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Nel mondo dell’agricoltura moderna, capire cosa favorisce la presenza di impollinatori e predatori naturali è fondamentale per la sostenibilità. Uno studio condotto da Andrea Holzschuh, Ingolf Steffan-Dewenter e Teja Tscharntke, pubblicato sul Journal of Animal Ecology nel 2010, ha esaminato come diversi fattori influenzino la colonizzazione dei nidi di api e vespe.
La ricerca ha analizzato contemporaneamente l’effetto della composizione del paesaggio (percentuale di habitat non coltivati), della configurazione (densità dei margini), del sistema agricolo (biologico vs convenzionale) e del tipo di habitat (centro campo vs fasce incolte). I risultati rivelano differenze sorprendenti nella risposta di api e vespe a questi fattori, con importanti implicazioni per la conservazione della biodiversità e i servizi ecosistemici.
Indice
Lo studio in breve
La ricerca ha esaminato 23 coppie di campi di frumento biologici e convenzionali, posizionando nidi-trappola standardizzati sia al centro dei campi che nelle adiacenti fasce incolte permanenti, per un totale di 92 siti di nidificazione. I ricercatori hanno analizzato l’influenza di fattori a diverse scale: la percentuale di habitat non coltivati e la densità dei margini in un raggio di 500 metri (scala paesaggistica), il tipo di gestione agricola (biologica o convenzionale) e il tipo di habitat (centro campo o fascia incolta).
I risultati mostrano che le api sono favorite dalla presenza di habitat non coltivati nel paesaggio, mentre le vespe traggono maggior beneficio dall’alta densità dei margini. Sorprendentemente, i campi biologici hanno mostrato un valore connettivo simile alle fasce incolte per le vespe predatrici di erbivori.
I parassiti hanno risposto in modo variabile all’intensificazione agricola, con alcune specie più sensibili e altre meno sensibili rispetto ai loro ospiti. Lo studio evidenzia come l’intensificazione agricola e la perdita di connettività nel paesaggio minaccino i servizi ecosistemici di impollinazione e controllo biologico a diverse scale spaziali.
Introduzione allo studio
La distruzione degli habitat e l’intensificazione dell’uso del suolo causano perdita, frammentazione e degradazione degli habitat, con conseguente riduzione della biodiversità. Questi fattori sono spesso altamente confusi tra loro, rendendo estremamente difficile, se non impossibile, distinguere i loro effetti, e il loro impatto relativo sulla perdita di specie è per lo più speculativo.
Comprendere l’importanza relativa della perdita di habitat, della frammentazione e della degradazione è essenziale per capire i cambiamenti nella diversità e nelle interazioni tra specie, e per implementare misure efficaci di conservazione e ripristino. Tuttavia, separare gli effetti della perdita di habitat e della frammentazione si è rivelato spesso difficile nei paesaggi reali, poiché entrambi i fattori sono frequentemente confusi.
Cosa vuol dire perdita di habitat:
La perdita di habitat avviene quando l’ambiente naturale viene danneggiato o distrutto, rendendolo inadatto alla sopravvivenza delle specie che lo abitano. Cause come deforestazione, urbanizzazione e cambiamento climatico riducono le risorse disponibili, portando al declino o all’estinzione di piante e animali. Questo fenomeno frammenta gli ecosistemi, ostacolando la riproduzione e la migrazione, e minaccia la biodiversità globale, con ripercussioni anche sull’uomo, come insicurezza alimentare e diffusione di malattie. La conservazione degli habitat è quindi importante per proteggere gli equilibri naturali.
I paesaggi agricoli sono ambienti di studio ideali per distinguere tali effetti, soprattutto quando la lunghezza delle strisce non coltivate come argini e fasce marginali (una misura della configurazione) è indipendente dalla quantità totale di habitat non coltivato (una misura della composizione) nei diversi paesaggi, e quando habitat di diversa qualità locale si trovano in tutti i paesaggi.
Finora, gli effetti della composizione del paesaggio e della connettività sono stati quasi sempre esaminati separatamente. L’impatto positivo della connettività del paesaggio è noto da studi su corridoi di habitat che collegano patch altrimenti isolate. Nei paesaggi agricoli, i corridoi di strisce erbose in una matrice di campi coltivati aumentano la colonizzazione di nuovi siti di nidificazione da parte delle vespe.
Gli studi sugli effetti dei corridoi in paesaggi aperti sono rari, e la maggior parte suggerisce che i benefici dei corridoi potrebbero essere piccoli rispetto all’impatto della qualità delle patch di habitat rimanenti e della matrice circostante.
Metodologia della ricerca
Lo studio è stato condotto nel 2003 e 2004 in 46 campi di frumento invernale e adiacenti fasce incolte permanenti nell’area circostante Göttingen, Bassa Sassonia (Germania). Nella regione di studio, terreni molto intensivamente utilizzati e fertili nelle parti pianeggianti si alternano con paesaggi agricoli meno intensivamente utilizzati nelle parti collinari. Il frumento è la coltura più importante nella regione, così come nella maggior parte delle regioni agricole in Germania.
All’interno della regione, sono state selezionate 12 aree di studio per comprendere gradienti paesaggistici da paesaggi dominati da colture a paesaggi dominati da habitat non coltivati, e da basse ad alte densità di margini. All’interno di ciascuna area di studio, è stata selezionata una coppia di campi di frumento biologici e convenzionali per ciascun anno. A causa della rotazione delle colture, le coppie di campi all’interno di un’area di studio non erano le stesse nel 2003 e nel 2004. In totale, sono state utilizzate 23 coppie di campi in 12 aree di studio.
Gli agricoltori biologici gestivano i campi di frumento secondo il regolamento dell’Unione Europea 2092/91/CEE, che proibisce l’uso di fertilizzanti e pesticidi sintetici. Invece dei fertilizzanti sintetici, gli agricoltori biologici applicavano letame animale e concime verde e includevano legumi nella rotazione delle colture per reintegrare le risorse del suolo. Le erbe infestanti erano gestite meccanicamente o mediante efficaci rotazioni delle colture.
Un lato di ogni campo era fiancheggiato da una striscia incolta permanente tra il confine del campo e un sentiero agricolo. Le strisce incolte avevano più di 20 anni, presentavano uno strato naturalmente sviluppato di erbe e graminacee, e per lo più includevano un piccolo fossato.
Un sito di nidificazione standardizzato è stato stabilito al centro di ogni campo e di ogni striscia incolta (in totale 92 siti di nidificazione: 23 coppie di campi × 2 sistemi agricoli × 2 tipi di habitat). Nei campi convenzionali, gli agricoltori non hanno applicato insetticidi all’interno di un quadrato di 15 × 15 m con il sito di nidificazione al centro. La diversità delle piante fiorite e la copertura floreale erano maggiori nei siti biologici rispetto a quelli convenzionali, e maggiori nelle strisce incolte rispetto ai centri dei campi.
I nidi-trappola standardizzati hanno permesso di studiare la colonizzazione del nido di api, vespe e i loro parassiti in condizioni di sito di nidificazione standardizzate. I nidi-trappola erano composti da due tubi di nidificazione montati su un palo di legno a un’altezza di 1,0-1,2 m e ombreggiati da un tetto di truciolato. Ogni tubo di nidificazione consisteva in 150-180 internodi di canna comune (Phragmites australis) lunghi 20 cm, inseriti in un tubo di plastica di 10,5 cm di diametro.
Metodo di ricerca in breve:
La ricerca è stata fatta tra il 2003 e il 2004 in 46 campi di frumento e zone incolte vicino a Göttingen, in Germania. L’area aveva terreni molto fertili e coltivati in modo intensivo nelle zone pianeggianti, mentre nelle colline l’agricoltura era meno intensiva. Sono stati scelti 12 paesaggi diversi, con campi biologici e convenzionali a confronto. I campi biologici seguivano le regole europee: niente pesticidi o fertilizzanti sintetici, solo letame e rotazione delle colture per mantenere il terreno fertile. Ogni campo aveva una striscia incolta lungo il bordo, con erba e fossati naturali. Al centro dei campi e delle strisce incolte sono stati posizionati nidi artificiali per studiare api, vespe e i loro parassiti. I nidi erano fatti di canne montate su pali, protetti da un tetto. Nei campi convenzionali, non sono stati usati pesticidi vicino ai nidi per non alterare i risultati. Le zone biologiche e quelle incolte avevano più fiori e piante rispetto ai campi convenzionali.
Risultati: Effetti sui nidi di vespe
La colonizzazione dei nidi-trappola nei campi biologici e convenzionali e nelle adiacenti strisce incolte era correlata al paesaggio circostante, al sistema agricolo e al tipo di habitat. A scala paesaggistica, la ricchezza di specie di vespe totali e di vespe predatrici di erbivori, e il numero totale di celle di covata delle vespe aumentavano con l’aumentare della densità dei margini in cerchi paesaggistici con raggio di 500 m. L’effetto del paesaggio era indipendente dal sistema agricolo e dal tipo di habitat. La proporzione di habitat non coltivati non aveva ulteriore potere esplicativo. I dati mostrano che un raddoppio della densità dei margini da 350 a 700 m di margine per ettaro ha determinato un aumento del 260% delle celle di covata delle vespe nei nidi-trappola.
A scala locale, la ricchezza di specie di vespe e il numero totale di celle di covata erano maggiori nei siti biologici rispetto a quelli convenzionali e maggiori nelle strisce incolte rispetto ai centri dei campi. Un’interazione tra sistema agricolo e tipo di habitat indicava che il sistema agricolo influenzava il numero di celle di covata delle vespe in modo diverso nei campi e nelle strisce incolte: il numero medio di celle di covata era oltre il 200% più alto nei campi biologici rispetto a quelli convenzionali, mentre il numero di celle di covata nelle strisce incolte non era influenzato dal sistema agricolo del campo adiacente. I centri dei campi biologici e le strisce incolte adiacenti a campi sia biologici che convenzionali avevano numeri simili di celle di covata delle vespe.
Le vespe predatrici di erbivori mostravano lo stesso modello riscontrato per la ricchezza totale di specie e il numero totale di celle di covata delle vespe. Le vespe predatrici di ragni erano influenzate solo dal tipo di habitat, con numeri di celle di covata maggiori nelle strisce incolte rispetto ai centri dei campi biologici o convenzionali.
Effetti sui nidi vespe spiegato semplicemente
Lo studio ha osservato che la presenza di vespe nei nidi artificiali dipendeva da tre fattori: il tipo di paesaggio, il metodo di coltivazione (biologico o convenzionale) e la zona (campo o striscia incolta). A livello di paesaggio, più margini naturali (come siepi o bordi dei campi) c’erano in un’area di 500 metri, più aumentavano le specie di vespe e le loro uova. Questo valeva sia per i campi biologici che per quelli convenzionali.
A livello locale, i campi biologici e le strisce incolte ospitavano più vespe e uova rispetto ai campi convenzionali. Nei campi biologici, il numero di uova era più del doppio rispetto a quelli convenzionali, mentre nelle strisce incolte non c’era differenza tra i due metodi di coltivazione.
Le vespe che cacciano insetti dannosi per le piante seguivano lo stesso andamento, mentre quelle che cacciano ragni preferivano solo le strisce incolte, indipendentemente dal tipo di agricoltura. In sintesi, più margini naturali ci sono e più si usa l’agricoltura biologica, più le vespe trovano un habitat adatto per riprodursi.
Risultati: Effetti sui nidi di api
La ricchezza di specie di api e il numero di celle di covata di api totali, dell’ape massone rossa (Osmia rufa) e di altre api erano positivamente correlati alla proporzione di habitat non coltivati in un raggio di 500 m, ma non alla densità dei margini. L’effetto del paesaggio era indipendente dal sistema agricolo e dal tipo di habitat. Un raddoppio degli habitat non coltivati dal 30% al 60% in un cerchio paesaggistico con raggio di 500 m ha determinato un aumento di oltre il 100% delle celle di covata totali delle api.
La ricchezza di specie di api era maggiore nei siti biologici rispetto a quelli convenzionali (strisce incolte e centri dei campi), e maggiore nelle strisce incolte rispetto ai centri dei campi. Per la specie di api più abbondante, O. rufa, l’agricoltura biologica ha aumentato significativamente il numero di celle di covata, risultando in un 30% in più di celle di covata nei campi biologici rispetto a quelli convenzionali e un 107% in più di celle di covata nelle strisce incolte adiacenti a campi biologici rispetto alle strisce incolte adiacenti a campi convenzionali.
Per le altre api, il numero di celle di covata era marginalmente più alto nelle strisce incolte rispetto ai centri dei campi. Il numero totale di celle di covata delle api era marginalmente aumentato dall’agricoltura biologica e nelle strisce incolte.
Effetti sui nidi di apri spiegato facile
Le api prosperano di più nelle zone con molti spazi naturali non coltivati entro 500 metri, mentre i margini dei campi (come siepi o bordi) non influenzano la loro presenza. Più natura c'è nell'area, più api ci sono: raddoppiando le aree naturali (dal 30% al 60%), il numero di uova deposte dalle api più che raddoppia.
I campi coltivati con metodi biologici e le strisce incolte ai loro margini ospitano più specie di api rispetto ai campi convenzionali. In particolare, l'ape rossa (Osmia rufa) depone il 30% in più di uova nei campi bio e addirittura il 107% in più nelle strisce incolte vicine a questi campi.
Per le altre api, le strisce incolte sono leggermente migliori dei campi, mentre l'agricoltura biologica dà solo un piccolo vantaggio nel numero totale di uova deposte. In sintesi: più aree naturali e agricoltura bio = più api!
Risultati: Effetti sui parassiti
La ricchezza di specie di parassiti e il numero di celle di covata parassitizzate aumentavano con l’aumentare della ricchezza di specie ospiti e del numero di celle di covata ospiti per le vespe predatrici di erbivori e le vespe predatrici di ragni. Per O. rufa e per le “altre api”, la ricchezza di specie di parassiti e il numero di celle di covata parassitizzate aumentavano solo con l’aumentare del numero di celle di covata ospiti.
Sebbene gli effetti dei fattori locali e paesaggistici sui parassiti fossero mediati dall’abbondanza e dalla ricchezza di specie ospiti, i modelli di celle di covata parassitizzate differivano leggermente da quanto previsto secondo i modelli degli ospiti. I parassiti dell’ape O. rufa erano più sensibili alla qualità dell’habitat rispetto ai loro ospiti, i parassiti delle “altre api” e delle vespe predatrici di erbivori erano meno sensibili. Per O. rufa, il numero di celle di covata parassitizzate, ma non il numero totale di celle di covata ospiti, era inferiore nei centri dei campi rispetto alle strisce incolte, risultando in un tasso di parassitismo marginalmente inferiore nei centri dei campi.
Il numero di celle di covata delle “altre api” e delle vespe predatrici di erbivori, ma non il numero di celle di covata parassitizzate, era inferiore nei centri dei campi e nei siti convenzionali, rispettivamente. Queste divergenze hanno determinato un tasso di parassitismo marginalmente più alto nei centri dei campi per le “altre api”, e nei siti convenzionali per le vespe predatrici di erbivori.
Effetti sui parassiti in breve
Lo studio ha evidenziato che i parassiti di api e vespe seguono da vicino la presenza dei loro ospiti: più nidi ci sono, più i parassiti proliferano. Non tutte le specie reagiscono allo stesso modo. Le vespe predatrici, attirano parassiti in proporzione sia al numero di nidi che alla varietà di specie presenti. Per l’ape rossa e altre api, invece, i parassiti aumentano solo se cresce il numero di nidi disponibili, senza essere influenzati dalla diversità delle specie. Un dato interessante è che i parassiti dell’ape rossa sono più sensibili alla qualità dell’habitat rispetto ai loro ospiti: nei campi coltivati, dove le api sono meno numerose, i parassiti faticano a sopravvivere, mentre nelle strisce incolte, ricche di risorse, la pressione parassitaria è maggiore. Al contrario, per altre api e vespe predatrici, i parassiti mostrano un comportamento più opportunistico: attaccano di più proprio laddove gli ospiti sono più vulnerabili, come nei campi convenzionali o lontano dai margini naturali. Queste dinamiche portano a un paradosso: in ambienti impoveriti (come i centri dei campi o le coltivazioni intensive), anche se gli ospiti sono meno numerosi, il tasso di parassitismo può essere più alto perché i parassiti sfruttano le poche prede disponibili. Il messaggio finale è chiaro: habitat diversificati e gestiti in modo biologico non solo favoriscono api e vespe utili, ma riducono anche l’impatto dei loro parassiti, creando un equilibrio più stabile.
Discussione
I risultati dello studio supportano l’ipotesi che fattori a tutte le scale spaziali, inclusi il sistema agricolo, il tipo di habitat, la composizione e la connettività del paesaggio, contribuiscano a spiegare i modelli di colonizzazione dei nidi. L’importanza relativa della composizione vs configurazione del paesaggio e del tipo di habitat vs sistema agricolo dipendeva dal gruppo di specie testato. Le differenze tra parassiti e loro ospiti hanno determinato cambiamenti nei tassi di parassitismo.
Le api erano favorite da un’alta proporzione di habitat non coltivato (composizione del paesaggio), mentre le vespe erano favorite da un’alta densità dei margini (configurazione del paesaggio). La densità dei margini è positivamente correlata alla lunghezza delle caratteristiche lineari non coltivate come vegetazione di argine, strisce incolte, siepi e filari di alberi che si trovano paralleli ai margini dei campi. L’effetto positivo della densità dei margini piuttosto che dell’area totale di habitat non coltivato per la colonizzazione dei nidi da parte delle vespe suggerisce che i margini dei campi fornivano connettività e facilitavano i movimenti delle vespe tra i nidi-trappola e gli habitat sorgente da cui iniziava la dispersione. Questo supporta i risultati sperimentali che mostrano i benefici dei corridoi di strisce erbose per la colonizzazione dei nidi da parte delle vespe.
Al contrario, la colonizzazione delle api potrebbe essere stata favorita da un alto numero di popolazioni sorgente, quando la quantità di habitat non coltivato nei paesaggi è alta, indipendentemente dalla connettività. La diversa risposta di api e vespe ai fattori paesaggistici può avere conseguenze per l’impollinazione e i sistemi predatore-preda: mentre le api possono fornire servizi di impollinazione entro un raggio di almeno 500 m attorno ai loro habitat di nidificazione non coltivati, la predazione da parte delle vespe può diminuire e le interazioni predatore-preda possono spostarsi a favore delle prede nei paesaggi dove mancano strutture di confine.
La configurazione e la composizione del paesaggio hanno influenzato le vespe e le api che nidificano in trappole in entrambi i tipi di habitat e in entrambi i sistemi agricoli in modo simile. In studi sulle api visitatrici di fiori, fattori paesaggistici e locali interagivano tra loro: la diversità diminuiva con la diminuzione dell’eterogeneità del paesaggio nei campi convenzionali, ma non in quelli biologici, indicando che i campi biologici compensavano la mancanza di habitat di foraggiamento non coltivati nei paesaggi omogenei. A differenza della maggior parte delle api visitatrici di fiori, che sono principalmente nidificanti nel terreno, le api che nidificano in trappole sembrano essere limitate da una mancanza di risorse di nidificazione (che colpisce le api in entrambi i campi biologici e convenzionali) piuttosto che da una mancanza di risorse floreali a scala paesaggistica (che colpisce le api nei campi convenzionali più fortemente).
Spiegato semplicemente
Lo studio dimostra che la presenza di api e vespe nei nidi artificiali è influenzata da una combinazione di fattori locali e paesaggistici, ma in modi diversi per ciascun gruppo. Le api beneficiano principalmente della quantità di aree naturali non coltivate nel raggio di 500 metri, poiché dipendono dalla disponibilità di risorse floreali. Le vespe, invece, rispondono positivamente alla densità dei margini tra i campi, come siepi e bordi erbosi, che utilizzano come "corridoi" per spostarsi.
Il metodo agricolo ha un impatto significativo: i campi biologici mitigano gli effetti negativi di un paesaggio povero di natura, soprattutto per le api. Tuttavia, per le api che nidificano nelle cavità, il problema principale è la scarsità di siti adatti per riprodursi. In paesaggi frammentati, le vespe predatrici diminuiscono, alterando gli equilibri tra prede e predatori, mentre le api rischiano di soffrire per la carenza di luoghi dove nidificare.
Il messaggio chiave è che per sostenere sia le api che le vespe, sono necessarie ampie zone naturali e una rete di bordi vegetati ben distribuiti, insieme a pratiche agricole che preservino queste risorse.
Conclusioni
La perdita di habitat, la frammentazione degli habitat e la ridotta qualità degli habitat hanno contribuito alla riduzione della diversità e dell’abbondanza di api e vespe che nidificano in cavità e dei loro parassiti nei paesaggi agricoli. Le differenze nella percezione dei fattori paesaggistici e locali tra i gruppi di specie indicano che gli effetti dell’intensificazione agricola, che avvengono simultaneamente a diverse scale, non sono facilmente prevedibili.
Gli specialisti della nidificazione non coltivata non percepiscono necessariamente i campi coltivati come una matrice paesaggistica ostile, almeno se i campi sono gestiti in modo meno intensivo, e non favoriscono necessariamente le strisce incolte, perché l’alta intensità di gestione nel campo coltivato adiacente può ridurne la qualità. Le strisce incolte perenni e altri habitat marginali non sono importanti solo per i processi di ricolonizzazione locale dai margini dei campi verso i centri dei campi, ma hanno facilitato persino la colonizzazione dei nidi da parte delle vespe a scala paesaggistica.
È interessante notare che la connettività dell’habitat sembrava essere migliorata sia da densità di margini più elevate (rapporti perimetro-area più alti) sia da una percentuale più elevata di agricoltura biologica. La conversione di terreni coltivati in habitat non coltivati potrebbe non essere una strategia sufficientemente efficace per favorire le vespe o altre specie che soffrono più dell’isolamento che della perdita di habitat. Di conseguenza, i servizi ecosistemici correlati come l’impollinazione e il controllo biologico da parte di api e vespe sono minacciati dalla perdita di habitat e dall’intensificazione dell’uso del suolo a diverse scale spaziali.
Punti chiave dello studio analizzato:
Concetti chiave dello studio:
- Disentangling degli effetti di composizione e configurazione del paesaggio:
(“In a two-year study, we analysed the relative importance of changed landscape composition (increased areas of cropped habitats), reduced habitat connectivity and reduced habitat quality on nest colonization of cavity-nesting bees, wasps and their parasitoids.“) - Differenze nella risposta tra api e vespe:
(“While bees were enhanced by high proportions of non-crop habitat in the landscape, wasps profited from high edge densities, supporting our hypothesis that wasps are enhanced by connecting corridors.“) - Valore connettivo dell’agricoltura biologica:
(“Colonization of herbivore-predating wasps was lower in field centres than in fallow strips for conventional sites, but not for organic sites, indicating a fallow-like connectivity value of organic fields.”) - Importanza dei margini per le vespe:
(“The positive effect of edge density rather than of total area of non-crop habitat for nest colonization by wasps suggests that field edges provided connectivity and facilitated wasp movements between trap nests and source habitats where dispersal started.“) - Effetti dell’agricoltura biologica sulle fasce adiacenti:
(“Positive effects of organic farming on adjacent habitats have been recorded in plants and from pollinators. They may result from the absence of agrochemical drift from fields into adjacent habitats and/or – in the case of pollinators – from the benefits provided by the flower resources in organic fields.“) - Variazione nella sensibilità dei parassiti:
(“Parasitoids of herbivore-predating wasps and bees other than O. rufa were less sensitive to agricultural intensification and reduced habitat quality than their hosts resulting in marginally higher parasitism rates in conventional sites and field centres respectively.“) - Relazioni trofiche modificate dall’intensificazione agricola:
(“Our results underline that changes in land use intensity and habitat quality can result in changed trophic interactions, but the direction of changes are not generally predictable.“) - Implicazioni per i servizi ecosistemici:
(“Consequently, related ecosystem services such as pollination and biological control by bees and wasps are threatened by habitat loss and land use intensification at different spatial scales.“)
Dal nostro Magazine:
- Perché amiamo le api e odiamo le vespe?
- La memoria delle vespe scavatrici scoperta da Jeremy Field
- L’importanza delle Api per l’ecosistema e l’uomo
- Le api come sentinelle dell’inquinamento ambientale
Lo studio:
Link agli autori dello studio:
- Andrea Holzushuh:
- Ingolf Steffan-Dewenter:
- steffan-dewenter – Department of Animal Ecology and Tropical Biology
- Ingolf STEFFAN-DEWENTER | Head of Department | Professor | University of Wuerzburg, Würzburg | JMU | Department of Animal Ecology and Tropical Biology (Zoology III) | Research profile
- Ingolf Steffan-Dewenter: Ecology and Evolution H-index & Awards – Academic Profile | Research.com
- Teja Tscharntke: