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Negli ecosistemi, le relazioni fra piante, fitofagi e loro nemici naturali (predatori, parassitoidi e patogeni) sono il risultato di un lungo processo di coevoluzione in un ambiente particolare e in condizioni termoigrometriche ben precise. Il clima influenza in maniera dinamica le interazioni fra le piante, gli insetti fitofagi e i loro nemici naturali. Un aumento delle temperature e una diminuzione delle precipitazioni, per un certo periodo di tempo, possono modificare la fisiologia, la fenologia, la crescita ed eventualmente la presenza e la diffusione delle piante in un determinato territorio. Ciò altera direttamente la biomassa e la qualità nutritiva delle foglie, con ripercussioni sugli insetti fitofagi e a livello trofico superiore, nonché sui predatori/parassitoidi di questi. Gli stress idrotermici influenzano i meccanismi di resistenza delle piante, compresa la produzione di sostanze allelochimiche (es. composti fenolici, tannini) che interferiscono con lo sviluppo degli insetti fitofagi e la secrezione di sostanze volatili che respingono l’insetto dannoso, ma attirano i predatori.  Secondo Petchey et al. (1999) le specie che occupano i livelli superiori della catena trofica (predatori, parassitoidi, iperparassitoidi) sono molto più sensibili ai cambiamenti climatici rispetto alle piante e agli insetti fitofagi perché dipendono dalla capacità dei livelli trofici inferiori di adattarsi a questi cambiamenti. I parassitoidi che dimostrano una grande specificità parassitaria saranno più sensibili ai cambiamenti rispetto a un fitofago generalista, poiché la sua sopravvivenza è legata in modo specifico all’ospite. Spesso, in condizioni climatiche estreme si registrano forti infestazioni di acari, legate anche alla riduzione o eliminazione dei nemici naturali (predatori, parassitoidi). Gli insetti hanno sviluppato meccanismi di adattamento agli stress climatici, ma il livello di tolleranza/resistenza varia secondo la specie e il gruppo tassonomico o funzionale. Lavori di Thomson et. al. (2010) hanno dimostrato che i parassitoidi sono in generale più sensibili dei loro ospiti ai cambiamenti climatici, con conseguenti diminuzioni della fecondità, longevità, mobilità e vitalità delle popolazioni. Tutto ciò può tradursi in un’elevata mortalità del predatore e in un incremento della specie dannosa. Temperature molto alte possono ridurre la produzione di nettare da parte di alcune piante, influenzando negativamente la sopravvivenza di parassitoidi che utilizzano questa fonte di nutrimento. Le temperature estreme possono interferire con i meccanismi di difesa degli insetti che si attivano come risposta al parassitismo o a una infezione. Ad alte temperature il sistema immunitario degli afidi e di altri fitofagi è più efficace per contrastare il parassitismo (Blanford et al., 2003; Hance et al., 2007). Allo stesso modo, l’esposizione ad alte temperature può modificare la sopravvivenza e la biodiversità dei batteri endosimbionti associati ai nemici naturali degli insetti fitofagi (Pintureau et. al., 1999; Guay et al., 2009). Questi batteri influenzano, tra gli altri, la tolleranza al freddo o al caldo, le difese immunitarie e l’espressione dei rapporti fra sessi nei parassitoidi.

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Qualsiasi modificazione di questi pool batterici specifici può danneggiare l’attività del predatore/parassitoide. Zhou et Zangh (2009) hanno dimostrato che lo stress termico può eliminare il batterio Wolbachia in Encarsia formosa, favorendo lo sviluppo di popolazioni della mosca bianca. Sono poco conosciuti gli effetti potenziali delle alte temperature sulla capacità dei nemici naturali di localizzare le loro “vittime” nell’ambiente. Le temperature possono influenzare la mobilità dei nemici naturali degli insetti dannosi e diversi aspetti della comunicazione chimica fra piante-fitofagi e nemici naturali. La percezione e l’interpretazione dei composti volatili da parte del sistema nervoso degli insetti è legata anche alla temperatura dell’aria e può essere influenzata dal riscaldamento eccessivo dell’atmosfera.

Per ultimo è bene ricordare che i cambiamenti climatici possono indurre asincronismi fra fenologia di piante ospiti, insetti fitofagi e parassitoidi. Tutto ciò richiede uno studio più ampio e approfondito dell’intero ecosistema, considerando che gli impatti sono sempre difficili da prevedere e dipendono da numerosi fattori, tra cui regime climatico, struttura del paesaggio, tipo di coltura, specie fitofaga e specie parassita.

L’impatto dei cambiamenti climatici sugli insetti vettori di patogeni nelle piante

I virus delle colture agrarie vivono in stretta associazione con le piante ospiti e i loro vettori. I principali insetti vettori di virus, fitoplasmi e batteri fitopatogeni appartengono a 7 dei 32 ordini conosciuti, tra cui afidi, mosche bianche, cicadellidi, tripidi. Il rischio di malattie virali, a livello locale e regionale, è influenzato dai parametri climatici dei loro vettori che, favoriti dall’aumento delle temperature, agevolano anche la diffusione di insidiose malattie. Molti insetti si espandono in nuove aree, mentre altri vedono incrementare il loro potenziale riproduttivo.

Il cambiamento climatico potrebbe influenzare sia la pianta ospite che gli insetti vettori e, di conseguenza, ripercuotersi sulla diffusione dei virus delle piante (Jones, 2009); potrebbe, inoltre, influenzare l’evoluzione dell’infezione primaria dell’ospite, la diffusione dell’infezione all’interno dell’ospite e/o la trasmissione orizzontale del virus su nuovi ospiti da parte del vettore. Il cambiamento climatico potrebbe anche influenzare la fisiologia e la fenologia della pianta alterando così la sua suscettibilità al virus e la virulenza di quest’ultimo; allo stesso modo, potrebbero modificarsi densità e limiti geografici degli ospiti alternativi e delle riserve.  Le modificazioni sulla fisiologia della pianta ospite potrebbero influenzare l’attrattività della pianta al vettore e/o la trasmissibilità virale. 

Altre conseguenze potrebbero essere le modificazioni dei limiti geografici dei potenziali vettori e/o della loro fenologia, della capacità di svernare, nonché della densità, migrazione e attività vitale in genere. A livello di virus potrebbero essere influenzati stabilità, replicazione e velocità di movimento, come pure il sinergismo e la complementazione tra virus (www.envirochange.eu). 

Impatto dei cambiamenti climatici sugli insetti impollinatori

Molte sono le cause del declino mondiale delle api: perdita di habitat, utilizzo di insetticidi non selettivi o zoonosi. I cambiamenti climatici interagiscono con questi fattori modificando ulteriormente la biologia e la fisiologia di numerosi insetti pronubi. Il riscaldamento invernale può influenzare lo stato di diapausa, provocando alterazioni dello sviluppo e dell’attività degli impollinatori. Variazioni di umidità e temperatura possono compromettere la raccolta del nettare e del polline.

Oltre agli impatti diretti sugli insetti, il riscaldamento climatico – abbinato a modificazioni della concentrazione di CO₂, azoto e UVB – può influire sulle piante, modificando fenologia di fioritura (sfasamento temporale fra disponibilità ospite/presenza impollinatore), morfologia e fisiologia dei fiori (es. alterazioni dei gametofiti con produzione di polline poco vitale).

Studi importanti hanno altresì accertato l’influenza combinata dei cambiamenti di CO₂, temperature e azoto sulla composizione chimica e biochimica del nettare e del polline. Il saccarosio diminuisce in rapporto a glucosio e fruttosio, così come alcuni amminoacidi e diversi composti organici volatili implicati nell’attrazione degli impollinatori. L’interferenza dei cambiamenti climatici sugli insetti impollinatori avrà ripercussioni dirette e indirette sulla produttività delle colture agrarie. 

Cambiamenti nella difesa dagli insetti dannosi

Concludendo, i cambiamenti climatici rischiano di avere un impatto negativo su piante geneticamente modificate. L’aumento di CO₂ diminuisce infatti la produzione di proteine Bt nelle piante di mais Bt. Questo effetto potrà essere controbilanciato da un aumento delle concimazioni azotate, con maggiori rischi di inquinamento. Accanto a questo, l’incremento di CO₂ può aumentare l’efficacia degli insetticidi poiché gli insetti consumano più foglie, con maggiore ingestione di composti chimici. A livello di insetticidi sistemici, però, si potrà riscontrare una diminuzione della loro efficacia per modificazioni morfologiche della pianta (es. chiusura degli stomi). Le soglie di dannosità potranno ridursi a seguito dello sviluppo accelerato degli insetti. In ultimo, i sistemi di difesa basati su confusione e depistaggio degli insetti dovranno essere rinforzati e posizionati in anticipo nella stagione. 

Volti diversi della stessa medaglia, i cambiamenti climatici stanno influenzando e continueranno a influenzare positivamente o negativamente il successo delle diverse specie di insetti con implicazioni di tipo economico, paesaggistico e agronomico che, presto o tardi, determineranno scenari nuovi e sfide sempre più complesse.

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A cura di: Silverio Pachioli
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