Piante vascolari come bioaccumulatori di elementi

Piante vascolari come bioaccumulatori di elementi in
traccia
 Risale al XVI secolo l’osservazione che alcune specie
vegetali (p. es. Minuartia verna) si sviluppassero
preferibilmente in corrispondenza di depositi minerali
(METALLOFITE)
 Le metallofite hanno meccanismi di tolleranza su base
genetica (ecotipi)
 In termini generali, comunque, le piante vascolari hanno
diversi meccanismi di esclusione a livello radicale e del
germoglio per prevenire eventuali effetti tossici degli
inquinanti nel suolo
 Per questo motivo le piante vascolari tendono a
mantenere valori piuttosto costanti nella composizione
elementare dei loro tessuti
 Molte piante ad ampia distribuzione geografica, resistenti
ai principali gas fitotossici (SO2, NOx, HF, O3), sono state
utilizzate come biomonitors delle deposizioni
atmosferiche di elementi in traccia ed altri contaminanti
persistenti.
 Molti contaminanti atmosferici sono associati al
particolato e quindi risulta di particolare importanza nella
scelta della specie biomonitor la morfologia della chioma
o del germoglio e della superficie fogliare
 L’analisi delle piante vascolari è l’unico approccio
possibile per valutare il trasferimento dei contaminanti ai
consumatori primari ed ai livelli più elevati delle catene
trofiche terrestri
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Selezione delle specie e degli organi/ tessuti per il
biomonitoraggio
1 – FOGLIE
 Le piante vascolari più utilizzate sono le conifere e in
special modo i pini
 Mediante gli aghi di pino vengono monitorati su scala
nazionale o sovranazionale inquinanti come gli elementi
in traccia, il DDT, i policlorobifenili (PCB), gli
idrocarburi policiclici aromatici (IPA)
 In Europa sono stati anche utilizzate alcune specie di
quercia, faggio, olivo, tiglio, ippocastano, platano,
robinia, ailanto, sambuco, melo
 Soprattutto il pioppo (Populus nigra L. var. italica Duroi)
diffuso in tutti i continenti per via agamica, e
caratterizzato da grande uniformità genetica, ha ricevuto
una attenzione particolare
 Nell’ultimo decennio Wagner (1993) ha standardizzato i
protocolli di campionamento e analisi del materiale per
questa specie
2 – HUMUS
 L’humus superficiale può essere utilizzato per
monitoraggi su larga scala, campionandolo al di sotto
della chioma nella parte interessata dallo stem flow
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3 – SCORZE E ANELLI DI ACCRESCIMENTO DEL
TRONCO
 La scorza dei tronchi è stata impiegata per valutazioni
retrospettive di inquinamento; tuttavia le procedure non
sono standardizzate e non hanno consentito di rilevare
trends temporali
 Anche gli anelli di accrescimento del legno hanno
ricevuto un certo interesse, ma sono tuttora molto
controversi, infatti circa il 45% dei ricercatori che hanno
utilizzato questo metodo sono convinti della sua
attendibilità, mentre il 30% la mette in dubbio e il 25% la
esclude completamente
4 – RADICI E GERMOGLI DELLA FLORA RUDERALE

Soprattutto in ambiente urbano e/o industriale sono state
messe a punto procedure per l’utilizzo delle radici e/o
delle parti aeree di specie erbacee cosmopolite e
poleotolleranti come Taraxacum officinale, Plantago
lanceolata, Achillea millefolium, Urtica dioica, Trifolium
pratense, Lolium perenne
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PIANTE VASCOLARI COME BIOINDICATORI
 Sono poche le piante vascolari impiegate a livello
internazionale come bioindicatori di specifici gas
aerodiffusi: tra queste ricordiamo
 Gladiolo e tulipano per l’HF
 Urtica e Poa per il nitrato di perossiacetilene (PAN)
 Medicago sativa per SO2
 E soprattutto Nicotiana tabacum e Spinacia oleracea per
l’O3
BIOMONITORAGGIO DELL’ O3 AL SUOLO
 Viene utilizzata una varietà sensibile di Nicotiana
tabacum, Bel-W3, supersensibile al O3
 La sintomatologia fogliare è evidente e si manifesta con
la presenza di macchie necrotiche grigie all’inizio e che
virano poi all’avorio quando la concentrazione di O3
supera la soglia di 40-50 ppb (parti per 109) per
esposizioni di 4-5 ore continuative
 Come controllo interno nel protocollo, viene utilizzata
una varietà tollerante di Nicotiana tabacum, Bel-B, in cui
i danni fogliari compaiono solo a concentrazioni di O3 di
200ppb per 2 ore
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PIANTE ADULTE DI TABACCO BEL-W3 E BEL-B
 Se l’obiettivo è quello di allestire una rete di
monitoraggio a livello locale per l’intero periodo della
stagione fotochimica (estate)
 le piante ottenute secondo un protocollo ANPA vengono
esposte per 4 settimane (nel periodo da maggio a
settembre compresi) in siti non adiacenti a strade o ad
alberi d’alto fusto e con buona circolazione dell’aria; le
piante vanno ombreggiate e irrigate oppurtunamente
 In ogni stazione vanno poste almeno 6 piante Bel-W3 e
almeno 3 Bel-B secondo lo schema
S S R
S R S
R S S
 Si procede alla valutazione delle aree necrotiche
settimanalmente su tutte le foglie di ciascuna pianta,
confrontando i sintomi con delle tavole fotografiche e
individuano delle classi di danno da 0 a 7 (>40%)
 Si calcola un indice di danno fogliare IDF secondo
Ashmore et al., 1980
IDF = ∑ Nn (Dt- D T-1)/N
n=numero progressivo della foglia dal basso
N= numero totale delle foglie valutate
Dt= danno fogliare alla fine della settimana considerata
D T-1= danno fogliare alla fine della settimana precedente
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GERMINELLI DI TABACCO BEL-W3 E BEL-B
 Il protocollo può essere miniaturizzato usando dei
germinelli di tabacco delle due varietà esposti in appositi
Kit di rilevazione (almeno 3 per stazione) per una
settimana nel periodo estivo da maggio a settembre
 La piastra contiene 16 germinelli Bel-W3 e 7 Bel-B
R S S S SR
S R + S R S
S S R R S S
S S S R S S
 La valutazione del danno fogliare si fa in laboratorio
dopo una settimana di esposizione e 36 ore di
permanenza in camera ad aria filtrata
 Le classi di danno vanno da 0 a 4 (danno >50%)
 Il calcolo dell’IDF si fa mediando i valori di tutti i
cotiledoni e le foglie della stazione in modo da avere un
IDF per stazione
IL SISTEMA TRIFOLIUM REPENS
Questa metodologia si basa sulla valutazione comparata
della produzione di biomassa epigea di due cloni di
Trifolium repens uno sensibile (NC-S) e l’altro resistente
(NC-R). In presenza di livelli significativi di ozono la
biomassa di NC-S è ridotta rispetto quella di NC-R
NC-S/ NC-R=0,8 a 60 ppb O3 (media di 12 h consecutive)
NC-S/ NC-R=0,5 a 80 ppb
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