Fig. 1. Sintomo di una infestazione da tipografo. Il foro di fuoriuscita visibile sul fusto arboreo è otturato da resina. Foto: Valentin Queloz (WSL)
Le immagini satellitari, i droni e le fotografie aeree non sono ancora in grado di individuare in modo affidabile e con sufficiente anticipo gli abeti rossi infestati, tale da consentire l’avvio di interventi di lotta tempestivi ed efficaci. Il motivo risiede nell’interazione tra la biologia delllo scolitide della corteccia, la reazione degli alberi e le possibilità tecniche: l’intervallo di tempo tra l’infestazione e lo sfarfallamento dei coleotteri è più breve rispetto ai cambiamenti della chioma che i metodi attuali di telerilevamento sono in grado di rilevare. Il controllo terrestre rimane quindi insostituibile, ma il telerilevamento può costituire, in determinate situazioni, uno strumento integrativo utile.
Perché la finestra temporale è così ristretta
Il bostrico tipografo (Ips typographus) infesta preferibilmente gli abeti rossi (Picea abies) indeboliti e, in caso di proliferazione di massa, può causare in breve tempo la morte di estese aree boschive. Il principio di lotta è semplice: gli alberi infestati devono essere individuati, abbattuti ed esboscati prima che la nuova generazione di coleotteri fuoriesca dagli alberi colpiti e infesti gli alberi circostanti. Se tali interventi fitosanitari avvengono prima dello sfarfallamento sono efficaci, mentre dopo, lo sono molto meno.
Nelle zone collinari e submontane dell’Europa centrale, i giovani tipografi si involano in genere da 6 a 10 settimane dopo la prima infestazione. Durante questo periodo l’abete rosso non mostra ancora segni evidenti visibili dall’esterno: la chioma rimane inizialmente verde, mentre il coleottero inizia a svilupparsi sotto la corteccia. Solo quando il floema e le radici secondarie muoiono e l’apporto idrico alla chioma viene a mancare, i cambiamenti nello spettro della chioma diventano visibili: il contenuto di clorofilla e di acqua diminuisce, mentre la temperatura aumenta. Sono proprio questi i segnali che vengono rilevati dai sistemi di telerilevamento ottico ed è quindi proprio in queste caratteristiche che risiede il loro limite fondamentale. I cambiamenti da loro rilevabili, infatti, si manifestano solo quando il danno è già in fase avanzata. Di conseguenza, il rilevamento avviene di norma troppo tardi per avviare interventi di lotta e di contenimento efficaci (fig. 2).
Fig. 2. Schema riassuntivo della fenologia di Ips typographus, della fisiologia di Picea abies, della rilevabilità di un'infestazione tramite rilevamenti terrestri (RT) e metodi di telerilevamento (MT), nonché dell'efficacia delle misure di lotta e di risanamento nel corso del tempo. La linea verticale tratteggiata rossa indica il momento cruciale per una gestione efficace dei coleotteri della corteccia. Fonte: Kautz et al. (2024), modificato.
Dal punto di vista gestionale, un’infestazione si considera individuata tempestivamente solo se la sua scoperta avviene prima dello sfarfallamento dei giovani coleotteri. Molti studi di telerilevamento utilizzano il termine «rilevamento precoce» (in inglese «early detection» o «green attack detection») in modo impreciso, situazione che ha portato ad aspettative eccessive. Solo il rilevamento precoce, inteso come individuazione prima dell’involo dei giovani scolitidi, consente un intervento di rimozione efficace degli alberi colpiti.
Nessun approccio raggiunge il livello di precisione necessario
In uno studio di sintesi (Kautz et al. 2024) sono stati analizzati 26 ricerche scientifiche pubblicate tra il 2000 e il 2022 che trattano esplicitamente il tema della diagnosi precoce dell’infestazione da tipografo tramite telerilevamento. Sono stati esaminati approcci che utilizzavano satelliti (54% degli studi), foto aeree (23%), droni (19%) e, in un caso, sensori posati a terra. Tra i tipi di acquisizione dei dati predominavano i sistemi multispettrali passivi; mentre i sensori attivi come il LIDAR e il radar sono stati impiegati solo in quattro studi.
Gli studi hanno valutato le prestazioni di rilevamento tramite telerilevamento ponendo due semplici domande: in che misura le infestazioni rilevate dal rispettivo metodo rappresentano effettivamente le infestazioni reali (tasso di positività)? E quanti alberi infestati sono stati trascurati (tasso di errore)?
Fig. 3. Abeti rossi morti (grigio), morenti (rosso-marrone) e appena infestati (non ancora scoloriti) in un focolaio di infestazione da tipografo. Foto: Valentin Queloz (WSL)
I risultati si rivelano complessivamente insoddisfacenti. Nei 17 studi con dati attendibili, in media solo circa il 59% degli alberi classificati come infestati era effettivamente infestato, e solo circa il 63% degli alberi infestati è stato individuato. Nessun approccio ha raggiunto contemporaneamente, per entrambi i criteri, la soglia dell’80% fissata come requisito minimo per un’utilità pratica.
A titolo di confronto: in caso di ispezioni in campo condotte frequentemente e sistematicamente all’interno dei popolamenti boschivi, circa il 91% degli alberi classificati come infestati lo è effettivamente, mentre circa il 93% degli alberi effettivamente infestati viene individuato.
Ancora più scadenti sono i risultati relativi la tempestività: solo in 5 dei 26 studi era effettivamente probabile che il rilevamento fosse avvenuto prima dello sfarfallamento degli scolitidi. Nella maggior parte dei casi, quindi, gli alberi venivano individuati solo in una fase in cui non era più possibile un intervento di lotta o di risanamento efficace, fattore che ne limita di conseguenza l’utilità pratica.
Perché il telerilevamento raggiunge i propri limiti
Oltre alla reazione ritardata delle chiome degli abeti rossi, anche la nuvolosità rappresenta un problema di fondo spesso sottovalutato. I sensori passivi – ovvero la maggior parte dei sistemi utilizzati – richiedono condizioni di cielo in assenza di nuvole. Nelle regioni dell’Europa centrale e settentrionale dominate dagli abeti rossi, la copertura nuvolosa media durante il periodo di massima attività del tipografo (da aprile a ottobre) è compresa tra il 50 e l’80%. Nelle zone montagnose dell’Europa centrale, si hanno a disposizione per i rilevamenti telematici mediamente solo da 7 a 12 giorni senza nuvole al mese.
In condizioni meteorologiche ideali, i satelliti Sentinel-2 potrebbero fornire un'immagine ogni 5 giorni; mentre che, con una copertura nuvolosa compresa tra il 60 e il 70%, questo intervallo si allunga in media a 15 giorni. Si tratta di un periodo troppo lungo per un intervento tempestivo all’interno della ristretta finestra temporale concessa dall'infestazione da parte dei tipografi. I sensori attivi come il radar o il LIDAR per contro non dipendono dalla presenza di nuvole e sono quindi in linea di principio più adatti. Finora, tuttavia, sono stati utilizzati negli studi solo in misura limitata.
A ciò si aggiunge il fatto che il telerilevamento misura unicamente la perdita di vitalità e non l’effettivo grado di infestazione degli scolitidi della corteccia. Lo stress idrico, la carenza di nutrienti o i danni alla chioma causati da tempeste o dalla neve pesante generano segnali spettrali simili a quelli di un’infestazione recente da tipografo. È quindi difficile effettuare una identificazione univoca e ciò porta, soprattutto negli anni di siccità, a diagnosi errate che impegnano le risorse dedicate al controllo e che possono minare la fiducia nel metodo.
Abb. 4. Überwinterungsbäume im Herbst. Absterbende Fichten (rotbraun) in grünem Bestand. Foto: Valentin Queloz (WSL)
In quali casi il telerilevamento è attualmente utilizzabile
Nonostante questi limiti, esistono situazioni specifiche in cui il telerilevamento offre un reale valore aggiunto nel contesto della gestione degli scolitidi della corteccia.
Un caso d’applicazione particolarmente promettente è quello degli alberi che ospitano scolitidi in fase di svernamento: i tipografi che si sono insediati sugli alberi alla fine dell’estate, si sviluppano in autunno e, nell’Europa centrale, svernano per lo più all’interno dell’albero, senza sfarfallare nuovamente per insediarsi su altri alberi. In casi simili le tracce di segatura alla base dei fusti sono assenti, importante criterio da osservare durante i controlli in campo. Allo stesso tempo, però, la chioma inizia a cambiare colore. A partire da settembre/ottobre si apre così una finestra temporale per il telerilevamento: tali alberi possono essere individuati durante il semestre invernale e bonificati prima dell’emergere dell’infestazione in primavera.
Inoltre, il telerilevamento consente di circoscrivere spazialmente i focolai di infestazione e quindi di orientare in modo mirato le ispezioni in bosco. Poiché le infestazioni successive si verificano tipicamente in un raggio compreso tra 100 e 300 metri, è possibile concentrare spazialmente gli sforzi per le operazioni di controllo, anche se l’individuazione avviene troppo tardi per un risanamento diretto. In particolare, il telerilevamento può supportare il controllo terrestre in popolamenti impervi o gestiti in modo estensivo, dove i sopralluoghi sono possibili solo in misura limitata.
Non da ultimo, il telerilevamento offre la possibilità di fornire rapidamente e su scala estesa informazioni sugli abeti rossi sradicati o schiantati dal vento, che fungono da potenziale substrato di riproduzione per il tipografo e che quindi dovrebbero quindi essere rimossi tempestivamente.
Fig. 5. Drone di rilevamento in azione sopra un popolamento di abeti rossi. Foto: Petra D'Odorico (WSL)
Condizioni ideali per scegliere i sistemi più efficaci
Per adottare un sistema di rilevamento precoce utilizzabile a livello operativo sono fondamentali i seguenti requisiti tecnici: sensori sensibili alle variazioni della parte superiore della chioma, una risoluzione spaziale che consenta il rilevamento di singole chiome e una frequenza di acquisizione compresa tra 1 e 3 giorni. I sensori attivi, come ad esempio i componenti radar o LIDAR, potrebbero ovviare, almeno in parte, al problema causato dalla presenza di nuvole che riguarda l’impiego dei sensori passivi. La loro idoneità al rilevamento precoce dei danni causati dal tipografo della corteccia non è tuttavia stata finora dimostrata in modo univoco. Inoltre, gli algoritmi avanzati di intelligenza artificiale basati sull’apprendimento automatico e sul deep learning offrono spunti e prospettive promettenti per un’analisi approfondita dei dati di telerilevamento.
In linea di principio, però, il limite biologico rimane: i cambiamenti nelle chiome che indicano in modo affidabile l’infestazione da parte del tipografo si manifestano solo quando il danno al floema è già in fase avanzata – e quindi troppo tardi per interventi di lotta e di risanamento efficaci degli alberi danneggiati. I progressi tecnici possono attenuare questo problema di fondo, ma difficilmente possono superarlo.
Conseguenze per la pratica forestale
Fig. 6. Solo tramite il controllo terrestre dell’infestazione è possibile riconoscere i primi segni di infestazione visibili sul fusto o alla sua base (segatura, fori, gocce di resina), così come le alterazioni di colore alla base delle chiome. Foto: Felicitas Sander (FVA BW)
Per l’applicazione pratica dei metodi di telerilevamento nella gestione degli scolitidi della corteccia ne deriva una chiara conseguenza: attualmente non è possibile una diagnosi precoce affidabile dell’infestazione da tipografo ricorrendo esclusivamente alle tecniche di telerilevamento. Ispezioni terrestri regolari e frequenti rimangono l’unico metodo affidabile per individuare tempestivamente gli alberi infestati. Il telerilevamento può integrare tali ispezioni in situazioni specifiche, ma non sostituirle. Infatti:
- Il telerilevamento assume la massima rilevanza pratica in autunno per l’individuazione degli alberi di svernamento, quando non sono presenti alla base dei fusti tracce di segatura o di fori e inizia lo scolorimento delle chiome.
- I focolai di infestazione individuati – anche se è troppo tardi per adottare interventi di lotta o di bonifica – aiutano a individuare le priorità a livello spaziale per i controlli sul campo da eseguire durante la stagione successiva.
- Il telerilevamento è particolarmente utile come strumento complementare in terreni di difficile accesso o in popolamenti boschivi nei quali le capacità di controllo sono insufficienti.
- I valori di precisione pubblicati negli studi di telerilevamento dovrebbero essere valutati con occhio critico: molti si riferiscono a condizioni di fase avanzata di infestazione o a campioni di validazione di piccole dimensioni e non sono pertanto trasferibili alle condizioni operative.
Bibliografia
Kautz M., Feurer J., Adler P. (2024) Early detection of bark beetle (Ips typographus) infestations by remote sensing – A critical review of recent research. Forest Ecology and Management 556: 121595. doi.org/10.1016/j.foreco.2023.121595