Strategie di controllo degli insetti dannosi e dei vettori

Strategie di controllo degli insetti dannosi e dei vettori

Insetti fitofagi (Morena Casartelli)

Introduzione

Abbiamo più di un milione di specie di insetti identificate, ma se ne stimano 10 milioni.

Come mai gli insetti sono così ricchi in specie? Perché nel momento in cui in un ambiente c’è materia organica possiamo trovare un insetto; sono stati capaci di adattarsi a qualsiasi ambiente. Hanno una grande capacità di adattamento, genoma plastico, elementi trasponibili che aumentano la possibilità di mutazioni, e generazioni brevi. Se facessimo un’analisi antropocentrica potremmo dire che gli insetti interferiscono sia positivamente che negativamente, avendo sviluppato interazioni con gli altri esseri viventi. 1 Gli artropodi stanno al vertice dei protostomi.

Il phylum ha 3 caratteristiche comuni a tutti i subphyla:

• Corpo diviso in segmenti o metameri articolati tra loro, metameria eteronoma;
• Corpo rivestito da un esoscheletro, cuticola;
• Appendici locomotorie articolate.

I subphyla sono: miriapodi, esapodi, crostacei e chelicerati. Gli esapodi contengono gli ectognati, apparato boccale con strutture ben evidenti, e gli entognati, esapodi non insetti, con l’apparato boccale incapsulato all’interno della cavità orale e quindi non visibile. Alcuni studi raggruppano miriapodi ed esapodi nei “tracheata”, una classificazione che si basa sull’avere il sistema tracheale come apparato respiratorio.

Studi più recenti hanno messo in evidenza che potrebbero essere esapodi e crostacei ad avere un ancestor comune e sono stati quindi raggruppati nei “pancrustacea”.

La cavità orale negli ectognati è l’inizio del canale alimentare, esofago, dove sboccano le ghiandole salivari.

Proturi, collemboli e dipluri sono primariamente atteri, gli ultimi due potrebbero rappresentare la linea basale dei pancrustacea.

La suddivisione successiva è quella tra apterigoti, esopterigoti, eterometaboli, ed endopterigoti, olometaboli.

Il massimo numero di metameri è 20, suddivisi in 3 regioni o tagmi: 6 metameri appartengono al capo, 3 al torace e massimo 11 all’addome. Il torace porta 2 paia di ali, ove presenti, e 3 paia di zampe.

C’è una netta distinzione tra stadio giovanile e stadio adulto, soprattutto negli olometaboli, ma anche negli eterometaboli. Il passaggio all’età adulta è segnato dalla maturazione dell’apparato riproduttore e dalla comparsa delle ali.

L’olometabolia è molto diffusa, di conseguenza è sinonimo di grande successo.

In base al tipo di sostanza organica consumata gli insetti si suddividono in:

• Umifagi, si nutrono di humus, collemboli;
• Micofagi, di funghi;
• Saprofagi, materiale organico in decomposizione, di origine vegetale ed animale;
• Necrofagi, animali in decomposizione;
• Coprofagi, di escrementi;
• Ematofagi, di sangue;
• Zoofagi, si nutrono di animali, entomofagi se si nutrono di altri insetti;
• Fitofagi in senso lato, se si nutrono di materiale vegetale.

1 Protostomi: il blastoporo dà origine alla bocca.

Concentriamoci sui fitofagi

In “senso lato” mi riferisco ad insetti che si nutrono di materiale vegetale, in “senso stretto” ad insetti con apparato boccale masticatore che asportano tessuti vegetali per nutrirsene. Si suddividono ulteriormente in: fillofagi, xilofagi, antofagi, carpofagi, rizofagi, blastofagi, spermofagi. Tra i fillofagi, che si cibano di foglie, troviamo i fillominatori, tipicamente larve, che scavano gallerie tra i due strati epidermici della foglia alimentandosi del mesofillo, ditteri, coleotteri, imenotteri, lepidotteri.

I fitomizi hanno apparato boccale pungente-succhiante e si possono nutrire di:

• Floema, floemomizi, succhiano la linfa elaborata dei tubi cribrosi;
• Xilema, xilemomizi, succhiano la linfa grezza dei vasi legnosi;
• Svuotano il contenuto delle cellule vegetali, plasmomizi.

Tra questi abbiamo i rincoti, o emitteri, e i tisanotteri, tripidi, tendono a svuotare le cellule.

Tra i fitofagi troviamo anche gli insetti galligeni, con la capacità di indurre modifiche nei tessuti vegetali e portare alla formazione di una galla. Perché si formano le galle? La pianta perde il controllo della divisione cellulare. L’attività trofica o la femmina che depone le uova possono causare ipertrofia e lo stadio giovanile si riesce così a sviluppare all’interno della pianta, in un ambiente protetto che gli fornisce nutrimento.

Non si è ancora capito se l’insetto rilascia “volutamente” delle sostanze che causano la formazione della galla o se le sostanze presenti nella saliva o nelle secrezioni materne determinano una produzione eccessiva di ormoni vegetali per cui la galla viene prodotta. Gli insetti che producono galle sono principalmente emitteri, ditteri ed imenotteri. La formazione di galle rientra negli adattamenti degli insetti alla vita endofitica e offre protezione da predatori generici e condizioni ambientali difficili.

Da un punto di vista antropocentrico gli insetti possono avere interazioni positive, decompositori, impollinatori, entomofagi, o negative, vettori di patogeni, fitofagi. Svolgono ruoli essenziali negli ecosistemi e forniscono servizi ecosistemici, quali:

• Riciclo dei nutrienti, degradazione del legno e della lettiera, dispersione dei funghi, eliminazione di cadaveri in decomposizione, contribuiscono alla fertilità del suolo e alla sua stabilità;
• Propagazione delle piante, impollinazione e dispersione dei semi;
• Cibo per altri organismi;
• Mantenimento della composizione e della struttura delle comunità vegetali negli ambienti naturali, fitofagia, consumo di semi;
• Mantenimento della struttura delle comunità animali.

Molti insetti hanno un ruolo importante nel mantenere la struttura delle comunità di animali: predatori e parassitoidi possono essere utilizzati come mezzo per contenere i fitofagi, se viene rimosso il predatore di un fitofago questo può “esplodere”.

Alcuni esempi di decompositori sono:

• Collemboli;
• Coleotteri coprofagi e xilofagi;
• Ditteri saprofagi.

2 Xilofagi: si cibano di legno.

3 Blastofagi: si cibano di fusti verdi e rametti non lignificati.

Per quanto riguarda gli impollinatori, anche se le specie più note sono api e bombi, moltissimi altri apoidei hanno questa funzione. Ricordiamo anche i lepidotteri, anche se alcuni studi sostengono non siano proprio degli ottimi impollinatori, i coleotteri e i ditteri. Il contributo degli impollinatori alla produzione agricola vendibile vale circa 3 miliardi di euro solo in Italia. I servizi di impollinazione sono ormai una realtà molto diffusa.

Anche gli entomofagi sono preziosi alleati contro gli insetti dannosi e spesso ce ne accorgiamo solo quando squilibri operati dall’uomo ne causano la rarefazione. La larva dell’imenottero in foto si nutre dall’interno dell’afide fino a quando completa il suo ciclo vitale, che consiste in due mute.

Il G-Science e l’apocalisse degli insetti

Il G-Science è uno dei congressi scientifici più prestigiosi a livello mondiale. È stato il primo evento in cui si è parlato del ruolo degli insetti negli ecosistemi e del loro declino, con particolare attenzione alla riduzione dei servizi ecosistemici. C’è un po’ di assenza di dialogo tra scienza e governi. Gli insetti hanno un ruolo centrale nel mantenimento degli equilibri ecologici: sono essenziali per la produzione primaria, la sicurezza alimentare e la sostenibilità mondiale di una popolazione in costante crescita. Nonostante questo, in una visione antropocentrica, sono spesso considerati come fastidiosi e dannosi inquilini.

Offrono un servizio ecosistemico misurabile anche in termini economici: se consideriamo solo l’impollinazione e il ruolo di predatori e parassitoidi il peso economico di questo contributo vale circa il 10-15% della produzione primaria, almeno in Italia. Stime più generali ci indicano che negli Stati Uniti i servizi ecosistemici valgono circa 57 miliardi di dollari e a livello mondiale il doppio del PIL.

L’apocalisse degli insetti consiste in un impoverimento delle comunità di insetti e si è osservata a partire da circa 40 anni fa; riguarda soprattutto le aree temperate dell’emisfero nord. È chiaro che la causa della riduzione drammatica degli insetti sono l’uomo e le sue attività.

Alcune cause dell’apocalisse degli insetti

La perdita di biodiversità raggiunge il 75% in alcune zone e l’impatto riguarda principalmente l’habitat, la cui riduzione è determinante. È una strage poco nota all’opinione pubblica, più sensibile all’estinzione di specie di animali superiori, verso i quali c’è maggiore empatia. Un’altra questione che contribuisce è quella dei cambiamenti climatici, che hanno impatto sulla distribuzione geografica degli insetti; alcune specie vivono solo in determinate fasce climatiche, se le condizioni cambiano devono spostarsi, magari a quote più alte.

Molte specie di fitofagi sono riuscite a stabilirsi da noi. Anche l’urbanizzazione è un fattore importante, in quanto sottrae habitat e porta all’aumento dell’inquinamento acustico, luminoso e chimico.

L’agricoltura intensiva è tipicamente una monocoltura, quindi riduce la biodiversità vegetale. Gli insetticidi chimici di sintesi sono aspecifici, quindi intaccano anche tutti gli insetti che non necessitano di essere controllati, impollinatori; inoltre, sono persistenti, contaminazione. Un altro problema degli insetticidi, anche di quelli di nuova generazione, è la sindrome di spopolamento degli alveari: le api si indeboliscono e diventano più facilmente attaccabili da una specie di acaro, che succhia l’emolinfa delle larve.

Attualmente la legge impone un numero massimo di somministrazioni di insetticidi. Se una specie cambia areale potrebbe non trovare dei competitori, coccinella autoctona e coccinella alloctona, arancione e più grossa, introdotta volutamente per operazioni di controllo. Introdurre predatori e competitori alloctoni può portare anche alla scomparsa di altre specie, bisogna fare attenzione! La Comunità Europea sta facendo uscire dei bandi nell’ambito della ricerca sulla valutazione d’incidenza dei “pesticidi a basso rischio”.

L’estrazione di risorse naturali e le reti di trasporto causano frammentazione.

Bisogna rendere consapevole l’opinione pubblica e collaborare a livello internazionale.

Green Deal europeo (2020)

Programma che vuole portare l’Europa ad un’economia sostenibile e che consiste di 8 azioni:

• Rendere più ambiziosi gli obiettivi dell’UE in materia di clima per il 2030 e il 2050;
• Garantire l’approvvigionamento di energia pulita, economica e sicura;
• Mobilitare l’industria per un’economia pulita e circolare;
• Costruire e ristrutturare in modo efficiente sotto il profilo energetico e delle risorse;
• Obiettivo “inquinamento zero”, per un ambiente privo di sostanze tossiche;
• Preservare e ripristinare gli ecosistemi e la biodiversità;
• “Dal produttore al consumatore”, un sistema alimentare equo, sano e rispettoso dell’ambiente;
• Accelerare la transizione verso una mobilità sostenibile ed intelligente.

È una tabella di marcia per rendere sostenibile l’economia dell’UE ed illustra investimenti necessari e strumenti di finanziamento disponibili, spiegando come garantire una transizione equa ed inclusiva.

La Farm to Fork ha come obiettivo quello di rendere sostenibile tutta la filiera alimentare, dalla produzione primaria alla distribuzione e lavorazione della materia prima; inoltre si sta lavorando molto sulla rivalorizzazione degli scarti. Le 8 azioni elencate possono essere raggiunte tramite ricerca ed innovazione. In questa transizione nessuno deve essere lasciato indietro!

Il Green Deal sostiene che l’economia dipende dalla biodiversità. Per la prima volta la Comunità Europea si è fatta carico dei problemi, ha stabilito degli obiettivi e come raggiungerli. Nel 2050 non dovranno più esserci emissioni di gas a effetto serra. Per conseguire l’obiettivo sarà necessario:

• Investire in tecnologie rispettose dell’ambiente;
• Sostenere l’industria dell’innovazione;
• Introdurre forme di trasporto privato e pubblico più pulite, economiche e sane;
• Decarbonizzare il settore energetico;
• Garantire una maggiore efficienza energetica degli edifici;
• Collaborare con i partner internazionali.

L’importanza degli insetti

Sono una fonte di prodotti per l’uomo, basta pensare a tutti i prodotti dell’alveare. Il baco da seta non esiste più in natura, è solo da allevamento; non produce solo la seta ma anche fili per suture e materiale per protesi, rigetto basso. Un altro esempio sono le cocciniglie del carminio, che producono acido carminico, un colorante, E120. La chitina e i chitosani si ottenevano principalmente dai gamberetti, ma adesso il metodo è ritenuto poco sostenibile; la chitina è costituita da N-acetilglucosammina, il chitosano da D-glucosammina. Avere chitina negli imballaggi sfavorisce la crescita di microorganismi ed è utilizzata anche come agente chelante per i metalli, per produrre suture, garze e uniformare la tintura dei tessuti. Inoltre, anche se da noi sono poco consumati, gli insetti sono anche degli alimenti.

4 Coccinella alloctona: Harmonia axyridis.

Le stime suggeriscono che nel tempo aumenterà il consumo di proteine animali, soprattutto di pesce e polli. Coltiviamo il 50% del terreno per dare da mangiare agli animali che poi ci mangiamo, questo ha pochissimo senso! Le larve di Hermetia illucens, Musca domestica e Tenebrio molitor potrebbero essere usate come mangime per i polli e i pesci, in quanto contengono fino al 45% di proteine e 35% di grassi sulla sostanza secca. Inoltre, H. illucens può svilupparsi sugli scarti. La Comunità Europea ha consentito l’utilizzo di M. domestica, T. molitor, Alphitobius diaperinus, Acheta domesticus, Gryllus sigillatus e G. assimilis per l’acquacoltura, ma non per altri allevamenti.

Da dopo l’evento della “mucca pazza” è vietato utilizzare un substrato contenente proteine animali per un animale da allevamento, di conseguenza questi insetti vanno allevati solo su proteine vegetali. Possiamo dare scarti vegetali alle larve di H. illucens, ma non l’umido di casa nostra.

Tenebrio molitor adesso c’è una legge che permette l’utilizzo di per l’alimentazione umana e per la somministrazione a suini e pollame. È importantissimo però: studiare la biologia dell’insetto, valutare i substrati di scarto da utilizzare, la qualità nutrizionale, le performance degli animali allevati con tale metodo e successivamente le qualità organolettiche della carne e l’eventuale contaminazione, oltre a studiarne la sostenibilità e sviluppare un metodo il più possibile standardizzato.

Le interazioni negative con l’uomo e le sue attività

La fitofagia può causare danni alla pianta, ai prodotti da raccogliere o ai prodotti dopo la raccolta. I fitofagi possono essere: monofagi, mosca dell’olivo, fillossera della vite, oligofagi, si nutrono a spese di piante non affini filogeneticamente, come la piralide del mais che attacca mais e peperone, polifagi, numero indefinito di specie vegetali.

Un aspetto meno noto della fitofagia è la trasmissione di patogeni. L’80% dei patogeni delle piante, virus, batteri, fitoplasmi, sono trasmessi dai fitofagi. La maggior parte ricade nell’ordine degli emitteri, tutti fitomizi, appartenenti agli eterometaboli e gruppo più numeroso dopo gli olometaboli. Pur non essendo fitomizi trasmettono patogeni anche i curculionidi, i crisomelidi e i coccinellidi. Trasmettono patogeni: tripidi, pentatomorfi, cimici, cicadelle, sputacchine, aleurodidi, cocciniglie, afidi.

{All’interno dei rincoti distinguiamo: Sternorrhyncha, Fulgoromorpha, Cicadomorpha, Coleorrhyncha, Heteroptera.}

Ordini di fitofagi che causano gravi danni a colture e piante ornamentali → larve di lepidottero, soprattutto alle parti aeree della pianta, coleotteri, sia larve che adulti, ditteri, di solito polifagi e carpofagi, e afidi.

Phoenix canariensis è caratterizzata da foglie pennate e tronco robusto ed è una delle specie più utilizzate nell’ambito dell’arredo urbano; oltre il 90% è stato attaccato dal punteruolo delle palme, originario dell’Asia sud-orientale.

La fitofagia è considerata dannosa, in quanto interferisce con l’attività umana, l’economia, la salute e porta a competizione per le risorse limitate. In agricoltura la dannosità dei fitofagi varia in funzione dell’organo della pianta scopo della produzione. Possono causare:

• Danni diretti, attaccano la parte commerciale della pianta;
• Danni indiretti, attaccano le parti non oggetto di commercializzazione, ma compromettono la produzione.

5 Agente chelante: antagonista dei metalli pesanti, compete per i gruppi funzionali in modo da neutralizzarne gli effetti tossici e aumentarne l’escrezione.

6 Mucca pazza: malattia neurologica degenerativa dei bovini.

7 Fitoplasmi: batteri privi di parete cellulare che possono vivere solo all’interno della pianta e dell’insetto vettore.

Alcuni fitofagi causano entrambi i danni, piralide del mais → erode le cariossidi e scava nello stocco, afide grigio del melo → danneggia foglie e frutti.

Il danno può essere:

• Fisiologico, in riferimento al