AMBIENTE
RILEVAMENTO DELLA DIVERSITÀ DEI LICHENI EPIFITI NELL’AMBITO DEL MONITORAGGIO IN CONTINUO DELL’INQUINAMENTO ATMOSFERICO NEI SITI DELLA RETE CON.ECO.FOR. DI LIVELLO II - ICP FORESTS
05/07/2019
di Giancarlo Papitto, Valerio Quatrini, Claudia Cindolo, Cristiana Cocciufa Arma dei Carabinieri, Comando per la Tutela della Biodiversità e dei Parchi, Ufficio Studi e Progetti e Giorgio Brunialti, Luisa Frati TerraData environmetrics, Spin-off dell’Università degli Studi di Siena


111Esemplare del lichene foglioso Lobaria pulmonaria (L.) Hoffm., specie bandiera indicatrice di continuità forestale.
 Foto: Giorgio Brunialti 
 
Il monitoraggio delle foreste, cioè il controllo continuo e costante dell’ecosistema foresta, è attività strategica atta a valutare le variazioni che il capitale naturale da esse rappresentato subisce. Qual è lo stato attuale delle foreste italiane? Quali sono le principali minacce incombenti su di esse? Quali sono le loro condizioni di salute? Il monitoraggio risponde a tali quesiti, poiché si basa sulla raccolta ripetuta e a lungo termine di dati riferiti ad un set prefissato di parametri (nel nostro caso forestali), che sono in grado di evidenziare gli andamenti nel tempo, oppure le condizioni di eccezionalità nei processi.
Le reti di monitoraggio coordinate dall’Arma dei Carabinieri sono tre:
1. la rete INFC2015 dell’Inventario Forestale Nazionale per la rilevazione qualitativa e quantitativa delle risorse forestali, con quasi 9.000 punti di campionamento;
2. la rete Con.Eco.For. di I livello per il monitoraggio sullo stato fitosanitario delle foreste basata su circa 260 punti di controllo;
3. la rete Con.Eco.For. di II livello per le verifiche sul livello di inquinamento degli ecosistemi forestali con 31 punti di rilevamento. 
Il sistema delle reti di monitoraggio delle foreste italiane è basato su un elevato rigore scientifico, dato dai protocolli di riferimento CREA, Consiglio per la Ricerca in agricoltura e l’analisi dell’Economia Agraria (per la rete INFC) e ICP-Forests / UNECE Convention on Long-range Transboundary Air Pollution (per le reti Con.Eco.For.).
A quelle indicate si aggiunge oggi la nuova “Rete NEC Italia”, necessaria ad assolvere gli obblighi imposti dalla Direttiva (UE) 2016/2284 del Parlamento Europeo e del Consiglio del 14 Dicembre 2016 per la riduzione delle emissioni nazionali di determinati inquinanti atmosferici, per brevità detta “NEC” (National Emission Ceiling), recepita con Decreto Legislativo 30 maggio 2018, n. 81. La Direttiva NEC disegna una strategia di miglioramento della qualità dell’aria per la protezione della salute umana e degli ecosistemi, tra i quali quelli forestali. La rete NEC Italia, così come disegnata nel decreto MATTM 26 novembre 2018, n. 319, attuativo del Decreto legislativo di recepimento della Direttiva, si basa sul monitoraggio degli impatti negativi degli inquinanti atmosferici (biossido di zolfo, ossidi di azoto, ammoniaca, composti organici volatili non metanici, PM) su:
• gli ecosistemi terrestri, impiegando 6 aree Con.Eco.For. di II livello e il relativo protocollo ICP Forests dove l’Arma dei Carabinieri partecipa al lavoro dei ricercatori dell’Università di Firenze e di Camerino, oltre a quelli del CNR e del CREA;
• gli ecosistemi di acqua dolce, impiegando 10 siti ICP WATERS gestiti dal Centro Nazionale delle Ricerche IRSA secondo le modalità di campionamento ed analisi previste dal protocollo ICP Waters;
È inoltre prevista l'analisi dei danni da ozono (O3), utilizzando i dati monitorati dal Consiglio Nazionale delle Ricerche IRET in 11 stazioni forestali, selezionate per coprire sia ambienti diversi con la stessa specie forestale (il faggio, Fagus sylvatica), sia specie forestali temperate e mediterranee. 

Hypogymnia physodesTuttavia, è anche ampiamente nota, in letteratura scientifica, l'utilità di "bioindicatori" specifici per lo studio degli impatti dell'inquinamento atmosferico sugli ecosistemi forestali. A tali bioindicatori la Direttiva NEC lascia spazio nel suo Allegato V lettera b), laddove si fa riferimento agli indicatori facoltativi per gli ecosistemi terrestri, tra i quali "la valutazione dell'acidità dei suoli, della perdita di elementi nutrienti del suolo, del bilancio dell'azoto e della perdita di biodiversità". 
Tra i bioindicatori, rivestono grande rilievo i licheni, cui il presente articolo intende dare un'illustrazione esaustiva con importanti richiami al potenziale arricchimento delle attività della Rete NEC Italia derivante dall'inserimento del monitoraggio di tali organismi nelle aree Con.Eco.For. - ICP Forests.

DIRETTIVA NEC E BIOMONITORAGGIO LICHENI
L’Articolo 9 della Direttiva NEC sul monitoraggio degli impatti dell’inquinamento atmosferico prevede l’utilizzo di metodologie stabilite nella Convenzione sull’Inquinamento Transfrontaliero a Lungo Raggio (LRTAP) e nei relativi manuali per i programmi di cooperazione internazionale. I licheni epifiti, per la loro sensibilità nei confronti degli inquinanti atmosferici e dei cambiamenti climatici, rappresentano degli indicatori biologici che rispondono bene a queste caratteristiche. In particolare, nell'ambito della convenzione LRTAP un ottimo strumento è rappresentato dal Field Manual part VII.2 sviluppato nell’ambito del programma ICP Forests. I licheni, infatti, sono ottimi bioindicatori degli effetti degli inquinanti atmosferici, come gli ossidi di zolfo (SO2) e gli ossidi di azoto (NOx), e, allo stesso tempo, possono fornire indicazioni su cambiamenti climatici e rischio per la salute umana, tutte tematiche chiave della Direttiva NEC.

Faggi in CilentoLICHENI EPIFITI BIOINDICATORI DEGLI EFFETTI DELL’INQUINAMENTO ATMOSFERICO
A causa della loro fisiologia, i licheni sono sensibili a una serie di parametri ambientali (luce, umidità dell'aria, radiazione UV-B, temperatura e sostanze chimiche presenti nell'aria come SO2 e NOx) che li rendono utili indicatori dell'inquinamento atmosferico e dei cambiamenti climatici (Nimis et al. 2002). In particolare, la loro sensibilità ai gas fitotossici (principalmente SO2 e NOx) è alla base del loro uso per valutare e monitorare gli effetti dell'inquinamento atmosferico (Hawksworth & Rose 1970, Richardson 1993) sia su piccola scala (Loppi et al. 2004; Loppi & Frati 2006; Giordani 2007; Giordani et al. 2017) sia su larga scala (Nimis et al. 1991; Van Dobben & DeBakker 1996; Bennett & Wetmore 1999; Frati & Brunialti 2006; Giordani 2006). Inoltre, le indagini di biomonitoraggio mediante licheni sono utilizzate per integrare i dati strumentali dell'inquinamento atmosferico e per lo sviluppo di previsioni relative alla salute umana (Cislaghi & Nimis 1997). 
Il metodo di bioindicazione utilizzato a livello italiano ed europeo (Nimis et al. 2001, Asta et al. 2002, EN 16413 2014) si basa sulla valutazione dell’Indice di Biodiversità Lichenica (IBL) su tronchi d’albero. Tale indice viene definito come la somma delle frequenze delle specie licheniche presenti all’interno di un reticolo di dimensioni standard, disposto sul tronco di alberi con caratteristiche modello, secondo procedure anch’esse standardizzate. 
I valori dell’IBL sono interpretabili sulla base di scale di valutazione elaborate in termini di deviazione dalla massima diversità lichenica potenziale (Loppi et al. 2002) e sono normalmente utilizzati per produrre mappe di distribuzione spaziale, che permettono l’identificazione di aree con diversi livelli di alterazione (Asta et al. 2002). Tuttavia, l’interpretazione dei dati di biodiversità lichenica si basa anche sull’analisi floristica e vegetazionale, che permette di individuare l’influenza di fattori ecologici sulla struttura delle comunità licheniche. Essa consente un’analisi qualitativa più approfondita, permettendo di individuare eventuali eutrofizzazioni o acidificazioni dei substrati monitorati grazie alla presenza di specie indicatrici di particolari condizioni ambientali. Lo studio delle caratteristiche ecologiche delle specie rilevate in campo è un buon mezzo per ottenere informazioni sullo stato di naturalità e di alterazione dei substrati arborei esaminati e, indirettamente, sulla qualità ambientale del territorio indagato.

reticolo rilievi licheniLA DIVERSITÀ DEI LICHENI EPIFITI NEL MONITORAGGIO DEGLI ECOSISTEMI FORESTALI
La diversità dei licheni epifiti è stata studiata anche nell’ambito di numerosi biomonitoraggi condotti per stimare gli effetti dell’inquinamento atmosferico negli ecosistemi forestali (cfr. ad esempio Kapusta et al. 2004; Jovan & McCune 2005; Svoboda et al. 2010). L’interpretazione dei risultati di diversità lichenica in ambito forestale è comunque molto delicata poiché le stesse caratteristiche fisiologiche che li rendono ottimi biomonitor dell’inquinamento atmosferico sono influenzate da molti altri fattori che contribuiscono alla variabilità dei dati raccolti. In particolare, i vari aspetti della diversità lichenica (ricchezza e abbondanza specifica, composizione specifica, specie indicatrici, gruppi e tratti funzionali) sono legati alla gestione forestale e alla funzione degli ecosistemi forestali.
La diversità dei licheni epifiti è influenzata dalla struttura e dalla dinamica della foresta. La gestione forestale, direttamente o indirettamente, influisce su diversi fattori ambientali rilevanti per la dispersione, l’insediamento e la conservazione delle specie licheniche. Gli studi sulla diversità lichenica mostrano chiaramente perdite consistenti di specie causate dalla gestione forestale nelle foreste temperate e boreali europee (Hauck et al. 2013). In generale, ad una minore intensità gestionale corrisponde una maggiore diversità lichenica, anche se in alcuni casi le foreste gestite in modo non intensivo possono fornire condizioni migliori per i licheni epifiti rispetto alle foreste abbandonate di recente. Ad esempio, diversi studi suggeriscono che il taglio selettivo è meno dannoso per i licheni forestali rispetto al regime dei tagli progressivi o al taglio a raso (Nascimbene et al. 2013). Recentemente la diversità dei licheni epifiti è stata inserita tra i nuovi indicatori di Gestione Forestale Sostenibile (GFS) nell’ambito del progetto LIFE FutureForCoppiceS "Shaping future forestry for sustainable coppices in southern Europe: the legacy of past management trials" (LIFE14 ENV/IT/000514) che si propone di testare la sostenibilità di diversi approcci gestionali nei boschi cedui dell’Europa meridionale (Brunialti et al. 2017).
I licheni epifiti svolgono un ruolo importante sia nel ciclo idrico forestale, aumentando l’intercettazione delle precipitazioni atmosferiche, sia nel ciclo dei nutrienti forestali, soprattutto nel caso dei ‘cianolicheni’ azoto-fissatori (licheni con un simbionte cianobatterico, per una revisione cfr. Ellis 2012). Oltre al ciclo dei nutrienti, i licheni rappresentano anche un elemento saliente delle reti alimentari forestali. Essi influenzano in vari modi il successo ecologico degli animali che vivono nelle foreste, ad esempio per la macro-fauna nella costruzione di nidi e come foraggio (Ellis 2012). In alcuni casi, le specie indicatrici sono state proposte come proxy per la ricchezza di specie di licheni in generale. Ad esempio, boschi in cui era presente la specie bandiera Lobaria pulmonaria presentavano un maggior numero di specie in lista rossa e indicatrici di continuità forestale rispetto ai boschi in cui questo lichene era assente (Nilsson et al. 1995; Nascimbene et al. 2010, 2013b).
Tutte queste considerazioni implicano che l’interpretazione dei dati di diversità lichenica, in ambito forestale, deve necessariamente scorporare il contributo dei fattori ambientali legati alla gestione forestale da quello dovuto all’inquinamento atmosferico e/o al cambiamento climatico. 

Lobaria pulmonaria ceppaia Casentino

IL MANUALE ICP FORESTS
Il monitoraggio delle diversità dei licheni epifiti è uno dei parametri inclusi nel programma europeo ICP Forests sulla valutazione e il monitoraggio degli effetti dell’inquinamento atmosferico sulle foreste. I licheni, infatti, sono considerati un’importante componente della biodiversità forestale e sono ritenuti fra i gruppi di organismi più sensibili a vari tipi di inquinamento. Tali organismi sono stati utilizzati per definire i livelli critici e i carichi per diversi tipi di ecosistemi nell’ambito della Direttiva sulla Qualità dell’Aria e della Convenzione sull’Inquinamento Transfrontaliero a Lungo Raggio (LRTAP) e di recente anche per la revisione dei carichi critici per l’ammoniaca in ecosistemi sensibili (Geiser et al. 2010). Oltre al loro utilizzo per valutare gli effetti in ecosistemi sensibili, possono anche essere utilizzati in altri ecosistemi come indicatori di allerta precoce, poiché sono probabilmente il primo gruppo di specie a reagire.
Il manuale ICP Forests per la valutazione della diversità dei licheni epifiti (Field Manual part VII.2, Stofer et al. 2016) è un protocollo di campionamento concordato da un gruppo di esperti durante l’incontro a Sabaudia del EU/ICP Forest Working Group on Biodiversity (Stofer et al. 2003) e si basa principalmente sulle linee guida europee per il monitoraggio con i licheni (Asta et al. 2002, Scheidegger et al. 2002). L’obiettivo principale del manuale è quello di fornire una metodologia coerente per raccogliere dati armonizzati e comparabili di diversità dei licheni epifiti nei siti di monitoraggio dell’ICP Forests, che contribuiscano alla comprensione e alla valutazione delle condizioni delle foreste in Europa.

DATI PREGRESSI NELL’AMBITO DEL PROGETTO FOREST BIOTA
Il monitoraggio dei licheni epifiti è stato previsto anche nel progetto Forest BIOdiversity Test phase Assessments (ForestBIOTA), cui hanno aderito 12 Paesi europei. Tale progetto è stato sviluppato in ambito ICP Forests Expert Panel on Biodiversity and Ground Vegetation Assessments ed è stato cofinanziato dalla Commissione Europea (Fischer et al. 2009). La selezione dei plot è stata effettuata dai Paesi partecipanti in base ai propri interessi. Esperti nazionali dei vari Paesi aderenti hanno svolto i relativi rilevamenti di campo nel 2004 e nel 2005 in corrispondenza di 97 plot (www.forestbiota.org).
Per quanto riguarda la realtà italiana, lo studio è stato condotto da un gruppo di esperti con diverse affiliazioni (Università di Genova, Roma e Siena e TerraData environmetrics) in corrispondenza di 14 plot di Livello II del CON.ECO.FOR. (TRE1, BOL1, FRI2, VEN1, EMI1, LOM1, TOS1, TOS2, LAZ2, ABR1, CAL1, SIC1, SAR1, ABR2).
Sulla base dei risultati di quella indagine sono state elaborate alcune pubblicazioni scientifiche che hanno esplorato ed interpretato i dati da diversi punti di vista.
• I primi risultati relativi a 6 plot (EMI1, VEN1, TOS1, TOS2, LOM1, FRI2) mostrano un’alta variabilità dell’Indice di diversità lichenica sia all’interno dei singoli plot sia fra i plot (Giordani et al. 2006). La variabilità fra i plot è legata al fatto che gli habitat monitorati comprendono 3 diverse tipologie forestali (abetine, leccete e faggete) con diverse caratteristiche microclimatiche (disponibilità di luce, umidità, piovosità), gestionali e di substrato (diverso tipo di scorsa). La variabilità intra-plot è invece legata principalmente al diametro degli alberi colonizzati.
• Un secondo studio (Giordani et al. 2012) riporta i risultati dei rilievi effettuati su 14 plot CON.ECO.FOR. distribuiti in tutta Italia e riferiti a 4 tipologie forestali (abetine, leggete, faggete e quercete caducifoglie). Secondo questo lavoro, la ricchezza specifica dei licheni è influenzata principalmente dalla posizione geografica dei plot. Al contrario, la forma di crescita e in parte la strategia riproduttiva sono legati alla struttura e tipologia forestale e alla deposizione atmosferica. Per questo motivo, soprattutto la forma di crescita, che è una caratteristica facilmente identificabile, potrebbe essere utile per valutare e confrontare le risposte dei licheni epifiti ai cambiamenti climatici, ai disturbi antropici e alle condizioni legate alla struttura degli ecosistemi forestali nelle diverse regioni. Lo studio dei tratti funzionali dei licheni è un approccio promettente per raccogliere informazioni ecologiche degli ecosistemi forestali (Johansson et al. 2007, Giordani et al. 2012), anche se sono necessarie ulteriori ricerche per chiarirne meglio il potenziale.

LO STUDIO DELLA DIVERSITÀ LICHENICA TRA GLI INDICATORI DELLA RETE DI LIVELLO II
I risultati degli studi di biomonitoraggio in ambito forestale e dei rilievi effettuati nell’ambito di Forest Biota hanno dimostrato la valenza dei dati di diversità lichenica per contribuire alla conoscenza ecologica degli ecosistemi forestali e valutarne i cambiamenti nel tempo dovuti anche all’influenza delle deposizioni atmosferiche e dei cambiamenti climatici. 
La rete di Livello II del CONECOFOR, in qualità di rete di monitoraggio intensivo e continuo, è stata progettata per contribuire ad una migliore comprensione dell’inquinamento atmosferico e di altri fattori che possono influenzare gli ecosistemi forestali e i licheni possono entrare a pieno titolo fra gli indicatori da monitorare. 
In particolare, si possono prevedere tre diverse soluzioni:
• inserire il monitoraggio in continuo della diversità lichenica nelle sole 6 aree della rete ICP Forest di Livello II, che costituiscono anche la rete NEC di monitoraggio degli impatti degli inquinanti atmosferici di cui l’Italia si è dotata per rispondere alle prescrizioni europee;
• inserire il monitoraggio in continuo della diversità lichenica nelle 14 aree della rete ICP Forests di II Livello già monitorate nel corso del Progetto Forest Biota, rendendo possibile anche un confronto con i dati già raccolti in passato;
• inserire il monitoraggio in continuo della diversità lichenica in tutte e 31 le aree della rete ICP Forests di II Livello per ottenere un quadro informativo più esauriente.  
 A livello pratico, i dati di diversità lichenica saranno raccolti utilizzando il Manuale di Campo ICP Forests (Stofer et al. 2016), che prevede il rilevamento di un massimo di 12 alberi per plot selezionati sulla base di un campionamento stratificato che tenga conto del pH della corteccia e del diametro degli alberi. Su ogni albero la diversità lichenica si otterrà sommando la frequenza di tutte le specie licheniche rinvenute all’interno di un reticolo di 10 x 50 cm posizionato nei 4 punti cardinali principali (Figura 1).
 
Figura 1 - Reticolo di campionamento (modificato da Asta et al. 2002).

I dati raccolti (che a seconda della soluzione scelta riguarderanno un numero di alberi compreso fra 72 e 372) saranno sottoposti ad analisi uni- e multi-variata per analizzare la variabilità di alcuni aspetti della diversità lichenica in relazione agli altri parametri ambientali misurati negli stessi plot (condizioni delle chiome, diversità vegetale, dati meteorologici, deposizioni atmosferiche, accrescimento degli alberi). Trattandosi di un monitoraggio in continuo, l’aspetto più interessante sarà quello di esplorare a livello di singolo plot l’evoluzione nel tempo della diversità lichenica in relazione agli aspetti salienti previsti dalla direttiva NEC.

CONCLUSIONI
Sulla base di quanto esposto sopra, l’inserimento della diversità dei licheni epifiti come indicatore nell’ambito della Direttiva NEC è auspicabile e giustificato sulla base dei seguenti aspetti:
- la loro ben nota sensibilità nei confronti degli inquinanti atmosferici (soprattutto SO2 e NOx) e dei cambiamenti climatici, dimostrata da numerosi studi anche in ambito forestale, li rende ottimi candidati al ruolo di indicatori biologici per rispondere a quanto richiesto dall’Articolo 9 della Direttiva NEC (monitoraggio degli impatti dell’inquinamento atmosferico);
- l’adozione del Field Manual part VII.2, sviluppato nell’ambito del programma ICP Forests, verrebbe incontro al suggerimento della Direttiva Europea di utilizzare metodologie stabilite nella Convenzione sull’Inquinamento Transfrontaliero a Lungo Raggio (LRTAP) e dei relativi manuali per i programmi di cooperazione internazionale;
- l’esistenza di dati pregressi raccolti con questa metodologia nell’ambito del progetto ForestBiota costituisce una buona base di partenza per valutare eventuali cambiamenti nel tempo nelle comunità licheniche, riconducibili a fattori ambientali tra i quali l’inquinamento atmosferico.
Per questo motivo ci sentiamo di promuovere l’adozione di questa metodica, nel contesto della rete NEC Italiana, con il proposito di applicarla come studio pilota per valutarne l’efficacia e poi proporre di inserire i licheni epifiti nell’elenco di indicatori facoltativi dell’Allegato V della Direttiva, come previsto dal comma 3 dell’Art. 9: [omissis]…modificare la presente direttiva riguardo all’adeguamento dell’Allegato V al progresso tecnico e scientifico e agli sviluppi nel quadro della Convenzione LRTAP.