Studio MUSE sui pesticidi ammessi anche in agricoltura biologica: che effetti hanno sull’ambiente acquatico?

È di recente pubblicazione sulle prestigiose riviste scientifiche internazionali Chemosphere e Science of the Total Environment della casa editrice Elsevier (il maggior editore mondiale in ambito medico e scientifico), uno studio condotto dal MUSE-Museo delle Scienze di Trento in collaborazione con il CNR – Istituto di Biofisica di Povo (Trento) che prende in considerazione l’effetto di rame e azadiractina – due pesticidi legalmente ammessi anche nelle coltivazioni biologiche – sugli insetti che popolano il Rio Gola, un torrente trentino che attraversa una valle coltivata dove i due pesticidi sono regolarmente e legalmente utilizzati secondo il Disciplinare Provinciale. Entrambi i pesticidi entrano per dilavamento nell’ecosistema acquatico e, a oggi, poco si sa sugli effetti che hanno sugli animali che vivono nei canali e nei torrenti in cui questi pesticidi finiscono. I dati raccolti nel corso del lavoro dimostrano che entrambi sono tossici – il rame più dell’azadiractina – e che le popolazioni esposte sono sofferenti. Il lavoro condotto sarà utile alle autorità che si occupano di valutare la qualità delle acque superficiali, per prendere in considerazione l’opportunità di una revisione del limite di legge di utilizzo di questi pesticidi, nonché ai produttori stessi cui si chiede di valutare sempre un’alternativa o proporre formule più eco-sostenibili.

La ricerca è stata svolta sulle acque del torrente Rio Gola, in Trentino. Come specie modello è stato scelto il Dittero Chironomide Chironomus riparius, una specie di insetto molto comune, resistente a basse concentrazioni di ossigeno ed elevato inquinamento organico, naturalmente presente nel torrente e mantenuto in allevamento in laboratorio durante i test sperimentali. La prima parte del lavoro ha valutato gli effetti della presenza di questi pesticidi – a concentrazioni crescenti – sulla sopravvivenza delle larve. Partendo dalla concentrazione ambientale (quella rinvenuta nel torrente al momento della raccolta), si è stabilita in più step la concentrazione massima tollerabile dall’animale, ovvero quella a cui si registra il 10%,  50% e 100% delle morti. Sulla base dei risultati dei test di tossicità acuta, il rame sembra essere più tossico dell’azadiractina per questi animali, che sono rappresentativi dell’intera comunità vivente nel torrente.  In un secondo tempo, il lavoro ha preso in considerazione gli effetti molecolari dei due pesticidi, ovvero gli effetti sull’espressione di cinque geni, appartenenti a due famiglie di proteine. Entrambe le famiglie di proteine vengono coinvolte in risposte a stress chimico, le prime con azione di “protezione” verso proteine complesse essenziali – che altrimenti potrebbero perdere la loro struttura e funzione compromettendo la vita stessa dell’animale – mentre le seconde come enzimi ossidativi coinvolti nel processo di detossificazione, in grado di agire sia nei confronti di farmaci e tossine di origine esterna, sia su prodotti di scarto dell’organismo.

Lo studio dimostra che il Dittero Chironomide Chironomus riparius è molto resistente a questi due pesticidi, grazie alle due proteine che vengono sintetizzate in risposta all’aumento di concentrazione dei tossici. La presenza di queste due proteine in alte concentrazioni nella popolazione selvatica indica però una condizione di stress fisiologico (i due pesticidi stressano le popolazioni animali presenti nel torrente). E se le popolazioni naturali sono stressate, sono anche più vulnerabili. In conclusione, i due pesticidi naturali non sono innocui, e lo dimostra lo stato di stress fisiologico in cui gli animali acquatici vivono in acque in cui questi tossici arrivano per dilavamento dei terreni agricoli. Diventano letali a concentrazioni da 30 a 500 volte più elevate rispetto a quella che abbiamo misurato in natura, in primavera, prima dell’inizio dei trattamenti intensivi. Possiamo continuare, quindi, a utilizzarli? Secondo uno degli autori dello studio, Valeria Lencioni (MUSE) il rame andrebbe sostituito, come suggeriscono le normative europee. Per quanto riguarda l’azadiractina”, invece, meglio non abusarne, infatti non è innocuo.

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Il rame è utilizzato principalmente come fungicida per controllare la peronospera nei vigneti causata dall’oomicete Plasmopara viticola (Berk e Curt) Berl. et de Toni, il più devastante patogeno dell’uva in Nord America e in Europa. L’inquinamento da rame dei terreni agricoli e delle acque superficiali, dove arriva per drenaggio dei terreni trattati col pesticida o ancora da scarichi industriali, sta destando preoccupazione soprattutto nei paesi in via di sviluppo dove ne viene fatto un uso eccessivo, non regolamentato. E se da un lato è un metallo indispensabile per alcuni meccanismi biologici delle piante- gioca infatti un ruolo chiave nella fotosintesi e nella sintesi delle proteine – dall’altro però non ne va sottovaluta la tossicità. Si deposita infatti nei primi strati del terreno, influenzando negativamente la vita microbica e lo sviluppo di batteri, alghe, funghi e lombrichi. dal terreno, può raggiungere e inquinare le falde acquifere, determinando gravissimi rischi ambientali ed ecotossicologici su un ampio spettro di organismi e microrganismi.

Il rame si trova in natura in tutte le acque del mondo e, se alti livelli di concentrazione possono essere dannosi per gli esseri umani e l’ambiente, il rame è un micronutriente essenziale per la vita e una certa quantità è fondamentale per il benessere degli animali, incluso gli esseri umani. Il rame può divenire altamente tossico in elevate concentrazioni, per esempio influenzando negativamente il consumo di ossigeno e interferendo negativamente con il trasporto e/o il metabolismo del ferro. La sua sostituzione come fungicida è una priorità dichiarata nella legislazione biologica della Comunità Europea (UE, Reg. 473/2002), ma non sono ancora state trovate alternative (CE,2014).

 L’azadiractina (C35H44O16) è un bio-insetticida, ottenuto dai semi e dalle foglie dell’albero neem indiano Azadirachta indica Juss(Meliaceae). Ha un ampio spettro di azione – viene utilizzato per tenere sotto controllo l’invasione in frutteti di afidi, insetti e nematodi. L’azadiractina è molto efficace contro l’afide grigio del melo, l’afide del pero e il tripide americano. L’azadiractina agisce con diversi meccanismi, da un lato funge da repellente e dall’altro arresta lo sviluppo del parassita che si trova a perire nel suo stato larvale senza poter concludere il suo ciclo biologico (quindi, senza potersi riprodurre).Diversamente dai pesticidi a base di rame, l’azadiractina soddisfa molti dei criteri di un insetticida “sostenibile, ecologico”: ha una tossicità molto bassa per i mammiferi, è biodegradabile (si degrada entro 100 h quando esposto alla luce e acqua) anche se è stato recentemente stimato che il tempo necessario per dissipare il 90% del residuo di azadiractina in un mesocosmo d’acqua sia di 66 giorni. ***

 

I riferimenti dello studio

Bernabò P., Gaglio M., Bellamoli F., Viero G., Lencioni V., 2017 – DNA damage and translational response rule the detoxification from copper exposure in a wild population of Chironomus riparius. Chemosphere, 173: 235–244.

Lencioni V., Grazioli, V., Rossaro B., Bernabò P., 2016 – Gene expression profiling of responses induced by pesticides employed in organic agriculture in a wild population of the midge Chironomus riparius. Science of the Total Environment, 557–558: 183–191.