Studio delle strutture e delle dinamiche spazio temporali in popolamenti forestali attraverso il monitoraggio di lungo periodo

The study was designed to develop an approach to increase understanding of the effects of heterogeneity on pattern process relationships in forests. An across-scale analysis of forest structure was conducted to characterize the spatial characteristics of several Long Term Ecological Research Areas. Univariate and bivariate Ripley's K functions were employed to capture stand heterogeneity in terms of intra- and inter-specific point patterns of tree distributions, while spatial structure was investigated with spatial atuocorrelation analysis. The univariate function showed for all the areas an aggregated pattern but the analysis for single species and different size class showed some negative and positive interactions between different species and size classes. Young spruces had repulsive patterns to old spruces while the regeneration of fir was positively correlated with mature spruces and the regeneration of spruce was in a positive relation with mature firs. Attraction was found between the regeneration of stone pine and mature larches. There is an inverse relation between aggregation and tree size, generally regeneration present an aggregated spatial structure, whereas trees with larger diameters present a randomized structure. The spatial autocorrelation analysis indicated for all the areas the presence of a gradient structure linked with two different and homogeneous zones. These results indicate that a surface of one hectare and four hectare is a spatial scale at which this kind of processes can be surveyed. In the areas where the forest is managed, gradients and homogeneous zones, results of one or more human disturbances, are biggest and with sharp boundaries respect to the natural forests where there are only natural disturbances and the spatial structure is more complex and articulated in small patches. The results of graph theory in which every tree is connected with their nearest neighbour showed an inverse relation between size and number of trees. The most frequent groups are composed by only two trees, with increasing the number of tree for group the number of group decrease; moreover there is a variation in the biometrics and distance parameters linked with the dimension of groups and with the position of every single tree inside the groups. This study like more others over the last years have shown us that forest structure is more than just variation in tree size or age. Forests are a three-dimensional complex of structures, many of which are linked through growth, disturbance, and decay processes. Forest structures vary over time and space and are quite sensitive to disturbance history.

Lo scopo di questo lavoro, è stato quello di contribuire con lo studio di diverse aree di monitoraggio permanente alla definizione delle strutture spaziali che caratterizzano alcuni popolamenti forestali, attraverso tecniche di analisi spaziale riconducibili all’analisi delle distribuzioni (Point Pattern Analysis) e analisi della struttura spaziale (Geostatistical data analysis). L’analisi univariata delle distribuzioni ha evidenziato per tutte le aree una generale tendenza all’aggregazione tra le piante che compongono i popolamenti, mentre l’analisi disaggregata per specie e classi dimensionali e quella bivariata hanno permesso di rilevare particolari interazioni positive e negative tra piante di specie e classi dimensionali diverse. In particolare è stata più volte individuata la repulsione tra le giovani piante di abete rosso e le piante della stessa specie del piano dominante. Si sono poi definiti alcuni processi di sostituzione ecologica tra piante adulte e rinnovazione, quali ad esempio la rinnovazione delle giovani piante di cembro al di sotto di piante di larice di grandi dimensioni e la rinnovazione incrociata di abete rosso sotto il piano dominante di abete bianco e viceversa. La suddivisione del dato per classi dimensionali ha permesso di determinare una progressiva riduzione del livello di aggregazione all’aumentare delle dimensioni. Attraverso l’analisi della struttura in tutte le aree oggetto di studio è stato individuato almeno un gradiente collegato alla presenza di due aree con caratteristiche diverse, il che conferma che le aree da 1 a 4 ha costituiscono un livello di mesoscala cha consente di rilevare questo tipo di processi. Nelle aree sottoposte a gestione i gradienti e le aree con caratteristiche omogenee, risultato di interventi antropici più o meno invasivi hanno dimensioni rilevanti e confini piuttosto netti mentre nelle aree nelle quali non vi è stata attività antropica e si verificano disturbi di tipo esclusivamente naturale la struttura si mostra sempre molto più complessa ed articolata. I risultati ottenuti dall’applicazione della teoria dei grafi, connettendo ogni pianta alla sua vicina più prossima hanno evidenziato una relazione inversa tra dimensioni e numerosità, i gruppi più numerosi sono quelli costituiti da solo due piante mentre all’aumentare dei soggetti coinvolti la numerosità si riduce. E’ stata poi evidenziata la variazione di parametri biometrici e di distanza in base alle dimensioni dei singoli gruppi e alla posizione occupata all’interno del gruppo da ogni singola pianta. Questo studio così come molti altri condotti negli ultimi anni conferma le caratteristiche di complessità attribuibili alla struttura di un popolamento forestale, la quale è molto più di una semplice variazione nella dimensione o nell’età delle piante che lo compongono. Le foreste sono un complesso di strutture tridimensionali, molte delle quali collegate tra loro attraverso processi di crescita, disturbo, e regressione. La struttura varia nel tempo e nello spazio ed è estremamente sensibile alla storia dei disturbi che l’hanno interessata.