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Indice

 IX     Presentazione (Angela Virzo De Santo)
 XI     Prefazione (Virginio Bettini)
  3     Introduzione

  9     PARTE PRIMA - Principi

 11 1   Inquadramento disciplinare
    1.1 Breve cronistoria
    1.2 Una visione ontologica
    1.3 La definizione di paesaggio
 25 2   Nascita ed evoluzione della ecologia dei paesaggio
    2.1 La nascita di una nuova disciplina
    2.2 L'ecologia del paesaggio in Italia
 35 3   Funzioni ecosistemiche e funzioni corologiche nella
        definizione del paesaggio
    3.1 Rapporti tra dimensione ecosistemica e dimensione
        corologica
 49 4   L'eco-field come dimensione percepibile del
        paesaggio
    4.1 L'eco-field nella dimensione del paesaggio
    4.2 Come si misura un eco-field
    4.3 Caratteri distintivi degli eco-field tra piante,
        animali e processi
 63 5   Classificare i paesaggi
    5.1 Classificare i paesaggi
    5.2 Il paesaggio aereo
    5.3 Il paesaggio acquatico
    5.4 I paesaggi terrestri
 83 6   La teoria della biogeografia insulare
    6.1 La teoria della biogeografia insulare
    6.2 Il concetto di equilibrio delle specie
    6.3 Il ruolo delle isole «stepping stones»
 93 7   La macroecologia
    7.1 La macroecologia: una nuova sfida alla complessità
        ecologica
    7.2 Le proprietà emergenti dei sistemi complessi
    7.3 Evoluzione e proprietà emergenti
    7.4 Caratteristiche dell'approccio macroecologico
103 8   La teoria gerarchica
    8.1 La teoria gerarchica ed i paesaggi
113 9   I sistemi source-sink
    9.1 I sistemi source-sink
    9.2 Il modello «Birth, Immigration, Death, Emigration»
        (BIDE)
    9.3 La verifica demografica del modello
    9.4 I sistemi pseudo sink
    9.5 Come discriminare un habitat source da uno di tipo
        sink
    9.6 Adattamento imperfetto stabile («Stable
        maladaptation»)
    9.7 Trappole ecologiche
    9.8 L'inversione source-sink
    9.9 Nicchia ecologica e modello source-sink
    9.10 La funzione source-sink in una comunità
    9.11 Sistemi source-sink ed il mantenimento delle
         popolazioni
129 10   Complessità, informazione e stati entropici dei
         sistemi ecologici
    10.1 La complessità
    10.2 Alcune definizioni
    10.3 Concetti guida alla complessità e meccanismi
    10.4 La teoria dell'informazione
    10.5 Individuazione delle unità
    10.6 La permutazione delle unità
    10.7 L'entropia
    10.8 Complessità e reti. La teoria dei grafi
    10.9 Caos e complessità
151 11   La scala in ecologia e le proprietà scalari dei
         paesaggi
    11.1 Le dimensioni dei paesaggi e le loro proprietà
         scalari
    11.2 La necessità di cambiare scala
    11.3 Processi e scale
    11.4 Scala ed eco-field
163 12   Struttura dei paesaggi: genesi, eterogeneità,
         patches e matrici. Teoria della percolazione
    12.1 La strutturazione dei paesaggi
    12.2 Il carattere eterogeneo dei paesaggi
    12.3 Le tipologie della eterogeneità
    12.4 La patch
    12.5 L'ecotopo
    12.6 La matrice
    12.7 La teoria della percolazione
191 13   Caratteri strutturali dei paesaggi: gli ecotoni
    13.1 Il paradigma degli ecotoni
    13.2 La nascita di un nuovo paradigma
    13.3 Tipologie di ecotoni
    13.4 Caratteri strutturali degli ecotoni
    13.5 I caratteri funzionali degli ecotoni
    13.6 I fattori esogeni
    13.7 I fattori endogeni
    13.8 Le proprietà di un ecotono
    13.9 La percezione degli ecotoni
    13.10 La complessità degli ecotoni
211 14   Teorie e modelli delle metapopolaziòni
    14.1 Il modello delle metapopolazioni
    14.2 Un modello di diffusione ed invasione
    14.3 Il modello logistico
    14.4 Il modello di Levins
    14.5 Il modello continente-isola di Harrison (1991)
    14.6 Il modello di Levins e la distruzione degli habitat
    14.7 I modelli spazialmente espliciti
    14.8 Il modello spaziale su basi realistiche
    14.9 Il modello della funzione incidente
225 15   Dinamiche dei paesaggi: il disturbo
    15.1 Dinamiche dei paesaggi: il disturbo
    15.2 Le cause dei disturbo
    15.3 Le esondazioni
    15.4 Gli incendi
    15.5 Le coperture nevose
    15.6 Il disturbo da agenti bíotici: gli organismi
         patogeni
    15.7 Il disturbo forestale per effetto della caduta
         degli alberi
    15.8 Il disturbo animale
    15.9 L'aratura del cotico erboso
    15.10 Il disturbo antropico
245 16   Dinamiche dei paesaggi: la frammentazione
    16.1 La frammentazione
    16.2 I meccanismi spaziali della frammentazione
    16.3 Gli effetti della frammentazione sulle specie e
         sulle comunità
255 17   Proprietà emergenti dei paesaggi: stabilità,
         resilienza, ascendenza e autocatalisi
    17.1 La stabilità
    17.2 La stabilità dei mosaici ambientali
    17.3 La resilienza
    17.4 L'ascendenza
    17.5 I processi autocatalitici
269 18   Dinamiche dei paesaggi: il flusso di materiali e
         nutrienti
    18.1 Il flusso dei materiali e dei nutrienti
    18.2 La circolazione dell'acqua
    18.3 L'acqua come vettore di batteri
    18.4 Le dinamiche dei nutrienti
    18.5 Dinamiche dei nutrienti e vegetazione
    18.6 Rapporto tra nutrienti e paesaggio

285      PARTE SECONDA - Metodi

287 19   Introduzione ai metodi di analisi dei paesaggio
    19.1 Introduzione ai metodi di analisi
295 20   Indici numerici, spaziali e di connettività per
         l'analisi del paesaggio
    20.1 Indici numerici
    20.2 Indici di distanza
    20.3 Indici di connettività e la teoria dei grafi
         ordinari
    20.4 Indici spaziali
337 21   Elementi di statistica spaziale
    21.1 Introduzione
    21.2 I patterns spaziali
    21.3 Indici di analisi della distribuzione spaziale
    21.4 I metodi della varianza dei blocchi quadrati
353 22   L'applicazione dei frattali all'ecologia del
         paesaggio
    22.1 Introduzione ai frattali
    22.2 Le basi formali dei frattali
    22.3 I frattali regolari («exact fractals»)
    22.4 L'applicazione della matematica dei frattali alla
         ecologia del paesaggio
369 23   I modelli neutri
    23.1 Introduzione ai modelli neutri
    23.2 Come costruire i modelli neutri
    23.3 I modelli neutri «random»
    23.4 Modelli neutri con contagio
    23.5 Modelli neutri gerarchici
    23.6 Modelli neutri multifrattali
379 24   I Geographíc Information Systems (GIS)
    24.1 Introduzione ai «Geographic Information Systems»
    24.2 Le componenti di un GIS
    24.3 Le procedure dei GIS
    24.4 La rappresentazione dei dati
    24.5 Analisi ulteriori con il GiS: MacGIS e FRAGSTAT
423 25   I Global Positioning Systems (GPS)
    25.1 Introduzione
    25.2 Principi di funzionamento di un GPS
    25.3 L'hardware
    25.4 La correzione differenziale
    25.5 Le applicazioni dei GPS
    25.6 La raccolta dei dati
433 26   Analisi delle immagini digitali
    26.1 Introduzione ai «remote sensing»
    26.2 La natura delle immagini digitali
    26.3 Caratteristiche delle immagini digitali
    26.4 Il trattamento delle immagini digitali
    26.5 Analisi delle immagini
    26.6 La classificazione guidata attraverso i «training
         sets»
    26.7 L'analisi delle dinamiche ambientali: un esempio di
         applicazione delle tecniche di «remote sensing»

459      PARTE TERZA - Applicazioni

461 27   Struttura e dinamica di popolazioni e comunità
         animali nel paesaggio
    27.1 Introduzione
    27.2 La scelta dell'habitat (eco-field)
    27.3 Gli animali come costruttori di paesaggi
    27.4 La formazione di patches per effetto dello scavo
    27.5 I patterns di movimento degli animali in rapporto
         al mosaico ambientale
    27.6 Evidenze sperimentali delle modalità dispersivi in
         micromammiferi
    27.7 La selezione dell'habitat in mosaici ambientali
         complessi
    27.8 Interazionì tra roditori e mosaico ambientale
    27.9 Assiomi
    27.10 Note conclusive
485 28   La valutazione dei paesaggi
    28.1 Introduzione alla valutazione dei paesaggi
    28.2 La valutazione dei paesaggi
    28.3 Le procedure di valutazione
    28.4 Tipologie di indicatori per la valutazione
    28.5 La salute ambientale
    28.6 La valutazione strutturale dei paesaggi
    28.7 La valutazione dei debito ecologico
541 29   La gestione dei paesaggi
    29.1 Introduzione
    29.2 La formulazione delle decisioni gestionali
    29.3 Le dimensioni spaziali della gestione ambientale
    29.4 La gestione delle specie
    29.5 La gestione dei patterns
    29.6 La gestione dei processi
    29.7 La gestione delle aree funzionali
579 30   La conservazione dei paesaggi
    30.1 Principi generali
    30.2 Criteri di conservazione del paesaggio
    30.3 La conservazione degli hot-spots della biodiversità
    30.4 Strategie di conservazione
    30.5 La conservazione dei frammenti di habitat
    30.6 Il ruolo delle aree «buffer»
    30.7 Le aree «core», loro importanza e funzioni
    30.8 La conservazione attraverso la prospettiva del
         paesaggio
605 31   I paesaggi culturali
    31.1 Introduzione
    31.2 Nascita ed evoluzione di un paesaggio culturale
    31.3 I caratteri strutturali
    31.4 Dinamiche: la gestione attraverso i processi
    31.5 La coltivazione del bosco
    31.6 Il ruolo dei paesaggi culturali nella conservazione
         della biodiversità
    31.7 La protezione dei paesaggi culturali
    31.8 Il declino dei paesaggi culturali: cause,
         conseguenze e rimedi

627 Appendice Risposte alle domande
629 Glossario
643 Blibliografia
659 Indice analitico
 

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Pagina 3

Di fatto molte parti qui presentate sono una rivisitazione di molti argomenti che ho già esposto in precedenti pubblicazioni (Farina 1993, 1995a, 1998, 2000) ma che trovano in questo nuovo lavoro un respiro più ampio, aggiornato e maggiormente collegato con l'ecologia di base ed applicata.

Il testo è organizzato in tre parti (principi, metodi ed applicazioni, Fig. 1) di cui la prima si compone di 18 capitoli, la seconda di 8 e la terza di 5. La distribuzione degli argomenti è tale da consentire di utilizzare questo testo in un corso universitario annuale. La prima parte è dedicata alla storia della disciplina, ai principi ispiratori, alle teorie ed ai paradigmi ad essa collegati. In questa parte si fanno cenni di biogeografia insulare e di macro ecologia. Nella seconda parte sono illustrati i principali metodi di analisi del paesaggio attraverso la presentazione di indici e di strumenti come i GIS e le metodologie di analisi delle immagini digitali.

Nella terza parte si affronta lo studio della struttura e dinamica delle popolazioni e comunità animali nel contesto del paesaggio, la valutazione, gestione e conservazione dei paesaggi. La parte si chiude con uno spazio riservato alla descrizione dei paesaggi culturali.

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Pagina 14

Quando si studia la complessità appare subito manifesta la difficoltà dell'approccio, da dove incominciare ad analizzare strutture e funzioni, spostandoci dalla «normal science» sensu Kuhn (1962) verso nuovi campi d'indagine. Spesso è come trovarsi alla base di una parete da scalare ed il primo passo è proprio quello di attaccarsi alla parete, di piantare il primo chiodo. L'ostilità di una parete è paragonabile all'ostilità nell'approccio alla complessità. Credo importante in questo cammino fare chiarezza fin da principio soprattutto perché le strette relazioni tra ambiente fisico ed ambiente biologico possono facilmente confonderci le idee.

Di recente (Farina 1998) proprio per ridurre l'incertezza dell'approccio, la confusione tra i paradigmi, la sovrapposizione di metodologie ha distinto due visioni ontologiche della complessità del mondo reale secondo la prospettiva dei processi e la prospettiva degli organismi (Fig. 1.2). In realtà di fatto dovremmo parlare di attori: attori abiotici (come luce, vento, acque, calore/energia) e di attori biotici (organismi: dai virus fino alle società umane) (Fig. 1.3). Il termine attore non è strettamente tecnico ma esprime di fatto la funzione di una entità che si muove utilizzando un copione che può essere quello delle leggi fisiche di base o di meccanismi imposti dalla struttura genetica degli organismi. Ogni attore si esprime attraverso dei processi e questi processi a loro volta creano e/o condizionano i patterns ambientali che ne derivano.

Descriveremo più avanti i processi ed i patterns che maggiormente vengono intercettati dall'ecologia del paesaggio, non nascondendo comunque le difficoltà che subito appaiono quando si vorrebbe tenere distinti i processi dai patterns. Infatti se è vero che i processi creano patterns, è altrettanto vero che i patterns a loro volta condizionano altri processi. Per esempio un incendio condiziona la struttura di un bosco, ma a sua volta il livello di eterogeneità di un bosco (pattern) può condizionare la propagazione di un incendio (processo).

Va comunque detto al fine di evitare confusione che ben diversa è la dimensione occupata dagli attori abiotici che si esprimono attraverso processi a grande valenza scalare, rispetto ai processi attivati dagli attori biotici (Fig. 1.2). Infatti una entità come l'acqua può esprimere i processi erosivi attraverso un range di scale che va dal millimetro a cui una goccia d'acqua si rapporta con il substrato (suolo) con cui viene violentemente a contatto quando cade, alle migliaia di chilometri delle erosioni costiere del mare, o ad altrettanti grandi spazi nel trasporto dei sedimenti in un fiume come il Nilo o il Mississippi. Altrettanto può dirsi per un incendio che può interessare la struttura epigea di erbe come la struttura di interi versanti forestati.

Esiste comunque un altro modo di avvicinarsi alla complessità ecologica facendo distinzione tra i diversi organismi. Possiamo di fatto considerare gli organismi come il calibro attraverso il quale la complessità viene non solo percepita ma anche misurata e/o valutata. In questo modo possiamo raggruppare in quattro categorie gli organismi e parlare di percezione della complessità in un ambito microscopico (virus/batteri/alghe unicellulari), in un ambito geobotanico (alghe pluricellulari e piante superiori (cormofite), un ambito animale (invertebrati/vertebrati) ed infine un ambito umano (Fig. 1.4). Questa distinzione che potrebbe sembrare al principio troppo semplicistica e scontata, acquista un grande valore ontologico quando viene associata alla concezione più avanzata di paesaggio e quando sarà legata, come vedremo nel prossimo capitolo al concetto di eco-field.

1.3 La definizione di paesaggio

Il paesaggio può essere definito come una configurazione spaziale di patches di dimensioni rilevanti per il fenomeno considerato o per l'organismo selezionato. Di fatto il paesaggio è una entità geografica che esiste solo nel momento in cui noi possiamo intercettarlo con i nostri sensi. Sulla definizione di paesaggio esistono molte differenti e contrastanti versioni che nascono da basi disciplinari spesso tra loro molto lontane (Tab. 1.1). Il paesaggio può essere definito semplicemente come «una porzione di mondo reale» entro il quale siamo interessati a descrivere ed interpretare processi e patterns. Questo interesse nel porre processi e patterns in un contesto geografico può portare a conclusioni differenti a seconda se noi utilizziamo per questo attori abiotici o attori biotici.

Spesso analizzando una porzione di mondo reale ci troviamo nella condizione di dover decifrare comportamenti, effetti e dinamiche di più attori contemporaneamente. Il quadro che ne esce è quanto mai complesso ed estremamente soggettivo. Sono certo che la soggettivazione ecologica non sia solamente un modo per giustificare certi approcci ma una visione critica di ciò che noi osserviamo nel mondo reale.

In ultimo credo che si possa definire il paesaggio come uno spazio geografico in cui la complessità ecologica è espressa in vario modo attraverso attori concorrenti che nelle loro funzioni si sovrappongono, interagiscono in vario modo attraverso meccanismi di feedback. Ne consegue che la dimensione di un paesaggio non è solo quella intercettata dall'uomo: alcuni chilometri, ma può essere anche di soli pochi millimetri se ci riferiamo ad organismi come virus o batteri, ad alcune decine di metri se ci riferiamo a piccoli organismi.

Esistono quindi paesaggi di processi, paesaggi di patterns, entrambi sono scalati dalle dimensioni degli attori considerati. Allora va da sé che potremo individuare all'interno di ogni paesaggio altri paesaggi di dimensioni inferiori in una specie di gerarchia.

In questo modo possiamo trovare delle nuove chiavi interpretativi della complessità. Le dimensioni di un paesaggio sono tali da comprendere non solo i tratti e le dinamiche dell'organismo considerato ma anche repliche lungo un gradiente di distanze. Non a caso possiamo valutare le dimensioni di un territorio di un uccello canoro solamente se conosciamo i limiti del suo territorio attraverso l'incontro di altri organismi conspecifici (Fig. 1.7).

Il paesaggio è quindi una porzione del mondo reale delimitato spazialmente sulla base del processo o organismo «calibro» . Non esiste di fatto il paesaggio, ma tanti paesaggi quanti sono i processi e gli organismi.

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Pagina 288

L'ecologia del paesaggio, moderna scienza intra-disciplinare, si interessa della struttura e del funzionamento dei sistemi ambientali attraverso un range di scale spazio-temporali molto ampio. Va premesso che gli interessi della ricerca e le possibilità applicative per la valutazione e la gestione ambientale sono così vasti e complessi che non è compito agevole riassumere le metodiche messe in campo.

L'analisi ambientale eseguita utilizzando i paradigmi dell'ecologia del paesaggio utilizza quindi metodi che si rifanno sia all'analisi matematica canonica come all'analisi spaziale. Esistono sostanzialmente quattro approcci metodologici: un approccio numerico sensu strictu, un approccio spaziale, un approccio multiscalare ed infine un approccio modellistico (Fig, 19.1).

Con il primo approccio struttura, complessità e dinamiche di un mosaico ambientale sono analizzate con l'impiego di indici numerici che raccolgono le informazioní complessive che emergono da un'area ignorando la componente spaziale. Appartengono a questa categoria tutti gli indici di diversità numerica. Con il secondo approccio l'analisi spaziale tiene conto dei caratteri emergenti dei mosaici ambientali in quanto entità discrete collocate in una dimensione euclidea. Per questo gli indici in grado di quantificare forma, dimensione e distribuzione degli elementi vengono formalizzati attraverso il supporto dei sistemi geografici informativi (GIS). Elementi di statistica spaziale consentono di verificare il livello di casualità degli arrangiamenti spaziali. Con il terzo approccio, la multiscalarità tende a mettere in evidenza i caratteri che si conservano muovendoci attraverso differenti scale spazio-temporali, per questo l'applicazione della matematica dei frattali appare come uno degli strumenti con maggiori potenzialità. Infine con il quarto approccio la modellistica spaziale appare uno degli strumenti dotati di maggiore incisività nel percepire e simulare le dinamiche ambientali. Modelli neutrali, modelli spaziali espliciti, automi cellulari, grafi sono alcuni degli strumenti operativi. Va comunque premesso che non è possibile fornire in un dettaglio completo tutti i metodi oggi disponibili nell'analisi del paesaggio anche perché gli approcci possono essere molto diversificati ed infine il metodo adottato dipende da quale analisi si intende produrre (Hargis et al., 1997).

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