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Christian Hug

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Istituto federale di ricerca WSL
Crescita delle foreste e clima
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Articolo

Autore/i: Matthias Dobbertin, Christian Hug, Peter Waldner
Redazione: WSL, Svizzera
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Quali sono gli indicatori che descrivono al meglio lo stato delle foreste?

Alla fine degli anni 1970 i forestali hanno iniziato ad osservare in Svizzera e in altri Paesi europei dei danni evidenti sugli alberi forestali. L'ipotesi era che questi danni fossero causati da sostanze inquinanti presenti nell'aria. Verso la metà degli anni 1980 in molti Paesi europei furono quindi avviati degli inventari annuali per monitorare lo stato delle foreste. All'inizio degli anni 1990 crebbe comunque sempre più la consapevolezza che, al fine di chiarire i possibili effetti dell'inquinamento atmosferico sui processi che hanno luogo nell'ecosistema forestale fosse necessario avviare un'intensa attività di ricerca a lungo termine, realizzata su aree di studio e di osservazione permanenti appositamente allestite.

Forschungsflächen LWF und Sanasilva
Figura 1 - Cartina delle aree di osservazione dei boschi: dal 1985 gli scienziati osservano e rilevano lo stato di salute degli alberi in Svizzera (aree di saggio dell'Inventario Sanasilva), mentre dal 1994 sono state avviate ricerche a lungo termine sugli ecosistemi forestali (LWF). Cliccare sulla cartina per ingrandirla.

All'inizio degli anni 1980 la moria di estese foreste di abete rosso nell'Europa orientale e il deperimento dell'abete bianco nelle fasce montagnose di media quota misero in stato di allarme i forestali di tutta l'Europa e l'opinione pubblica in generale. Per comprendere meglio e chiarire le origini dei processi di deperimento venne messo in cantiere un vasto programma di ricerca. In molti Paesi europei verso la metà degli anni 1980 furono così avviati degli inventari annuali sulle condizioni delle foreste, per lo più su un reticolo sistematico composto da piccole aree di campionamento. Da allora in Svizzera annualmente si eseguono degli inventari sullo stato delle foreste. Inoltre si procedette all'allestimento di diverse aree di studio oggetto di ricerche a lungo termine, come ad esempio quelle permanenti dedicate agli ecosistemi forestali LWF (Fig. 1).

Indicatori della vitalità degli alberi e delle foreste

Esiste tutta una serie d'indicatori atti a descrivere la vitalità di un unico albero e lo stato di una foresta. I tre indicatori più comuni sono:

  • la trasparenza delle chiome (defogliazione)
  • l'incremento di un singolo albero e di un popolamento boschivo
  • il tasso di mortalità annuale del popolamento

Altri indicatori sono l'approvvigionamento di nutrienti, gli effetti di saturazione dell'azoto e i danni da ozono sugli alberi, oltre che lo stato chimico e fisico del suolo o la presenza di specie sensibili.

1) Il grado di trasparenza delle chiome
Kronenverlichtung
Figura 2 - Quercia con il 70% di trasparenza delle chiome rispetto al valore di riferimento.

Per poter valutare in modo oggettivo lo sviluppo a lungo termine dello stato di salute delle foreste, durante i primi inventari si dovette selezionare un indicatore facile da rilevare. Dal momento che un albero prima di morire perde i suoi aghi o le sue foglie, allora si decise di utilizzare il tasso di "perdita di aghi/foglie" che in seguito venne indicato con il termine di "grado di trasparenza" o di "defogliazione", caratteristica che viene espressa in valore percentuale rispetto alla chioma di un albero che possiede una "chioma completamente frondosa" (figura 2). Per standardizzare i rilievi in Svizzera per ciascuna specie arborea si sono allestite delle collezioni di fotografie raffiguranti i diversi gradi di trasparenza delle chiome, immagini usate come riferimento, con valori rilevati secondo aumenti unitari del 5%.

Vantaggi del parametro "grado di trasparenza delle chiome":

  • rilevabile in campo in tempi relativamente brevi
  • rilevamento di tipo non distruttivo
  • sistema relativamente poco oneroso
  • permette il confronto tra diverse specie di alberi (gli alberi vengono confrontati con alberi di riferimento della medesima specie)
  • esamina un albero nel suo insieme.

Svantaggi del parametro "grado di trasparenza delle chiome":

  • non può essere misurato direttamente (sono necessari esperti qualificati che operano in campo)
  • rischio di avere differenze di osservazione sistematiche o discrepanze casuali tra gli osservatori
  • nessun riferimento a una causa specifica
  • sono necessari valori di riferimento per poter classificare questo parametro.
2) Tassi di mortalità

Sterberate
Figura 3 - Il tasso di mortalità è l'indicatore ultimativo della "moria delle foreste". Spesso, a seguito di infestazioni da scolitidi, localmente il tasso di mortalità può essere molto elevato.
Foto: Thomas Reich (WSL)
 

La morte degli alberi all'interno di  un bosco è un processo naturale. Con l'aumento della densità di un popolamento boschivo aumenta pure il livello di concorrenza tra gli alberi che competono per la luce, l'acqua e le sostanze nutritive. Il numero di alberi che sopravvivono diminuisce con il tempo. In generale, viene fatta una distinzione tra tre tipologie di tasso di mortalità:

  • la mortalità indotta dalla concorrenza (in particolare per gli alberi sottoposti)
  • la mortalità accidentale (singoli individui distribuiti sulla superficie boschiva appartenenti allo strato dominante, che muoiono senza un motivo apparente)
  • la mortalità causata da fattori di tipo biotico o abiotico o da una loro combinazione (di solito in gruppi o con tassi di mortalità insolitamente elevati di alberi appartenenti allo strato superiore).

Nelle foreste naturali, il tasso di mortalità dipende dallo stadio di sviluppo o dalla fase di successione del popolamento boschivo. A seconda della capacità di tollerare l'ombra e della longevità della specie arborea, i tassi di mortalità differiscono in funzione dello stadio di sviluppo. Spesso su alberi molto piccoli o anche su alberi grandi e vecchi, si osservano tassi di mortalità più elevati. Per gli individui giovani, questo è dovuto alla forte concorrenza, per i più vecchi alla maggiore vulnerabilità, correlata con l'età, verso agenti biotici (ad esempio insetti e funghi, vedi figura 3) e abiotici (ad esempio eventi climatici estremi). Per gli alberi appartenenti a foreste gestite, in genere i tassi di mortalità registrati sono chiaramente inferiori all'1%. Nelle foreste non gestite o in quelle naturali tali valori saranno più elevati.

Vantaggi del parametro "tasso di mortalità":

  • Il tasso di mortalità rappresenta l'indicatore ultimativo della "moria delle foreste", o della carenza di vitalità del singolo albero.
  • Gli alberi morenti sono relativamente facilmente e chiaramente identificabili in campo.
  • Altri indicatori riguardanti lo stato del bosco o del singolo albero potrebbero essere testati utilizzando la probabilità di morte.

Svantaggi del parametro "tasso di mortalità":

  • Il tasso di mortalità è un indicatore che può essere rilevato solo per popolamenti boschivi, ma non può essere applicato al singolo albero.
  • Dal momento che i tassi di mortalità sono, per la loro stessa natura, piuttosto bassi, sono necessari grandi quantità di dati o serie temporali molto lunghe prima di poter disporre di dati statisticamente attendibili.
  • Sono poi necessari valori di riferimento appropriati per poter valutare l'entità dei tassi di mortalità rilevati.
  • Il tasso di mortalità è influenzato dal tasso di utilizzazione, oltre che da eventi catastrofici come schianti da tempesta, rotture dovute ai carichi di neve o danni da incendio.
  • Al fine di determinare la possibile causa della morte, sono necessarie osservazioni periodiche da eseguire entro un anno.

3) Incremento degli alberi

Baumkluppierung
Figura 4 - L'incremento diametrico del tronco di un albero può essere misurato rapidamente e con estrema precisione.
Foto: Simon Speich (WSL)

Come è possibile determinare la crescita degli alberi? Il modo più semplice è quello di misurare l'incremento diametrico degli alberi (vedi fig. 4) o la larghezza degli anelli di accrescimento. Molto più difficile è rilevare la crescita dei rami e delle foglie, oltre che quella dell'intera biomassa epigea. La caratteristica più difficile da rilevare è tuttavia la crescita delle radici, così come difficile è pure il seguire l'evoluzione della biomassa ipogea (sotterranea). Pertanto è in particolare l'incremento del tronco il parametro utilizzato come indicatore dello stress subìto.

Ancora più che nelle caratteristiche finora citate è indispensabile distinguere tra il rilevamento di un singolo albero e quello dell'insieme della superficie boschiva, vale a dire della somma di tutti gli alberi presenti nel popolamento. L'incremento individuale di un albero ed in special modo l'incremento diametrico del fusto, dipende molto dalla concorrenza subìta dall'albero specifico e diminuisce rapidamente con l'aumento della densità degli alberi presenti nel popolamento. Di solito esso è più marcato sugli alberi cresciuti in modo isolato. Tuttavia, l'incremento complessivo del popolamento tende ad aumentare con l'aumento della densità del soprassuolo fino a quando esso raggiunge una densità ottimale.

I vantaggi del parametro "incremento":

  • L'incremento del fusto può essere misurato in campo in modo relativamente semplice e molto preciso.
  • Questa misura nonché quella dell'altezza dell'albero possono essere effettuate senza danneggiare l'albero.
  • Le misurazioni sono relativamente poco costose.
  • Utilizzando le misure degli spessori degli anelli di accrescimento degli alberi è possibile ricostruire la storia passata di ogni singolo albero.
  • Il parametro incremento è una variabile integrativa, il che significa che essa riflette le condizioni generali della stazione su cui l'albero è cresciuto, di quelle meteorologiche e della concorrenza.

Svantaggi del parametro "incremento":

  • L'incremento è un parametro non specifico poiché, ad esempio, permette solo in misura limitata di trarre deduzioni sulle cause.
  • Gli incrementi rilevati su carotine legnose hanno carattere retrospettivo ma sono, perlomeno in parte, distruttive ed inoltre non permettono di trarre indicazioni sulla crescita del popolamento allorquando, durante lo sviluppo, vi erano alberi che deperivano o che sono stati utilizzati.
  • Come anche per gli altri due parametri, per poter fare delle valutazioni sulle condizioni di crescita sono necessari dei valori degli incrementi di riferimento o dei valori raccolti in base a esperienze precedenti.

I risultati delle ricerche e discussione

Conclusioni

Il grado di trasparenza delle chiome (defogliazione), i tassi di mortalità e gli incrementi possono essere utilizzati come indicatori delle condizioni in cui si trovano le foreste con alcune limitazioni. Essi non dovrebbero tuttavia essere considerati in modo isolato, in quanto questo potrebbe facilmente condurre a interpretazioni errate. Un indicatore universale dello stato delle foreste o addirittura dello stato di salute delle foreste non esiste e non potrà esistere neppure in futuro.

Il grado di trasparenza delle chiome può servire in modo limitato come indicatore delle differenze a livello di stazione e di dinamica dei popolamenti. Inoltre, eventuali modifiche, causate ad esempio da pullulazioni di insetti, possono essere facilmente quantificate e messe in relazione con dei possibili cambiamenti intervenuti negli incrementi e nei tassi di mortalità.

La relazione tra l'aumento della trasparenza delle chiome e la riduzione degli incrementi constatata in alcuni popolamenti boschivi e le tendenze all'aumento dei livelli di trasparenza delle chiome rilevate durante gli anni 1980 nella fase iniziale degli Inventari Sanasilva, non sono argomenti sufficienti per trarre la conclusione che oggi i boschi della Svizzera crescano meno che in passato: anzi i boschi sembrano crescere di più. Le variazioni delle condizioni ambientali (n.d.t.: con un aumento della CO2, delle temperature e delle deposizioni di Azoto), oltre che i cambiamenti nelle utilizzazioni possono sì determinare un aumento degli incrementi registrati nei popolamenti boschivi, ma pure un aumento del grado di trasparenza delle chiome di singoli alberi.

All'inizio delle ricerche dedicate al fenomeno del "deperimento delle foreste" un elevato grado di trasparenza delle chiome è stato malauguratamente interpretato come se fosse provocato da inquinanti atmosferici. Anche la relazione esistente tra la trasparenza delle chiome e la riduzione degli incrementi è stata interpretata come indizio dell'effetto di agenti atmosferici dannosi. Le attuali conoscenze sulla variabilità naturale del grado di trasparenza delle chiome, gli studi sulle svariate cause ad essa connessa e le elaborazioni dei dati delle serie temporali dei tassi di mortalità delle foreste e dei loro incrementi non mostrano tuttavia nessun indizio che sia in atto un declino della crescita dei boschi, né tantomeno un aumento dei tassi di mortalità. Neppure è vero il contrario, vale a dire che i tassi di crescita elevati attualmente registrati permettono di concludere che gli apporti esterni immessi nelle foreste, per esempio quelli dovuti alle deposizioni di azoto, non possano compromettere a lungo termine la struttura, la funzionalità e la stabilità dei boschi.

Rispetto ai primi anni 1980, attualmente sono ormai disponibili un gran numero di informazioni sull'evoluzione delle condizioni delle foreste. Esse contribuiscono a fornire degli stati di riferimento importanti o dei valori che ci si potrebbero attendere. In considerazione dei continui e rapidi cambiamenti delle condizioni ambientali (mutamenti climatici, cambiamento nelle utilizzazioni dovuto alla penuria di energia, modifiche nella composizione chimica dell'atmosfera), è ragionevole continuare a rilevare i parametri e a valutare gli indicatori riguardanti lo stato delle chiome, la mortalità e gli incrementi delle foreste. Questo è l'unico modo per evitare in futuro di trarre conclusioni errate e di contribuire in modo oggettivo al "dibattito sul deperimento delle foreste".

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