I fattori ecologici comprendono: fattori climatici, fattori topografici, fattori edafici, fattori biotici (competizione, disturbo)

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1 Le specie vegetali non sono ripartite a caso sul globo. La distribuzione attuale delle piante, e delle comunità vegetali che costituiscono, è determinata da fattori geografici, storici ed ecologici. I fattori ecologici comprendono: fattori climatici, fattori topografici, fattori edafici, fattori biotici (competizione, disturbo)

2 Una lunga tradizione di studi geobotanici ha messo in evidenza come temperatura e precipitazioni/umidità dell aria (spesso associate ai fattori topografici: altitudine, pendenza ed esposizione) siano fattori primari per spiegare la distribuzione dei tipi di vegetazione Studio di Whittaker (1952, 1953) sulla vegetazione nelle Great Smokey Mountains (US) Vegetazione controllata da microclima e fisiografia Le specie rispondono in maniera autonoma al cambiamento dei fattori ambientali, ma è possibile distinguere comunità vegetali diverse sulla base dei gradienti di altitudine ed esposizione

3 A condizionare il clima sono dei fattori climatici Cosmici: conseguenza dei movimenti di rotazione e rivoluzione della terra) Geografici: caratteri della superficie terrestre quali distribuzione delle terre, venti e correnti marine, sistemi montuosi, grandi laghi, vegetazione. La bioclimatologia, rispetto alla climatologia, prende in considerazione l effetto provocato dal clima sulla biosfera e allo stesso tempo come gli esseri viventi (principalmente la vegetazione) condizionano il clima.

4 Gli elementi climatici con il loro interagire determinano le caratteristiche del clima: Radiazione solare; Temperatura dell aria; Umidità dell aria; Precipitazioni; Pressione atmosferica.

5 La radiazione solare dipende da: Latitudine, Condizioni atmosferiche, Orografia. Nella fascia tropicale l irradiazione nei mesi più piovosi (estivi) è molto più bassa. Mentre nella fascia equatoriale la minore irradiazione si ha nelle ore pomeridiane. In ambito mediterraneo si ha una forte irradiazione estiva poiché in questa stagione la più elevata durata del dì coincide con il minimo di precipitazioni. La radiazione solare è di primaria importanza per gli organismi vegetali e da essa dipende la temperatura dell aria

6 La temperatura viene misurata in genere più volte nell arco della giornata. Molto indicativi sono i valori di temperatura massima e minima giornaliere, dalla cui media si ottiene la temperatura media diurna. Questi valori termici possono essere rappresentati cartograficamente dalle isoterme. Molti studiosi hanno notato forti analogie tra l andamento delle isoterme e i limiti degli areali di diverse specie. Es. il limite nord-orientale dell areale di Ilex aquifolium coincide con la isoterma di 0 C del mese di gennaio. La differenza tra i valori di minima e massima giornaliera rappresenta l escursione termica che varia con la latitudine e la distanza dal mare.

7 L umidità è la quantità di vapore acqueo contenuto nell aria. L umidità dell aria dipende fortemente dalla sua temperatura poiché quest ultima determina il passaggio di stato dell acqua. Umidità assoluta: è la quantità di vapore acqueo espressa in grammi contenuta in un metro cubo d'aria. Umidità relativa: indica il rapporto percentuale tra la quantità di vapore contenuto da una massa d'aria e la quantità massima (cioè a saturazione) che il volume d'aria può contenere nelle stesse condizioni di temperatura e pressione.

8 Le precipitazioni derivano dalla condensazione del vapore acqueo in pioggia, neve o grandine. Questi passaggi di stato si possono verificare anche al livello del suolo (rugiada, brina, galaverna). Le precipitazioni a seconda dei fenomeni che le causano vengono dette: Convettive da movimento verso l alto di aria calda carica di umidità (zone tropicali); Cicloniche masse di aria calda di origine tropicali si mescolano a masse provenienti da latitudini maggiori; Orografiche masse di aria umida sospinte verso catene montuose.

9 I dati climatici relativi alle precipitazioni vengono riportati in mm/m², per giorno mese o anno (sommando i valori giornalieri). Tali dati permettono di ricostruire il regime pluviometrico di una data area. In Italia vengono 4 regimi pluviometrici: Continentale massimo delle precipitazioni all inizio dell estate Prealpino massimo in corrispondenza degli equinozi Mediterraneo aridità estiva Appenninico sempre maggiore di 1000 mm annui ma con una sensibile diminuzione in estate. Cartograficamente i valori di precipitazione si rappresentano attraverso curve dette isoiete.

10 La pressione atmosferica varia con la temperatura e l altitudine. Il vento è conseguenza di spostamenti d aria in seguito a differenze di pressione. Sulla vegetazione il vento agisce danneggiando o rami e foglie e determinando una maggiore traspirazione. D altro canto il vento ha un ruolo molto importante nell impollinazione e nella dispersione dei semi.

11 Il vento in ambienti estremi può anche determinare la tipologia vegetazionale, come sulle alpi dove le creste ventose fino a 3000 m sono occupate da comunità dominate da Elyna myosuroides, una specie che è maggiormente competitiva laddove il vento asportando la copertura nevosa determina escursioni termiche notevolissime per la vegetazione.

12 I fattori climatici Definizione di clima Il CLIMA è l andamento medio nella troposfera del tempo, della variazione delle stagioni e degli estremi di temperatura in una determinata regione in un arco temporale di almeno 30 anni Definizione di tempo atmosferico Il TEMPO ATMOSFERICO è dato dall insieme di cambiamenti a breve termine (es.: fluttuazioni giornaliere) della temperatura, della pressione barometrica, della umidità, della precipitazione, delle radiazioni solari, delle nuvole, della direzione e la velocità del vento, ed altre condizioni della troposfera in un dato luogo

13 LE SCALE DEL CLIMA MACROCLIMA clima a scala regionale correlato a latitudine e longitudine MESOCLIMA variazione del macroclima di una regione in base a influssi locali di carattere generalmente topografico MICROCLIMA clima presente in un punto limitato della superficie terrestre (condizioni topografiche ed ambientali a scala molto locale)

14 MACROCLIMA e latitudine CLIMI FREDDI: l'inverno dura più a lungo dell'estate e la temperatura rimane sotto lo zero per vari mesi di seguito FASCE CLIMATICHE CLIMI TEMPERATI: hanno estati calde e relativamente asciutte e inverni freddi e umidi CLIMI CALDI: hanno caratteristiche variabili con estati calde e umide e inverni più asciutti e relativamente freschi (climi tropicali) o con venti costanti e aridità prolungata (climi desertici)

15 MACROCLIMA e longitudine CLIMA CONTINENTALE è privo degli effetti moderatori del mare e di solito presenta elevate escursioni termiche CLIMA OCEANICO è soggetto all'influenza moderatrice del mare ed è caratterizzato di solito da uno stretto intervallo di temperature

16 Come incidono i caratteri climatici sulla distribuzione della diversità biologica? Basandosi sulle differenze di temperatura e precipitazioni Köppen ha proposto all'inizio del XX secolo uno dei primi sistemi di classificazione dei climi della Terra La classificazione di Köppen si basa sull'osservazione che l'effetto più evidente e diretto del clima è il tipo di vegetazione associato CLIMI TROPICALI UMIDI (aree di diffusione delle piante megaterme che crescono in presenza di temperature medie superiori ai 20 C) CLIMI ARIDI (aree di diffusione delle piante xerofite adattate a lunghi periodi di siccità) CLIMI TEMPERATO-CALDI (aree di diffusione delle piante mesoterme che crescono a temperature comprese tra i 15 e i 20 C) CLIMI BOREALI (aree di diffusione delle piante microterme che crescono a temperature comprese tra 0 e 15 C) ZONA POLARE (aree di diffusione delle piante echistoterme adattate a temperature molto basse)

17 La classificazione dei climi della Terra Altre classificazioni successive dei climi della Terra (Thornthwaite 1931, Gaussen 1954, Troll e Paffen 1964, Holdridge 1967, Walter 1976, Rivas-Martinez 2004) sono comunque basate sulle relazioni tra clima e biosfera Definizione di Bioclimatologia e Fitoclimatologia Scienza ecologica basata sulle relazioni tra temperatura e precipitazioni/umidit umidità dell aria (spesso associate ai fattori topografici: altitudine, pendenza ed esposizione) e distribuzione generale dei i biomi o, più in particolare, della flora e dei tipi di vegetazione

18 Regionalizzazione bioclimatica si effettua tramite analisi dei dati termopluviometrici su un arco temporale di alcuni decenni; i dati generalmente utilizzati sono i valori mensili (medi sul periodo considerato) di temperatura massima (T max) e minima (T min) e di precipitazioni (P)

19 Diagrammi termopluviometrici Forniscono un quadro sintetico dei caratteri termopluviometrici relativi alle diverse stazioni di registrazione, consentendo il confronto grafico fra il regime termico e quello pluviometrico annuale. Riportano sull'ascissa i mesi dell'anno e sull'ordinata le precipitazioni e le temperature relative. I valori delle temperature sono riportati a scala doppia rispetto a quelli di precipitazioni (1 C = 2 mm). Secondo Gaussen quando la curva delle precipitazioni scende sotto quella della temperature (P < 2T) il periodo interessato deve considerarsi secco. Quando i valori mensili delle precipitazioni superano i 100 mm il periodo piovoso viene rappresentato in nero

20 Indici di Rivas-Martinez Per definire il macrobioclima o Regione climatica: Indice ombrotermico estivo = Pluglio+Pagosto / Tmedia luglio +Tmed agosto c Se il valore>2 la regione è Temperata, se <2 si compensa considerando P e T anche dei mesi di giugno e maggio. La regione è Mediterranea per valori dell indice così compensato inferiori a 2 Per definire il bioclima: Indice di continentalità I c = (Tmedia del mese più caldo Tmedia del mese più freddo) Valuta l ampiezza dell oscillazione annuale di temperatura Se <18 C il bioclima è oceanico; Se 18 C<I c <21 C è semicontinentale; Se 21 C<I c < 28 C è subcontinentale; Se I c è>28 C è continentale

21 Per definire il termotipo : Indice bioclimatico di termicità = (T+M+m)*10 T= temperatura media annuale M= temperatura media delle massime del mese più caldo m= temperatura media delle minime del mese più freddo Dà indicazioni sull ampiezza termica annuale e sull intensità del freddo invernale, fattore limitante per le comunità vegetali, indica quindi dei piani bioclimatici. Per definire l ombrotipo : Indice di piovosità (ombrico)= P / T P= sommatoria della precipitazione dei mesi con temperatura media>0 C T= sommatoria della temperatura media degli stessi mesi

22 LEGENDA P_annua P_est T_min T_med REGIONE MEDITERRANEA Termotipo Mesomediterr. Inf. Ombrotipo Subumido Sup ,5 2,3 15,3 REGIONE MEDITERRANEA DI TRANSIZIONE Termotipo Mesomediter. Inf. o Termocollinare Ombrotipo Um1325, ,4 17 REGIONE TEMPERATA Termotipo Collinare Inf./Sup. Ombrotipo Umido Sup/Iperumido Inf. 1348,5 141,5 2,4 13,35 REGIONE TEMPERATA Termotipo Collinare Sup. (Submontano) Ombrotipo Iperumido Inf. 1518,5 186,5 0,7 12,8 REGIONE TEMPERATA Termitipo Collinare Sup. (Submontano) Ombrotipo Umido Sup. 1296, ,15 11,45 REGIONE TEMPERATA termotipo Montano Inf. Ombrotipo Umido Sup/Iperumido Inf. 1402,5 182,5-2,1 9,4

23 FITOCLIMA DELLA VALLE DEI LATINI Stazione TP di FROSINONE Diagramma del bilancio idrico che utilizza i valori di evapotraspirazione

24 MACROBIOCLIMI della Terra e del continente Europeo Unità tipologiche di maggior rango della classificazione bioclimatica. Modelli biofisici sintetici definiti in base a determinati valori latitudinali, climatici e vegetazionali 5 tipi: TROPICALE MEDITERRANEO TEMPERATO BOREALE POLARE (Rivas Martínez, Phytosociological Research Centre, 2004)

25 Regionalizzazione bioclimatica a scala nazionale Stato delle conoscenze in Europa

26 Stato delle conoscenze bioclimatiche in Italia Raccolta di dati termopluviometrici di 400 stazioni meteorologiche per il periodo Analisi multivariata di dati termici e pluviometrici mensili (Tmax, tmin, P) e classificazione delle stazioni Blasi et Michetti, 2005 In: Stato della biodiversità in Italia.

27 Applicazione degli Indici di Rivas-Martinez per l attribuzione delle classi alle Regioni Bioclimatiche Stato delle conoscenze bioclimatiche in Italia

28 Stato delle conoscenze bioclimatiche in Italia Identificazione delle condizioni termopluviometriche di TRANSIZIONE (diffuse in Italia meridionale e nelle conche intermontane dell Appennino centrale) Altamura (Puglia) 461 m Sulmona (Abruzzo) 420 m Sala Consilina (Campania) 600 m Bioclimi definiti sulla base dell indice di continentalità e varianti sulla base dei termotipi.

29 Parametri differenziali per la regionalizzazione climatica in Europa Daget Le bioclimat mediterraneen, caractères generaux, méthodes de classification. Vegetatio 34(1). Regione Temperata Aridità estiva: < 2 mesi Escursione termica (Tm mese più caldo- Tm mese più freddo): > ca 17 C Periodo di concentrazione delle piogge: primavera/estate Regione Mediterranea Aridità estiva: 2,5 mesi Escursione termica (Tm mese più caldo- Tm mese più freddo): ca 17 C Periodo di concentrazione delle piogge: autunno/inizio inverno

30 Stato delle conoscenze bioclimatiche in Italia Caratteri e distribuzione delle Regioni di Transizione VERSANTE TIRRENICO Aridità estiva: tra 2 e 3 mesi Regime pluviometrico rispetto al regime mediterraneo: maggiori P annuali con doppio picco di concentrazione (1 nov/dic e 2 mar/apr) Escursione termica (Tm mese più caldo- Tm mese più freddo): non differenziale > o < 17 C VERSANTE ADRIATICO Aridità estiva: tra 2 e 3 mesi Regime pluviometrico: mediterraneo Escursione termica (Tm mese più caldo- Tm mese più freddo): > ca 17 C legata a basse minime invernali

31 Stato delle conoscenze bioclimatiche in Italia 4 Regioni La Regione Mediterranea si estende su tutto il versante tirrenico ( a esclusione di un tratto della Riviera di Levante in Liguria), continua nelle grandi e piccole isole, nella parte ionica e nel versante adriatico, fino ad arrivare in Abruzzo all altezza di Pescara La Regione Temperata è localizzata nell Italia settentrionale, in tutto l arco appenninico e antiappenninico e nelle isole maggiori a medie e alte quote

32 Spazializzazione dei bioclimi 9

33 Carta del bioclima d Italia, scala 1: : 28 classi climatiche definite in base a ombrotipo e termotipo