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

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 nell