DEFINIZIONE
Per frammentazione ambientale si intende
quel processo dinamico di origine antropica
attraverso il quale un’area naturale (o, più
precisamente, una determinata tipologia
ambientale) subisce una suddivisione in
frammenti più o meno disgiunti e
progressivamente più piccoli ed isolati.
COMPONENTI
scomparsa e/o riduzione in superficie di
determinate tipologie ecosistemiche (habitat
loss and reduction);
insularizzazione progressiva (habitat isolation)
e riorganizzazione spaziale dei frammenti
ambientali residui;
aumento dell’effetto margine (edge effect)
indotto dalla matrice antropizzata limitrofa sui
frammenti residui);
creazione e aumento in superficie di tipologie
ecosistemiche di origine antropogenica.
TIPOLOGIE E FASI
1) perforazione (perforation); 2) dissezione (dissetion); 3) frammentazione in
senso stretto (fragmentation); 4) riduzione delle dimensioni dei frammenti
(shrinkage); 5) riduzione delle dimensioni e del numero dei frammenti (attrition).
SCALE
SCAL A PAESAGGIO:ECOMOSAICI PAESISTICI
FRAMMENTI AMBIENTALI RESIDUI
(REMNANTS, ISOLE ECOLOGICHE)
DISTRIBUZIONE NON CASUALE
Interessa tipologie ecosistemiche diverse
Interessa aree più favorevoli alle attività umane:
ambienti costieri dunali
a. retrodunali
boschi montani maturi
steppe mediterranee
ecosistemi igrofili di pianura
Teoria della biogeografia insulare
applicata alla terraferma
Frammentazione
isolamento = isole geografiche
S = cA osservato anche in frammenti residui di ambiente
naturale e seminaturale terrestre a tutte le latitudini
La matrice trasformata = barriera alla dispersione svolto del
mare per le isole geografiche
Prove sperimentali, o conseguenze della teoria provate
sperimentalmente
Lovejoy (1986): riquadri di superficie di foresta
amazzonica intatti, intorno aree tagliate, dimensioni,
da 1 a 1000 ha.
sotto ai 10 ha scompaiono:
formiche combattenti
5 specie di passeracei
farfalle di clima umido
scimmie frugivore
grandi mammiferi
scarabei stercorari
5 specie di rane
Lago Guri, formatosi nel 1986: 4300 km2 di lago
che ha formato centinaia di isole
in 4 anni: scomparsi i predatori + grandi
in 15 anni:
- sotto 1 ha sparite il 75% delle specie di vertebrati, e
le specie sopravvissute + dense di 10/100 volte
- tra 4 e 12 ha sparite il 75% delle specie ma erano
arrivate nuove specie di vertebrati
- oltre i 150 ha, c’era ancora tutto
Aree protette = isole
applicata ai problemi della conservazione :
Quanto deve essere grande una riserva naturale
per proteggere una certa specie?
troppo piccola tenderà a far collassare le popolazioni
che la abitano
i predatori saranno i primi a scomparire, a seguire gli
animali di grandi dimensioni
esiste anche il problema dell’inbreeding
Aree protette = isole
E’ preferibile avere una riserva grande o tante riserve
piccole?
grande = bene
piccole = male
ma più habitat?
Aree protette = isole
Nel caso si voglia creare un gruppo di riserve è
preferibile che siano vicine tra loro o + distanziate?
non solo meglio vicine, ma anche la
formazione di corridoi ecologici va
considerata
Aree protette = isole
Quanto deve essere grande una riserva
naturale per proteggere una certa specie?
la risposta è + legata alla biologia, etologia ed ecologia
dati sperimentali danno come area minima per gli
invertebrati di ambiente terrestre circa 10 ha (0,1 km2)
CRITICHE
Elementi di distinzione tra isole ecologiche e isole geografiche in
senso stretto.
1) Sulla terraferma i disturbi provenienti dalla matrice d’origine antropica =
diverso impatto sui frammenti rispetto a quello provocato dal mare sulle
isole geografiche
2) Nei frammenti terrestri la relazione “specie/area”, può non essere così
chiaramente osservata.
Infatti, nei frammenti residui, le comunità possono essere composte sia da specie
sensibili, presenti prima della frammentazione, sia da altre, generaliste, provenienti
dalla matrice. In tali frammenti il numero di specie può così mantenersi inalterato,
grazie a questo turnover, o addirittura aumentare con il diminuire dell’area del
frammento, mascherando la reale diminuzione delle specie sensibili
3) La scala temporale di riferimento dei processi che portano all’ isolamento.
la frammentazione antropogenica, avvenuta su scale temporali dell’ordine di 101-103
anni, non può essere comparata con i processi geologici e climatici che hanno portato
alla formazione delle isole, inquadrabili su scale di ordine ben superiore
4) A livello di singole specie esistono differenze anche nei meccanismi
d’estinzione tra frammenti e isole.
Lo scarso adattamento di molte specie “continentali” a rapidi cambiamenti di superficie
di habitat idoneo disponibile e nel suo grado di isolamento, proprio perché evolutesi in
condizioni differenti da quelle insulari, le rendono più vulnerabili alle trasformazioni
EFFETTI SULLA DIVERSITA’ BIOLOGICA
MOLTEPLICI
Contesto territoriale
Tipologia ambientale interessata
Estensione e aspetto della superficie residua
Grado di connessioni esistenti
Distanza da altre tipologie ambientali
Tempo passato dall’inizio del processo
Differente età di inizio del processo tra regioni temperate e tropicali
PROBLEMA! Sono più sensibili alla frammentazione (poca dispersione,alta
specializzazione)
EFFETTI SULLA FAUNA
Nei frammenti di foresta tropicale, specie e comunità sono sottoposti a
condizioni ecologiche differenti rispetto a quelle originali pre-frammentazione
La frammentazione provoca una serie di effetti definiti “a cascata” che
intervengono in maniera irreversibile sulla diversità delle foreste tropicali, a
causa della complessità delle relazioni ecologiche presenti.
I frammenti residui di foresta tropicale, isolati e circondati da una matrice
ecologicamente non idonea, perdono rapidamente le specie originarie, sia a
causa della distruzione, riduzione in superficie e isolamento degli habitat
idonei ad esse, sia come conseguenza di eventi indiretti legati all’effetto
margine
La scomparsa locale di specie nei frammenti residui di foresta tropicale può
essere irreversibile a causa della scarsa attitudine a disperdersi di alcune fra
queste, più stenoecie.
Diamond (1981) ha sottolineato la “paura di volare” di alcune specie di uccelli
EFFETTI SULLA FLORA E VEGETAZIONE
Nelle specie vegetali, in risposta ai cambiamenti di tipo fisico e biotico, indotti da
questo processo possono venire alterate alcune importanti funzioni fisiologiche
ed ecologiche, quali le interazioni con gli insetti impollinatori.
Cunningham (2000), studiando in Australia quattro specie vegetali appartenenti
ai generi Acacia, Senna, Eremophila, Dlanella, ha osservato come queste
mostrassero una differenza nella produzione di semi e nell’attività di
fruttificazione in funzione della loro collocazione in aree frammentate o non.
Descritto anche un impatto della frammentazione sulla rigenerazione
forestale.
>mortalità di alberi x effetto margine provoca < produzione di semi rispetto
ad aree non frammentate
EFFETTI A LIVELLO INDIVIDUALE
Spesso relativamente rapidi rispetto ai tempi di adattamento di gran parte
delle specie più sensibili.
Interessano numerosi parametri di tipo spaziale, dimensionale, ecologico sia
a scala di frammento sia a scala più ampia (effetto matrice, barriere lineari)
Plasticità ecologica diversa
Effetti diversi a seconda dell’età, ciclo vitale, periodo dell’anno (es. Uccelli, Insetti)
Aumento della competizione e della predazione
Alteraz. genetiche,
demogr.,sociali
Effetti sul tasso di dispersione. Specie di habitat effimeri= > dispersione
rispetto a quelli di habitat stabili
EFFETTI A LIVELLO DI POPOLAZIONE
Estinzione (effetto soglia)
Riduzione di dimensioni (alterazione del flusso genico)
Suddivisioni
la persecuzione diretta
Esposizione diretta o ind. a fattori
deterrministici
i disturbi indiretti da parte dell’uomo e dalle
specie generaliste
l’ulteriore trasformazione e riduzione
nella idoneità dell’habitat residuo dovuta
all’effetto margine
In caso di
bottleneck
Fattori stocastici
di tipo demografico
di tipo ambientale, biologico ed ecologico
fattori di tipo genetico
La riduzione o la totale interruzione del flusso genico
processi di rapida divergenza genetica (es. Arvicola rossastra in P, Sciurus vulgaris
in GB, Rana e temporaria e Bufo bufo in D)
DINAMICA DELLE POPOLAZIONI
modello island-mainland
Importanza del fattore geografico
patchy-population
importante non confondere la struttura spaziale dei frammenti di habitat con la struttura
spaziale delle popolazioni
E’ infatti possibile distinguere alcuni casi differenti:
- i pattern di presenza/assenza di una popolazione possono coincidere con i
pattern di distribuzione dei frammenti di habitat
- una popolazione può occupare più frammenti di habitat idonei alla specie
- le popolazioni infine possono strutturarsi spazialmente ad una scala meno ampia
di quella dei singoli frammenti idonei di habitat
Thomas et al. (2000) distinguono:
- patchy populations: quando la popolazione complessiva può comprendere
al proprio interno più frammenti di habitat a diverso grado di idoneità per la specie.
-separate populations: la popolazione si struttura ad una scala spaziale coincidente con
quella dei frammenti
metapopolazioni: le popolazioni si strutturano ad una scala coincidente con
quella dei frammenti, ma esiste un interscambio tra le sottopopolazioni
CONCETTO DI METAPOPOLAZIONE
Insieme di sottopopolazioni, appartenenti ad una determinata specie,
spazialmente strutturate e interconnesse fra loro da flussi di individui.
Winking= dinamismo nel tempo e nello spazio fra frammenti
occupati e non occupati dalle singole sottopopolazioni
la vitalità di una metapopolazione è determinata dalla quantità di habitat
idoneo residuo ancora disponibile alla scala di paesaggio.
Sotto una determinata soglia, una metapopolazione tenderà al collasso
La teoria della metapopolazione indica come sia importante conservare
un’adeguata superficie di habitat idoneo, nonché mantenere il naturale
flusso di individui tra le sottopopolazioni (presenza di matrice permeabile)
in presenza di una proporzione elevata di individui che si allontanano dai
frammenti residui, una metapopolazione potrà non persistere nel tempo a
causa del crollo demografico che ogni sottopopolazione potrà subire in
seguito ad emigrazione (es. specie vagili). Es. si hanno fra i lepidotteri, ma
anche tra i vertebrati, come i rapaci notturni
“metapopolazioni squilibrate”:
se gli episodi di ricolonizzazione divengono sempre più rari è altamente
probabile che l’intera metapopolazione possa estinguersi dopo un certo
intervallo di tempo (Scoccianti, 2001).
L’estinzione di metapopolazioni appartenenti a specie differenti può
innescare effetti a livello di comunità., per cui esistono modelli di
metapopolazione multispecifici che possono aiutare ad investigare le
conseguenze su più specie , derivanti dalla distruzione di habitat
MODELLO SOURCE - SINK
In una metapopolazione è possibile distinguere le singole sottopopolazioni
in base alla loro capacità di automantenersi, in tempi lunghi, all’interno di
frammenti di habitat di “qualità” differente
Le sottopopolazioni source occupano habitat ad elevata idoneità per la
specie . Possono essere connesse alle sottopopolazioni definite sink, alle
quali forniscono una quota degli individui in eccesso. Le sottopopolazioni
sink, presenti in habitat ecologicamente meno idonei, possono al contrario
risultare maladattate (minor fitness, minor successo riproduttivo, ecc.) e
sono vulnerabili all’interruzione delle dinamiche individuali tra
sottopopolazioni e ai processi di isolamento
Le sottopopolazioni sink possono anche essere presenti nei settori marginali
dell’areale di una specie e possono persistere nel tempo solo per un continuo
afflusso di individui provenienti dalle popolazioni centrali dell’areale
Si può assistere nel tempo ad un cambiamento della “qualità” o idoneità
ambientale di una certa area e, quindi le popolazioni ivi presenti possono così,
a loro volta, assumere alternativamente caratteristiche di source o di sink.
La frammentazione influenza in diversa misura, oltre che la superficie
e il grado di isolamento degli habitat residui, anche l’ idoneità di habitat per
determinate specie. La presenza di una matrice ambientale
trasformata dall’uomo ,interposta tra i frammenti ,può condizionare l’entità
dell’interscambio di individui fra le sotto popolazioni e ripercuotersi sui
parametri demografici delle singole sotto popolazioni
L’effetto crowding
Nelle fasi iniziali del processo di frammentazione per la diminuita disponibilità di
habitat, i frammenti possono assumere un ruolo di rifugio per alcune specie
sensibili. In tali frammenti si potrà quindi temporaneamente assistere ad un
marcato aumento della densità di individui.
Avviene in tempi rapidi
CROWDING
Direttamente correlato alle trasformazioni
ambientali nelle aree limitrofe
Supersaturazione
Aumento competizione
Alteraz.strutt.sociale
Alt. tassi natalità e
mortalità
EFFETTO LAG
Ritardo con cui alcune specie possono estinguersi localmente rispetto
all’inizio della frammentazione
Es.: frammenti forestali del Kenia su alcune specie di Uccelli, alcune
specie di Insetti in isole di habitat inseriti nella matrice urbana di
Roma
Riduzione mascherata dalla
vita media e dall’ampio home
range
Importanza negli studi di conservazione su specie sensibili, oltre
presenza/assenza, monitorare parametri demografici per permettere
predizioni sulla vitalità
U. migratori
Geographic bottleneck
vulnerabilità
Disturbi antropici locali
Perturbazioni
ecologiche
PROCESSO DI ESTINZIONE
FRAMMENTAZIONE
Riduzione superficie habitat
Limitazione dispersione
ESTINZIONE
più elevati sono stati osservati in quei gruppi le cui specie possiedono
alcune caratteristiche intrinseche
- Presentano rarità:
- sono monogame, di grandi dimensioni, con basso tasso riproduttivo e a
“lunga vita”, con una complessa struttura sociale, isolate per ragioni
ecologiche e biogeografiche. Molte mostrano, in generale e sotto il profilo
genetico, una eterozigosi media più bassa e sono più vulnerabili
all’estinzione (Nevo, 1989);
- sono in rapido declino e/o sono fortemente dipendenti da flussi di
individui provenienti da altre popolazioni;
- sono soggette ad una alta variabilità temporale delle dimensioni della
popolazione;
- mostrano una scarsa dispersione
Inversamente proporzionale alle dimensioni delle
singole popolazioni
rischio di estinzione
direttamente proporzionale al loro grado di
isolamento
