogliatori e delle specie satelliti e
studiare i fattori che influiscono sull’impatto degli oofagi sulle uova dei defogliatori di
maggiore interesse per la difesa fitosanitaria delle cerrete, combinando indagini in natura e
studi comportamentali in ambiente controllato.
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Nel complesso le indagini sono state pertanto mirate a definire tecniche di monitoraggio delle
specie nocive e ad individuare strategie idonee a favorire l’azione di controllo naturale dei
fitofagi nocivi.
Obiettivi specifici
1) elaborare protocolli di monitoraggio efficienti e non eccessivamente onerosi per seguire le
dinamiche di popolazione di lepidotteri defogliatori in grado di dare luogo ad attacchi massali e
consentire ove necessario tempestivi e corretti interventi di controllo fitosanitario; quanto
sopra con particolare attenzione alla processionaria della quercia specie i cui attacchi da alcuni
anni vengono segnalati con frequenza crescente in molti ambienti delle Penisola italiana
soprattutto in ambienti di ecotono e in cedui avviati all’altofusto.
2) studiare i meccanismi di omeostasi dei sistemi indagati con riferimento alle dinamiche di
popolazione dei lepidotteri defogliatori e dei loro antagonisti naturali in grado di esercitare la
loro azione sulle uova.
3) definire strategie per evitare l'insorgere nei querceti di pullulazioni di defogliatori o
quantomeno contenerne le infestazioni favorendo il controllo naturale e/o individuando
modalità di lotta biologica attuabili in ambiente di querceto.
2) Materiali, metodi e organizzazione del lavoro
Messa a punto di tecniche di monitoraggio
La ricerca è stata portata avanti in collaborazione con la Direzione Generale dello Sviluppo
Economico della Regione Toscana, l’Arsia e le Università di Sassari e Firenze, ed ha
interessato prevalentemente tre ampie aree sperimentali, rappresentate da comprensori
boschivi con cerrete o formazioni a prevalenza di cerro localizzati nel territorio del Chianti
Fiorentino, sulle colline Pisane e nell’area della Comunità Montana del Cetona in provincia di
Siena.
In cedui del Chianti in evoluzione naturale sono stati individuati ambienti con boschi misti di
cerro e roverella intercalati ad aree coltivate con olivo e vite, nei quali fin dalla seconda metà
degli anni 80 vengono condotte indagini sulla dinamica di popolazione della Tortrice verde
delle querce (Tortrix viridana L.) e sulle tecniche di monitoraggio di questa specie con mezzi
biotecnici. Nelle colline Pisane l’area di studio comprende la Foresta di S. Luce, con prevalenza
di querce termofile o mesotermofile, nelle quali particolarmente evidente risulta
l’intersecazione tra le varie tipologie vegetazionali. La maggior parte dei soprassuoli della
Foresta di S. Luce sono stati in passato interessati dal governo a ceduo, ma dopo l’acquisto da
parte della Regione Toscana si è proceduto su di un’ampia parte della foresta all’avviamento
all’altofusto, principalmente delle cerrete, con il metodo del diradamento dal basso della
componente pollonifera e diradamento dall’alto per la selezione operata nel piano dominante.
In quest’ultima area a partire dalla metà degli anni ’90 sono stati registrate intense gradazioni
della Processionaria della quercia (Thaumetopoea processionea L.), temibile lepidottero
taumetopeide le cui infestazioni sono causa non solo di gravi danni ai soprassuoli ma anche di
pericolose ricadute di carattere igienico-sanitario per la grande quantità di peli urticanti portati
sul dorso dalle larve. L’ampia area di studio scelta nel territorio della Comunità Montana del
Cetona ed interessante i territori di 5 Comuni, comprende estese cerrete avviate all’alto fusto
confinanti con cedui matricinati è stata scelta per le recenti infestazioni massali di un'altra
specie con larve provviste di strutture urticanti di difesa, Euproctis chrysorrhoea L.
In aree di saggio permanenti rappresentative delle diverse situazioni presenti in questi
ambienti si è provveduto alla raccolta di campioni di rami con ovature e uova isolate o
deposte in piccoli cluster delle tre specie sopracitate e di altre specie satelliti di lepidotteri
defogliatori. Per quanto attiene le ricerche svolte nella Foresta di S. Luce le ricerche finalizzate
a definire la distribuzione spaziale delle ovature della processionaria della quercia ed
ottimizzare le operazioni di campionamento nell’ambito di un monitoraggio di routine, hanno
richiesto l’abbattimento in cedui avviati di 200 piante di altezza compresa tra 8 e 15 metri.
Con riferimento alle indagini afferenti la messa a punto di una tecnica di monitoraggio precoce
utilizzabile per i rilievi sui livelli di infestazione iniziale di Euproctis chrysorrhoea (L.),
condotti nelle cerrete della Comunità Montana del Cetona, gli studi sono stati incentrati principalmente
sulle possibilità di definire già a fine estate i livelli di infestazione. A tale scopo in
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10 stazioni sono stati effettuati a fine agosto sopralluoghi per identificare e segnare 10 piante/stazione
sulle quali con l’aiuto di un binocolo sono stati conteggiati sulla parte apicale delle
querce la presenza dei nidi del defogliatore formata dalle larve delle prime età: sulle stesse
piante un controllo invernale ha permesso di conteggiare il numero di nidi di svernamento parametro
di norma utilizzato per determinare il livello di infestazione.
Individuazione delle associazioni fitofago-oofagi per le specie maggiormente nocive
e per le specie satelliti che accompagnano le gradazioni dei lepidotteri defogliatori
più importanti.
I campioni biologici raccolti nelle diverse aree di studio sono stati immessi in celle climatizzate
fino alla nascita delle larve dei fitofagi ed alla comparsa di eventuali ooparassitoidi. Gli
esemplari di oofagi ottenuti sono inoltre stati esaminati preliminarmente per un primo lavoro
di screening ed in seguito inviati ai relativi specialisti. Ulteriori indagini di laboratorio sulle
ovature sono state mirate alla stima dell’incidenza complessiva dei diversi fattori di mortalità
nelle tipologie di cedui di cerro presi in esame.
Nel secondo anno sono state avviate anche indagini di ecologia comportamentale sugli
entomofagi con l’ausilio di mezzi informatici, per indagare sui fattori capaci di influire sulla
“Parasitoid and Predator efficiency”.
Nel terzo anno, nonostante la drastica riduzione del finanziamento sono proseguiti i rilievi
sull’incidenza dei fattori biotici di mortalità in ambienti con popolazioni dei fitofagi principali in
fase di latenza o di progradazione. L’ultimo anno di studio è stato anche utilizzato per
l’elaborazione l’insieme dei dati raccolti.
3) Risultati raggiunti
Nell’ottica di agevolare le operazioni di monitoraggio definendo un metodo rapido di stima
della quantità di uova contenute nelle ovature di T. processionea, è stata effettuata in primo
luogo la regressione delle variabili indipendenti lunghezza e larghezza delle ovature sul
numero uova contenute all’interno e sono stati calcolati sia i limiti fiduciali del coefficiente di
regressione che gli ambiti di predizione (n=100). L’esame delle relazioni tra le variabili
lunghezza e larghezza delle ovature e numero di uova contenute, esaminate per definire
metodi rapidi di stima del numero uova, ha evidenziato una relazione altamente significativa
tra lunghezza espressa in mm e numero totale di uova contenute in ciascuna ovatura. La retta
di regressione relativa al diagramma di dispersione del numero uova in funzione della
lunghezza per 132 ovature ha infatti fornito un coefficiente di determinazione r 2 =0,807 con un
p

Allo scopo di individuare indicatori biologici abbinati ai cambiamenti di massa della popolazione
di T. processionea dopo la culminazione delle infestazioni per evidenziare in anticipo l’avvio di
ridimensionamenti numerici delle popolazioni sono stati verificati i livelli correlazione della
densità ovature/branca con i valori di fecondità e percentuali di uova regolarmente schiuse. In
relazione alla necessità di verificare l’influenza in anni di forte infestazione di elevate densità
della popolazione larvale del fitofago, con fenomeni diffusi di affamamento e stress fisiologico,
sulla vigoria della generazione successiva, il numero medio ovature ramo all’anno t è stato
messo in relazione con la fecondità e la percentuale di schiusura delle uova nell’anno
successivo t+1. Per gli ambienti indagati e per popolazioni in fase di culmine e retrogradazione
è stata osservata una correlazione negativa tra densità espressa in ovature/branca all’anno t e
fecondità media all’anno successivo (t+1) (R 2 =0.9917 p

In relazione alla definizione delle guilds di ooparassitoidi si evidenzia che le comunità di
ooparassitoidi attivi sulle uova dei principali defogliatori (Lymantria dispar, Thaumetopoea
processionea, Tortrix viridana, Malacosoma neustrium, Hybernia defoliaria e Opheroptera
brumata.) nei cedui di cerro presi in esame, sono risultate caratterizzate come segue:
Tab. 1– Quadro riassuntivo delle “Associazioni” Lepidotteri-Ooparassitoidi: in grigio sono
evidenziate le associazioni definite nel secondo anno di indagine.
Famiglia Defogliatore Ooparassitoidi
Tortricidae
Tortrix viridana
Lasiocampidae Malacosoma neustrium
Geometridae
Trichogramma sp.
Anastatus bifasciatus
Telenomus sp.
Ooencyrtus sp.
Erannis defoliaria Telenomus sp.
Operophthera brumata Trchogramma sp.
Telenomus minutum
Thaumetopoeidae Thaumetopea processionea Trichogramma dendrolimi
Anastatus bifasciatus
Ooencyrtus masii
Lymantriidae Euproctis chrysorrhoea Trichogramma dendrolimi
Telenomus turkarkandas
Lymantria dispar Anastatus disparis
Ooencyrtus kuwanae
Orgyia antiqua Telenomus dalmannii
Trichogramma dendrolimi
Lycaenidae
Notodontidae
Thecla quercus
Phalera bucephala
Encyrtidae
Telenomus brevis
Elaborare una metodica automatizzata di laboratorio per le indagini di ecologia
comportamentale sull’efficacia di parassitoidi oofagi attivi su uova deposte in
“cluster”.
La messa a punto del sistema hardware e software per lo studio con mezzi informatici del
comportamento di artropodi (Ethovision), ha richiesto un complesso lavoro di calibrazione
dell’attrezzatura sulle specie oggetto di studio, con particolare riferimento alla definizione delle
dimensioni delle aree e della tracciabilità di uno o più esemplari ccontemporaneamente.
Particolarmente impegnativa e delicata è stata la fase di messa a punto del sistema sia per
quanto ha interessato la calibrazione dello stesso per ottenere la tracciabilità (RTD, Real-Time
Detection) degli artropodi studiati sia per quanto riguarda l’acquisizione, la piena fruibilità e
l’analisi dei dati derivanti dallo studio del comportamento degli artropodi. Si è cercato di
rendere l’attrezzatura adatta all’identificazione di soggetti (insetti, acari) con uno spettro di
caratteristiche morfologiche (forma e dimensione), fisiologiche (velocità e tempi di reazione
allo stimolo) e funzionali estremamente ampio e differenziato. In particolare si è cercato di
ampliare la dimensione dell’arena in cui effettuare i differenti test affinché questo parametro
non costituisse condizione limitante l’esame del comportamento dell’oggetto (esemplare)
dell’esperimento. In una serie di test finalizzati a valutare l’effetto di sostanze chimiche (‘HIP
volatiles’, Herbivore Induced Plant volatiles), è stato possibile ‘pedinare’ l’organismo e
valutare la sua risposta all’interno di un’arena utile con un diametro fino a 80 volte la
lunghezza dell'organismo stesso. Esperimenti che prevedessero test binomiali di scelta sono
stati condotti su dischetti (diametro di circa 2 cm) di foglia di varie piante (SDL, Short-
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Distance Location) per una valutazione real time della prontezza della risposta (a stimoli,
turbative, etc.) e della destinazione d'uso dell'energia immagazzinata ('handling' della preda,
area ispezionata, etc.). Dato che il comportamento di un animale si può considerare, in
definitiva, l’espressione funzionale del DNA al livello più alto ed integrato, l’utilizzo del sistema
di acquisizione dati che consenta la ripetitività delle osservazioni, annulli o limiti
significativamente l’errore umano o, talvolta, la sua soggettività si è rivelato di particolare
ausilio nel validare supposizioni o di appoggio ad altre tecniche volte ad approfondire la
conoscenza su dati bioecologici di specie di interesse agroforestale.
Le attività su questi aspetti sono state drasticamente ridimensionate rispetto alle previsioni iniziali a
causa di una riduzione del 62,5 % rispetto al finanziamento previsto per il terzo anno di attività: i
fondi a disposizione sono passati infatti da 18.895,00 a 7.000,00. È stato pertanto impossibile
usufruire come per gli anni precedenti di un collaboratore laureato che era già stato addestrato
nel primo biennio, da destinare alle indagini di laboratorio sui fattori capaci di influenzare la
“Parasitoid efficiency” e la “Discovery efficiency” degli ooparassitoidi di maggiore importanza per
il controllo dei defogliatori.
4) Conclusioni e prospettive di prosecuzione
Gli aspetti che sono stati sviluppati nel corso dell’indagine possono essere riassunti come
segue:
messa a punto di affidabili modelli previsionali per popolazioni di Processionaria della quercia
ed Euprottide in fase di culmine e retrogradazione, utilizzabili in reti permanenti di
monitoraggio fitosanitario delle avversità delle foreste;
definizione dei fattori biotici di controllo delle uova delle specie nocive prese in esame in
cerrete che vegetano in ambienti di bassa quota caratterizzati da condizioni termofile e mesotermofile,
nei quali con più forte intensità e maggiore frequenza si stanno registrando danni
da defogliatori.
I risultati ottenuti aprono interessanti prospettive di prosecuzione soprattutto per quanto
attiene l’estensione dei modelli previsionali ad altre fasi gradologiche e specie differenti di
defogliatori. Di particolare interesse anche la prosecuzione delle indagini indirizzate alla
individuazione di specifici interventi per singole tipologie vegetazionali mirati a potenziare
l’attività degli antagonisti naturali e ove possibile sfruttarne l’azione di contenimento naturale
con interventi diretti finalizzati al potenziamento del bio-controllo delle specie nocive.
Partecipanti al Progetto appartenenti all’UO
Dr.ssa Valeria Francardi, Dr. Andrea Binazzi, 1 assegnista di ricerca (per un periodo limitato a
seguito della drastica riduzione del finanziamento previsto per il terzo anno).
Finanziamenti ricevuti complessivamente (nel triennio)
€ 62.538,00
Elenco pubblicazioni edite
Roversi P.F., 2002 – Dinamica di popolazione di Thaumetopoea processionea L.:
indicatori biologici ottenuti dalle ovature. Primo contributo. – La Difesa delle
Piante. Atti Giornate di studio “Metodi Numerici, Statistici e Informatici nella
Difesa delle Colture Agrarie e delle Foreste: Ricerca e Applicazioni”, Scuola
Superiore S.Anna, Pisa 20-23 maggio: 185-195.
Roversi P.F., Bin F., 2002 – To oviposit in hatched eggs: an escape strategy in
response to egg parasitoid attack. - Proceedings Egg Parasitoids for Biocontrol of
Insect Pest, 6 th International Symposium, 15-18 settembre 2002, Perugia: 57.
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Serra G., Roversi P.F., Cao O.V., Luciano P., 2002 – Utilizzo di trappole a
feromone per il monitoraggio di Tortrix viridana L. XIX Congresso Nazionale
Italiano di Entomologia, Catania 10-15 giugno 2002. Riassunti dei contributi
scientifici: 188.
Tiberi R., Ragazzi A., Marianelli L., Sabbatini Peverieri G., Roversi P.F., 2002 –
Insects and fungi involved in oak declines in Italy. – Integrated Protection in
Quercus sp. Forests. 3 rd meeting. – IOBC-OILB, Oeiras-Lisbona, 1-4 October
2001, IOBC wprs Bull. 25(5): 67-74.
Roversi P.F., 2005 – Relazione sulla seconda annualità. Progetto RI.SEL.ITALIA,
scheda 3.2.4. Presentazione PPT in occasione della riunione di coordinamento di
sottoprogetto. Arezzo 13.12.2005.
Marianelli L., Marziali L., Bagnoli M., Roversi P.F., 2006 - Predicting regional Oak
Processionary Moth populations trends using egg masses density and spatial
analysis (Lepidoptera Thaumetopoeidae). Proceedings “Spatial Data Methods for
Environmental and Ecological Processes”. Foggia September 14-15, 2006.
Marianelli L., Marziali L., Squarcini M., Bagnoli M., Roversi P.F.
Lo studio delle dinamiche spaziali dei lepidotteri defogliatori a livello di
comprensori forestali: il caso della Processionaria della quercia nella Foresta di
Santa Luce (PI). Convegno Nazionale “Emergenze fitosanitarie in ambito
forestale. Aspetti legislativi e nuovi orientamenti di difesa in bosco e in vivaio.
Nuoro, 17-19 maggio 2007 (in stampa).
Roversi P.F., 2007 – Emergenze entomologiche nei boschi italiani. Convegno
Nazionale “Emergenze fitosanitarie in ambito forestale. Aspetti legislativi e nuovi
orientamenti di difesa in bosco e in vivaio. Nuoro, 17-19 maggio 2007 (in
stampa).
Roversi P.F., Marianelli L., Marziali L., Squarcini M., Fabbricatore T.
Indicatori biologici per lo studio della dinamica di popolazione della
Processionaria della quercia. Convegno Nazionale “Emergenze fitosanitarie in
ambito forestale. Aspetti legislativi e nuovi orientamenti di difesa in bosco e in
vivaio. Nuoro, 17-19 maggio 2007 (in stampa).
Roversi P.F., 2007 – Dinamica di popolazione della Processionaria della quercia e
modelli previsionali a breve termine. Relazione al convegno per la presentazione
dei risultati del “Progetto nazionale strategico RI.SELV.ITALIA Ambiente-Foresta-
Legno”, Potenza 19-21 giugno 2007.
Elenco delle pubblicazioni in corso di stampa
Roversi P.F. – Spatial distribution of Oak Processionary Moth egg masses in Quercus
cerris L. woods.
Roversi P.F. - Importance of the type of forest habitat for functioning of the
parasitoid-host system.
Roversi P.F. – Eggs mortality factors of Oak processionary Caterpillars in Turkey oak
woods.
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