Biodiversità in campo, l'esperienza dell'IPASR "G. Fortunato" di Lagopesole (PZ)

Un esempio di ecologia applicata nel lavoro degli studenti dell’Istituto Professionale per l'Agricoltura

Trappola a caduta (Pit Fall) per artropodi munita di copertura per la pioggia.

Una delle parole più abusate al giorno d’oggi in materia ambientale è la parola biodiversità, un concetto tanto ampio e tanto esteso che si presta a facili fraintendimenti ed eccessive semplificazioni.

Sebbene sia piuttosto semplice afferrarne il significato concreto del termine non è altrettanto immediato riscontrare nella realtà del mondo quale sia il suo valore, in altri termini, in che modo è possibile misurare qualitativamente e quantitativamente la biodiversità.

Esattamente questa è stata la domanda che ci siamo posti nell’ambito di un progetto ad hoc realizzato presso la sede di Lagopesole-Avigliano (PZ)- dell’Istituto Professionale per l'Agricoltura e lo Sviluppo Rurale “G. Fortunato” con la classe 2^aA, nel corso del quale abbiamo sperimentato alcune tecniche per misurare la biodiversità degli ambienti scolastici. In particolare ci siamo concentrati sulla diversità vegetale e sulla diversità degli artropodi del suolo che vivono nelle pertinenze dell’Istituto. In secondo luogo abbiamo utilizzato i risultati di questo studio per confrontarli con quelli ottenuti durante l’anno precedente presso la sede di Sant’Arcangelo del medesimo Istituto, quando è stato svolto lo stesso progetto e sono state utilizzate le stesse metodologie.

La biodiversità si può analizzare e investigare a diverse scale, in particolare vengono identificati tre livelli di biodiversità a seconda che la si analizzi a livello di Geni, Organismi o Ecosistemi. Nel primo caso si parla di biodiversità genetica ed indica la diversificazione genetica propria di ogni singola specie. Il secondo livello è quello della varietà di specie animali e vegetali che vivono sul nostro pianeta. Il terzo livello si esplicita attraverso la differenza e diversificazione dei diversi ecosistemi presenti sul pianeta. Questa distinzione in tre livelli distinti è puramente teorica e costituisce una semplificazione volta a facilitarne la comprensione, ma in realtà i tre livelli interagiscono continuamente tra loro influenzandosi a vicenda e producendo effetti simultanei dovuti alla loro interazione costante.

La diversità biologica, quindi, è una proprietà dell’ecosistema terra che può essere quantificata, bisogna però considerare due concetti fondamentali in questo processo: la ricchezza e l’equità. La ricchezza è una misura del numero di diversi elementi presenti in una particolare area: più specie sono presenti in un campione, più ricco sarà il campione, tuttavia il livello di diversità dipende non solo dalla ricchezza delle specie ma anche dall'abbondanza di ogni specie. L'equità è una misura dell'abbondanza relativa delle diverse specie che costituiscono la ricchezza di una data area: oltre al numero di specie avrà un effetto sulla biodiversità anche il numero di individui di ogni specie, infatti una comunità dominata da una sola specie è considerata meno diversificata di una comunità in cui tutte le specie presenti hanno un'abbondanza simile tra loro.

La diversità è solitamente proporzionale alla stabilità dell'ecosistema: maggiore è la diversità, maggiore è la stabilità.

In ecologia esistono diversi indici per misurare la biodiversità che permettono di valutare la ricchezza di specie in un ecosistema. Tra i più comuni sono l’indice di Simpson (D) e l’indice di Shannon (H’).

L’indice di Simpson, la cui formula è D = Σ(n_i/N)² dove n_i indica il numero di individui della i-esima specie mentre N indica il numero totale di individui di tutte le specie, misura la probabilità che due individui scelti a caso da un campione appartengano alla spessa specie. L'indice di Simpson può assumere valori compresi tra zero e uno: in assenza di diversità, cioè quando è presente una sola specie, il valore di D è pari a uno mentre all’aumentare della diversità il valore si avvicina a zero.

L’indice di Shannon H’= -Σ[p_i  log2(p_i)] dove p_i è la proporzione della i-esima specie data dal rapporto tra il numero di individui della specie in oggetto (n) e il numero di individui totale (N), ha il vantaggio di tenere maggiormente in considerazione le specie che per loro natura sono più rare e quindi rivestono un ruolo ecologico più importante all’interno di un ecosistema. All’aumentare del valore di H’ aumenta il livello di diversità della comunità in esame.

In questo progetto sono stati presi in considerazione due gruppi tassonomici, uno in rappresentanza del mondo vegetale e uno in rappresentanza del mondo animale. 

Per le specie vegetali sono stati utilizzati gli alberi, gli arbusti e le siepi. Lo studio si è basato sul censimento e conteggio degli esemplari botanici e sul confronto tra il numero di specie rilevate e la loro abbondanza relativa. Oltre a ciò si è calcolato l’indice chilometrico delle siepi in relazione alla superficie totale della scuola.

Per la biodiversità animale sono stati utilizzati gli invertebrati del suolo (Figura 1) perché costituiscono un elemento importante di ogni ecosistema, e la loro abbondanza e diversificazione sono correlate ad una maggiore qualità ambientale. Gli artropodi sono stati campionati attraverso il metodo delle trappole a caduta (Pit-fall), in tre ambienti scolastici distinti (frutteto, vigneto e aiuole). Il campionamento ha avuto luogo nella prima metà del mese di maggio del 2022 e in ognuno dei tre ambienti sono state istallate tre trappole distanti tra loro almeno cinque metri.

Le trappole sono contenitori di plastica rigida aventi un diametro di circa dieci centimetri. Esse sono state interrate in modo tale da lasciare l’ingresso della trappola a livello del suolo (vedi foto in copertina), e attivate con 10-15 centimetri cubici di aceto di vino bianco e qualche goccia di detersivo. Una volta attivate, le trappole sono rimaste tali per 72 ore, al termine delle quali sono stati recuperati gli esemplari catturati e si è proceduto alla loro identificazione in laboratorio (Figura 2).

Come misura della biodiversità sono stati calcolati gli indici di diversità precedentemente illustrati per ognuno dei tre ambienti investigati, e confrontati tra loro.

 

Risultati

Indice chilometrico siepi: sono stati misurati 420,4 metri di siepi per una superficie di 1,29 ettari, ottenendo un indice pari a 0,32 km/ha;

Biodiversità Vegetale: sono stati conteggiati 549 esemplari tra alberi e arbusti appartenenti a 32 generi diversi, i valori degli indici di diversità calcolati sono stati i seguenti: Simpson (D): 0,54, Shannon (H’): 2,10;

Biodiversità Artropodi: in totale sono stati campionati 354 esemplari diversi appartenenti a 10 gruppi ecologici diversi distribuiti nei tre ambienti, così come riportato nella tabella 1.

 

Tabella 1. Artropodi campionati nei diversi ambienti scolastici - Lagopesole, maggio 2022.

Gruppo	Vigneto	Frutteto	Aiuola	Totale
Aracnidi/acari	8	5	2	15
Coleotteri	22	13	16	51
Larve Coleotteri	14	2	19	35
Ditteri/Imenotteri	32	58	31	121
Formiche	7	20	54	81
Collemboli	7	2	24	33
Emitteri	5	0	0	5
Ortotteri	0	0	1	1
Dermatteri	0	2	0	2
Diplopodi	0	1	0	1
Totale	95	103	147	345

 

L’ambiente che ha manifestato un maggior grado di diversità in termini numerici è stata l’aiuola, che presenta il minor valore dell’indice di Simpson (D = 0,16). Considerando invece l’equiripartizione delle specie, è stato il vigneto a manifestare il valore più alto relativamente all’indice di Shannon (H’ = 2,50). Il frutteto è risultato in entrambi i casi l’ambiente meno diversificato.

I valori degli indici di diversità calcolati per ognuno dei tre ambienti sono riportati nella tabella 2.

 

Tabella 2. Indici di diversità degli artropodi calcolati nei diversi ambienti scolastici - Lagopesole, maggio 2022.

Indice	Vigneto	Frutteto	Aiuole
Simpson	0,21	0,27	0,16
Shannon	2,50	1,82	2,13

 

Uno dei risvolti applicativi di questo progetto è consistito nel fatto che è stato possibile confrontare questi risultati con quelli ottenuti presso la sede di Sant’Arcangelo nell’anno precedente. Attraverso questa metodologia è stato quindi possibile non solo misurare la biodiversità ma anche confrontare due realtà diverse tra loro utilizzando il medesimo protocollo.

Le tabelle 3, 4 e 5 riportano una sintesi del confronto tra le due sedi.

 

Tabella 3. Indice chilometrico dell’abbondanza delle siepi a Lagopesole e Sant’Arcangelo.

	Lagopesole (2022)	Sant'Arcangelo (2021)
Metri lineari   (m)	420	1070
Superficie totale (ha)	1,29	4,2
Indice chilometrico (km/ha)	0,32	0,25

 

Tabella 4. Biodiversità vegetale: Indici di Diversità di Simpson e di Shannon calcolati a Lagopesole e Sant’Arcangelo.

	Lagopesole (2022)	Sant'Arcangelo (2021)
Numero Generi	549	703
D	0,54	0,42
H'	2,10	2,18

 

Tabella 5. Biodiversità artropodi: Indici di Diversità di Simpson e di Shannon calcolati in tre ambienti diversi a Lagopesole e Sant’Arcangelo.

	Lagopesole (2022)			Sant'Arcangelo (2021)
	Vigneto	Aiuola	Frutteto	Vigneto	Aiuola	Uliveto
D	0,21	0,16	0,27	0,21	0,31	0,21
H'	2,50	2,13	1,82	2,8	2,3	2,6

 

I risultati ottenuti da questa piccola esperienza sperimentale sono interessanti perché hanno permesso di avere un database delle piante presenti nella scuola, e hanno rilevato un buon numero di organismi del suolo che costituiscono una ricchezza in termini di naturalità.

Forse ancora più interessante è il fatto che questa metodologia consente di strutturare un protocollo semplice ed efficace per confrontare tra loro diverse realtà ed ottenere immediatamente un confronto numerico sui livelli di biodiversità presenti ad esempio nelle aziende che fanno agricoltura biologica.