Il lavoro di ricerca svolto in questi anni sulle atmosfere controllate mira a stabilire la possibilità di utilizzare livelli di ossigeno superiori a quelli riportati in bibliografia e comunemente utilizzati nella pratica (O2 << 1%), più economici da produrre e facili da mantenere in situazioni di stoccaggio, lasciando l’azoto (N2) come componente principale. L’efficacia della tecnica delle atmosfere controllate è strettamente correlata alle condizioni di temperatura e umidità, di conseguenza è possibile avvalersi di percentuali maggiori di ossigeno grazie all’influenza positiva di questi due parametri che condizionano fortemente il metabolismo degli insetti. Gli artropodi sono organismi in grado di sopportare periodi anche prolungati di ipossia; gli effetti della carenza di O2 sul metabolismo degli insetti sono diversi a seconda dei livelli di presenza di questo gas nell’atmosfera controllata: al diminuire della concentrazione di O2, comunque, la loro mortalità aumenta (Hoback e Stanley, 2001). Si possono sfruttare condizioni di bassa U.R. per limitare i tempi di trattamento (quando si operi in condizioni di alte temperature) e, allo stesso modo, si può agire sulle altre variabili (temperatura, percentuale di ossigeno, tempo) per migliorare l’efficacia del trattamento. Tribolium confusum è una specie che attacca i cereali immagazzinati ed è quindi ovvio considerare temperature anche elevate e umidità relative molto ridotte (10-15%). Da quanto riportato in bibliografia, l’effetto positivo delle basse umidità relative sulla mortalità è particolarmente evidente per percentuali di ossigeno superiori all’1% (Mitcham et al., 2006; Zhou et al., 2000; Mbata e Phillips, 2001). Di conseguenza, nella nostra ricerca sono state considerate anche percentuali di O2 superiori all’1%, meno costose da mantenere per lunghi periodi. Ciò riduce l’efficacia in condizioni normali, ma può rivelarsi efficace a temperature superiori e % inferiori U.R. (Chiappini et al. 2009). Uova, larve, pupe e adulti sono stati esposti a trattamento in atmosfera controllata con diverse combinazioni di fattori (O2, temperatura, U.R.) in modo da poter sfruttare condizioni ambientali favorevoli ai fini dell’efficacia del trattamento. La stima della mortalità è stata effettuata dopo ogni prova attraverso la conta degli individui morti e/o sopravvissuti. La mortalità è stata poi trasformata in percentuale e analizzata utilizzando l’analisi della varianza, con la quale è stato inoltre determinato il livello di interazione tra le variabili in esame. Le prove sperimentali su Tribolium confusum hanno dimostrato che il trattamento anossico può risultare molto efficace anche a percentuali di ossigeno più elevate di quelle normalmente utilizzate, ma in condizioni di umidità relativa assai ridotta. U.R. e O2 incidono in modo significativo, condizionando il comportamento dell’insetto e quindi la mortalità. A tutti gli stadi di sviluppo della specie, alla minore U.R. applicata corrisponde la percentuale di mortalità significativamente superiore; viceversa la percentuale di mortalità si abbassa ulteriormente all’aumentare della U.R., annullandosi nel trattamento con maggiore tenore di ossigeno e maggiore umidità relativa. Tra gli stadi di sviluppo l’uovo risulta essere più suscettibile rispetto ad adulti, larve e pupe, raggiungendo in quasi tutte le condizioni il 100% di mortalità. Ciò è facilmente spiegabile considerando che è uno stadio fisiologicamente molto attivo. Infatti, nonostante appaia quiescente e, probabilmente per questo, sia considerato molto resistente dai “non-entomologi”, al suo interno, le cellule si stanno dividendo per formare ex novo i tessuti e gli apparati embrionali. Questa intensa attività cellulare si traduce in un elevato metabolismo e, di conseguenza, in un’elevata richiesta di ossigeno. Quando il fabbisogno di ossigeno necessario alla produzione dell’energia che sostiene lo sviluppo dell’embrione non viene soddisfatto, questo muore. La combinazione delle variabili ha dato risultati positivi e ha dimostrato come si possano effettuare trattamenti a percentuali di ossigeno superiori di quelli comunemente utilizzati. Considerando la fisiologia degli insetti, la penuria di ossigeno obbliga ad adottare una serie di cambiamenti comportamentali che permettono di risparmiarne il consumo o aumentarne la concentrazione. Nel secondo caso si tratta di un aumento della frequenza di apertura degli spiracoli, che comporta una perdita d’acqua anche dieci volte superiore rispetto a quella che avverrebbe in condizioni normali e, quindi, la disidratazione dell’insetto. Ovviamente tale effetto è tanto maggiore quanto minore è l’umidità dell’ambiente, la quale inizia a incidere sulla sopravvivenza dell’insetto nel momento in cui quest’ultimo, per poter respirare, è indotto ad aprire gli spiracoli per tempi più lunghi rispetto a quelli fisiologici, magari anche a causa di una maggiore attività determinata dal parallelo innalzamento della temperatura. Poter disporre di dati di mortalità in condizioni climatiche differenti, consente di utilizzare la tecnica dell’atmosfera controllata nel modo più semplice e meno dispendioso (a livello economico, energetico e di impegno) per la situazione in cui si deve operare.
Controllo di Tribolium confusum J. du Val mediante atmosfere controllate in differenti condizioni di temperatura, umidità relativa e percentuale di ossigeno.
BERZOLLA, ALESSIA;
2014
Abstract
Il lavoro di ricerca svolto in questi anni sulle atmosfere controllate mira a stabilire la possibilità di utilizzare livelli di ossigeno superiori a quelli riportati in bibliografia e comunemente utilizzati nella pratica (O2 << 1%), più economici da produrre e facili da mantenere in situazioni di stoccaggio, lasciando l’azoto (N2) come componente principale. L’efficacia della tecnica delle atmosfere controllate è strettamente correlata alle condizioni di temperatura e umidità, di conseguenza è possibile avvalersi di percentuali maggiori di ossigeno grazie all’influenza positiva di questi due parametri che condizionano fortemente il metabolismo degli insetti. Gli artropodi sono organismi in grado di sopportare periodi anche prolungati di ipossia; gli effetti della carenza di O2 sul metabolismo degli insetti sono diversi a seconda dei livelli di presenza di questo gas nell’atmosfera controllata: al diminuire della concentrazione di O2, comunque, la loro mortalità aumenta (Hoback e Stanley, 2001). Si possono sfruttare condizioni di bassa U.R. per limitare i tempi di trattamento (quando si operi in condizioni di alte temperature) e, allo stesso modo, si può agire sulle altre variabili (temperatura, percentuale di ossigeno, tempo) per migliorare l’efficacia del trattamento. Tribolium confusum è una specie che attacca i cereali immagazzinati ed è quindi ovvio considerare temperature anche elevate e umidità relative molto ridotte (10-15%). Da quanto riportato in bibliografia, l’effetto positivo delle basse umidità relative sulla mortalità è particolarmente evidente per percentuali di ossigeno superiori all’1% (Mitcham et al., 2006; Zhou et al., 2000; Mbata e Phillips, 2001). Di conseguenza, nella nostra ricerca sono state considerate anche percentuali di O2 superiori all’1%, meno costose da mantenere per lunghi periodi. Ciò riduce l’efficacia in condizioni normali, ma può rivelarsi efficace a temperature superiori e % inferiori U.R. (Chiappini et al. 2009). Uova, larve, pupe e adulti sono stati esposti a trattamento in atmosfera controllata con diverse combinazioni di fattori (O2, temperatura, U.R.) in modo da poter sfruttare condizioni ambientali favorevoli ai fini dell’efficacia del trattamento. La stima della mortalità è stata effettuata dopo ogni prova attraverso la conta degli individui morti e/o sopravvissuti. La mortalità è stata poi trasformata in percentuale e analizzata utilizzando l’analisi della varianza, con la quale è stato inoltre determinato il livello di interazione tra le variabili in esame. Le prove sperimentali su Tribolium confusum hanno dimostrato che il trattamento anossico può risultare molto efficace anche a percentuali di ossigeno più elevate di quelle normalmente utilizzate, ma in condizioni di umidità relativa assai ridotta. U.R. e O2 incidono in modo significativo, condizionando il comportamento dell’insetto e quindi la mortalità. A tutti gli stadi di sviluppo della specie, alla minore U.R. applicata corrisponde la percentuale di mortalità significativamente superiore; viceversa la percentuale di mortalità si abbassa ulteriormente all’aumentare della U.R., annullandosi nel trattamento con maggiore tenore di ossigeno e maggiore umidità relativa. Tra gli stadi di sviluppo l’uovo risulta essere più suscettibile rispetto ad adulti, larve e pupe, raggiungendo in quasi tutte le condizioni il 100% di mortalità. Ciò è facilmente spiegabile considerando che è uno stadio fisiologicamente molto attivo. Infatti, nonostante appaia quiescente e, probabilmente per questo, sia considerato molto resistente dai “non-entomologi”, al suo interno, le cellule si stanno dividendo per formare ex novo i tessuti e gli apparati embrionali. Questa intensa attività cellulare si traduce in un elevato metabolismo e, di conseguenza, in un’elevata richiesta di ossigeno. Quando il fabbisogno di ossigeno necessario alla produzione dell’energia che sostiene lo sviluppo dell’embrione non viene soddisfatto, questo muore. La combinazione delle variabili ha dato risultati positivi e ha dimostrato come si possano effettuare trattamenti a percentuali di ossigeno superiori di quelli comunemente utilizzati. Considerando la fisiologia degli insetti, la penuria di ossigeno obbliga ad adottare una serie di cambiamenti comportamentali che permettono di risparmiarne il consumo o aumentarne la concentrazione. Nel secondo caso si tratta di un aumento della frequenza di apertura degli spiracoli, che comporta una perdita d’acqua anche dieci volte superiore rispetto a quella che avverrebbe in condizioni normali e, quindi, la disidratazione dell’insetto. Ovviamente tale effetto è tanto maggiore quanto minore è l’umidità dell’ambiente, la quale inizia a incidere sulla sopravvivenza dell’insetto nel momento in cui quest’ultimo, per poter respirare, è indotto ad aprire gli spiracoli per tempi più lunghi rispetto a quelli fisiologici, magari anche a causa di una maggiore attività determinata dal parallelo innalzamento della temperatura. Poter disporre di dati di mortalità in condizioni climatiche differenti, consente di utilizzare la tecnica dell’atmosfera controllata nel modo più semplice e meno dispendioso (a livello economico, energetico e di impegno) per la situazione in cui si deve operare.I documenti in IRIS sono protetti da copyright e tutti i diritti sono riservati, salvo diversa indicazione.
