Gli insetti e i microrganismi che si nutrono di piante, tagliano foglie, modificano i tessuti fogliari o producono macchie fogliari e altri tipi di danni, sono generalmente conosciuti come parassiti e considerati dannosi, tuttavia le interazioni tra le piante e i loro nemici naturali sono importanti fonti di biodiversità.
Nelle foreste tropicali, ad esempio, questi "parassiti" fanno parte di grandi reti ecologiche da cui dipende il funzionamento degli ecosistemi. Se diminuissero, l'intera foresta potrebbe esserne colpita, con conseguenze poco conosciute.
Un articolo pubblicato sul Journal of Ecology mostra che la perdita di grandi mammiferi erbivori come tapiri, cervi e pecari può essere un fattore nel declino delle interazioni tra le piante e i loro nemici naturali.
"La ricchezza delle specie vegetali aumenta nel breve termine in assenza di grandi mammiferi che si nutrono di piante e calpestano o modificano la struttura del suolo. Poiché i patogeni hanno rapporti molto specifici con le piante ospiti, la loro capacità di diffondersi e continuare il loro ciclo vitale diminuisce in aree con maggiore ricchezza di specie.
"Un declino nelle interazioni pianta-patogeno può avere conseguenze evolutive per entrambi", ha affermato Carine Emer, prima e co-corrispondente autrice dell'articolo. Lo studio descritto è stato condotto mentre era ricercatrice post-dottorato presso l'Istituto di Bioscienze dell'Università Statale di San Paolo (IB-UNESP) a Rio Claro, in Brasile.
Un'altra possibile ragione per la diminuzione dell'abbondanza di agenti patogeni in assenza di grandi erbivori è il fatto che questi mammiferi percorrono lunghe distanze nella foresta e trasportano microrganismi tra le piante, cosa che non accade quando si estinguono localmente.
I risultati riportati nell’articolo derivano da due progetti. Quello più recente, "DEFAU-BIOTA:gli effetti della defaunazione sul carbonio del suolo e sulla diversità funzionale delle piante nella foresta pluviale atlantica", è condotto da Mauro Galetti, professore all'IB-UNESP e ultimo autore dell'articolo.
L'altro progetto è "Conseguenze ecologiche della defaunazione nella foresta pluviale atlantica", guidato sempre da Galetti, che dal 2009 lavora a un esperimento di esclusione degli erbivori comprendente un gran numero di appezzamenti forestali accoppiati aperto-chiuso, ciascuno di 15 metri quadrati, in quattro località nello stato di San Paolo. I terreni chiusi sono recintati per impedire l'ingresso di grandi mammiferi che possono vagare liberamente dentro e fuori i terreni aperti.
Le fototrappole su tutti gli appezzamenti consentono ai ricercatori di osservare gli effetti dell'esclusione di pecari, tapiri, cervi, pacas e agoutis (esclusione) sulle piante e sul suolo, nonché sulle interazioni ecologiche come il consumo di foglie da parte degli insetti. Precedenti ricerche del gruppo hanno dimostrato l'importanza dei grandi mammiferi per la fertilizzazione del suolo, la strutturazione spaziale delle comunità vegetali e la dispersione dei semi nelle foreste.
Galetti è anche uno dei principali ricercatori del Centro di ricerca sulla biodiversità e i cambiamenti climatici (CBioClima), un centro di ricerca, innovazione e diffusione (RIDC).
Mammiferi, insetti e microrganismi
Nel loro ultimo studio, i ricercatori hanno analizzato i danni a 10.050 foglie di 3.350 piante in 86 appezzamenti nelle aree di Itamambuca, Ilha do Cardoso, Carlos Botelho State Park e Vargem Grande Paulista.
Hanno classificato i danni alle foglie in cinque gruppi funzionali, compresi i danni causati da insetti (come larve di coleotteri e farfalle) e da agenti patogeni (come batteri, funghi e virus). Hanno analizzato le foglie di piante con un'altezza di 1 metro o meno. Questi alberi e altre piante appartengono al sottobosco, lo strato di vegetazione tra la volta della foresta e il suolo della foresta, e si trovano al livello giusto affinché i grandi erbivori possano rimuovere le foglie.
I ricercatori hanno valutato il danno fogliare su una scala da 0 (nessun danno) a 6 (75%–99% danneggiato). Nelle aree prive di grandi erbivori (appezzamenti chiusi), il danno totale alle foglie era inferiore del 9% (rispetto agli appezzamenti aperti) e il danno causato esclusivamente da agenti patogeni era inferiore del 29%. Non sono state riscontrate differenze significative nei danni causati dagli insetti negli appezzamenti chiusi e aperti.
"Le piante hanno interagito con i loro nemici naturali per migliaia di anni in una corsa agli armamenti che prevedeva attacco e difesa. Le difese che hanno sviluppato sono sia fisiche che chimiche. Gli agenti patogeni e altri nemici naturali creano nuove forme di attacco e le piante rispondono con nuove difese .
"Questo processo è fondamentale per produrre e mantenere la biodiversità poiché può portare alla nascita di nuove specie di piante e organismi che interagiscono con esse", ha affermato Emer, attualmente ricercatore presso il Giardino Botanico di Rio de Janeiro e l'Istituto Juruá.
A lungo termine, una riduzione dell’interazione pianta-patogeno può significare che il processo cessa di contribuire alla biodiversità attraverso la selezione naturale. Recentemente, ad esempio, ricercatori tedeschi hanno analizzato foglie fossili e hanno mostrato come i grandi cambiamenti nelle strutture della vegetazione negli ultimi 66 milioni di anni abbiano portato alla perdita di interazioni e diversità funzionale in alcuni gruppi di insetti erbivori.
Una tendenza simile potrebbe essersi verificata a seguito della perdita di agenti patogeni in aree soggette a cambiamenti nelle strutture della vegetazione a causa della perdita di grandi mammiferi.
"Il nostro studio ha prodotto risultati innovativi e proprio per questo meriterebbe di essere esteso ad altre aree della Foresta Atlantica del Brasile e ad altre foreste tropicali. In ogni caso ha evidenziato un ulteriore problema che può essere causato dall'estinzione dei grandi mammiferi, " ha detto Emer.
Nacho Villar, l'altro autore corrispondente dell'articolo, è attualmente ricercatore presso l'Istituto olandese di ecologia (NIOO-KNAW). I coautori Natália Melo, Valesca Ziparro e Sergio Nazareth hanno effettuato il lavoro sul campo e l'identificazione botanica.
Ulteriori informazioni: Carine Emer et al, L'interazione tra defaunazione e diversità filogenetica influisce sui danni fogliari causati dai nemici naturali nelle piante tropicali, Journal of Ecology (2024). DOI:10.1111/1365-2745.14273
Informazioni sul giornale: Giornale di ecologia
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