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Descrizione
commessa
Biodiversità e gestione sostenibile di ecosistemi agroforestali


Tematiche di ricerca:
A partire dagli anni '90, le politiche agricole e ambientali europee, (da quelle che promuovono l'imboschimento dei terreni agricoli e quelle derivate dal Protocollo di Kyoto che stimolano l'uso delle fonti energetiche rinnovabili, sino a quelle di tutela della biodiversità) appaiono in contrasto tra loro o, perlomeno, non sembrano promosse secondo una visione strategica comune. Se da un lato è ben documentata una maggiore vulnerabilità delle foreste ai cambiamenti climatici per cause antropiche, dall'altro non è stato pienamente valutato l'impatto delle diverse politiche sulla biodiversità (diversità genetica, funzionale e strutturale) dei sistemi agroforestali tenendo conto della loro complessità. A tale scopo verranno avviate ricerche integrate e multidisciplinari, condotte a diversi livelli di organizzazione biologica e a diverse scale spaziali/temporali, per prevedere gli effetti combinati del cambiamento climatico e socio-economico su ecosistemi a diverso grado di naturalità. Tali ricerche affronteranno i principali temi che entrano in gioco nella stima e gestione della biodiversità: genetica, ecofisiologia, eco-sistemica, paesaggistica e socio-economia.
Obiettivi:
L'obiettivo principale del progetto è quello di valutare la biodiversità e la risposta adattativa del sistema agro-forestale in relazione ai principali fattori evolutivi e impatti antropici, al fine di prevedere le dinamiche future nell'ottica dei cambiamenti ambientali (climatici e sociali) e di sviluppare strategie di conservazione e gestione sostenibile tenendo conto di diverse scale spazio/temporali, diversi livelli di organizzazione biologica (gene, specie, ecosistema) e diversi livelli di naturalità (riserve naturali, aree rurali/urbane). In particolare si intende: - valutare la risposta evolutiva di associazioni di specie agro-forestali alla selezione, produttiva e adattativa, e alla deriva genetica dovuta a frammentazione degli habitat; - comprendere i meccanismi biologici che possono mitigare tali risposte: genetici (flusso genico), funzionali (corridoi ecologici); - sviluppare un modello di valutazione della resilienza/vulnerabilità di sistemi complessi quali quelli socio-ecologici in aree caratterizzate da diversi livelli di naturalità; - definire strategie di conservazione e gestione integranti le diverse componenti biologiche e sociali a diverse scale territoriali.
Stato dell'Arte:
Se già alla fine dello scorso millennio era ben chiara la dimensione multidisciplinare e multidimensionale del concetto di biodiversità, oggi com'è anche emerso dal Meeting su "Positive Vision for Biodiversity", le ricerche in questo settore non possono prescindere da una visione olistica. In particolare, appare importante studiare e capire le interazioni dinamiche tra le componenti biologiche, fisiche e sociali di sistemi complessi (definiti sistemi socio-ecologici). Ossia, come si modificano e si adattano i sistemi socio-ecologici ai cambiamenti, sia naturali, sia antropici, cui sono continuamente sottoposti. Su questi argomenti sono a disposizione numerosi studi che hanno preso in esame alcuni singoli aspetti. Tuttavia, emerge la mancanza di un approccio integrato in grado di saper leggere ed interpretare il sistema in tutte le sue componenti e di considerare la biodiversità come il capitale naturale fondamentale da preservare per garantire l'equilibrio e l'evoluzione del sistema stesso. Appare pertanto necessario sviluppare metodi di studio in grado di valutare gli effetti dei cambiamenti sulla biodiversità al fine di valutarne la resilienza.
Potenziale Impiego:
per processi produttivi:
Le informazioni genetiche, ecofisiologiche e socio-ecologiche sulle associazioni di specie, oltre a quelle sulle singole specie, permettono di identificare le migliori condizioni ambientali per garantire una migliore gestione , salvaguardia e produttività del sistema. La stima della variabilità genetica e funzionale in popolazioni naturali e non delle principali specie agro-forestali fornirà un contributo importante per la pianificazione territoriale a scopo conservazionistico e produttivo. Il materiale caratterizzato geneticamente e con caratteristiche ecologiche ed economiche importanti potrà così essere propagato ed impiegato in programmi volti all'uso e la gestione sostenibile delle risorse genetiche delle specie forestali oggetto di studio.
per risposte a bisogni individuali e collettivi:
L'approccio multidisciplinare, che include aspetti socio-ecologici, permette di fornire alla comunità un range completo di paramentri da considerare nel definire i criteri e gli strumenti più appropriati per una gestione sostenibile delle risorse agro-forestali in diversi contesti ambientali (dalla riserva naturale all'area urbana). L'analisi delle percezioni e prospettive delle popolazioni locali permette di individuare strategie di sviluppo territoriale condivise tra i diversi attori che vivono nel territorio. La stima delle risorse genetiche e la costituzione di un inventario delle principali specie forestali e agro-forestali è di notevole interesse per la collettività in quanto permette di stabilire le priorità di conservazione, delineando zone geniche di particolare interesse (hot spot di diversità o popolazioni a rischio di estinzione). La stima del livello di flusso genico tra popolazioni può contribuire a definire le linee guida per la gestione forestale al livello locale. Un esempio può essere rappresentato dalla realizzazione di corridoi "genetici" per la riduzione dei processi di frammentazione degli habitat.
Competenze, strumentazione, tecniche di indagine e tecnologie :
Competenze (conoscenze possedute dai partecipanti alla commessa rilevanti ai fini del suo svolgimento):
Il progetto si avvarrà della collaborazione di un gruppo di ricercatori dell'Istituto IBAF con competenze specifiche in discipline complementari: Genetica di popolazioni e genomica: diversità genetica, flusso genico e introgressione intra e interspecifica in specie arboree mediante marcatori molecolari neutrali e funzionali; mappa QTL per caratteri fenologici e di efficienza d'uso idrico. Fisiologia: analisi degli scambi isotopici tra vegetazione e atmosfera per la valutazione dell'efficienza idrica; studio dell'attività fotosintetica e della produttività soprattutto in funzione degli stress ambientali anche in conseguenza dei cambiamenti climatici. Ecofisiologia dei sistemi colturali agroforestali: studio della competizione intra- e interspecifica e dinamica di popolazioni in impianti multifunzionali in grado di diversificare le produzioni nel rispetto dell'ambiente; Socio-ecologia: analisi delle prospettive e percezioni delle comunità locali nei riguardi del proprio territorio mediante focus group, interviste, questionari; divulgazione e comunicazione dell'innovazione, analisi delle politiche di sviluppo, analisi dei cambiamenti di sistemi complessi mediante tecnologia GIS.
Strumentazione (dispositivi, apparecchiature o impianti utilizzati per lo svolgimento delle attività):
Analisi genetiche: Sequencer ABI Prism 3100-Avant (Perkin Elmer); sistema per omogeneizzazione di campioni ed estrazione di DNA (Mixer Mill 300 Qiagen+ Centrifuge 4-15C Sigma); 4 Thermal cyclers (2 Perkin Elmer GeneAmp 9700 96 well , 2 Genius Thecne 96 well ); sistemi completi per Elettroforesi di DNA e proteine (Sigma, Biorad) ; spettrofotometro da banco (Biofotometer Eppendorff), Analisi ecofisiologiche: Spettrometro di massa per analisi della discriminazione isotopica (C,O,N,H) ; gas exchange system; HPLC ( Perkin Elmer); spettrofotometro a doppia lunghezza d'onda Altre attrezzature: Piattaforma GIS, Attrezzatura per rilevazione peso secco della biomassa, camere di crescita, serra, camera fredda (+4°C), freezer a -80°C e -20°C, contenitori per trasporto campioni in azoto liquido.
Tecniche d'indagine (metodologie per la comprensione di fenomeni o strutture attraverso l'impiego combinato di competenze e strumentazione):
Analisi genetiche: Estrazione del DNA attraverso DNeasy Plant Mini Kit, QIAGEN; amplificazione dei frammenti di DNA mediante PCR utilizzando primers già disponibili in letteratura per le specie oggetto di studio; analisi dei polimorfismi per i frammenti (SSR ed EST-SSR) amplificati; analisi statistica dei polimorfismi e calcolo dei principali indici di diversità genetica mediante diversi software ( POPGENE 1.31; GeneAlEx 6.0; NTSYSpc 2.0; STRUCTURE) Analisi ecofisiologiche Analisi degli scambi gassosi tra foglia ed atmosfera; fluorescenza della clorofilla a; analisi di emissioni biogeniche; analisi di discriminazione isotopica del carbonio; relazioni idriche sul continuum suolo-pianta-atmosfera; analisi dendroecologiche; analisi di paesaggio e di rete ecologica attraverso la definizione di strutture e funzioni da ortofoto e dati remoti. Analisi socio-ecologiche Le indagini partecipative saranno condotte mediante questionari per avere a disposizione dati sia qualitativi, sia quantitativi relativi ai siti oggetto di indagine. La metodologia GIS è composta da tools per il Geoprocessing, la modellazione e l'analisi dei dati statistici e cartografici dei siti campione.
Tecnologie (Metodologie di modellazione o di intervento su oggetti e sistemi):
Analisi genetiche: Estrazione del DNA attraverso DNeasy Plant Mini Kit, QIAGEN; amplificazione dei frammenti di DNA mediante PCR utilizzando primers già disponibili in letteratura per le specie oggetto di studio; analisi dei polimorfismi per i frammenti (SSR ed EST-SSR) amplificati; analisi statistica dei polimorfismi e calcolo dei principali indici di diversità genetica mediante diversi software ( POPGENE 1.31; GeneAlEx 6.0; NTSYSpc 2.0; STRUCTURE) Analisi ecofisiologiche Analisi degli scambi gassosi tra foglia ed atmosfera; fluorescenza della clorofilla a; analisi di emissioni biogeniche; analisi di discriminazione isotopica del carbonio; relazioni idriche sul continuum suolo-pianta-atmosfera; analisi dendroecologiche; analisi di paesaggio e di rete ecologica attraverso la definizione di strutture e funzioni da ortofoto e dati remoti. Analisi socio-ecologiche Le indagini partecipative saranno condotte mediante questionari per avere a disposizione dati sia qualitativi, sia quantitativi relativi ai siti oggetto di indagine. La metodologia GIS è composta da tools per il Geoprocessing, la modellazione e l'analisi dei dati statistici e cartografici dei siti campione.
 
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