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Title: Corridoi ripariali dei corsi d' acqua effimeri mediterranei: valutazione delle funzioni ecologiche nel paesaggio e potenzialità per la tutela ambientale nella pianificazione territoriale. Il caso della Lama San Giorgio nella Puglia centrale
Other Titles: Mediterranean ephemeral stream corridors: assesment of landscape ecological functions and potentials for environmental conservation within landscape planning. The case of the Lama San Giorgio in Central Apulia
Authors: Mairota, Paola
Keywords: Corridoio ripariale;Biodiversità;Scala;Bioindicatori;Paesaggio;Stream corridor;Biodiversity;Scale;Bioindicators;Landscape;AGR/05
Issue Date: 14-Oct-2008
Publisher: Università degli studi della Tuscia - Viterbo
Series/Report no.: Tesi di dottorato di ricerca. 17. ciclo
Abstract: 
I corsi d’acqua effimeri sono tipici degli ambienti mediterranei. Il loro caratteristico regime di deflusso insieme alla pressione umana sul territorio all’interfaccia tra il corso d’acqua e il piano di campagna ne condizionano la struttura spaziale. Questa a sua volta influenza l’efficienza ecologica di questo complesso sottosistema paesistico lineare relativamete alle sue funzioni ecologiche. Queste comprendono il movimento (sia passivo, sia attivo) dell’energia, dei materiali e degli organismi lungo e attraverso il corridoio.
Questo lavoro focalizza l’attenzione sulla verifica della sussistenza della funsione ecologica di habitat nel caso del corridoio ripariale di un corso d’acqua effimero, rapprentativo della tipologia dei bacini carsici della Puglia centrale. La funzione di habitat è rilevante rispetto ai temi cogenti della ricerca ecologica quali quelli della connettività della dispersione di organismi vegetali e delle dinamiche delle metapopolazioni animali. La comprensione di questi processi è cruciale perché su di essa è basata la pianificazione finalizzata alla gestione e conservazione delle risorse naturali e al mantenimento della biodiversità. Inoltre, una delle maggiori minacce alla biodiversità nei paesaggi agricoli mediterranei è rapprentata dalla frammentazione degli habitat, causa del declino delle popolazioni e dell’aumento del rischio di estinzioni locali.
Ai fini del lavoro è stata condotta una analisi del paesaggio gerachica e transcalare per il corridoio ripariale. Questo approccio di analisi è stato necessario in relazione alla indubitabile concezione della organizzazione gerarchica dei sistemi ecologici e alla natura gerarchica dei bacini idrografici. Oltrea a ciò, alla gerarchia delle strutture del paesaggio corrisponde una gerachia delle decisioni degli organismi animali. Quindi il concetto di scala non è estraneo a quello di biodiversità. Infine, la pianificazione gerarchica si sta affermando quale approccio alla pianificazione e gestione forestale.
È stato identificato un range di scale spaziali che corrisponde alla organizzazione gerarchica del sistema idrografico, così come ai livelli della gerarchia della patchiness del corridoio ripariale, inteso come sottosistema paesistico compelsso e multifunzionale e come risorsa vulnerabile per l’umanità.
Per la individuazione del corridoio ripariale e la sua stratificazione in segmenti, alla scala del sistema idrografico, è stata adottata una metodologia basata sulla associazione, a ciascun componente del sistema idrografico, di attributi calssificatori di tipo estrinseco ed intrinseco (ordine gerarchico, litologia, condizioni climatiche, presenza/assenza e tipologia fisionomica delle vegetazioni spontanee). Attraverso questa procedura è stata possibile l'identificazione oggettiva del corridoio ripariale e della porzione di paesaggio maggiormente in grado di influenzarne struttura e funzionamento. Inoltre sono state acquisite informazioni sulle caratteristiche di continuità/discontinuità del corridoio stesso e sull’assetto delle vegetazioni spontanee in termini di isolameto e aggregazione.
Alla scala del corridoio ripariale è stata condotta la optimal limit analysis su un transetto lineare che ha permesso il riconoscimento di un modello di configurazione spaziale, riferibile alla microeterogeneità e delle relazioni spaziali tra le differenti tipologie di copertura del suolo. Inoltre le variazioni spaziali della matrice del corridoui sono state studiate per mezzo della moving split-window (MSW) technique applicata ad un treansetto bidimensionale. Sono stati così identificati diversi tipi di paesaggio, caratterizzati in termini di composizione e configurazione delle componenti di naturalità.
La configurazione spaziale dei segmenti di corridoio è stata analizzata mediante indici di landscape pattern (LPI) opportunamente selezionati. Al landcape level è stato ottenuto l’ordinamento dei segmenti secondo un gradiente di frammentazione. Al class level le relazioni tra gli indici variano in funzione della tipologia di copertura del suolo considerata, e pertanto forniscono indicazioni circa le statregie da adottare per la riduzione della frammentazione degli habitat.
Per la valutazione della funzione di habitat si è fatto riferimento agli uccelli come bioindicatori, secondo quanto risulta dalla letteratura, data la loro sensibilità ai cambiamenti ambientali, connessa alla loro specializzazione e vagilità. Sono state studiate le necessità di habitat delle specie di uccelli, il loro grado di specializzazione ed alcune carattreistiche delle loro popolazioni e comunità, a diffenti livelli interpretativi, che hanno fornito elementi di comprensione circa le intrazioni tra pattern (struttura del paesaggio) e process (distribuzione dei biondicatori). Il corridoio ripariale effettivamente rappresenta un rifugio per molte specie di uccelli forestali. La diversita delle comunità ornitiche è risultata influenzata dal grado di frammentazione degli habitat idonei.
È stata anche valutata la qualità ambientale del corridoio ripariale sia rispetto a bioindicatori specifici per l’area studiata (uccelli forestali), sia rispetto a bioindicatori non specifici (i carabidi) di importanza riconosciuta, ma per i quali non si dispone di dati analitici per l’area studiata. Al livello interpretativo del corridoio ripariale, la qualità ambientale della matrice, influenza direttamente quella del corridoio. Nel passaggio di scala dalla matrice del corridoio al corridoio stesso, inoltre, si rileva la non corrispondenza tra gli indici di qualità ambientale riferiti a bioindicatori specifici (uccelli forestali) e non specifici (carabidi) rispetto all’ambiente e al problema di interesse. La qualità ambientale è stata anche posta in relazione con la configurazione del paesaggio e si è potuto confermare che la dominanza relativa e la pervasività delle coperture del suolo a forte determinismo antropico, la frammentazione la diversificazione del paesaggio ne rappresentano i principali detrattori a tutti i livelli interpretativi. Infine una zonizzazione del corridoio ripariale è stata ottenuta in funzione della qualità ambientale che si propone come punto di partenza per la definizione di una strategia di ripristino a questo livello di scala.
L’importanza dei corridoi ripariali ai fini della vitalità delle metapopolazioni è stata quindi verificata anche nel caso di corsi d’acqua effimeri, e in condizioni di degrado, ed è stata confermata la loro funzione di habitat, cruciale per la conservazione della biodiversità alla scala di paesaggio. Tuttavia, l’elevato grado di frammentazione, le ridotte dimensioni trasversali del corridoio stesso e la semplificazione delle strutture delle vegetazioni forestali sembrano spiegare la diversificazione delle comunità ornitiche, che portebbe essere interpretato come un segnale che la funzione ecologica di source del corridoio ripariale, in termini di dinamica delle metapopolazioni, si stia modificando in quella di sink.
Sono discusse questioni metodologiche relative al filone della ricerca ecologica finalizzata allo studio delle implicazioni ecologiche e pianificatorie della natura gerarchica dei sistemi ecologici complessi, alla legittimità del ricorso agli indici di landscape pattern per la comprensione dei processi che sottendono all’ecologia dei paesaggi, alla dipendenza dalla scala della eterogeneità spaziale.

Ephemeral streams are typical of Mediterranean environments. Their characteristic flow regime as well as the strong human pressure on the land at the stream/upland interface condition the spatial configuration of the stream corridor. This in turn affects the ecological efficiency of such complex linear landscape element with regard to its major functions. These involve movement (either passive or active) of materials, energy and organisms along or across the corridor.
This work focuses on the assessment of the subsistence of the habitat function in the case of the stream corridor of an ephemeral stream, representative for karstic torrents in the Puglia region (southern Italy). The habitat function is relevant to key issues of ecological research, such as connectivity, plant dispersal and animal metapopulation dynamics. Insights on these issues are crucial as on them relies planning for management and conservation of natural resources and biodiversity maintenance. Moreover, one of the major threats to biodiversity in agricultural Mediterranean landscapes is habitat fragmentation, which causes populations decline and enhances local extinction risk.
To the ends of the work, a multiple scale analysis of landscape configuration for the stream corridor was performed. Such a need descends from the, by now unquestionable, notion of the hierarchical organisation of ecological systems and from the hierarchical nature or watershed systems. In addition, to the hierarchy of landscape pattern corresponds a hierarchy of decisions of animal organisms. Hence, the concept of scale is not alien from the notion of biodiversity. Finally, hierarchical planning is steadily gaining momentum as an approach to forest planning.
A range of spatial scales was identified that corresponds to the hierarchical organisation of the stream system, as well as to the levels of the hierarchy of the patchiness for the stream corridor understood as a complex and multifunctional landscape subsystem as well as a vulnerable resource for mankind.
For the detection of the stream corridor and its stratification into segments, at the scale of the hydrological system, a methodology was adopted that is based on the association of both extrinsic and intrinsic classificatory attributes (e.g. hierarchy within the hydrological system, lithology, climatic conditions as well as the presence/absence and the physiognomy of natural vegetation) to each component of the hydrological system. This procedure yielded the objective identification of both the stream corridor and the limits of the portion of the landscape more likely to affects its structural and functional features. In addition it brougth forward information on characteristics of the corridor, such as continuity/discontinuity, heterogeneity/homogeneity of sub-natural vegetation and their degree of isolation and distribution.
At the scale of stream corridor the optimal limit analysis of a line transect was performed that has allowed for the recognition of a micro-heterogeneous landscape pattern, as well as the spatial relations among land cover types. Also the spatial variations of the landscape matrix were analysed based on the moving split-window (MSW) technique applied to a plane transect. Different landscape types were thus identified and their characteristic structure described both in terms of composition and of spatial arrangement of sub-natural vegetation.
Segments’ spatial configuration was analised by means of selected landscape pattern indices (LPI). At the landscape scale segments were ordered according to a fragmentation gradient. At the class level the relations among the LPI depend on land cover type, thus providing information on the kind of restoration strategy needed to reduce habitat fragmentation.
For the assessment of the habitat function, birds were used as bioindicators, consistently with the most significant literature on this topic, given their sensitivity to environmental change in connection with their specialisation and vagility at the landscape scale. Bird species habitat needs, degree of specialisation, population and community traits were investigated at the different hierarchical levels and insights on the interaction between pattern (landscape structure) and process (bird distribution) were gained. The stream corridor performs as a refuge for many specialised species which prefer forest type vegetation as well as less intensively managed agricultural land cover types. Bird communities diversity is affected by the degree of fragmentation of suitable habitat types.
The environmental quality of the stream corridor was also assessed with respect of specialised bird species and a comparison was made with respect to carabid beetles, whose importance as bioindicators is also recognised, but for which analytical data are not available for the study area. At higher levels both taxonomic groups yield comparable results, yet the lower levels the need of operating with specific bioindicators emerges. Environmental quality was also compared to landscape configuration and it was confirmed that the relative dominance and pervasiveness of land cover types with a high anthropogenic determinism, landscape fragmentation and diversity negatively affect environmental quality at all levels of the hierarchy. Finally a zoning of the stream corridor was proposed with respect to both environmental quality and landscape configuration that represents the base to built a restoration strategy at this level.
Thus the importance of even ephemeral, depleted, stream corridors for metapopulation viability and their effectiveness in the performance of the habitat function is confirmed, which are crucial for biodiversity maintainance at the landscape scale. However the high fragmentation degree, the narrowness of the stream corridor and possibly the simple structure of such phytocoenoses, seem to explain the diversification within bird communities. This could be a signal that the turning point from source to sink for this subsystem may have been reached. Methodological issues are discussed, such as those relevant to the wide stream of landscape ecological research aimed at exploring both ecological and planning/management implications of the space-time hierarchical nature of complex ecological systems, to the legitimacy of the use of landscape indices to draw inferences on processes underlying the ecology of landscapes, and to the scale dependence of landscape heterogeneity.
Description: 
Dottorato di ricerca in Ecologia forestale
URI: http://hdl.handle.net/2067/573
Rights: If not otherwise stated, this document is distributed by the Tuscia University Open Archive under a Creative Commons 2.0 Attribution - Noncommercial - Noderivs License (http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/2.0/)
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