Indagini ecotossicologiche non-distruttive in specie aviarie

Reti mist nets utilizzate dai biologi per catturare uccelli selvatici nei progetti di ricerca.

Gli uccelli giocano un ruolo importante negli ecosistemi naturali e, per tale motivo, sono ottimi bioindicatori della salute dell'ambiente,  in particolare quelle specie che si trovano al vertice della catena alimentare. Negli studi ecotossicologici condotti su specie aviarie risulta indispensabile lo sviluppo di metodiche non distruttive di indagine che permettano di ottenere materiale biologico dalle popolazioni naturali senza impattare ulteriormente le popolazioni. Questo risulta oltremodo indispensabile nelle specie a rischio. L’approccio non distruttivo utilizzato dal nostro gruppo di ricerca prevede la valutazione dei livelli di contaminanti ambientali e la risposta di alcuni biomarkers in diversi tipi di materiale biologico. I principali campioni che si possono utilizzare per lo studio delle popolazioni aviarie, legati alle dimensioni ed alle abitudini delle diverse specie, sono: piume e penne, sangue, escrementi, borre, gusci di uova e uova non schiuse. In questi materiali biologici vengono valutati i livelli dei principali contaminanti ambientali come i composti organoclorurati (HCB,PCB e DDT), gli idrocarburi policiclici aromatici (IPA), gli elementi in tracce come piombo (Pb), mercurio (Hg) e cadmio (Cd). Nel sangue e negli escrementi è possibile inoltre sviluppare ed applicare una serie di biomarkers ecotossicologici al fine di esplorare i diversi livelli di interazione tra gli agenti inquinanti e l'organismo: biomarkers di esposizione a contaminanti lipofili ed elementi in tracce (accumulo ed escrezione di porfirine ); biomarkers di effetto diretti ed indiretti come quelli legati ad effetti estrogenici (vitellogenina e proteine della Zona Radiata), biomarkers neurotossici (inibizione delle esterasi), biomarkers di stress ossidativo (perossidazione lipidica), biomarkers di effetti genotossici (Comet e test ENA) e biomarkers di danno epatico (y-GT, AST e ALT).
Alcuni degli studi condotti hanno previsto:
- utilizzo di specie ornitiche come bioindicatori della contaminazione ambientale: confronto fra le varie aree del Mediterraneo, l'Oceano Atlantico ed il Mar Nero;
- studio sulle relazioni tra i livelli trofici e l'accumulo dei contaminanti in catene trofiche terrestri e marine;
- studio delle variazioni annuali dei livelli di contaminanti nelle uova di specie ornitiche nidificanti in Italia;
- studio sull'accumulo di mercurio e di policlorobifenili in uccelli svernanti o nidificanti nelle vicinanze di impianti industriali.
Monitoraggio del ciclo riproduttivo del gabbiano corso (Larus audouinii) nidificante sull’isola di Pianosa: analisi eco tossicologiche su campioni di uova.

Collaborazioni
  • Dr. Nicola Baccetti: Istituto Superiore per la Protezione e la Ricerca Ambientale (ISPRA) Sede Amministrativa ex-INFS, Ozzano Emilia (Bo) Italia http://www.isprambiente.gov.it/it
  • Begoña Jiménez:  Department of Instrumental Analysis and Environmental Chemistry. Institute of Organic Chemistry,(CSIC) Madrid, Spagna. http://www.iqog.csic.es/iqog/
  • Dott.ssa Francesca Giannini: Parco Nazionale Arcipelago Toscano, Loc. Enfola, Portoferraio, Italia http://www.islepark.it/
  • Dr.Francesco Pezzo, Dr.Alberto Massi: ornitologi liberi professionisti.
Progetti in corso
  • Convenzione con il CONISMA per il Gruppo di Lavoro UCCELLI per il confronto strategico per una risposta del sistema Paese agli obblighi della Direttiva Quadro sulla Strategia per l’Ambiente  Marino con decreto n°6026 della Regione Toscana. (Responsabile scientifico Dr. Letizia Marsili).
Pubblicazioni recenti o di rilievo
  1. FOSSI M.C., LEONZIO C., MASSI A., LARI L., CASINI S. (1992)- Serum esterase inhibition in birds, a nondestructive biomarker to assess organophosphorus and carbamate contamination - Arch. Environ. Contam. Toxic. 23, 99-104.
  2. FOSSI M.C., MASSI A., LARI L., MARSILI L., FOCARDI S., LEONZIO C., RENZONI A. 1994 - Interspecific differences in mixed function oxidase activity in birds: relationship between feeding habits, detoxication activities and organochlorine accumulation. Environmental Pollution, 90(1): 15-24.
  3. FOSSI M.C., MASSI A., LARI L., LEONZIO C., FOCARDI S., MARSILI L., RENZONI A. 1995 - Interspecific differences in mixed function oxidase activity in birds: a tool to identify "species at risk". Science of Total Environmental, 171: 221-226.
  4. LEONZIO C., FOSSI M.C., CASINI S. (1996) - Porphyrins as Biomarkers of Methylmercury and PCB exposure in experimental quail. Bull. of Environ. Contam. Toxicol. 56:244-250.
  5. MARSILI L., FOSSI  M.C., CASINI S., FOCARDI S. (1996) - PCB levels in bird blood and relationship to MFO responses. Chemosphere 33 (4) : 699-710.
  6. FOSSI M.C., LARI L., CASINI S. (1996) Interpecies variation of “B” esterases in birds: the influence of size and feeding habits. Archives of Environmental Contamination and Toxicology 31:525-532.
  7. CRIVELLI A.J., MARSILI L., FOCARDI S., RENZONI A. 1999 - Organochlorine compounds in pelicans (Pelecanus crispus and Pelecanus onocrotalus) nesting at Lake Mikri Prespa, north western Greece. Bulletin of Environmental Contamination and Toxicology, 62: 383-389.
  8. CASINI S., FOSSI M.C., GAVILAN J.F. BARRA R., PARRA O., LEONZIO C., FOCARDI S. (2001) Porphyrin levels in excreta of sea birds of the cilean coasts as nondestructive biomarker of exposure to environmental pollutants. Archives of Environmental Contamination and Toxicology, 41(1):65-72
  9. Casini S, Fossi MC, Leonzio C, Renzoni A (2003) Review: Porphyrins as biomarkers for hazard assessment of bird populations: destructive and non-destructive use. Ecotoxicology  12:297-305.
  10. Jiménez B., Mori G., Concejero M., Merino R., Casini S., Fossi M.C. (2007). Vitellogenin and zona radiata proteins as biomarkers of endocrine disruption in peregrine falcon (Falco peregrinus) Chemosphere, 67(9):375-378.
Ricercatori coinvolti

Letizia Marsili (tecnico laureato cat. D)
Nicola Bianchi (Assegnista)
Ilaria Caliani (Assegnista)
Cristina Panti (Assegnista)
Matteo Baini (Dottorando)