SCALA ED ECOLOGIA: Scala: dal latino scala,, collegato con scandere (scandire, misurare i versi)

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1 SCALA ED ECOLOGIA: Scala: dal latino scala,, collegato con scandere (scandire, misurare i versi) Lo studio della struttura spaziale (pattern) e del dominio spaziale (scala) dei fenomeni costituisce un argomento centrale in ecologia e unifica le sue discipline, dalla biologia delle popolazioni all'ecologia ecosistemica, dalla ecologia di base a quella applicata. Non esiste una unica scala naturale alla quale un fenomeno ecologico può essere studiato ma i sistemi ecologici di solito mostrano una variabilità caratteristica in una gamma di scale spaziali, temporali e di livelli di organizzazione

2 Il concetto di paesaggio e la scala Aree vaste Forman & Godron (1986): i paesaggi sono sistemi di sistemi ambientali che esistono alla scala di chilometri e comprendono elementi riconoscibili, riconducibili a tipi di ecosistemi e insediamenti umani e/o altri elementi antropogeni.

3 Allen & Hoekstra (1992): dato che l eterogeneità spaziale è presente ad ogni scala, l ecologia del paesaggio costituisce un approccio spaziale allo studio di qualsiasi problema ecologico Aree vaste Aree di piccole dimensioni Elementi del paesaggio (macchie, corridoi) La scala corretta dipende da ciò che si sta studiando

4 Componenti della scala spaziale: I) GRANA La minima risoluzione dei dati. La grana dipende dalla scala e rappresenta l unità minima campionata. Nei dati raster, corrisponde alla dimensione delle celle; nei dati misurati in campagna alla dimensione dei plot; nelle immagini da satellite, alla dimensione del pixel; in un GIS vettoriale, all'unità minima cartografabile

5 In un GIS (Geographic Information System) vengono memorizzati,e manipolati differenti tipi di dati che sono disposti in un sistema di coordinate comuni Sovrapposizione di diversi temi all'interno di un GIS (overlay)

6 Un paesaggio può essere rappresentato all interno di un GIS in due formati principali: 1) reticolato di celle (Raster) 2) vettori e nodi che costituiscono poligoni (vettoriale)

7 Componenti della scala spaziale: II) ESTENSIONE L'ampiezza o estensione generalmente viene definita come i confini o dimensione dell'area di studio.

8 Componenti della scala spaziale: grana Effetti dell incremento della grana in una carta raster. Degradata con un filtro di majority assignment

9 Componenti della scala spaziale: estensione Effetti dell incremento della estensione in una carta raster.

10 La grana e l'ampiezza sono correlate. In genere i lavori a grana fine si effettuano in aree ridotte. La natura in realtà possiede una grana fine ed una ampiezza molto estesa,, però per realizzare un campionamento di solito è necessario sacrificare la grana fine per poter coprire aree estese o invece definire una ampiezza ristretta per i casi dove si desiderano dati a grana fine. Il contenuto d'informazione è sempre correlato con la grana (negli studi a grana fine si tende a misurare più variabili).

11 Alcuni termini da chiarire "Scala" e "livello di organizzazione" Mentre la scala definisce la misura spaziale di uno studio, i livelli di organizzazione dipendono dai criteri scelti per la definizione dei sistemi. Ad esempio uno studio sulle popolazioni o uno a livello di ecosistema si può svolgere a grande o piccola scala. "Scala ecologica" e "scala cartografica" Le espressioni "Scala ecologica" e "scala cartografica" hanno un significato opposto. In cartografia la scala rappresenta un rapporto tra la distanza rappresentata sulla carta e quella reale, e quindi una scala grande cartografica possiede una grana fine e copre un'area relativamente piccola. Il termine "scala", in ecologia, possiede un significato intuitivo che assomiglia a quello di "ampiezza", quindi l'espressione "scala grande" di solito viene interpretata come "aree vaste e poco dettaglio" con una conseguente grana grossolana.

12 Esistenza di una scala caratteristica Si è molto discusso sul fatto che un fenomeno ecologico tenda a manifestarsi a scale spazio-temporali ristrette ben precise e caratteristiche, cioè che si svolge in un determinato dominio spazio-temporale temporale.. Secondo queste teorie, ogni fenomeno presenta una scala alla quale si manifesta chiaramente ed un cambio di scala conduce ad una perdita di chiarezza su alcuni fenomeni, ed un guadagno in nitidezza su altri. Ad esempio se la estensione o scala ecologica in un sistema viene aumentata: i fenomeni percepibili a scale fini o tendono a presentare tendenze medie o diventano costanti; se si incrementa l ampiezza di uno studio, i parametri che erano costanti alla scala precedente diventano variabili e dunque devono essere misurati; emergono delle interazioni nuove non evidenti in studi effettuati ad ampiezze minori.

13 Una variabile a risoluzione temporale diversa Tre variabili nello steso periodo una varia lentamente (es. clima), un altra a velocità media (es. composizione della comunità), un altra velocemente (es. fotoperiodo).

14 Delcourt (1983) propose l esistenza di una gerarchia spazio-temporale dei fenomeni ecologici. E possibile ad esempio individuare il dominio spazio temporale dei regimi di disturbo, delle risposte biotiche e della struttura della vegetazione e di conseguenza identificare: la dimensione dei campioni e la periodicità delle osservazioni più idonee.

15 Qual è la scala giusta? Il fatto che non esista una sola scala alla quale descrivere un sistema non significa che tutte le scale vadano bene o, al contrario, che non ne esistano.

16 Esempio di studio dell ecosistema a scale diverse Immagazzinamento e movimento del fosfato come nutriente delle piante all interfaccia fango- acqua dei laghi. Immagazzinamento e movimento del carbonio negli stomaci di una vacca. Ciclo del fosforo tra suolo e piante (quali alberi e arbusti) in una foresta. Ciclo dell azoto tra laghi, corsi d acqua, suolo e organismi in un bacino idrografico. Ciclo del carbonio per la Terra. Scala Millimetri Centimetri Metri Chilometri Biosfera o Terra

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