Agroecosistema e comunità microbiche del suolo. Impatto di applicazioni decennali di tre antibiotici ad uso veterinario sulle comunità microbiche di un suolo agricolo

Autor: Cinicia M., Grenni P., Topp E.
Jazyk: italština
Rok vydání: 2015
Předmět:
Zdroj: Saarbrücken: Edizioni Accademiche Italiane, OmniScriptum GmbH & Co. KG, 2015
info:cnr-pdr/source/autori:Cinicia M., Grenni P., Topp E.,/titolo:Agroecosistema e comunità microbiche del suolo. Impatto di applicazioni decennali di tre antibiotici ad uso veterinario sulle comunità microbiche di un suolo agricolo/editore: /anno:2015
Popis: Gli agroecosistemi sono ecosistemi alimentati dal sole e differiscono dagli ecosistemi naturali sia per la loro dipendenza da energia sussidiaria (es. macchine per aratura, utilizzo di pesticidi e fertilizzanti, ecc.) che per la riduzione della diversità biologica come conseguenza della rimozione da parte dell'uomo delle specie vegetali naturali con altre, le colture, ad alto valore produttivo ed economico. In tal senso, l'agricoltura intesa come gestione degli agroecosistemi con lo scopo di massimizzare la produttività primaria vegetale, sebbene da un lato abbia apportato numerosi benefici per l'uomo quali il rifornimento di alimenti, fibre, fonti energetiche, dall'altro ha portato alla differenziazione sempre più marcata tra gli ecosistemi agricoli e gli ecosistemi naturali. Gli agroecosistemi, infatti, sono strutturalmente semplificati e non stabili, a causa di un equilibrio precario tra le componenti antropiche introdotte e quelle naturali. L'intervento dell'uomo attraverso l'irrigazione, i fertilizzanti, i pesticidi ed altri prodotti chimici, se non accuratamente gestito, può alterare la struttura chimico-fisica del suolo, nonché le sue funzionalità, tra le quali il riciclo dei nutrienti ed il mantenimento della sostanza organica. Particolare attenzione è stata posta storicamente alla contaminazione del suolo da pesticidi, utilizzati per il controllo delle infestanti o dei parassiti, la cui presenza nell'ambiente pone rischi alla salute dell'uomo e degli ecosistemi. Un problema ambientale emerso negli ultimi anni, è la possibile presenza nel suolo di contaminanti emergenti; tra questi i farmaci, ed in particolare gli antibiotici. Gli antibiotici, sono ampiamente utilizzati nella medicina umana e veterinaria ed hanno rappresentato un importante traguardo per il miglioramento delle condizioni di salute dell'uomo e degli animali. Tali farmaci vengono somministrati all'uomo ed agli animali per prevenire o curare malattie. Poichè gli antibiotici sono solo parzialmente metabolizzati dall'uomo e dagli animali e una quantità rilevante è escreta attraverso le feci e le urine, è emerso che il loro impiego diffuso può determinare un rischio di contaminazione ambientale. Infatti, nel caso degli antibiotici ad uso umano, essi possono raggiungere gli ecosistemi acquatici, in quanto tali farmaci una volta escreti, giungono agli impianti di trattamento delle acque reflue urbane, dove non solo non sono completamente rimossi, ma possono anche compromettere l'efficienza di rimozione della sostanza organica da parte della comunità microbica coinvolta nella fase di trattamento biologico degli impianti stessi. Inoltre, se i fanghi di depurazione (biosolidi urbani) vengono utilizzati come fertilizzanti organici in agricoltura, tale pratica può costituire una ulteriore fonte di immissione degli antibiotici nel suolo (Topp et al., 2008; Gottschall et al., 2012). Gli antibiotici veterinari, invece, possono raggiungere direttamente il suolo attraverso sia gli animali al pascolo, sia come conseguenza delle comuni pratiche agricole di fertilizzazione organica con liquame o letame di animali d'allevamento, ai quali tali farmaci sono correntemente somministrati (Wang & Yates, 2008; Pope et al., 2009). In zootecnia, infatti, gli antibiotici vengono somministrati ad alto dosaggio per la profilassi ed il trattamento di malattie infettive e, a basso dosaggio insieme al mangime, come promotori della crescita degli animali allevati, al fine di aumentare il potere ingrassante degli alimenti. Tra gli animali d'allevamento, i suini sono quelli ai quali sono somministrati i maggiori quantitativi di antibiotici. Residui di antibiotici e geni di resistenza sono stati rilevati nei suoli trattati con letame o liquame di origine zootecnica, nonché nelle acque adiacenti ad allevamenti di bestiame e, recentemente, in modo diffuso, negli ecosistemi acquatici, rappresentando una seria minaccia per la salute umana (Wright, 2010). Gli antibiotici sono sostanze esplicitamente disegnate per avere un effetto sui microorganismi e possono agire anche su microrganismi non-target. Per questo motivo la loro presenza come contaminanti degli ecosistemi rappresenta un fattore ecologico che guida i cambiamenti della struttura delle comunità batteriche autoctone del suolo e delle acque (Aminov & Mackie, 2007). Questi cambiamenti consistono nell'alterazione della loro crescita, delle attività enzimatiche e della diversità delle comunità microbiche e, in ultima analisi, delle funzioni ecologiche del suolo; in tal senso possono essere alterate ad esempio la produzione della biomassa, la trasformazione delle sostanze nutrienti (Thiele-Bruhn & Beck, 2005; Kotzerke et al., 2008) e la biodegradazione di sostanze xenobiotiche (es. pesticidi), (Accinelli et al., 2006). Variazioni nella composizione della comunità microbica ed una complessiva riduzione della diversità, possono condurre a perdite di stabilità funzionale. Tali aspetti sono ad oggi poco conosciuti e studiati. Lo scopo del presente lavoro di tesi è quello di valutare se il trattamento di un suolo agricolo con tre antibiotici ad uso veterinario, prolungato per oltre 11 anni, possa avere avuto un'influenza sulla struttura della comunità microbica del suolo. In particolare sono stati selezionati tre antibiotici (clorotetraciclina, sulfametazina e tilosina), a diverso target, che sono tra quelli maggiormente utilizzati negli allevamenti zootecnici suini. Questo lavoro di tesi rientra nell'ambito di un esperimento condotto nell'area sperimentale dell'Agriculture and Agri-Food Canada (Ontario), in cui sono stati allestiti plots sperimentali di suolo agricolo trattati con tre antibiotici selezionati a diversa concentrazione (0,1, 1 e 10 mg/kg di suolo) e confrontati con un suolo non trattato. In particolare, al fine di valutare eventuali effetti a lungo termine nelle diverse condizioni sperimentali sulle comunità microbiche è stata analizzata l'abbondanza e la struttura in termini di diversità dei principali gruppi filogenetici batterici presenti nel suolo, mediante l'utilizzo di metodiche molecolari innovative che si avvalgono della microscopia ad epifluorescenza (conta batterica, vitalità cellulare, analisi filogenetica della comunità microbica).
Databáze: OpenAIRE
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