BIOINDICATORI A LIVELLO DI POPOLAZIONI E COMUNITA’ ANIMALI Prof. Biagio D’Aniello

Università Federico II di NapoliUniversità Federico II di Napoli

Introduzione bioindicatori animaliIntroduzione bioindicatori animali

BIOINDICATORI A BIOINDICATORI A LIVELLO DI LIVELLO DI

POPOLAZIONI E POPOLAZIONI E COMUNITA’ ANIMALICOMUNITA’ ANIMALI

Prof. Biagio D’AnielloProf. Biagio D’Aniello

Università di Napoli“Federico II”Università di Napoli“Federico II”Dipartimento di Biologia Strutturale e FunzionaleDipartimento di Biologia Strutturale e Funzionale

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ZOOLOGIA APPLICATAZOOLOGIA APPLICATAZOOLOGIA APPLICATAZOOLOGIA APPLICATA



COMUNITA’COMUNITA’

DefinizioneDefinizione: gruppo di popolazioni di specie che coesistono nello spazio : gruppo di popolazioni di specie che coesistono nello spazio e nel tempo.e nel tempo.ProprietàProprietà: una comunità ha delle proprietà particolari che non hanno le : una comunità ha delle proprietà particolari che non hanno le popolazioni che ne fanno parte. Es. la diversità delle specie presenti nella popolazioni che ne fanno parte. Es. la diversità delle specie presenti nella comunità, i limiti alla presenza di specie in competizione, l’organizzazione comunità, i limiti alla presenza di specie in competizione, l’organizzazione della rete trofica, la biomassa totale e la produttività globale sono solo della rete trofica, la biomassa totale e la produttività globale sono solo alcune delle proprietà che possono caratterizzare una comunità.alcune delle proprietà che possono caratterizzare una comunità.

Per gli studi sulla qualità ambientale si restringe il lavoro per praticità a Per gli studi sulla qualità ambientale si restringe il lavoro per praticità a gruppi tassanomici (insetti, uccelli) o gruppi ecologici (erbivori, detritivori, gruppi tassanomici (insetti, uccelli) o gruppi ecologici (erbivori, detritivori, macrobentofauna). Si parla di comunità di uccelli di un bosco, di erbivori macrobentofauna). Si parla di comunità di uccelli di un bosco, di erbivori di un prato, di pesci di un fiume, di macrobentofauna di un torrente etc.di un prato, di pesci di un fiume, di macrobentofauna di un torrente etc.



Parametri descrittivi delle comunitàParametri descrittivi delle comunità

DiversitàDiversità: numero di specie che costituiscono la comunità. Nello studio : numero di specie che costituiscono la comunità. Nello studio della diversità si possono considerare anche altri livelli tassonomici (i della diversità si possono considerare anche altri livelli tassonomici (i generi o le famiglie ad esempio).generi o le famiglie ad esempio).

Nello studio della diversità di una comunità si deve tenere conto Nello studio della diversità di una comunità si deve tenere conto dell’importanza delle diverse specie. A tal proposito si può calcolare l’ dell’importanza delle diverse specie. A tal proposito si può calcolare l’ abbondanza specifica. Talvolta si calcola la biomassa o anche la abbondanza specifica. Talvolta si calcola la biomassa o anche la produttività (parametro molto attendibile per lo zooplancton).produttività (parametro molto attendibile per lo zooplancton).

Di solito gli studi delle comunità si limitano ad alcune categorie (es. Di solito gli studi delle comunità si limitano ad alcune categorie (es. avifauna o la teriofauna). E’ difficile estendere gli studi ai livelli trofici o avifauna o la teriofauna). E’ difficile estendere gli studi ai livelli trofici o all’intera collezione di specie presenti. Spesso sono limiti dettati dalle all’intera collezione di specie presenti. Spesso sono limiti dettati dalle conoscenze dell’operatore che sceglie di studiare ciò che meglio conoscenze dell’operatore che sceglie di studiare ciò che meglio conosce. Tuttavia, sarebbe almeno utile concentrare gli sforzi sugli conosce. Tuttavia, sarebbe almeno utile concentrare gli sforzi sugli elementi che più interagiscono tra di loro.elementi che più interagiscono tra di loro.



Le misure della diversitàLe misure della diversità

Ricchezza specificaRicchezza specifica: è il numero di specie nella comunità o nel : è il numero di specie nella comunità o nel segmento di comunità preso in considerazione.segmento di comunità preso in considerazione.

E’ in ogni caso molto difficile il conteggio sistematico di tutte le specie di E’ in ogni caso molto difficile il conteggio sistematico di tutte le specie di una comunità animale; quindi, meglio considerarne solo una parte. In una comunità animale; quindi, meglio considerarne solo una parte. In questo modo le stime diventano anche più affidabili.questo modo le stime diventano anche più affidabili.In effetti, se ci si riferisce ad un gruppo di specie come gli uccelli su di una In effetti, se ci si riferisce ad un gruppo di specie come gli uccelli su di una superficie limitata, si possono agevolmente contare tutte le specie superficie limitata, si possono agevolmente contare tutte le specie presenti (anche per gli altri gruppi di vertebrati); le stime diventano meno presenti (anche per gli altri gruppi di vertebrati); le stime diventano meno affidabili se ci si riferisce alle comunità di insetti o invertebrati del suolo.affidabili se ci si riferisce alle comunità di insetti o invertebrati del suolo.

PROBLEMA: è possibile misurare la ricchezza specifica se si studia solo PROBLEMA: è possibile misurare la ricchezza specifica se si studia solo un campione limitato?un campione limitato?



La ricchezza specificaLa ricchezza specificaConsiderato che aumentando la dimensione del campione, aumenta anche il Considerato che aumentando la dimensione del campione, aumenta anche il numero di specie contate, fino a raggiungere un plateau per cui aumentando numero di specie contate, fino a raggiungere un plateau per cui aumentando

ancora il campione il numero di specie contate sarà sempre lo stesso.ancora il campione il numero di specie contate sarà sempre lo stesso.

Ci sono poi delle Ci sono poi delle equazioni equazioni

matematiche che matematiche che permettono di avere permettono di avere

degli indici che degli indici che indicano la indicano la

ricchezza specifica.ricchezza specifica.




EterogeneitàEterogeneità: indica come sono distribuiti gli individui della comunità : indica come sono distribuiti gli individui della comunità nelle diverse specie che sono state censite.nelle diverse specie che sono state censite.

La comunità A avrà La comunità A avrà ovviamente una ovviamente una

diversità specifica diversità specifica minore.minore.




UniformitàUniformità: è una quantificazione della eterogeneità.: è una quantificazione della eterogeneità.E’ perfettamente normale che le comunità contengano specie più E’ perfettamente normale che le comunità contengano specie più abbondanti e specie più rare; la misura dell’uniformità ci dice quanto è abbondanti e specie più rare; la misura dell’uniformità ci dice quanto è eterogenea la comunità se paragonata ad una popolazione ipotetica in cui eterogenea la comunità se paragonata ad una popolazione ipotetica in cui le specie siano tutte rappresentate da uno stesso numero d’individui.le specie siano tutte rappresentate da uno stesso numero d’individui.



Fattori che influenzano i parametri Fattori che influenzano i parametri descrittivi delle comunità animalidescrittivi delle comunità animali

I parametri descrittivi vengono influenzati in vario modo da vari fattori I parametri descrittivi vengono influenzati in vario modo da vari fattori ambientali e non, nonché dal livello di stress ambientale. Pertanto lo ambientali e non, nonché dal livello di stress ambientale. Pertanto lo studio delle comunità animali stesse assume valore nell’ottica della studio delle comunità animali stesse assume valore nell’ottica della “bioindicazione”.“bioindicazione”.

ATTENZIONEATTENZIONE::1.1. Lo studio della comunità non indica un processo di stress in atto (che Lo studio della comunità non indica un processo di stress in atto (che

potrebbe essere ancora attivo), ma cambiamenti già avvenuti! Le potrebbe essere ancora attivo), ma cambiamenti già avvenuti! Le cause di eventuali disfunzioni vanno ricercate dal tecnico.cause di eventuali disfunzioni vanno ricercate dal tecnico.

2.2. I valori di diversità non danno indicazioni sul grado di stress I valori di diversità non danno indicazioni sul grado di stress ambientale se non sono confrontati con valori teorici di riferimento! ambientale se non sono confrontati con valori teorici di riferimento! Ciò non è sempre agevole in quanto in molti casi non sono disponibili Ciò non è sempre agevole in quanto in molti casi non sono disponibili indici ottenuti in ambienti integri; tuttavia, si possono confrontare con indici ottenuti in ambienti integri; tuttavia, si possono confrontare con gli indicatori ottenuti in ambienti in cui sia ben noto il grado di gli indicatori ottenuti in ambienti in cui sia ben noto il grado di alterazione ambientale e i fattori che lo hanno determinato.alterazione ambientale e i fattori che lo hanno determinato.



Variazione della ricchezza specificaVariazione della ricchezza specifica

Il numero di specie in una comunità aumenta con:Il numero di specie in una comunità aumenta con:1.1. Area di studio, perchè ci sono probabilmente più biotopi.Area di studio, perchè ci sono probabilmente più biotopi.2.2. Dimensione del campione (fino al raggiungimento del plateu).Dimensione del campione (fino al raggiungimento del plateu).3.3. Diversità del paesaggio; es. diversità della vegetazioneDiversità del paesaggio; es. diversità della vegetazione

EsempiEsempiIl numero di specie di uccelli di una comunità in una foresta Il numero di specie di uccelli di una comunità in una foresta monostratificata e coetanea sarà certamente inferiore rispetto ad una monostratificata e coetanea sarà certamente inferiore rispetto ad una foresta a più strati e disetanea.foresta a più strati e disetanea.Alcuni agenti inquinanti (es. pesticidi) influiscono direttamente (es. insetti) Alcuni agenti inquinanti (es. pesticidi) influiscono direttamente (es. insetti) o indirettamente (es. uccelli per ridotte disponibilità alimentari) sul numero o indirettamente (es. uccelli per ridotte disponibilità alimentari) sul numero di specie delle comunità animali.di specie delle comunità animali.



Variazione dell’eterogeneità e dell’uniformitàVariazione dell’eterogeneità e dell’uniformità

L’eterogeneità e l’uniformità aumentano parallelamente alla diversità L’eterogeneità e l’uniformità aumentano parallelamente alla diversità ambientale! In pratica, con maggiore diversità ambientale ci saranno più ambientale! In pratica, con maggiore diversità ambientale ci saranno più specie (maggiore ricchezza specifica) il cui numero d’individui tenderà ad specie (maggiore ricchezza specifica) il cui numero d’individui tenderà ad equipararsi (maggiore eterogeneità e uniformità).equipararsi (maggiore eterogeneità e uniformità).

ATTENZIONEATTENZIONENell’applicazione dei metodi del calcolo della diversità specifica, bisogna Nell’applicazione dei metodi del calcolo della diversità specifica, bisogna tenere in debito conto che un aumento degli indici non sempre tenere in debito conto che un aumento degli indici non sempre corrisponde ad un miglioramento. Es. se si aumenta artificialmente la corrisponde ad un miglioramento. Es. se si aumenta artificialmente la diversità piantando boschetti in ambienti rurali la comunità ornitica diversità piantando boschetti in ambienti rurali la comunità ornitica aumenterà; spesso gli enti locali piantano pini alloctoni in foreste di faggio aumenterà; spesso gli enti locali piantano pini alloctoni in foreste di faggio in alta quota. Si tratta sicuramente d’interventi scorretti in quanto possono in alta quota. Si tratta sicuramente d’interventi scorretti in quanto possono interferire negativamente con la fase climacica della faggeta, tuttavia interferire negativamente con la fase climacica della faggeta, tuttavia provocano un aumento degli indici di diversità che indicherebbero un provocano un aumento degli indici di diversità che indicherebbero un miglioramento.miglioramento.



La scelta delle comunità da utilizzare come bioindicatoriLa scelta delle comunità da utilizzare come bioindicatori

Una comunità è tanto più utile come bioindicatore quanto maggiormente Una comunità è tanto più utile come bioindicatore quanto maggiormente presentano le seguenti proprietà:presentano le seguenti proprietà:

1.1. Facile identificazione delle unità sistematiche.Facile identificazione delle unità sistematiche.2.2. Facilmente delimitabile nello spazio.Facilmente delimitabile nello spazio.3.3. Agevole campionamento con metodi poco costosi.Agevole campionamento con metodi poco costosi.4.4. La comunità deve essere quanto più possibile influenzabile dai fattori La comunità deve essere quanto più possibile influenzabile dai fattori

di stress.di stress.5.5. Deve essere una comunità cosmopolita, altrimenti non sarebbe Deve essere una comunità cosmopolita, altrimenti non sarebbe

facilmente associabile con i fattori di stress ambientale.facilmente associabile con i fattori di stress ambientale.



Indice Biotico Esteso (IBE)Indice Biotico Esteso (IBE)



PLECOTTERI

Perla

IsoperlaLeuctra

Nemoura



EFEMEROTTERI

Ecdyonurus

Epeorus

Baetis

Ephemerella



TRICOTTERI

Rhyacophilidae

Hydropsychidae Odontoceridae

Limnephilidae



DITTERI

Tipulidae

Simuliidae

Athericidae

Chironomidae



ODONATI

Onychogomphus

Calopteryx



COLEOTTERI

Elmididae



PLECOTTERI



EFEMEROTTERI



TRICOTTERI



DITTERI



ODONATI



MOLLUSCHI - GASTEROPODI



MOLLUSCHI - BIVALVI



ANELLIDI - IRUDINEI



ANELLIDI - OLIGOCHETI



PLATELMINTI - TURBELLARI



CROSTACEI





ZAMPEARTICOLATE

NO

SI

NUMERODI ZAMPE

>6

6 INSETTI

>6

6

MACROINVERTEBRATI

SI

NO



OCCHICOMPOSTI

NO

SI

CERCILUNGHI

INSETTI

SI

NO

SI

NO

BRANCHIEADDOMINALI

NO

SI

EFEMEROTTERI

SI

NOSI

NO



PhylumPhylumStudenti del I annoStudenti del I anno

[Cnidaria; Arthropoda; Chordata][Cnidaria; Arthropoda; Chordata]

ClasseClasse Studenti del I annoStudenti del I anno

[Oligochaeta; Arachnida; Reptilia][Oligochaeta; Arachnida; Reptilia]

OrdineOrdine Tecnico con esperienza assai limitata Tecnico con esperienza assai limitata (studenti con preparazione zoologica)(studenti con preparazione zoologica)

[Lepidoptera; Chiroptera][Lepidoptera; Chiroptera]

FamigliaFamiglia Tecnico di media esperienzaTecnico di media esperienza

[Hominidae; Simuliidae][Hominidae; Simuliidae]

GenereGenere Tecnico espertoTecnico esperto

[[Homo;Homo; SimuliumSimulium]]

SpecieSpecie SpecialistaSpecialista

[[Electrogena lateralis; Perla marginataElectrogena lateralis; Perla marginata]]

LIMITI DI IDENTIFICAZIONE E COMPETENZELIMITI DI IDENTIFICAZIONE E COMPETENZE



0-1 2-5 6-10 11-15 16-20 21-25 26-30 31-35 >36

Plecotteri > 1 US 8 9 10 11 12 13 14

1 US 7 8 9 10 11 12

Efemerotteri > 1 US 7 8 9 10 11 12

1 US 6 7 8 9 10 11

Tricotteri > 1 US 5 6 7 8 9 10 11

1 US 4 5 6 7 8 9 10

Gammaridi 4 5 6 7 8 9 10

Asellidi 3 4 5 6 7 8 9

Oligocheti

Chironomidi1 2 3 4 5



0-1 2-5 6-10 11-15 16-20 26-30 31-35 >36

8 9 10 12 13 14

1 US 7 8 9 10 11 12

Efemerotteri > 1 US 7 8 9 10 11 12

1 US 6 7 8 9 10 11

Tricotteri > 1 US 5 6 7 8 9 10 11

1 US 4 5 6 7 8 9 10

Gammaridi 4 5 6 7 8 9 10

Asellidi 3 4 5 6 7 8 9

Oligocheti

Chironomidi 1 2 3 4 5

GASTEROPODI (1)EFEMEROTTERI (6)COLEOTTERI (2)PLECOTTERI

STAZIONE 1

TRICOTTERI (3)DITTERI (5) IRUDINEI (2)

(2)

Plecotteri > 1 USPLECOTTERI

US = 21

(2) 21-25

11

I.B.E. = 11 Classe = I



0-1 2-5 6-10 11-15 21-25 26-30 31-35 >36

> 1 US 8 9 10 11 12 13 14

1 US 7 8 9 10 11 12

7 8 10 11 12

1 US 6 7 8 9 10 11

Tricotteri > 1 US 5 6 7 8 9 10 11

1 US 4 5 6 7 8 9 10

Gammaridi 4 5 6 7 8 9 10

Asellidi 3 4 5 6 7 8 9

Oligocheti


GASTEROPODI (1)COLEOTTERI (2)EFEMEROTTERI

STAZIONE 2

TRICOTTERI (2)DITTERI (6) ODONATI (2)IRUDINEI (1)

(5)

Efemerotteri > 1 USEFEMEROTTERIUS = 19

(5)16-20

9

I.B.E. = 9 Classe = II

Plecotteri



0-1 6-10 11-15 16-20 21-25 26-30 31-35 >36

> 1 US 8 9 10 11 12 13 14

1 US 7 8 9 10 11 12

7 8 9 10 11 12

1 US 6 7 8 9 10 11

> 1 US 5 6 7 8 9 10 11

1 US 4 5 6 7 8 9 10

4 5 6 7 8 9 10

4 5 6 7 8 9

Oligocheti


OLIGOCHETI (1)ASELLIDI

STAZIONE 3

DITTERI (2) IRUDINEI (1)

(1)

Efemerotteri > 1 US

ASELLIDI

US = 5

2-5

3

I.B.E. = 3 Classe = V

Plecotteri

Tricotteri

Gammaridi

Asellidi

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