Lara Maistrello Dipartimento di Scienze della Vita Centro BIOGEST-SITEIA - Entomodena
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Dipartimento di
Lara Maistrello Scienze della Vita
Centro BIOGEST-SITEIA
1
DECLINO GLOBALE DEGLI INSETTI
Limiti e risultati degli studi
Perchè il declino degli insetti ha
enorme impatto sull'uomo
Le cause del declino
Cosa fare?
LARA MAISTRELLO - DSV / BIOGEST-SITEIA - UNIMORE 2
3 LARA MAISTRELLO - DSV / BIOGEST-SITEIA - UNIMORE
Metodologia
Ricerca su Web of Science usando:
insect* + declin*+ survey = 653 articoli
solo studi a lungo termine (> 10 anni)
solo su gruppi di insetti
solo dati quantitativi (n. specie e/o abbondanza)
73 articoli
LIMITI:
Forte distorsione
geografica
Alcuni gruppi non
considerati
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Risultati
Ogni anno la perdita di biomassa
degli insetti a livello globale è del 2.5%
L'attuale tasso di declino porterà
all'estinzione del 40% delle specie di
insetti nel giro di alcune decadi
Il declino degli insetti è doppio
rispetto a quello dei vertebrati, e il
ritmo di estinzione a livello locale 8
volte superiore
Le specie degli ecosistemi acquatici
sono più minacciate rispetto a quelle
terrestri (33% e 28% rispettivamente)
Stiamo assistendo alla VI° estinzione
di massa dopo quelle del Permiano e
Cretaceo
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Risultati
Sono in declino non solo specialisti con stretti requisiti ecologici, come la dipendenza da
particolari piante ospiti, nicchie ecologiche o habitat ristretti, ma anche specie generaliste
che un tempo erano comuni in molti paesi (es. Aglais io o molte specie di insetti acquatici)
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Altri studi (2017)
• Trappole Malaise per valutare biomassa insetti volatori
• 63 siti presso parchi naturali in Germania da 1989 a 2016
Il declino è evidente a prescindere dal
tipo di habitat
I cambiamenti climatici, l'uso del
territorio e le caratteristiche dell'habitat non
possono spiegare questo declino generale
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Altri studi (2019)
• Dati "opportunistici" raccolti
in Olanda tra 1890-2017
• Declino dell'84%
• Declino simile nei 3 ambienti
(bosco, prateria, brughiera)
fino 1990, poi declino
soprattutto nella brughiera
Sirfidi
Apoidei
• Studio in GB tra 1980 - 2013
• Declino impollinatori selvatici soprattutto negli altipiani
• Declino generale della biodiversità
• Declino dell'impollinazione delle piante NON coltivate 8
LARA MAISTRELLO - DSV / BIOGEST-SITEIA - UNIMORE
DECLINO GLOBALE DEGLI INSETTI
Limiti e risultati degli studi
Perchè il declino degli insetti ha
enorme impatto sull'uomo
Le cause del declino
Cosa fare?
LARA MAISTRELLO - DSV / BIOGEST-SITEIA - UNIMORE 9
NUMERO DI SPECIE BIOLOGICHE
N° totale di specie di organismi
conosciute: > 2.000.000
N° specie insetti descritte:
1.024.000
54%
Stima più affidabile su biodiversità
insetti: 5,5 milioni di specie
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LARA MAISTRELLO - DSV / BIOGEST-SITEIA - UNIMOREBIOMASSA ANIMALE
Gli INSETTI rappresentano
il 45% della biomassa
animale totale su
terraferma e acque dolci
In ogni momento ci sono 1 x 1018
insetti vivi sul pianeta
Per ogni uomo vivente ci sono 200
milioni di insetti
Per ogni Kg di uomo ci sono 135 kg di
insetti
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LARA MAISTRELLO - DSV / BIOGEST-SITEIA - UNIMORERUOLO degli INSETTI negli ECOSISTEMI NATURALI
ENERGIA
CONSUMATORI
PIANTE PRIMARI
Autotrofi
Eterotrofi CONSUMATORI
SECONDARI
ATMOSFERA DECOMPOSITORI
SUOLO
(nutrienti + acqua)
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LARA MAISTRELLO - DSV / BIOGEST-SITEIA - UNIMOREDECOMPOSITORI DI MATERIALE VEGETALE
Grazie alla fotosintesi ogni anno nella biosfera si producono circa 136 x 1015 g di materiale
vegetale secco (lignocellulosa), che rappresenta la forma di biomassa più abbondante della terra
…CIRCA 1/3 DI QUESTA MATERIA VIENE DIVORATA DALLE TERMITI!
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LARA MAISTRELLO - DSV / BIOGEST-SITEIA - UNIMOREDECOMPOSITORI DI MATERIALE VEGETALE
Grazie al mutualismo obbligato con microorganismi
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LARA MAISTRELLO - DSV / BIOGEST-SITEIA - UNIMOREECOSISTEMI AGRARI/URBANI
ENERGIA
IMPOLLINATORI
ATMOSFERA
CONSUMATORI
PIANTE FITOFAGI
PRIMARI
Coltivate
CONSUMATORI
EMATOFAGI UOMO CONSUMATORI
SECONDARI ENTOMOFAGI
SECONDARI
DECOMPOSITORI
=PEST SUOLO
(nutrienti + acqua)
=UTILE AGRO-ECOSISTEMA = Ecosistema creato e mantenuto per potere soddisfare bisogni
dell’uomo, in cui vengono fatte sviluppare una/poche specie (vegetali e/o animali) per
fornire una produzione valutabile in termini economici. 15
LARA MAISTRELLO - DSV / BIOGEST-SITEIA - UNIMORENature 387, 253 - 260 (15 May 1997)
SERVIZI FORNITI DAGLI ECOSISTEMI (servizi ecologici)
Sono le condizioni e i processi attraverso i quali gli ecosistemi naturali e le specie che
li costituiscono sono in grado di sostenere e soddisfare i bisogni dell’uomo ossia…
I BENEFICI CHE L’UMANITÀ TRAE DAGLI ECOSISTEMI
Focalizzando l’attenzione su quello che gli ecosistemi fanno per l’umanità, e cercando
di quantificarlo, serve per rendersi conto di quello che può accadere in loro assenza.
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LARA MAISTRELLO - DSV / BIOGEST-SITEIA - UNIMORESERVIZI FORNITI DAGLI ECOSISTEMI - in blu quelli mediati da insetti
SERVIZI DI APPROVVIGIONAMENTO
prodotti che si ottengono dagli ecosistemi:
acqua, cibo, materie grezze, combustibili, risorse genetiche,
SERVIZI DI SUPPORTO medicinali e molecole naturali, risorse ornamentali
necessari per la produzione di tutti
gli altri servizi.
Il loro impatto è spesso indiretto e SERVIZI DI REGOLAZIONE
avviene in tempi molto lunghi: benefici ottenuti dalla regolazione dei processi degli
formazione dei suoli, ciclo dei ecosistemi:
nutrienti e ciclo dell’acqua, controllo biologico di patogeni e infestanti, impollinazione,
fotosintesi, produzione primaria decomposizione dei rifiuti, regolazione del clima, della qualità
intesa come accumulo di nutrienti dell’aria, dei flussi e della qualità dell’acqua, dell’erosione, dei
ed energia da parte degli organismi pericoli naturali
SERVIZI CULTURALI
benefici non materiali che l’uomo ottiene dagli ecosistemi:
arricchimento spirituale, sviluppo cognitivo e scoperte
scientifiche, esperienze estetiche, ricreazione, ecoturismo
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LARA MAISTRELLO - DSV / BIOGEST-SITEIA - UNIMOREQuanto vale l’IMPOLLINAZIONE ENTOMOFILA? È un servizio fornito GRATUITAMENTE dagli ecosistemi! L’85% delle piante ANGIOSPERME è impollinato da insetti Il 75% delle piante coltivate per diversi scopi (cibo, bevande, condimenti, fibre, medicinali ecc.), necessita impollinazione da insetti Su 3 bocconi di cibo (o sorsi di bevanda), 1 è dovuto all’effetto degli impollinatori Valore economico totale dell’impollinazione nel mondo: 153 miliardi di €/anno L’apicoltura è una pratica produttiva usata estensivamente da milioni di agricoltori nel mondo per ottenere raccolti; inoltre api e bombi vengono commercializzati e/o noleggiati per accrescere l’impollinazione laddove localmente non sia sufficiente. LARA MAISTRELLO - DSV / BIOGEST-SITEIA - UNIMORE 18
NON SOLO API!!!
Wild Pollinators Enhance Fruit Set of Crops Regardless of Honey Bee Abundance.
Garibaldi et al. Science 29 March 2013: Vol. 339 no. 6127 pp. 1608-1611
Un’indagine effettuata su 41 colture in tutto il mondo ha dimostrato che l’allegagione dei frutti aumenta con la
presenza di insetti impollinatori selvatici, mentre il contributo delle api domestiche è significativo solo nel 14% dei
casi analizzati.
I pronubi selvatici sono impollinatori molto più efficaci per le colture
Pertanto il ruolo dei pronubi selvatici è di sostanziale importanza, mentre quello delle api domestiche è
secondario.
LARA MAISTRELLO - DSV / BIOGEST-SITEIA - UNIMORE 19Hanyuan County, Sichuan Province, China
“UOMINI-APE”
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LARA MAISTRELLO - DSV / BIOGEST-SITEIA - UNIMOREINSETTI UTILI: ENTOMOFAGI
VALORE DEL
CONTROLLO BIOLOGICO
effettuato da ARTROPODI
Il valore economico è enorme, ma non
precisamente conosciuto:
Stimato a 4.5 miliardi $/anno negli USA
Stimato a 400 miliardi $/anno nel mondo
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LARA MAISTRELLO - DSV / BIOGEST-SITEIA - UNIMORETermiti & Formiche: Ingegneri degli ecosistemi
Elevato impatto su pedogenesi, proprietà e funzioni dei suoli, soprattutto nella
fascia tropicale-subtropicale, in particolare nelle zone aride-subdesertiche.
Elevata abbondanza Attività di scavo di Uso dei minerali per la
(1×1018) - fino al 30% gallerie sotterranee costruzione dei nidi
della biomassa animale
Incrementano la porosità e l’aerazione del suolo
Aumentano l’infiltrazione e la capacità di
ritenzione dell’acqua piovana
Ridistribuiscono i nutrienti presso le radici delle
piante
Incrementano la fertilità del suolo
I suoli che sono ben popolati da termiti/formiche risultano meglio drenati, più stabili e con maggior ritenzione di acqua e
del contenuto organico rispetto ai suoli depauperati per ragioni naturali o per cause legate all’uomo e alle sue attività.
Il valore economico di questo servizio è enorme,
ma non è stato ancora precisamente stimato
LARA MAISTRELLO - DSV / BIOGEST-SITEIA - UNIMORE 22SCARTI? RIFIUTI?
NO! UNA RISORSA!
LARA MAISTRELLO - DSV / BIOGEST-SITEIA - UNIMORE 23MOSCA SOLDATO
Uova Hermetia illucens L.
Adulti
Diptera, Stratiomyidae
Larve Pupe
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LARA MAISTRELLO - DSV / BIOGEST-SITEIA - UNIMOREECONOMIA CIRCOLARE con le mosche soldato: come danno valore aggiunto
Valore nutritivo, economico, energetico
15-20 gg
PROTEINE
Carica batterica
Cattivi odori
Massa secca
GRASSI
Larve mature CHITINA
USI INDUSTRIALI
-60% USI AGRICOLI
Substrato
organico Trasformazione da attività larve Residuo organico
eterogeneo ammendante
Omogeneità 25
LARA MAISTRELLO - DSV / BIOGEST-SITEIA - UNIMOREINSETTI UTILI PER SCOPI MEDICI
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LARA MAISTRELLO - DSV / BIOGEST-SITEIA - UNIMOREINSETTI UTILI PER SCOPI MEDICI
Pronto soccorso:
mandibole di Apiterapia: uso
formiche per del veleno delle
suturare ferite api per curare
disturbi artritici
La melittina, le fosfolipasi e ialuronidasi (dal veleno di
Dal coleottero Lytta vesycatoria si estrae la
api, vespe) sono efficaci contro diversi tipi di cancro
cantaridina, usata come afrodisiaco e per
problemi del sistema urinario Numerosissime sostanze antibiotiche e antifungine sono
state scoperte da diversi insetti, soprattutto quelli sociali
• Dalla chitina (componente della cuticola) si ricavano anticoagulanti e sostanze
per ridurre colesterolo, veicolatori di farmaci e “plastiche” biodegradabili 27
LARA MAISTRELLO - DSV / BIOGEST-SITEIA - UNIMOREAntibiotici e altre
sostanze bioattive
dalle mosche soldato
LARA MAISTRELLO - DSV / BIOGEST-SITEIA - UNIMORE 28BIO-MIMETISMO - L’intestino delle termiti come modello per la
produzione efficiente ed economica di biocombustibili
L’intestino delle termiti è il più efficiente bio-reattore in natura: può convertire fino al
99% della ligno-cellulosa ingerita in energia prontamente utilizzabile
Identificare i geni (dei microrganismi) che codificano per gli enzimi
responsabili a diversi livelli del processo di degradazione della cellulosa
Applicazione delle conoscenze su scala industriale per ottenere energia in
modo più efficiente ed economico
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LARA MAISTRELLO - DSV / BIOGEST-SITEIA - UNIMOREINSETTI: BASE delle CATENE ALIMENTARI sulla TERRAFERMA
Ogni anno la perdita di biomassa
degli insetti a livello globale è del 2.5%
Il declino in biodiversità e biomassa
degli insetti porterà inevitabilmente a
ridurre le risorse alimentari per i
vertebrati insettivori ed avrà un effetto a
cascata su tutti gli altri livelli trofici
ESEMPI: Casi del crollo delle
popolazioni di pernici e pipistrelli in UK,
dovuto allo sterminio di insetti di cui si
nutrivano, causato a sua volta dai
pesticidi usati negli agroecosistemi
- Potts, G.R., 1986. The Partridge - pesticides. Predation
and Conservation, Collins, London, UK.
- Stahlschmidt, P., Bruhl, C.A., 2012. Bats at risk? Bat
activity and insecticide residue analysis of food items in
an apple orchard. Environ. Toxicol. Chem. 31, 1556–1563.
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LARA MAISTRELLO - DSV / BIOGEST-SITEIA - UNIMORECONSEGUENZE DEL DECLINO
A causa della riduzione nella biodiversità, le
nicchie lasciate libere sono occupate da specie
generaliste, tolleranti a
inquinamento/alterazioni antropiche, ma è
ignoto con quali risultati in termini di efficienza
e resilienza ecologica
Poiché la biodiversità è cruciale per il
funzionamento ottimale di tutti gli ecosistemi, le
attuali tendenze al declino stanno sconvolgendo
- in misura diversa - tutti i servizi ecosistemici
mediati dagli insetti: impollinazione, controllo
biologico dei parassiti, le risorse alimentari, il
riciclaggio e decomposizione dei nutrienti
L'estinzione di diverse specie di insetti avrà
quindi un enorme impatto anche sulla biomassa
totale di tutti gli ecosistemi perché gli insetti
sono alla base delle catene alimentari
RISULTATO: di questo passo la prossima
estinzione sarà ...quella dell'uomo 31
LARA MAISTRELLO - DSV / BIOGEST-SITEIA - UNIMOREDECLINO GLOBALE DEGLI INSETTI
Limiti e risultati degli studi
Perchè il declino degli insetti ha
enorme impatto sull'uomo
Le cause del declino
Cosa fare?
LARA MAISTRELLO - DSV / BIOGEST-SITEIA - UNIMORE 32CAUSE DEL DECLINO GLOBALE DEGLI INSETTI
1) Distruzione, frammentazione habitat per far
spazio ad agricoltura intensiva e urbanizzazione
2) Inquinamento chimico da pesticidi (insetticidi, erbicidi,
fungicidi), fertilizzanti, inquinanti urbani e industriali
3) Fattori biologici: introduzione di specie in luoghi
diversi da quelli di origine: SPECIE ALIENE INVASIVE
(effetto collaterale della globalizzazione)
4) Riscaldamento globale
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LARA MAISTRELLO - DSV / BIOGEST-SITEIA - UNIMOREAGRICOLTURA INTENSIVA:
distruzione - frammentazione habitat
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LARA MAISTRELLO - DSV / BIOGEST-SITEIA - UNIMOREAGRICOLTURA INTENSIVA: CONSEGUENZE di una gestione
gestione per massimizzare il profitto “CONVENZIONALE”:
N. specie Abbondanza
PIANTE
PIANTE
• 1 sola specie
• Elevata produttività
FITOFAGI
MODALITÀ:
• Selezione varietale
• Sistemi di irrigazione/drenaggio PRED-PARAS
• FERTILIZZANTI CHIMICI
• Lavorazioni terreno PRONUBI
• PESTICIDI per Diserbo, controllo ENERGIA
PIANTE Fitofagi DECOMP.
fitofagi e patogeni
• Meccanizzazione Predatori
Decompositori UOMO ENERGIA
Parassitoidi
ATMOSFERA SUOLO SUOLO/
CONSEGUENZE:
forte omogeneizzazione dei paesaggi agrari, perdita RISULTATI: Riduzione nella capacità degli
NUTRIENTI
di habitat naturali e semi-naturali e della relativa ecosistemi di regolare: quantità e qualità
dell’acqua, il clima, l’erosione dei suoli, le
GESTIONE NON
biodiversità, anche nei suoli
avversità biotiche (animali infestanti e malattie) SOSTENIBILE35!
LARA MAISTRELLO - DSV / BIOGEST-SITEIA - UNIMOREIMPATTO DEI PESTICIDI
BIODIVERSITY
PLOS ONE
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LARA MAISTRELLO - DSV / BIOGEST-SITEIA - UNIMOREAnoplophora spp.
Diabrotica
virgifera virgifera
Drosophila
Aedes albopictus Aedes koreicus
Popillia suzukii
japonica Vespa
velutina
Bactrocera
dorsalis
Aethina tumida
Cydalima
perspectalis
37
LARA MAISTRELLO - DSV / BIOGEST-SITEIA - UNIMOREcambiamento impatto negativo
commercio globale, eradicazione, su economia e/o
climatico
trasporti, turismo contenimento, salute umana
controllo
trasporto merci
SOPRAVVIVENZA e persone
INTRODUZIONE INSEDIAMENTO DIFFUSIONE
RIPRODUZIONE mobilità
competitori, autonoma
nemici naturali,
cibo clima parassiti, alterazione
ottimale ottimale patogeni biodiversità,
conseguenze
Inefficacia su ecosistemi
per tutti gli fattori naturali
stadi di sviluppo di contenimento 38
LARA MAISTRELLO - DSV / BIOGEST-SITEIA - UNIMOREImpatto degli insetti alieni invasivi
LARA MAISTRELLO - DSV / BIOGEST-SITEIA - UNIMORE 39Insetti (INTRODOTTI) che provocano danni strutturali
Coptotermes formosanus
…la più termite più distruttiva e temuta nel mondo! 40
LARA MAISTRELLO - DSV / BIOGEST-SITEIA - UNIMORECoptotermes formosanus
A New Orleans esistono solo 2 tipi di case:
Quelle che hanno le termiti e …quelle che le avranno!!!
41
LARA MAISTRELLO - DSV / BIOGEST-SITEIA - UNIMORERuolo di C. formosanus nell’inondazione di
New Orleans a seguito dell’uragano Katrina
(Settembre 2005)
G. Henderson, 2008. American Entomologist, 54: 156-162
C. formosanus è stata rinvenuta tra i pannelli di
calcestruzzo che formavano le dighe di protezione
per la città all'interno dei giunti, che erano fatti di
“bagasse", un materiale di scarto della
lavorazione della canna da zucchero,
estremamente attrattivo per le termiti
42
LARA MAISTRELLO - DSV / BIOGEST-SITEIA - UNIMORECIMICE ASIATICA
Halyomorpha halys II stadio
Rostro
Adulti
Foto G.Vaccari
Foto S. Caruso
Foto R. Guidetti
Foto S. Bortolini
LARA MAISTRELLO - DSV / BIOGEST-SITEIA - UNIMOREdanni da punture precoci danni da
punture tardive
(post-raccolta)
H. halys - polifagia e danni
Foto G. Vaccari, R. Nannini, S. Caruso, G Aldrovandi
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LARA MAISTRELLO - DSV / BIOGEST-SITEIA - UNIMOREHALYOMORPHA HALYS IN EUROPA nel 2013
FRANCIA SVIZZERA
Strasburgo Zurigo
primi dati 2012 primi dati 2004
Foto P. Dioli
ITALIA
Maistrello et al. 2016
primo dato ufficiale:
Magreta (MO)
400 km 13-IX-2012
H. halys in EUROPA
febbraio 2019 GRECIA primi dati 2011
Atene
in 27 paesi LARA MAISTRELLO - DSV / BIOGEST-SITEIA - UNIMOREINSETTI E RISCALDAMENTO GLOBALE
Annals of the Entomological Society of America, 15 March 2019, saz013, https://doi.org/10.1093/aesa/saz013
The content of this slide may be subject to copyright: please see the slide notes for details.
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LARA MAISTRELLO - DSV / BIOGEST-SITEIA - UNIMOREEFFETTI DEL RISCALDAMENTO GLOBALE
• Raccolta dati biomassa artropodi e vertebrati insettivori
• Foresta pluviale tropicale a Porto Rico da 1976 a 2013
• Registrato aumento temperatura media di 2°C tra le
due annate
La biomassa di artropodi si è ridotta
da 10 a 60 volte.
Le analisi hanno rivelato cali sincroni
nelle lucertole, nelle rane e negli
uccelli che mangiano gli artropodi.
Ruolo cruciale del riscaldamento
globale 47
LARA MAISTRELLO - DSV / BIOGEST-SITEIA - UNIMOREDECLINO GLOBALE DEGLI INSETTI
Limiti e risultati degli studi
Perchè il declino degli insetti ha
enorme impatto sull'uomo
Le cause del declino
Cosa fare?
LARA MAISTRELLO - DSV / BIOGEST-SITEIA - UNIMORE 48NECESSARIO RIPENSAMENTO RADICALE DEL MODO IN CUI
SI GESTISCONO GLI AGROECOSISTEMI!
Non è più possibile sfruttare la terra per puntare al massimo profitto immediato: si
rischia seriamente la catastrofe ecologica...
E' necessario gestire gli ecosistemi nel rispetto degli equilibri naturali per garantire la
sostenibilità per le generazioni future
Bisogna comprendere che l’umanità dipende strettamente dalla natura, di cui gli insetti
sono parte integrante: se continuiamo ad agire come stiamo facendo, sarà poi il nostro
turno per la prossima estinzione. La vita sul pianeta continuerà, ma senza di noi.
E' quindi urgente un ripensamento radicale del modo di gestire l’agricoltura sulla base di
criteri di ingegneria ecologica, che punti a massimizzare il ruolo dei servizi ecosistemici
naturali, anziché annullarli
Cosa può fare ciascuno di noi?
Ogni azione che possa contribuire ad incrementare la biodiversità vegetale nei terrazzi,
giardini, orti, parchi urbani...
...Appassionarsi agli insetti e contribuire a raccogliere dati!!! 49
LARA MAISTRELLO - DSV / BIOGEST-SITEIA - UNIMORENB: sono piante americane, ma spesso esiste l’analogo europeo!
50
LARA MAISTRELLO - DSV / BIOGEST-SITEIA - UNIMORE51 LARA MAISTRELLO - DSV / BIOGEST-SITEIA - UNIMORE
52 LARA MAISTRELLO - DSV / BIOGEST-SITEIA - UNIMORE
53 LARA MAISTRELLO - DSV / BIOGEST-SITEIA - UNIMORE
Dipartimento di Scienze della Vita
BIOGEST-SITEIA
UNIVERSITÀ di MODENA e REGGIO EMILIA 54Puoi anche leggere
