1 DIPARTIMENTO DI SCIENZE DELL'AMBIENTE FORESTALE E DELLE SUE RISORSE DOTTORATO DI RICERCA IN ECOLOGIA FORESTALE XX CICLO BIODIVERSITÀ DELL‟ENTOMOFAUNA IN AMBIENTI FORESTALI DELL‟ALTO LAZIO: IL CASO DEI DITTERI SIRFIDI Settore scientifico disciplinare prevalente: AGR/05 Coordinatore Prof. Paolo De Angelis Dipartimento di Scienze dell‟Ambiente Forestale e delle sue Risorse Dottorando Marco Prestininzi Tutori prof. Giuseppe Scarascia Mugnozza Dipartimento di Scienze dell‟Ambiente Forestale e delle sue Risorse prof. Marzio Zapparoli Dipartimento di Protezione delle Piante, Università della Tuscia, Viterbo 2 Università degli Studi della Tuscia Dipartimento di Scienze dell‟Ambiente Forestale e delle sue Risorse (DISAFRI) Via S. Camillo de Lellis, snc 01100 Viterbo Corso di Dottorato di Ricerca in Ecologia Forestale Coordinatore: Prof. Paolo De Angelis Tesi di Dottorato di Ricerca in Ecologia Forestale (XX ciclo) di: Marco Prestininzi Gennaio 2009 E l'acqua si riempie di schiuma il cielo di fumi la chimica lebbra distrugge la vita nei fiumi uccelli che volano a stento malati di morte il freddo interesse alla vita ha sbarrato le porte un'isola intera ha trovato nel mare una tomba il falso progresso ha voluto provare una bomba poi pioggia che toglie la sete alla terra che è viva invece le porta la morte perché è radioattiva ……………………………….. e presto la chiave nascosta di nuovi segreti 3 così copriranno di fango persino i pianeti vorranno inquinare le stelle la guerra tra i soli i crimini contro la vita li chiamano errori Eppure il vento soffia ancora spruzza l'acqua alle navi sulla prora e sussurra canzoni tra le foglie bacia i fiori li bacia e non li coglie eppure sfiora le campagne accarezza sui fianchi le montagne e scompiglia le donne fra i capelli corre a gara in volo con gli uccelli Eppure il vento soffia ancora!!! EPPURE SOFFIA (1977 - Pierangelo Bertoli) Indice Pagina ABSTRACT 6 RIASSUNTO 8 4 OBIETTIVI DELLA RICERCA 10 PARTE GENERALE 11 BIODIVERSITÀ Definizione di Biodiversità 12 Biodiversità, ecositemi e società umana 15 MISURAZIONE DELLA BIODIVERSITÀ La biodiversità globale interpretata come diversità delle specie 16 Alcuni indici descrittivi della biodiversità delle specie 18 Il peso degli Artropodi nella composizione della biodiversità 21 Gli Artropodi come bioindicatori 22 Biodiversità e Insetti 24 Attuali conoscenze intorno alla biodiversità della fauna entomologica della canopy 26 I Ditteri Sirfidi: generalità e loro uso come bioindicatori 27 PARTE SPERIMENTALE 30 LE RISERVE NATURALI IN CUI RICADONO LE AREE DI CAMPIONAMENTO Riserva Naturale Regionale del Lazio “Selva del Lamone” 31 Riserva Naturale Regionale del Lazio “Monte Rufeno” 37 MATERIALI E METODI 40 LE AREE DI STUDIO L’area di campionamento della Selva del Lamone 41 L’area di campionamento di Monte Rufeno 47 METODOLOGIA DI CAMPIONAMENTO Le trappole malaise 53 Il campionamento 54 Gli studi sugli insetti raccolti in bosco 57 RISULTATI 62 I RISULTATI DELLE RILEVAZIONI TERMICHE 63 I RISULTATI CIRCA GLI INSETTI RACCOLTI Dati aggregati 65 I Ditteri Sirfidi 73 DISCUSSIONE 88 RINGRAZIAMENTI 92 BIBLIOGRAFIA 93 5 ABSTRACT Surveys carried out in this doctoral thesis aimed at contributing to the knowledge of insect biodiversity of some forestry environments of Northern Lazio – Central Italy. To this purpose, in 2006, samples of insects were weekly gathered from April to August, by means of Malaise traps which were placed both on the ground and close to the canopy layer. The sampling sites were 6 located inside two Region Natural Reserve areas, named “Monte Rufeno” and “Selva del Lamone”, mainly characterized by semi-natural stands of oak trees (Quercus cerris L.). For the whole period, at Lamone site a total amount of 73,022 insect specimens were collected from traps placed on the ground, whereas 21,659 insect specimens were collected from the canopy layer traps, which was equal to 77% and 23% respectively. At Rufeno site, the amount of gathered insect specimens was 53,599 from the ground traps and 12,348 from the canopy traps, that is 81% and 19% respectively. Specimens captured at Lamone area belonged to the following major Orders: Diptera (62%), Hymenoptera (18.5%), Lepidoptera (7.5%), Coleoptera (5.9%), Homoptera (3.5%), Collembola (0.8%), Heteroptera (0.5%) and Psocoptera (0.3%). All the remaining observed taxa such as Diplura, Ephemeroptera, Isoptera, Orthoptera, Phasmatodea, Dermaptera, Plecoptera, Thysanoptera, Raphidioptera, Planipennia, Mecoptera and Siphonaptera, did not exceed 1% altogether. Similarly, insect specimens collected at Rufeno area mainly belonged to the following taxa:Diptera (67.6%), Hymenoptera (16.7%), Lepidoptera (5%), Coleoptera (4%), Homoptera (4%), Collembola (1.3%), Psocoptera (0.5) and Heteroptera (0.3%). Blattaria, Orthoptera, Plecoptera, Thysanoptera, Raphidioptera, Planipennia, Mecoptera and Trichoptera summed up 0.6% altogether. Within Diptera Brachycera, specimens belonging to the following Families were sorted and counted: Tabanidae (8151 at Lamone and 563 at Rufeno), Stratiomyidae (93 at Lamone and 26 at Rufeno) Syrphidae (322 at Lamone and 192 at Rufeno) e Tachinidae (717 at Lamone and 248 at Rufeno). Their spatial (ground and canopy) and temporal (flight period) distribution was also studied. Particular attention was given to Syrphidae (hoverflies), as the insects belonging to this Family play an important role in different aspects of a forestry ecosystem. Firstly, with the assistance of a taxonomist, a catalogue of Syrphid species was compiled resulting in 45 species found at Lamone and 38 species found at Rufeno. Secondly, for both hoverfly communities, several indexes related with biodiversity measures were calculated, such as Margalef & Menchinick, Shannon, Simpson, Hill. Thirdly, it has been applied Syrph-the-Net (StN), a software which uses syrphid species as bioindicators, through a specific function (FMB) which describes the level of biodiversity conservation of an ecosystem. The most relevant observations pointed out from the above mentioned surveys on syrphid flies can be summarized as follows: it was captured Sphiximorpha garibaldi Rondani, 1860, a species known only as type and not seen 7 anymore in Italy since its description. it was captured Criorhina pachymera Egger, 1858, species not reported in the Italian Fauna checklist (2003) both sites present similar species richness, although biodiversity and evenness at Rufeno site seems to be slightly higher according to StN, the FMBs obtained for the observation areas were 61% at Lamone and 67% at Rufeno. It implies that both the investigated ecosystems are well preserved and can support a high degree of biodiversity. RIASSUNTO La ricerca illustrata in questa tesi di dottorato è stata condotta allo scopo di fornire un contributo alla conoscenza della biodiversità dell‟entomofauna degli ambienti forestali italiani del Lazio del Nord (alto lazio). Per raggiungere il succitato obiettivo sono stati raccolti campioni di insetti settimanalmente, nell‟anno 2006, da aprile ad agosto, con trappole di tipo “Malaise”, collocate al 8 suolo e in prossimità della chioma degli alberi (canopy layer), in boschi seminaturali dominati da cerro (Quercus cerris L.) delle Riserve Naturali Regionali di “Monte e Rufeno” e della “Selva del Lamone”. Per l‟intero periodo, le trappole collocate al Lamone hanno fatto registrare rispettivamente 73022 (77%) e 21659 (23%) catture di insetti vicino al suolo e nella canopy. A Rufeno invece sono stati rilevati 53599 ( 81%) campioni di esapodi vicino al suolo e 12348 (19%) nella canopy. In totale sono stati raccolti 160628 insetti. Al Lamone gli esemplari raccolti (94681) appartengono prevalentemente ai taxa Diptera (62%), Hymenoptera (18,5%), Lepidoptera (7,5%), Coleoptera (5,9%), Homoptera (3,5%), Collembola (0,8%), Eteroptera (0,5%) e Psocoptera (0,3). Diplura, Ephemeroptera, Isoptera, Orthoptera, Phasmatodea, Dermaptera, Plecoptera, Thysanoptera, Raphidioptera, Planipennia, Mecoptera e Siphonaptera sono gli altri ordini tassonomici osservati al Lamone che rappresentano complessivamente l‟1% del campione degli esemplari registrati. Anche a Rufeno gli insetti campionati (65947) sono costituiti prevalentemente da Diptera (67,6%), Hymenoptera (16,7%), Lepidoptera (5%), Coleoptera (4%), Homoptera (4%), Collembola (1,3%), Psocoptera (0,5) ed Eteroptera (0,3%). Blattaria, Orthoptera, Plecoptera, Thysanoptera, Raphidioptera, Planipennia, Mecoptera e Trichoptera sono costituiti complessivamente dal rimanente 0,6% degli esemplari campionati. All‟interno del taxon dei ditteri brachiceri, sono stati smistati e contati gli esemplari di Ditteri delle famiglie Tabanidae (8151 a Lamone; 563 a Rufeno), Stratiomyidae (93 a Lamone; 26 a Rufeno) Syrphidae (322 a Lamone e 192 a Rufeno) e Tachinidae (717 a Lamone e 248 a Rufeno). È stata inoltre studiata la loro distribuzione spaziale (suolo e canopy layer) e temporale (periodo dei voli). È stata data particolare attenzione ai Syrphidae, in quanto gli insetti appartenenti a questa famiglia giocano un ruolo importante negli ecosistemi forestali. In primo luogo, con l‟assistenza di un tassonomista, è stato redatto un catalogo di sirfidi di 45 specie osservate al Lamone e di 38 specie osservate a Monte Rufeno. In secondo luogo, per entrambe le comunità di sirfidi, sono stati calcolati diversi indici relativi alle misurazioni di biodiversità, quali Margalef, Menchinick, Shannon, Simpson, Hill. In terzo luogo, è stato applicato Syrph-the-Net (StN), un software che usa i sirfidi come bioindicatori, attraverso una specifica funzione (FMB) che descrive il livello di conservazione della biodiversità in un ecosistema. I risultati più rilevanti relativi alle succitate ricerche sui ditteri sirfidi possono essere sintetizzate come segue: è sta catturata Sphiximopha garibaldi Rondani, 1860, specie nota solo sul tipo e mai più 9 rinvenuta in Italia dopo la sua descrizione; è stata catturata Criorhina pachymera Egger, 1858, specie non elencata nella checklist of the italian fauna on line (2003); entrambi i siti presentano una ricchezza specifica simile, sebbene a Monte Rufeno sembra essere leggermente più alta la biodiversità e l‟omogeneità; In base a StN, la FMB ottenuta per le aree di osservazione è stata del 61% al Lamone e del 67% a Rufeno. Ciò implica che entrambi gli ecosistemi investigati sono ben preservati e possono supportare un alto grado di biodiversità. OBIETTIVI DELLA RICERCA La ricerca è stata concepita per fornire un contributo alla conoscenza della biodiversità delle comunità animali che popolano gli ecosistemi forestali laziali. Si tratta in particolare di studi qualitativi e quantitativi sugli insetti raccolti settimanalmente, nell‟anno 2006, da aprile ad agosto, con trappole di tipo “Malaise”, collocate al suolo e in 10 prossimità della chioma degli alberi, in boschi seminaturali dominati da cerro (Quercus cerris L.) delle Riserve Naturali Regionali di Monte Rufeno e della Selva del Lamone. Gli studi sono stati condotti allo scopo di:  misurare in entrambe le riserve naturali, la ricchezza e l‟abbondanza degli ordini tassonomici degli insetti campionati e, all‟interno del taxon dei ditteri brachiceri, delle famiglie Tabanidae, Stratiomyidae, Syrphidae e Tachinidae, per la loro valenza come possibili indicatori biologici della qualità degli ecosistemi di cui fanno parte;  conoscere, nelle aree saggiate, la distribuzione spaziale e temporale dei taxa selezionati;  verificare il ruolo della chioma arborea nella distribuzione spaziale della diversità entomologica nelle stazioni di campionamento;  redigere un catalogo delle specie di Sirfidi osservate a Monte Rufeno e alla Selva del Lamone;  analizzare e valutare lo stato di conservazione degli ecosistemi boschivi teatro degli studi basandosi sulla presenza/ assenza delle singole specie di sirfidi. Il contesto planetario caratterizzato da una crescente erosione genetica, con progressiva estinzione di popolazioni e di specie viventi, giustifica l‟obiettivo di acquisire e di elaborare dati circostanziati intorno alla tassocenosi entomologica degli ecosistemi forestali in modo da contribuire ad un eventuale successivo sviluppo di progetti di conservazione e valorizzazione delle risorse genetiche. Il tentativo, se non altro, è quello di acquisire conoscenze più dettagliate possibili sulla biodiversità degli insetti degli ecosistemi saggiati, prima che l‟eventuale progressiva erosione o scomparsa di intere popolazioni precluda la possibilità di scoprire le cause e gli effetti di tali perdite. A ciò si aggiunga il rischio di perdere addirittura biodiversità di specie prima ancora che queste possano essere scoperte. L‟uso di un sistema di valutazione ambientale basato sulla rilevazione di determinati Taxa di insetti come bioindicatori contribuisce alla connotazione ecologica della presente ricerca e può gettare le basi per un approccio alternativo alla misurazione diretta del ciclo dei nutrienti, del trasferimento di energia, del bilancio del carbonio e della valutazione dell‟impatto delle attività umane nelle diverse tipologie di foreste laziali.