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Beat Wermelinger

Forschungsanstalt WSL

Istituto federale di ricerca WSL
Entomologia forestale
Zürcherstrasse 111
CH - 8903 Birmensdorf

Tel: +41 44 739 22 58
Fax: +41 44 739 22 15

Articolo

Autore/i: Oliver Jakoby, Beat Wermelinger, Golo Stadelmann, Heike Lischke
Redazione: WSL, Svizzera
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Scolitide dell’abete rosso e cambiamenti climatici

Modellazione del futuro rischio d’infestazione da parte del bostrico tipografo

Il bostrico tipografo è uno dei principali insetti nocivi dei boschi svizzeri. Con il previsto aumento delle temperature, il bostrico dovrebbe assumere un’importanza sempre maggiore. Con l’aiuto di vari modelli, gli scienziati hanno quantificato gli effetti dei cambiamenti climatici sul bostrico tipografo, sull’abete rosso e sulla relativa probabilità d’infestazione.

Buchdrucker beim Abflug
Fig. 1 - Verso la fine di questo secolo, lo sfarfallamento primaverile del bostrico tipografo inizierà in media 20 giorni prima, alle alte quote sino a oltre un mese prima.
Foto: Beat Wermelinger (WSL)

Il bostrico tipografo (Ips typographus, Fig. 1) è parte integrante di ogni abetaia e normalmente popola gli alberi più deboli o quelli appena morti. I cambiamenti climatici in corso stanno alterando l’ambiente sia per l’albero ospite abete rosso, sia per il bostrico tipografo. L’aumento delle temperature causerà non solo un maggiore fabbisogno di acqua ma anche, in combinazione con il previsto calo delle precipitazioni estive, un aumento del livello di stress da siccità delle piante ospiti, favorendo così la predisposizione dell’abete rosso a essere attaccato dal bostrico.

In questo contesto, gli scienziati dell’Istituto federale di ricerca WSL hanno modellato lo sviluppo del bostrico tipografo e la predisposizione all’infestazione considerando diversi scenari climatici. I calcoli su modello forniscono informazioni su come si potrebbe sviluppare in futuro la probabilità d’infestazione degli abeti rossi nelle varie regioni della Svizzera.

I modelli utilizzati

I modelli utilizzati mirano a fornire informazioni sull’evoluzione del rischio dei boschi svizzeri di essere infestati dal bostrico in seguito ai cambiamenti climatici. Da un lato i ricercatori hanno utilizzato un modello fenologico per simulare l’evoluzione del coleottero (dinamica della popolazione, sviluppo generazionale e caratteristiche di sfarfallamento) e, dall’altro, un semplice modello di bilancio dell’umidità del suolo che ha permesso loro di calcolare lo stress da siccità dell’abete rosso. La futura diffusione dell’abete rosso è stata calcolata con un modello forestale esplicito sotto il profilo spaziale. Un quarto modello è stato impiegato per il calcolo della predisposizione all’infestazione in base ai parametri specifici del sito e del soprassuolo.

  1. Il modello fenologico simula lo sviluppo del bostrico tipografo in funzione dei dati della temperatura diurna. Esso considera i principali processi biologici del bostrico tipografo e permette di valutare sia il numero di generazioni per anno, sia la struttura della popolazione in relazione all’età in un qualsiasi momento dell’anno.
  2. Per il calcolo della siccità è stato utilizzato un semplice modello di bilancio dell’umidità del suolo. Il modello si basa su un indice di siccità calcolato in funzione dei valori delle precipitazioni quotidiane, delle temperature medie diurne, dell’inclinazione ed dell’esposizione del pendio così come della capacità idrica di ritenuta utile.
  3. La potenziale dinamica spazio-temporale dell’abete rosso nell’interazione con le altre specie arboree è stata simulata con il modello paesaggistico-forestale TreeMig. Quest’ultimo descrive la dinamica locale di complessivamente 30 specie arboree sulla base dei processi insediamento, crescita, mortalità e competizione per la luce, nonché le interazioni spaziali causate dalla produzione e distribuzione dei semi.
  4. Per valutare la predisposizione all’infestazione da parte del bostrico tipografo è stato adattato il modello per esperti PAS (Predisposition Assessment System). Quest’ultimo valuta il rischio di un soprassuolo sulla base di diversi fattori abiotici e biotici.

Modellazione della fenologia del bostrico tipografo sotto gli effetti dei cambiamenti climatici

Un parametro importante a cui è esposto un sito sotto il profilo del rischio di infestazione da parte del bostrico tipografo è il numero di generazioni che possono essere create in quel luogo ogni anno. Se è disponibile una sufficiente quantità di materiale riproduttivo adatto, la popolazione si moltiplica con ogni successiva generazione. Da una coppia riproduttrice svernante possono svilupparsi in tre generazioni (senza generazioni sorelle) e in condizioni ideali oltre 30’000 coleotteri (1a gen. ≈ 50 coleotteri, 2a gen. ≈ 1250 coleotteri con una percentuale del 50% di femmine).

a) Numero di generazioni nelle attuali condizioni climatiche

Nelle attuali condizioni climatiche, in un anno mediamente caldo il modello simula due generazioni nell’Altipiano svizzero e alle basse quote delle Alpi, una generazione sulle Alpi e alle alte quote del Giura (Fig. 2). In un anno freddo si può sviluppare in tutta la Svizzera, eccetto alle quote calde dell’Altipiano svizzero, una sola generazione. Durante il torrido 2003, in alcune parti dell’Altipiano svizzero è stata deposta una terza generazione. Esclusivamente alle alte quote e nei siti esposti a nord del Giura e delle Alpi si è sviluppata, come previsto dal modello, una sola generazione.

   
Numero medio di generazioni di coleotteri nelle attuali condizioni climatiche  
numero di generazioni in funzione dell’altitudine  
Fig. 2 - Numero medio di generazioni di coleotteri nelle attuali condizioni climatiche (1980-2009). In alto: distribuzione geografica del numero medio di generazioni deposte. Un valore ad es. di 1,50-1,99 significa che vengono più spesso depositate due generazioni che una. In basso: numero di generazioni in funzione dell’altitudine con fascia di previsione del 95%.  
   
b) Effetti dei cambiamenti climatici sul numero di generazioni
Brutbild des Buchdruckers
Fig. 3 - Dal momento che la velocità di sviluppo del bostrico tipografo aumenta nettamente con l’aumentare delle temperature, in futuro nella maggior parte degli anni si svilupperà una generazione supplementare.
Foto: Beat Wermelinger (WSL)

L’aumento delle temperature farà sì che in futuro potranno svilupparsi più generazioni rispetto a oggi. Da un lato ciò è dovuto all’inizio anticipato del periodo di sfarfallamento dei coleotteri e, dall’altro, alla più alta velocità di sviluppo degli stadi giovanili. Se si confronta l’attuale distribuzione generazionale in un anno caldo, medio e freddo con anni corrispondenti della fine di questo secolo (scenario A1B), si nota un aumento del numero di generazioni in ampie parti della Svizzera (Fig. 4). Una situazione come quella del torrido 2003 sarebbe quindi prevista in un anno medio. Persino negli anni freddi potrebbero svilupparsi sino alle Prealpi due generazioni, mentre in anni molto caldi saranno possibili in tutta la Svizzera, eccetto alle alte quote del Giura e delle Alpi, tre generazioni.

Il numero previsto di generazioni dipende dallo scenario climatico preso in esame. Anche nello scenario A2, che presuppone un costante aumento delle emissioni sino al 2100, lo sviluppo di una quarta generazione rimane improbabile sino alla fine del secolo. Per tutti gli scenari, la differenza media tra i periodi presi in esame varia maggiormente alle quote basse rispetto a quelle più alte. Le previsioni per le quote più basse sono dunque caratterizzate da una maggiore incertezza.

   
Numero previsto di generazioni di bostrico tipografo verso la fine del secolo in Svizzera  
Fig. 4 - Numero previsto di generazioni di bostrico tipografo verso la fine del secolo in Svizzera (scenario A1B). Le carte mostrano un anno freddo (in alto a sinistra), un anno medio (in alto a destra) e un anno caldo (in basso a sinistra). Cliccare per ingrandire.  
   
c) Effetti dei cambiamenti climatici sul comportamento dello sciame

In seguito al previsto aumento della temperatura causato dai cambiamenti climatici, la soglia di temperatura di 16,5 °C che segna l’inizio del periodo di sfarfallamento dei coleotteri verrà raggiunta prima. Di conseguenza, i picchi di sfarfallamento del bostrico tipografo si sposteranno nel corso dell’anno. Soprattutto lo sfarfallamento primaverile dei coleotteri svernanti inizierà mediamente prima. Rispetto alle date odierne, nella prima metà del secolo lo sfarfallamento primaverile avrà inizio mediamente sino a 10 giorni prima in tutti gli scenari climatici. Se tuttavia le emissioni continueranno ad aumentare (scenario A2), il periodo di sfarfallamento dei coleotteri potrà iniziare 20-40 giorni prima. In generale, questo spostamento sarà meno evidente nell’Altipiano svizzero, alle basse quote alpine e in Engadina rispetto al resto della Svizzera, mentre alle quote più alte l’inizio dello sfarfallamento si sposterà di più rispetto alle quote più basse.

d) Importanza delle generazioni supplementari
Käfernest im Fichtenwald
Fig. 5 - Focolaio di coleotteri in un’abetaia: le infestazioni di bostrico tipografo diventeranno sempre più frequenti anche alle quote più alte.
Foto: Beat Wermelinger (WSL)

L’innalzamento delle temperature causerà un aumento del numero di generazioni di coleotteri, una diminuzione del rischio di gelo e un maggiore stress da siccità dell’abete rosso. Un numero di generazioni ad es. di 2,8 simulato dal modello significa che in 24 dei 30 anni simulati si svilupperanno 3 generazioni e in 6 anni solo 2. Le generazioni supplementari di coleotteri faranno sì che la consistenza numerica critica per la colonizzazione di piante vitali verrà raggiunta più velocemente. Tuttavia, in carenza di risorse, un aumento eccessivo della popolazione favorisce la concorrenza intraspecifica, che a sua volta limita l’ulteriore crescita.

Un’altra generazione completa in una regione significa sostanzialmente un ulteriore periodo di sfarfallamento e quindi una nuova infestazione con più legno danneggiato ogni anno. Sicuramente anche gli antagonisti naturali del bostrico tipografo dovrebbero beneficiare del generale aumento della temperature. Tuttavia è praticamente impossibile valutare come si svilupperà l’interazione cronologica tra le generazioni di bostrico tipografo e quelle dei suoi antagonisti.

Determinante è anche la mortalità delle generazioni iniziate e incomplete durante l’inverno. Normalmente una popolazione sverna nel suo stadio più resistente al freddo, cioè il coleottero adulto. Tuttavia, anche in questo stadio in inverno può morire circa la metà dei coleotteri. Se una generazione è stata deposta solo a estate inoltrata, in autunno potrà raggiungere solo uno stadio larvale tardivo o di crisalide. Di conseguenza, questi stadi più sensibili al freddo saranno soggetti a un tasso di mortalità più alto. Dal momento che tutti gli scenari presi in esame considerano inverni mediamente più miti, la maggiore mortalità invernale dovrebbe comunque essere limitata.

I cambiamenti climatici e l’albero ospite abete rosso

Buchddruckerbefall nach Windwurf
Fig. 6 - Anche gli sradicamenti causati dal vento potranno provocare in futuro problemi da bostrico.
Foto: Beat Wermelinger (WSL)

L’offerta quantitativa dell’albero ospite abete rosso e la sua predisposizione a essere attaccato dal bostrico costituiscono le basi per valutare il rischio d’infestazione e il potenziale di danno. Per la loro modellazione nelle mutate condizioni climatiche devono essere presi in considerazione diversi aspetti. Da un lato è estremamente importante la capacità di difendersi dell’abete rosso nel momento dell’infestazione e, dall’altro, la futura distribuzione dell’abete rosso in Svizzera determinerà le potenziali regioni a rischio.

Temperature più alte sono spesso legate anche a una maggiore siccità. Per l’albero ospite abete rosso ciò significa che durante i periodi caldi di siccità aumenterà il fabbisogno di acqua per la traspirazione, mentre contemporaneamente diminuirà la disponibilità idrica. Ciò poterà a uno stress da siccità che ridurrà la capacità di resistenza dell’abete rosso.

Già oggi si registra un calo dell’abete rosso nell’Altipiano svizzero e sulle Prealpi (Fig. 7), probabilmente in seguito agli sradicamenti causati del vento, al bostrico e alla gestione dei pascoli. Per contro, nell’arco alpino e sul versante sud delle Alpi la presenza dell’abete rosso è aumentata. Molto probabilmente lo stress da siccità previsto soprattutto alle basse quote causerà anche in futuro una maggiore mortalità, una ridotta rigenerazione, una crescita più lenta e una minore competitività dell’abete rosso.

   
Utilizzazione e mortalità dell’abete rosso rispetto alla crescita  
Fig. 7 - Utilizzazione e mortalità dell’abete rosso rispetto alla crescita (2004/06-2009/13). Fonte: IFN/WSL 2014.  
   

Limiti della modellazione

Quando si usa un modello, che di per sé rappresenta sempre una semplificazione della realtà, si tenta di simulare i principali processi che servono a risolvere una determinata questione. La qualità dei risultati forniti dal modello numerico è tuttavia limitata per vari motivi, ad es. scarsa disponibilità dei dati, conoscenze di base e del processo incomplete così come incertezze dei parametri di input.

Sebbene il bostrico tipografo sia uno degli insetti nocivi più studiati in Europa, ci sono ancora alcune domande in sospeso e non tutti i principali processi sono stati analizzati dal punto di vista quantitativo. Inoltre, la disponibilità di dati meteo e parametri dei soprassuoli, così come la loro risoluzione, è limitata sia dal punto di vista spaziale che temporale. Esistono pertanto alcune lacune che limitano una modellazione precisa.

Gestione in condizioni mutate

I principi di lotta contro le infestazioni del bostrico tipografo sono rimasti invariati da oltre un secolo: abbattimento e allontanamento/scortecciatura degli alberi infestati e quindi eliminazione del bostrico. Tuttavia alcune condizioni hanno subito radicali cambiamenti: le conoscenze della biologia di questo coleottero e delle sue interazioni con l’ambiente sono nettamente migliorate, il valore della materia prima legno e della manodopera è cambiato e oggi sono disponibili mezzi tecnici completamente diversi. Le trappole feromoniche introdotte negli anni ‘80 come strumento di lotta si sono dimostrate praticamente inutili con l’esplosione numerica e fungono oggi principalmente da strumenti di monitoraggio. Tutto ciò ha avuto ripercussioni anche sulla gestione delle infestazioni da insetti.

Rispetto alla situazione odierna, in futuro le considerazioni strategiche nel settore della lotta curativa contro i coleotteri non subiranno cambiamenti sostanziali. Sarà sicuramente sempre più necessario fissare priorità, perché i processi di infestazione diventeranno più veloci e le capacità di controllo e lotta rimarranno limitate.

Informazioni online sullo sviluppo del bostrico dell’abete rosso

L’istituto di ricerca WSL ha sviluppato sul sito borkenkaefer.ch una simulazione automatica delle attuali popolazioni di bostrico tipografo. Su questo sito web sono disponibili informazioni sull’attuale periodo di sfarfallamenti dei coleotteri, sull’attuale distribuzione degli stadi di sviluppo così come sugli sviluppi futuri. Le curve delle popolazioni e le previsioni pubblicate sul sito si basano su modelli numerici. Lo sviluppo della popolazione del bostrico tipografo viene calcolato sulla base delle attuali temperature diurne e rappresentato in tutta la Svizzera su cartine con griglia di 2 km. Il sito, che fornisce inoltre informazioni generali sull’ecologia e sulla gestione del bostrico tipografo, consente anche di visualizzare l’entità delle infestazioni del passato a livello regionale.


  • Traduzione: TTN Translation Network

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