Modello. Indice. Bioindicatore. Indici ed indicatori nell ecologia del paesaggio

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1 Indici ed indicatori nell ecologia del paesaggio Strumenti per la valutazione, la pianificazione e la gestione dei sistemi ecologici Definizione di Indicatore Dizionario Devoto - Oli della lingua italiana: Destinato a fornire dati specifici ai fini di un orientamento o di una valutazione conveniente Dizionario Scientifico Garzanti In chimica, sostanza capace di subire una reazione che comporta un notevole cambiamento di colore facilmente apprezzabile dall analista. Definizione di Indice Definizione di Modello Dizionario Devoto - Oli della lingua italiana Dato sintomatico Dizionario Scientifico Garzanti sintesi di osservazioni atte a esprimere una caratteristica del fenomeno ovvero la relazione intercorrente tra più fenomeni. Ciascun indice assume una denominazione specifica, in relazione alla caratteristica che presenta Dizionario Devoto - Oli della lingua italiana espressione matematica di un certo fenomeno che ne riproduce le caratteristiche essenziali Dizionario Scientifico Garzanti riproduzione in scala ridotta o semplificata di un fenomeno o di un oggetto [Mod. matematico: Insieme di relazioni quantitative che descrivono in modo semplificato un certo gruppo di fenomeni, usate sia nella formulazione di teorie, sia nella loro verifica empirica ] [Mod. teorico: Schema teorico di un fenomeno sperimentale le cui leggi di comportamento coincidono con quelle desunte dall esperienza ] [Mod. tecnico: riproduzione di un sistema materiale allo scopo di studiarne empiricamente la natura e le leggi che lo governano, l influenza sul complesso delle singole variabili che lo caratterizzano ] Definizione di Bioindicatore Organismo o sistema biologico usato per valutare una modificazione - generalmente degenerativa - della qualità dell ambiente, qualunque sia il suo livello di organizzazione e l uso che se ne fa. Secondo i casi il bioindicatore sarà una specie particolarmente sensibile (specie indicatrice), oppure una porzione di organismo, come organi tessuti, cellule o anche una soluzione di estratti enzimatici. (Iserentant e De Sloover, 1976) La biovalutazione fornisce delle stime indirette di minor precisione rispetto ad una misurazione strumentale; la sua risposta media e sintetizza l azione di tutte le componenti ambientali; le misure sono il risultato di un attività stagionale; richiede una buona preparazione da parte di chi raccoglie il dato; è vantaggioso per stimare parametri non misurabili strumentalmente; può risultare meno costosa rispetto ad una misurazione.

2 Proprietà degli indici e degli indicatori Vi sono problemi simili che nella cartografia. Per definizione una carta (rappresentazione ridotta, approssimata e simbolica della terra, o di una parte di essa) deve mediare tra le seguenti proprietà: ISOGONIA; EQUIVALENZA; EQUIDISTANZA; in base alle esigenze si sceglie che carta utilizzare, ma senza dubbio nessuna carta riesce a rispettare tutte e tre queste proprietà. Caratteristiche fondamentali di un indice ecologico Precisione; Facilità d uso; Aderenza al problema; OGNI INDICE DEVE MEDIARE TRA QUESTE TRE PROPRIETA NON E POSSIBILE MANTENERLE CONTEMPORANEAMENTE Un indicatore ecologico è uno strumento che può essere di aiuto nei processi di pianificazione, in quanto rende possibile tanto il monitoraggio, quanto la valutazione e la comunicazione delle informazioni che riguardano la tendenza di un determinato elemento. L indicatore, è dunque una empirica descrizione della realtà, non la realtà stessa. Caratteristiche indispensabili per un indicatore Utilità per l utente: devono essere rilevanti e comprensibili per chi ne deve fare uso. Rilevanza per le politiche: gli indicatori devono aiutare a interpretare lo stato dell ambiente e le pressioni delle attività umane, in rapporto agli obbiettivi di politiche e di programmi nazionali e locali. Elevata capacità di sintesi: gli indicatori devono essere in grado di sintetizzare in un valore numerico una larga quantità di informazioni INDICI DI ECOLOGIA DEL PAESAGGIO Gli indici di ecologia del paesaggio possono essere raggruppati secondo diversi criteri: la disciplina di origine; la funzionalità; i sistemi paesistici analizzati. INDICI DI ECOLOGIA DEL PAESAGGIO Indici derivati dall ecologia ecosistemica: diversità di Shannon, dominanza ecc. Indici derivati dalla scienza della vegetazione: LAI, forme di vita delle piante, indicatori di Ellemberg. Indici derivati da teorie e strumenti fisici e matematici particolari: frattali, percolazione Indici di connettività e circuitazione: alfa e gamma, percolazione Indici di metabolismo del paesaggio: IFF, Indici relativi alle aree urbane: BFF Indici relativi alle aree forestate

3 Indici ecosistemici Diversità di Shannon Formula: H =-ΣP i lnp i P i rappresenta la proporzione dell area dell habitat i-esimo. s i = 1 Indici ecosistemici Evenness o equiripartizione Formula: E = H / H max H = Diversità di Shannon H max = massima diversità possibile H max = ln n elementi Indici ecosistemici Ridondanza Formula: R = 1-E Un esempio E= Equiripartizione Altri indici di diversità Indice di Margalef = (S - 1)/log N Indice di Menhinick = (S - 1)/N 1/2 Indice di Simpson = 1-Σ[N i (N i -1)/N(N-1) In realtà a scala del paesaggio si possono riconoscere due livelli di eterogeneità: uno dato dal numero di elementi e l altro dato dalla varietà degli elementi stessi. Esaminiamo due ipotetiche trasformazioni dello stesso territorio Aumento del numero di elementi Dove S è il numero di elementi presenti in un dato paesaggio (ad esempio di comunità vegetali; N è il numero degli elementi; i è l elemento iesimo; Aumento della varietà di elementi

4 Connettività e circuitazione Formula connettività: γ = L / 3(V - 2) Formula circuitazione: α = (L - V + 1) / (2V - 5) L = n legami V = n nodi L = 13 ; V = 12 Calcolo della connettività e della circuitazione L = 13 ; V = 12 Connettività γ= 13 / 3(12-2) = 13 / 30 = 0,43 Circuitazione α= ( ) / [(2*12) - 5] = 2 / 19 = 0,10 L = 40 ; V = 25 Calcolo della connettività e della circuitazione L = 36 ; V = 25 Connettività γ= 40 / 3(25-2) = 40 / 69 = 7 Circuitazione α= ( )/[(2*25) - 5] = 16/45 = 0,35 Percolazione L indice deriva dal controllo dei liquidi percolanti all interno di materiali aggregati. Si riferisce ad una matrice grande a piacere e nel paesaggio considera la probabilità p che le celle della matrice siano occupate da un oggetto di interesse. Il numero, la dimensione e la forma degli insiemi formati dalle celle cambieranno in funzione di p, con cambiamenti rapidi se ci si avvicina alla soglia i probabilità critica (928) quando il più grande insieme arriva ad estendersi da un lato all altro della matrice.

5 Percolazione Regole per il calcolo delle patches Quando p è bassa la distribuzione delle celle mostra macchie piccole ed isolate. p0,01 p0,4 p0,6 p0,8 Indici frattali La geometria frattale è una geometria non euclidea che prende in considerazione oggetti la cui dimensione sia intermedia tra 0 e 1, tra 1 e 2, tra 2 e 3. Questa situazione si applica bene ad alcuni elementi naturali (lunghezza delle coste, volume di un albero, etc.) Inoltre è stato osservato che la geometria frattale spiega bene le dimensioni di un oggetto attraverso un passaggio di scale Classi di oggetti perfettamente formalizzati dalla geometria euclidea Punto [dimensione = 0] Retta [dimensione = 1] Superficie [dimensione = 2] Volume [dimensione = 3] La geometria non comprende solo oggetti perfettamente formalizzati dalla geometria euclidea Per questo motivo gli ecologi del paesaggio hanno spesso provato ad utilizzare le proprietà della geometria frattale nei loro lavori I risultati sono stati spesso contrastanti, soprattutto nella definizione della loro efficacia. Sono stati costruiti molti modelli, che spesso risentono del vizio di non avere in seguito una buona validazione sul campo. L indice più comunemente utilizzato è il rapporto area - perimetro Formula : D = log A / log P Tale formula permette di verificare la frammentazione di un particolare elemento in un paesaggio. Per essere realmente una dimensione frattale andrebbe verificato di quanto varia questo rapporto al variare della scala In caso lo si applichi ad una sola scala è forse più corretto definirlo indice di frammentazione

6 a A B Tappeto di Sierpinski C D Figura A: lato = 3, celle piene = 8; Figura B: lato = 9, celle piene = 64 Figura C: lato = 27, celle piene = 512 Figura D: lato = 81, celle piene = 4096 Considerando il mattone originario a il numero di celle piene per un quadrato di 3 celle di lato è 8. CP(3a) = 8 CP(a) = 3 Ds CP(a) Lunghezza di un fiume (o di una costa): 3 calibri diversi (1; ; 0,25) 3 lunghezze diverse: 5; 5,5; 6 Quindi il numero di celle piene varia: celle piene = (lato) Ds Ds = ln [celle piene] / ln [lato] Figura A: Ds = ln3/ln8 Figura B: Ds = ln9/ln64 Figura C: Ds = ln27/ln512 Figura D: Ds = ln81/ln4096 S = 256 N = 94 S = 144 N = 44 S = 64 N = 20 S = 36 N = 14 Anche in questo caso immaginiamo due ipotetiche trasformazioni territoriali S = 16 N = 6 S = 4 N = 1 Minor frammentazione Maggior frammentazione 2,5 2 y = 1,0506x R 2 = 0,9913 Log N 1, Log S Uno strumento per la pianificazione del verde nelle città: il BFF Biotop Flachen Factor o Indice di Permeabilità del Uno strumento per la pianificazione del verde nelle città: il BFF Biotop Flachen Factor o Indice di Permeabilità del la sicurezza ed il miglioramento/peggioramento del microclima; la sicurezza e la funzione del suolo e la gestione dell acqua in casa; creazione e rivalutazione degli spazi vitali di piante ed animali; miglioramento delle zone attorno alle abitazioni. Obbiettivo di questo strumento è la valorizzazione della permeabilità del suolo. Ad ogni tipologia di uso del suolo viene attribuito un coefficiente, che moltiplicato per la superficie occupata permette di calcolare il BFF BFF = Superficie efficace per l equilibrio dei terrenti Superficie totale dei terrenti

7 Biotop Flachen Factor o Indice di Permeabilità del Ad ogni tipologia di uso del suolo viene attribuito un coefficiente, che moltiplicato per la superficie occupata permette di calcolare il BFF Tipologia della superficie Coefficiente (asfalto, cemento ) 0 (pavimenti in pietra ) 0,2 1 Aree a ghiaia 0,3 Vegetazione rampicante Giardino di tipo pensile 0,7 BFF = Superficie efficace per l equilibrio dei terrenti Superficie totale dei terrenti Situazione di partenza Opzione 1 100% 80% 60% 40% 20% 0% Partenza Opzione 1 Opzione 2 Opzione 2 Ghiaia 0,6 BFF 0,4 0,3 0,2 0,1 0 Partenza Opzione 1 Opzione 2