L’ecosistema dei pascoli alpini è un complesso habitat multidimensionale che racchiude migliaia di specie animali, vegetali e microrganismi in una complessa rete relazionale che si estende sia sopra che all’interno del suolo.
Le attività biologiche perpetuate dalle comunità microbiche (microbiota) nel suolo sono fondamentali per numerosi processi essenziali quali ad esempio la mineralizzazione dei nutrienti e la degradazione di sostanze potenzialmente nocive. Da un punto di vista ecologico, una maggiore diversità nella comunità microbica è spesso associata a ridondanza nell’assolvimento delle funzioni biologiche che caratterizzano la comunità e a una maggiore stabilità o resilienza ai cambiamenti.
Alla base degli equilibri che caratterizzano l’ecosistema dei pascoli c’è una complessa rete di interazioni tra microbiota, piante e animali (invertebrati e vertebrati). La megafauna, che comprende sia animali selvatici sia animali da reddito, è parte integrante dell’ecosistema alpino e contribuisce attivamente al mantenimento dei pascoli, delle comunità vegetali e alla definizione dell’agro-ecosistema locale. Sebbene le interazioni tra microrganismi, piante e fauna siano spesso trascurate nell’ambito delle strategie di conservazione della biodiversità e la tutela di questi habitat caratteristici, queste stesse interazioni sono determinanti per numerosi servizi essenziali fornitici dall’ecosistema, incluso il mantenimento della struttura e della fertilità del suolo e lo stato di salute delle piante.
Con i cambiamenti climatici
L’Europa centrale e l’areale alpino stanno subendo cambiamenti climatici importanti, che potrebbero portare a un aumento della temperatura nelle Alpi pari a 2,3-4,0°C. La perturbazione degli ecosistemi alpini ad opera del riscaldamento climatico si traduce nella variazione della distribuzione di specie animali e vegetali verso le cime montuose e nella colonizzazione degli ecosistemi alpini da parte di nuove specie provenienti da zone più calde.
Il microbiota del suolo è fortemente influenzato dai fattori biotici e abiotici quali ad esempio l’umidità, la temperatura, la tecnica culturale e il contenuto organico. Gli effetti causati del cambiamento climatici sul microbiota dell’ecosistema alpino e il suo impatto sulla complessa rete di interazioni che i microrganismi intessono con altri componenti del suolo sono tuttora largamente sconosciuti.
Data l’importanza della biodiversità del suolo per la sostenibilità degli agro-ecosistemi alpini e l’impatto che il cambiamento climatico potrebbe avere su questi ecosistemi, c’è un urgente bisogno di acquisire una maggiore comprensione della composizione, diversità e funzione del microbiota che risiede nei suoli alpini.
Progetto Microvalu: studio della micro-biodiversità in pascoli alpini
Il progetto “Microvalu - Evaluating microbiodiversity in Alpine pastures”, finanziato dall’Euregio Science Fund (3rd Call 2017, Ipn94), è una collaborazione scientifica fra l’Eurac Research di Bolzano, l’Università di Innsbruck, e la Fondazione E. Mach di San Michele all’Adige (Tn). Nasce dalla volontà di colmare questo vuoto di conoscenza mediante la creazione di sinergie tra ambiti di ricerca altamente diversificati come la microbiologia, il monitoraggio di parametri ambientali, la chimica del suolo, l’ecologia della flora e della fauna alpina.
Lo scopo di questo progetto di ricerca è quello di identificare i fattori biotici e abiotici che influiscono maggiormente sulla diversità microbica e faunistica nel suolo di pascoli alpini e prevedere in che modo queste comunità potrebbero essere influenzate dai cambiamenti climatici.
Per il raggiungimento di questi obiettivi, la ricerca prevede di studiare l’agro-ecosistema alpino lungo un gradiente altitudinale e focalizzandosi sullo studio del microbiota del suolo, della rizosfera, degli invertebrati, e degli animali selvatici e da reddito che insistono sugli stessi siti.
Lo studio del microbiota dei campioni è tuttora in corso d’opera e prevede tra l’altro l’utilizzo di tecniche all’avanguardia che permettono la classificazione di tutti i ceppi dei microorganismi contenuti in un singolo campione biologico mediante l’utilizzo di tecniche innovative di sequenziamento e analisi del DNA che sono chiamate ‘metatassonomia’.
Nel caso degli animali vertebrati, la ricerca è incentrata sullo studio sia di animali al pascolo, come bovini, ovini, cavalli e asini, sia animali selvatici, questi ultimi rappresentati da cervo, capriolo e lepre.
Per tutte queste specie, il progetto si focalizza sull’indagine di campioni fecali in quanto il loro microbiota è ritenuto essere rappresentativo di quello presente del tratto terminale dell’intestino.
Il microbioma degli habitat dell’ecosistema alpino
Una migliore comprensione della composizione delle comunità microbiche che risiedono nei diversi habitat dell’agro-ecosistema alpino è determinante al fine di studiarne le interazioni. La nostra ricerca mette in evidenza che i diversi habitat che costituiscono l’ecosistema alpino sono caratterizzati da specifici microbiomi (vedi Figura A). Questi microbiomi differiscono sia per la loro composizione, sia per quanto riguarda l’uniformità della distribuzione delle classi tassonomiche nella comunità.
A titolo di esempio, mentre il suolo presentano una elevata numerosità di classi tassonomiche all’interno della comunità microbica e un livello di uniformità nella loro abbondanza relativamente alto, il microbioma della rizosfera e i campioni fecali di bovini al pascolo sugli stessi siti di campionamento risulta essere chiaramente dominato da un numero ristretto di classi di microorganismi.
Questo fenomeno mette in luce un primo livello di diversità tra comunità microbiche associate ai singoli habitat ed evidenza la profondità del rapporto tra microbiota e habitat, sia esso rappresentato da una specie ospite (come nel caso dei bovini) o dalla elevata prossimità con essa, come nel caso della rizosfera. In aggiunta a questo, la variazione nella composizione di microbiomi derivanti da individui diversi della stessa specie (ad esempio feci bovine o macrofauna) evidenzia la rilevanza della relazione tra microbiota e il singolo individuo che lo ospita. Il confronto tra microbiomi derivanti da diversi campioni mediante strumenti statistici di ecologia microbica che sono tuttora in corso, ci permetterà di evidenziare i rapporti di similarità nella composizione dei microbiota dei singoli habitat presenti nell’ecosistema
In conclusione, lo studio del microbiota mediante tecnologie di ultima generazione permette di estendere lo studio della biodiversità nei pascoli alpini al livello di micro-biodiversità dei diversi habitat che ne caratterizzano l’agro-ecosistema.
