Recently, the Society’s perception of forest resources has gone through significant changes. Forest ecosystems play a multifunctional role and host an important portion of the whole biodiversity, particularly in the Mediterranean area. Remote sensing technologies provide a unique way to obtain spatially extensive information on forest ecosystems, but relatively few studies used such information to evaluate forest habitat and biotic diversity. In this paper we evaluate the effectiveness of remote sensing to predict forest diversity by linking remotely sensed information with diversity metrics obtained from ground measurements of butterfly diversity. The field work was carried out in Calabria in four different forest types (beech, chestnut, black pine and silver fir forests). The sampling of Lepidoptera was carried out by LED light traps. We positioned 9 traps per forest type, for a total of 36 sites chosen to sample the different stages of forest succession in each forest type. Samples were carried out once a month from May to November 2015. Data from
Negli ultimi decenni la percezione della società nei confronti del ruolo delle risorse forestali ha subito profondi mutamenti. La gestione forestale, in passato prevalentemente orientata alla massimizzazione della produzione legnosa, si è andata configurando sulla base di nuove richieste relative alla promozione e alla salvaguardia del ruolo ecologico-ambientale, turistico-ricreativo e paesaggistico del bosco (
L’impiego delle informazioni derivate dal telerilevamento rappresenta un importante supporto per l’osservazione e il monitoraggio delle risorse naturali e per la programmazione di azioni coordinate utili alla prevenzione degli incendi boschivi (
L’impiego del telerilevamento ai fini della stima e del monitoraggio della biodiversità ha ricevuto solamente in tempi recenti adeguata considerazione. Ad esempio, alcuni studi hanno utilizzato informazioni derivanti da telerilevamento da satellite per valutare la struttura e la composizione di ecosistemi forestali in ambienti tropicali/subtropicali (
I Lepidotteri Eteroceri (sottogruppo che comprende le famiglie più numerose, con abitudini generalmente notturne) hanno molte caratteristiche tipiche dei bioindicatori. Questo gruppo, infatti, è composto da specie con diversificate esigenze ecologiche, per le quali si ha una buona conoscenza della tassonomia e dell’autoecologia. Inoltre, le loro comunità reagiscono ai cambiamenti ambientali a differente scala sia spaziale che temporale. Infine, le larve, e spesso anche gli adulti, sono legati troficamente alla vegetazione, per cui le comunità sono direttamente influenzate dalla componente floristica degli ecosistemi.
La ricerca intende testare l’ipotesi secondo la quale i boschi che hanno una struttura eterogenea hanno un maggiore valore naturalistico utilizzando per la verifica i Lepidotteri notturni quali bioindicatori (
In questa prospettiva, scopo della presente sperimentazione è valutare l’impiego dei Lepidotteri a volo notturno come indicatori della biodiversità in ecosistemi forestali naturali. All’uopo, lo studio ha utilizzato uno dei principali prodotti del progetto ALForLAB (Laboratorio Pubblico-privato per l’applicazione di tecnologie innovative ad elevata sostenibilità ambientale nella filiera foresta-legno-energia - [PON03PE_00024_1 - PON R&C- PAC2007-2013]), relativo alla mappatura della biomassa di soprassuoli forestali derivata da dato LiDAR aereo (ALS), per valutare la correlazione tra stime di biomassa prodotte da telerilevamento, indici di diversità strutturale delle foreste e indici relativi alle comunità dei Lepidotteri notturni.
Le attività sono state condotte in formazioni boschive rappresentative dei principali tipi forestali (
I castagneti sono stati individuati lungo la Catena Costiera, fra 550 e 750 m di quota. Per la maggior parte, i popolamenti in questione per quest’area sono sottoposti a ceduazione con un turno tra 12 e 20 anni e un’estensione del taglio variabile, ma che in alcuni casi può arrivare a 10 ha. Piccole porzioni vengono utilizzate per la produzione di castagne.
Le faggete, campionate nell’area Pollino-Orsomarso, ricadono quasi interamente nella Zona A (protezione integrale) del territorio del Parco Nazionale del Pollino, fra 990 e 1475 m di quota e non sono sottoposti a trattamenti selvicolturali ordinari, per cui si rinvengono per lo più fustaie e cedui avviati a fustaia.
Le pinete di pino nero di Calabria sono molto estese sull’altopiano della Sila. Le aree scelte ricadono quasi tutte nel territorio del Parco Nazionale della Sila, fra 1300 e 1450 m di quota. Anche se sono foreste storicamente sfruttate per la produzione di materiale legnoso e resine, negli ultimi decenni le attività forestali si sono focalizzate prevalentemente alla produzione di biomasse, quindi con tagli a raso su piccole strisce di dimensioni variabili in base alle caratteristiche topografiche. Nel periodo a cavallo degli anni ’ÂÂ70-’80, queste aree sono state interessate da consistenti interventi di rimboschimento a cui, però, spesso non sono seguite le necessarie operazioni selvicolturali.
Le abetine sono i boschi maggiormente rappresentati sui monti delle Serre Vibonesi, sia come boschi monofitici, sia nella classica associazione con il faggio. Le aree di studio rientrano nei territori del Parco Regionale delle Serre, fra 830 e 1090 metri di altitudine. L’industria forestale rappresenta, insieme al turismo, il settore economico più importante del comprensorio (
Le comunità dei Lepidotteri notturni sono state campionate tramite l’utilizzo di trappole luminose a LED con picco di emissione a 395 nm (15 W -
In ogni complesso forestale sono state individuate 9 stazioni, per un totale di 36 siti scelti in modo da includere vari stadi successionali del bosco. In dettaglio, sono stati inclusi 3 boschi con età superiore a 80 anni, 3 boschi giovani (età compresa tra 20 e 40 anni) e 3 stadi iniziali della successione ecologica (aree in rinnovazione, prati o zone sottoposte a tagli recenti). In ognuno di questi siti è stata collocata una trappola luminosa. Le trappole ricadenti nella stessa area sono state attivate simultaneamente, mentre ogni ciclo di campionamento, comprendente tutte le aree indagate, è stato ultimato nel giro di 10-15 giorni. I trappolamenti hanno avuto cadenza mensile e sono stati effettuati tra maggio e novembre 2015.
Per ogni stazione di campionamento vengono riportati i nomi delle località, i codici alfanumerici delle stazioni, le coordinate UTM, la quota e lo stadio di evoluzione del bosco (
Lo studio ha impiegato dati LiDAR acquisiti nel periodo 2009-2011 con una copertura pressoché continua (
Si è poi proceduto a modellizzare la ripartizione della biomassa arborea epigea in tre classi dimensionali: (i) alberi piccoli: diametro a 1.30 m (DBH) < 15 cm, (ii) alberi medi: 15 cm < DBH < 28 cm, (iii) alberi grandi: DBH > 28cm, utilizzando modelli multiregressivi basati sulle seguenti metriche LiDAR del CHM: somma, massimo, media, mediana, deviazione standard. I modelli sono risultati particolarmente accurati per predire la biomassa appartenente alla classe dimensionale degli alberi grandi (
Un ulteriore strato informativo derivato da OT è costituito dal dato Landsat 8 (L8) OLI, che è stato utilizzato per il calcolo dell’indice NDVI (
Gli strati informativi ottenuti da ALS e L8 sono stati confrontati con i dati ottenuti dal campionamento dei Lepidotteri adulti (vedi sotto).
Per caratterizzare le comunità dei Lepidotteri sono stati utilizzati i più comuni indici di ricchezza e diversità specifica (numero di Specie, Shannon, Simpson, Fisher α), calcolati tramite il
Gli indici di ricchezza e diversità specifica delle comunità dei Lepidotteri notturni sono stati confrontati con le informazioni derivanti da OT, specificatamente: metriche CHM, biomassa arborea epigea, equitabilità della distribuzione della biomassa da ALS, NDVI da L8. Nota la coordinata delle trappole luminose installate a terra, le metriche OT sono state ottenute estraendole da una area circolare di raggio pari a 20 m centrata sulle trappole. I dati sulle comunità dei Lepidotteri notturni e quelli telerilevati sono stati correlati utilizzando come indice statistico del loro grado di associazione il coefficiente di Pearson (
In totale sono stati campionati 50.234 individui (N) di Lepidotteri appartenenti a 546 specie (S) così suddivisi tra i diversi tipi forestali: castagneti (N = 8.164; S = 328), faggete (N = 26.558; S = 352), pinete (N = 10.487; S = 306), abetine (N = 5.025; S = 254). Nella
La maggiore ricchezza specifica e la maggiore abbondanza di individui sono state registrate nelle faggete del Pollino. A questi dati non corrispondono proporzionali valori degli indici di diversità (Shannon, Simpson, Fisher), che, anzi, sono mediamente i più bassi delle quattro aree. Ciò è dovuto principalmente alla marcata dominanza di poche specie su tutte le altre. Gli indici di diversità hanno mostrato i valori più alti per i siti dominati dal castagno, ma sono piuttosto elevati anche quelli di pinete e abetine, nonostante queste ultime presentino di gran lunga la minore quantità di individui e la minore ricchezza specifica, frutto di una marcata equiripartizione delle abbondanze relative. Le diverse comunità entomiche sono ben caratterizzate e molto differenziate tra loro. Considerando le cinque specie più abbondanti di ogni biocenosi (
Il rapporto G/N relativo alle specie ha mostrato valori superiori a 1 (maggiore numero di Geometridae rispetto ai Noctuidae) nella maggior parte dei siti di campionamento, raggiungendo generalmente i valori massimi nei boschi di maggiore età.
I dati ottenuti da OT e quelli relativi allo studio delle comunità di Lepidotteri sono stati sottoposti ad analisi di correlazione, i cui risultati sono illustrati in
Il risultato più significativo riguarda il rapporto G/N, positivamente correlato alla biomassa arborea epigea e negativamente correlato alla sua equitabilità: l’aumento di massa arborea favorisce i Geometridae, generalmente più legati a tali ambienti, mentre la dominanza di una sola classe dimensionale arborea sulle altre fa diminuire il rapporto a vantaggio dei Noctuidae. La biomassa è, inoltre, negativamente correlata con il Fisher α, indice di diversità frequentemente utilizzato per i Lepidotteri. Inoltre, l’indice G/N tende a diminuire con la quota e ad aumentare con la copertura (approssimata dall’NDVI). A quest’ultimo indice di copertura è positivamente correlato il numero di Lepidotteri in termini specifici, mentre è inversamente correlato l’indice di Shannon. La quota influisce negativamente su tutti gli indici di diversità relativi ai Lepidotteri.
I Lepidotteri possono fornire preziose indicazioni sul grado di diversità degli ambienti forestali, soprattutto in caso di habitat frammentati o in rinnovazione perché strettamente associati alla distribuzione delle loro piante nutrici (
Particolarmente indicativo è il rapporto G/N. Un rapporto G/N a favore dei Geometridae è considerato indice di maggiore naturalità per gli ambienti forestali (
In termini di valutazione dello stato di conservazione delle foreste, il rapporto G/N, fornisce indicazioni più attendibili rispetto agli indici di diversità, a volte ritenuti poco affidabili nel caso di ambienti frammentati (
Anche NDVI si dimostra un indice di un certo interesse: correlazioni tra questo indice e altre variabili ecologiche hanno fornito risultati significativi in passato, anche riguardo alla componente animale e le relazioni tra cambiamenti climatici e dinamica delle popolazioni (
Nel complesso, i risultati sono da ritenersi particolarmente significativi in quanto riferiti a quattro tipi forestali differenti e ciò sembrerebbe suggerire la possibilità di generalizzare le conclusioni raggiunte, almeno nelle condizioni ambientali (montano-mediterraneee) considerate.
Si ringraziano Carlo Di Marco, Franco Calabrese, Gino Scarpelli, Massimo ed Ettore Salerno per il supporto tecnico. Il lavoro è stato finanziato dal Progetto “ALForLab” (PON03PE_00024_1) cofinanziato dal Programma Operativo Nazionale Ricerca e Competitività (PON R&C) 2007-2013, attraverso il Fondo Europeo di Sviluppo Regionale (FESR) e risorse nazionali (Fondo di Rotazione (FDR) - Piano di Azione e Coesione (PAC) MIUR).
Inquadramento geografico delle aree di studio. CC è il codice identificativo dei castagneti della Catena Costiera, PO quello delle faggete del Pollino-Orsomarso, SL quello delle pinete della Sila e SR quello delle abetine delle Serre Vibonesi.
Descrizione sintetica dei siti di campionamento: vengono riportati i codici alfanumerici assegnati a ogni stazione, i nomi delle località, le coordinate UTM, la quota e lo stadio di evoluzione del bosco.
Cod. Stazione | Località | UTM E | UTM N | Quota(m s.l.m.) | Stadio Evolutivo |
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PO_A1 | Serrapaolo | 593380.28 | 4408629.75 | 990 | Bosco maturo |
PO_A2 | Serrapaolo | 593145.98 | 4408625.88 | 1010 | Bosco giovane |
PO_A3 | Serra Ambruna | 592154.60 | 4408713.41 | 1035 | Bosco in rinnovazione |
PO_B1 | Bocca di Novacco | 589227.26 | 4407585.74 | 1315 | Bosco maturo |
PO_B2 | Bruscata | 589605.06 | 4407229.84 | 1370 | Bosco giovane |
PO_B3 | Bocca di Novacco | 589457.29 | 4407641.73 | 1339 | Bosco in rinnovazione |
PO_C1 | Timpone della Magara | 590076.78 | 4405412.04 | 1465 | Bosco maturo |
PO_C2 | Timpone della Magara | 589926.23 | 4405142.61 | 1460 | Bosco giovane |
PO_C3 | Timpone della Magara | 590112.84 | 4404524.50 | 1475 | Bosco in rinnovazione |
CC_A1 | Fiego di San Fili | 597305.26 | 4354806.35 | 723 | Bosco maturo |
CC_A2 | Fiego di San Fili | 597338.10 | 4354031.43 | 749 | Bosco giovane |
CC_A3 | Fiego di San Fili | 597286.88 | 4353884.90 | 734 | Bosco in rinnovazione |
CC_B1 | Bosco dei Gesuiti | 597450.20 | 4357511.91 | 618 | Bosco maturo |
CC_B2 | Bosco dei Gesuiti | 597428.66 | 4357562.12 | 626 | Bosco giovane |
CC_B3 | Mandarino | 597407.18 | 4358601.68 | 583 | Bosco in rinnovazione |
CC_C1 | Glicarello | 596907.77 | 4362569.92 | 550 | Bosco maturo |
CC_C2 | Vallone Argentino | 596647.81 | 4362750.45 | 565 | Bosco giovane |
CC_C3 | Vallone Argentino | 596863.17 | 4362822.96 | 545 | Bosco in rinnovazione |
SR_A1 | Santa Maria | 614221.47 | 4268211.51 | 847 | Bosco maturo |
SR_A2 | Il Palmento | 614499.70 | 4269051.60 | 831 | Bosco giovane |
SR_A3 | Il Palmento | 614593.16 | 4269034.60 | 827 | Bosco in rinnovazione |
SR_B1 | Cattarinella | 614985.16 | 4267580.80 | 943 | Bosco maturo |
SR_B2 | Cattarinella | 615080.79 | 4267287.71 | 963 | Bosco giovane |
SR_B3 | Cattarinella | 615261.05 | 4266275.33 | 1045 | Bosco in rinnovazione |
SR_C1 | Sietto dello Caricatore | 617070.03 | 4267910.15 | 1086 | Bosco maturo |
SR_C2 | Pietra del Signore | 616059.05 | 4266558.50 | 1090 | Bosco maturo |
SR_C3 | Sietto dello Caricatore | 617022.42 | 4267763.47 | 1091 | Bosco maturo |
SL_A1 | Montagna Grande | 638895.15 | 4348709.71 | 1352 | Bosco maturo |
SL_A2 | Montagna Grande | 639189.07 | 4349312.45 | 1325 | Bosco giovane |
SL_A3 | Montagna Grande | 638566.08 | 4348166.12 | 1344 | Bosco in rinnovazione |
SL_B1 | Torre Scarda | 630869.06 | 4344438.23 | 1324 | Bosco maturo |
SL_B2 | Quaresima | 625633.51 | 4341424.98 | 1306 | Bosco giovane |
SL_B3 | Quaresima | 630222.35 | 4343968.61 | 1325 | Bosco in rinnovazione |
SL_C1 | Colle Macchie | 631744.21 | 4346638.83 | 1428 | Bosco maturo |
SL_C2 | Vallivone | 632054.06 | 4346721.55 | 1446 | Bosco giovane |
SL_C3 | Colle Macchie | 631599.43 | 4346653.07 | 1433 | Bosco in rinnovazione |
Modello di stima della ripartizione della biomassa arborea epigea in classi dimensionali (piccole: diametro a 1.30 m [DBH] < 15 cm; medie: 15 cm < DBH < 28 cm; grandi: DBH > 28 cm).
Biomassa epigeaClasse dimensionale | metriche del CHM | R2 | ||||
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somma | massimo | media | mediana | dev. standard | ||
Piccole | -0.0004(0.0001) | 0.0897(0.0410) | -0.0796(0.125) | 0.2418(0.0889) | -0.1349(0.0870) | 0.39 |
Medie | -0.0002(0.0003) | 0.0205(0.1316) | 0.1091(0.4011) | 0.2434(0.2852) | 0.0482(0.2781) | 0.56 |
Grandi | 0.00152(0.0005) | -0.8645(0.2042) | 2.2736(0.6223) | -1.5065(0.4425) | 1.6476(0.4315) | 0.72 |
Dati di cattura dei Lepidotteri: per ogni stazione sono riportati il numero di specie e di individui catturati, i valori degli indici di diversità più comunemente utilizzati e il rapporto Geometridae/Noctuidae, calcolato sia in termini quantitativi (sul totale degli individui campionati) che in termini qualitativi (sul totale delle specie campionate).
Stazione | Nindividui | Nspecie | Fisher α | Shannon | Simpson | G/NIndividui | G/NSpecie |
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CC_A1 | 1029 | 150 | 48.42 | 3.86 | 15.13 | 2.56 | 1.08 |
CC_A2 | 987 | 145 | 46.87 | 3.9 | 19.05 | 2.00 | 1.51 |
CC_A3 | 507 | 121 | 50.32 | 3.82 | 17.77 | 1.29 | 1.57 |
CC_B1 | 651 | 143 | 56.62 | 4.17 | 34.22 | 1.73 | 1.07 |
CC_B2 | 1649 | 193 | 56.7 | 4.37 | 44.24 | 1.41 | 0.87 |
CC_B3 | 452 | 120 | 53.39 | 3.97 | 26.88 | 1.86 | 1.49 |
CC_C1 | 665 | 137 | 52.33 | 4.14 | 36.45 | 1.30 | 1.16 |
CC_C2 | 1601 | 172 | 48.87 | 4.04 | 27.62 | 3.33 | 1.30 |
CC_C3 | 623 | 118 | 43.1 | 3.76 | 18.45 | 2.31 | 1.30 |
PO_A1 | 6361 | 204 | 40.24 | 2.72 | 3.64 | 0.94 | 1.01 |
PO_A2 | 8295 | 226 | 42.88 | 2.34 | 2.64 | 1.31 | 1.04 |
PO_A3 | 1966 | 166 | 43.25 | 3.16 | 5.96 | 1.48 | 1.08 |
PO_B1 | 918 | 110 | 32.62 | 3.44 | 15.24 | 2.68 | 0.79 |
PO_B2 | 2399 | 128 | 28.88 | 3.3 | 15.2 | 2.03 | 0.87 |
PO_B3 | 602 | 90 | 29.32 | 3.22 | 10.78 | 1.73 | 1.00 |
PO_C1 | 3491 | 97 | 18.49 | 2.08 | 3.24 | 8.87 | 0.93 |
PO_C2 | 1842 | 119 | 28.42 | 3.22 | 11.68 | 3.91 | 1.00 |
PO_C3 | 684 | 121 | 42.69 | 3.91 | 25.77 | 1.09 | 0.96 |
SL_A1 | 1114 | 147 | 45.36 | 4.03 | 28.25 | 3.21 | 1.34 |
SL_A2 | 2530 | 157 | 37.04 | 3.33 | 12.88 | 7.49 | 0.93 |
SL_A3 | 1046 | 141 | 43.9 | 4.01 | 31.52 | 2.38 | 0.89 |
SL_B1 | 1367 | 139 | 38.69 | 3.72 | 13.29 | 3.78 | 1.51 |
SL_B2 | 869 | 135 | 44.76 | 4.11 | 36.18 | 1.52 | 0.93 |
SL_B3 | 247 | 75 | 36.65 | 3.81 | 32.53 | 0.66 | 0.78 |
SL_C1 | 1119 | 142 | 43.1 | 3.8 | 22.74 | 2.13 | 1.12 |
SL_C2 | 1790 | 146 | 37.59 | 3.71 | 19.76 | 3.49 | 1.19 |
SL_C3 | 405 | 83 | 31.61 | 3.55 | 17.93 | 1.15 | 0.81 |
SR_A1 | 672 | 119 | 42 | 3.71 | 13.78 | 3.31 | 1.69 |
SR_A2 | 751 | 136 | 48.55 | 4.2 | 40.49 | 3.94 | 1.48 |
SR_A3 | 155 | 73 | 53.86 | 3.95 | 47.93 | 2.41 | 2.33 |
SR_B1 | 487 | 98 | 36.96 | 3.94 | 35.59 | 3.61 | 1.60 |
SR_B2 | 637 | 103 | 34.79 | 3.82 | 25.66 | 3.76 | 1.42 |
SR_B3 | 221 | 76 | 40.96 | 3.82 | 33.72 | 1.30 | 1.00 |
SR_C1 | 641 | 93 | 29.89 | 3.58 | 21.38 | 2.06 | 0.74 |
SR_C2 | 1201 | 113 | 30.57 | 3.62 | 19.2 | 3.15 | 0.98 |
SR_C3 | 260 | 69 | 30.69 | 3.56 | 22.57 | 3.36 | 1.11 |
Specie più abbondanti di Lepidotteri per tipo forestale analizzato. (*): Unica specie presente in più tipi forestali.
Castagneti | Faggete |
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Pinete | Abetine |
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Risultato dell’analisi di correlazione tra indici di diversità e dati misurati a terra (Pearson
Parametro | Nindividui | Nspecie | Fisher a | Shannon | Simpson | G/NIndividui | G/NSpecie | SH_BIOM |
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Quota | ns | ns | *** | * | * | ns | ** | ns |
Ps1_median | ns | ns | *** | ns | ns | * | ns | *** |
Ps2_median | ns | ns | *** | ns | ns | * | ns | *** |
NDVI_median_L8 | ** | ** | ns | * | ns | ns | ns | ns |
CHM_sum | ns | ns | * | ns | ns | ** | ns | *** |
CHM_mean | ns | ns | * | ns | ns | ** | ns | *** |
CHM_median | ns | ns | ns | ns | ns | ** | ns | *** |
CHM_stdev | ns | ns | ns | ns | ns | ns | ns | *** |
CHM_min | ns | ns | ns | ns | ns | ns | ns | ns |
CHM_max | ns | ns | * | ns | ns | * | ns | *** |
SH_BIOM | ns | ns | ns | ns | ns | ** | ns | - |