I servizi ecosistemici nella Rete Natura 2000 in un contesto fortemente urbanizzato

di: Maddalena Floris, Daniela Ruggeri

EyesReg, Vol.8, N.4, Luglio 2018

 

 

Le aree protette sono fonte di biodiversità e fanno parte delle aree più produttive di Servizi Ecosistemici (SE) (Ispra, 2011). Come emerge dal recente rapporto sullo stato dell’ambiente europeo, i territori più dotati di SE sono, in genere, più resilienti e meno vulnerabili a fronte di eventi naturali estremi (come piogge intense o ondate di calore); in altre parole, possono meglio tollerare gli impatti (Scolozzi et al., 2012).

Il deterioramento e l’impoverimento degli ecosistemi e la conseguente perdita di SE, dovuti ai cambiamenti degli usi del suolo, fa riflettere sulla necessità di individuare strumenti di supporto alla pianificazione, in grado di valutare a priori in che misura i processi pianificatori possano incidere sull’uso del suolo.  Pertanto, è necessario che si rendano disponibili strumenti per una valutazione ex-ante dello stato di fatto e degli effetti che le politiche relative all’uso del suolo possono generare sugli ecosistemi e sulla loro capacità di fornire SE (Santolini, 2010).

La riflessione qui proposta focalizza la propria attenzione su due SE che regolano processi fisici, biologici ed ecologici: il sequestro e lo stoccaggio del biossido di carbonio (CO2) e la purificazione dell’acqua. In particolare, si approfondisce il caso di studio della Città metropolitana di Cagliari, inserita in un contesto naturale di rilievo ma al contempo anche fortemente urbanizzato, riconoscendo ai SE un ruolo significativo nelle scelte di gestione e pianificazione territoriale.

 

Il sequestro di carbonio e la purificazione dell’acqua in un contesto metropolitano

Il contesto della Città metropolitana di Cagliari (Figura 1), comprende 17 comuni e un bacino di circa 430.000 abitanti. Nell’ambito ricadono 16 siti della Rete Natura 2000 (4 Zone di Protezione Speciale, 4 Siti di Interesse Comunitario e 8 Zone Speciali di Conservazione), i quali occupano quasi un terzo della superficie metropolitana. Alcuni dei siti ricadono interamente all’interno della città metropolitana, mentre altri vi ricadono solo in parte.

 

Figura 1. L’ambito della Città metropolitana di Cagliari e i siti della Rete Natura 2000

 

Analisi del servizio ecosistemico di sequestro di carbonio

La crescente preoccupazione per l’impatto dei cambiamenti climatici, dovuti all’aumento della concentrazione dei gas serra in atmosfera, ha recentemente incentivato la ricerca verso la valutazione del contenuto di carbonio organico nel suolo. Tra i fattori di riduzione del biossido di carbonio (CO2), a fianco alle misure di contenimento e riduzione delle emissioni, il Protocollo di Kyoto individua la rimozione della CO2 dall’atmosfera. Questo processo consiste in un meccanismo naturale di cattura e conseguente stoccaggio nel suolo della CO2 atmosferica prodotta dalle attività umane e naturali, sotto forma di carbonio organico.

La più grande riserva di carbonio è rappresentata dall’ecosistema suolo; la sua dimensione è 3,3 volte superiore a quella dell’atmosfera (Lal, 2004). Il suolo esercita molteplici funzioni, in misura differente in relazione al proprio livello di degradazione.

L’immagazzinamento di carbonio nel suolo dipende, dalle caratteristiche di quattro carbon pool di carbonio: la biomassa epigea; la biomassa ipogea; la necromassa e lettiera; il suolo.

La metodologia utilizzata in questo studio per valutare il SE di sequestro di carbonio si basa sull’utilizzo del modello Carbon Storage and Sequestration del software InVEST, sviluppato da Natural Capital Project (NCP). Il modello si basa sulla spazializzazione del valore assoluto dei megagrammi di carbonio organico stoccato per tipologia d’uso e copertura del suolo (NCP, 2015).

I dati in input utilizzati in questa metodologia sono i seguenti:

  • la Carta dell’Uso dei suoli della Sardegna, aggiornata nel 2008;
  • una tabella delle classi Land Use/Land Cover (LULC) contenente i dati sul carbonio (Mg/ha) immagazzinato

in ciascuno dei quattro carbon pool per ogni classe LULC.

Il dataset di input per i quattro carbon pool, fatta eccezione di quello per la biomassa ipogea, per il quali non si ha disponibilità di dati, è stato composto mediante l’utilizzo dei dati prodotti nel progetto della Regione Sardegna “Carta delle unità delle terre e della capacità d’uso dei suoli – Primo Lotto” (2011-2013), dai dati contenuti negli archivi storici delle stesse istituzioni che hanno preso parte al progetto [1] e dell’Inventario Nazionale delle Foreste e dei Serbatoi Forestali di Carbonio (INFC).

 

Figura 2. La mappa della cattura e stoccaggio di CO2 generata con il modello Carbon Storage and Sequestration

 

Tabella 1. Cattura e stoccaggio di CO2 nel contesto metropolitano e nei soli siti Natura 2000

Carbonio organico [Mg] % contenuto nel contesto metropolitano % contenuto nei siti n2k rispetto al totale metropolitano % contenuto nei siti n2k rispetto all’area totale dei siti stessi
0 – 90,133333 4,25 0,78 1,63
90,133333 – 275,701961 0,84 0,10 0,21
275,701961 – 397,647059 6,72 3,05 6,43
397,647059 – 556,705882 4,38 2,07 4,36
556,705882 – 625,631373 10,31 6,88 14,51
625,631373 – 652,141176 2,82 0,68 1,43
652,141176 – 705,160784 2,02 1,52 3,21
705,160784 – 763,482353 18,24 1,20 2,53
763,482353 – 843,011765 24,78 18,08 38,10
843,011765 – 1352 25,64 13,08 27,58

Il modello genera una mappa per ogni serbatoio di carbonio in cui ogni pixel contiene l’informazione espressa in Mg di carbonio stoccato.

La mappa in Figura 2 mostra il contributo e la distribuzione potenziale dell’ecosistema suolo per il SE di cattura e stoccaggio di CO2 nel contesto della Città metropolitana di Cagliari. In corrispondenza del colore verde scuro la capacità potenziale di quei suoli di stoccare carbonio è maggiore, per contro in corrispondenza del colore rosso la capacità potenziale di quei suoli di stoccare carbonio è minore.

 

Analisi del servizio ecosistemico di purificazione dell’acqua

In questo caso di studio il servizio ecosistemico di purificazione dell’acqua viene valutato con specifico riferimento alla ritenzione dell’azoto. L’azoto è un elemento chiave degli ecosistemi e il maggiore regolatore delle condizioni ecologiche e funzionali della biosfera, essendo il principale costituente dell’aria dell’atmosfera terrestre. Nell’ultimo secolo, a causa delle attività umane, il ciclo naturale dell’azoto è stato significativamente alterato, con numerose conseguenze, tra cui l’eutrofizzazione dei corpi idrici (Breuer et al., 2008).

I carichi di azoto possono essere sia puntuali (come aziende di allevamento e agricoltura) che diffusi (aree urbane, agricole o destinate al pascolo, zone industriali). Gli ecosistemi forniscono il servizio di purificazione dell’acqua attraverso la rimozione dei nutrienti dalla superficie attraverso deposizione, filtrazione, infiltrazione e assorbimento (Zhang et al., 2010); in questo modo, gli inquinanti possono essere trattenuti o degradati prima che, con lo scorrimento superficiale, possano raggiungere i corsi d’acqua.

La metodologia utilizzata in questo studio per valutare la purificazione dell’acqua si basa sull’utilizzo del modello Nutrient Delivery Ratio (NDR) del software InVEST (NCP). Il modello si basa sul concetto che ciascun elemento del bacino è caratterizzato da un proprio carico di nutriente e da un coefficiente di trasporto funzione della pendenza e dell’efficienza di ritenzione della copertura del suolo (NCP, 2015).

I dati in input utilizzati in questa metodologia sono i seguenti:

  • un modello digitale del terreno;
  • la Carta dell’uso dei suoli della Sardegna, aggiornata nel 2008;
  • un file shape contenente i bacini idrici superficiali;
  • una mappa rappresentante il deflusso potenziale;
  • una tabella biofisica che mette in relazione le coperture dei suoli con i carichi di azoto, l’efficienza di rimozione dell’azoto e la massima distanza di ritenzione per ciascuna classe, elaborata per il contesto in esame a partire dagli studi di Bachmann Vargas (2013).

 

Figura 3. La mappa dell’esportazione dell’azoto generata con il modello NDR

 

 

Il modello NDR genera una mappa (Figura 3) in cui ogni pixel contiene l’informazione sulla quantità di nutriente che eventualmente raggiunge il corso d’acqua, misurato in kg/pixel. Dove i valori di esportazione dell’azoto sono alti, la purificazione dell’acqua è minore (colore rosso scuro), in quanto grosse quantità di inquinante possono raggiungere il corso d’acqua e non vengono trattenute; dove i valori di esportazione sono bassi, la purificazione dell’acqua è maggiore (colore verde scuro), in quanto l’inquinante è trattenuto.

Tabella 2. Esportazione dell’azoto nel contesto metropolitano e nei soli siti Natura 2000

Esportazione dell’azoto [kg/anno*pixel] % contenuto nel contesto metropolitano % contenuto nei siti Natura 2000 rispetto all’area totale del contesto metropolitano % contenuto nei siti Natura 2000 rispetto all’area totale dei siti stessi
0,037 – 0,066 0,22 0.07 0.14
0,029 – 0,036 0,74 0.18 0.36
0,024 – 0,028 1,41 0.35 0.71
0,020 – 0,023 2,48 0.43 0.88
0,017 – 0,019 4.49 0.55 1.12
0,014 – 0,016 8.19 1.34 2.74
0,011 – 0,013 10.97 2.89 5.89
0,007 – 0,01 13.12 6.09 12.44
0,004 – 0,006 28.16 17.46 35.66
0 – 0,003 26.35 16.54 33.78

 

Dibattito sul ruolo dei servizi ecosistemici nelle scelte pianificatorie

Le elaborazioni spaziali della distribuzione della capacità potenziale di stoccare carbonio in riferimento ai siti della Rete Natura 2000 confermano, in generale, il ruolo importante di queste aree per la fornitura del SE di cattura e stoccaggio di carbonio. Infatti, le analisi riportate in Tabella 1 evidenziano che le aree all’interno dei siti Natura 2000 hanno alte percentuali in corrispondenza degli elevati valori di stoccaggio di carbonio organico e basse percentuali in corrispondenza dei bassi valori di stoccaggio di carbonio organico.

Rispetto alla fornitura servizio ecosistemico di purificazione dell’acqua, il ruolo dei siti della Rete Natura 2000 emerge in maniera evidente: infatti, la più alta percentuale di valori che potenzialmente hanno maggior peso nella fornitura di questo SE, analizzata in questa sede con riferimento alla sola ritenzione dell’azoto, è contenuta all’interno dei Siti. Infatti, i risultati dell’analisi del modello NDR riportati in Tabella 2 evidenziano il fatto che le aree all’interno dei siti Natura 2000 hanno basse percentuali in corrispondenza degli elevati valori di esportazione dell’azoto e alte percentuali in corrispondenza dei bassi valori di esportazione.

Questo conferma il fatto che le aree protette costituiscono una sorgente unica di biodiversità e coinvolgono ambiti caratterizzati da un elevato livello di fornitura di servizi ecosistemici (ISPRA, 2011).

Le analisi relative all’identificazione dei servizi ecosistemici sono utili allo scopo di essere consapevoli delle minacce che conseguono l’aumento della pressione antropica, e conseguentemente effettuare scelte responsabili. Questo approccio conferma il ruolo strategico della Rete Natura 2000 nella fornitura di benefici per l’uomo e l’ambiente e può contribuire alla sensibilizzazione dei pianificatori e dei decisori pubblici nel considerare l’importanza di salvaguardare e mantenere le aree naturali nelle scelte di pianificazione.

Nelle pratiche pianificatorie sia a livello urbano che a livello rurale, l’interesse per l’analisi e la mappatura dei servizi ecosistemici sta aumentando, soprattutto per il loro contributo nel processo decisionale al fine di assicurare un uso sostenibile delle risorse naturali. Tuttavia, l’effettiva valutazione dei servizi ecosistemici ai fini della definizione delle decisioni pianificatorie è ancora notevolmente limitata (Barò et al., 2016). L’analisi proposta in questo contributo costituisce un input al percorso di accrescimento delle conoscenze che devono essere identificate come fondamentali nel processo pianificatorio a qualunque livello.

Maddalena Floris e Daniela Ruggeri, Università di Cagliari – DICAAR

 

Riferimenti bibliografici

Bachmann Vargas P. (2013), Ecosystem services modeling as a tool for ecosystem assessment and support for decision making process in Aysén region, Chile (Northern Patagonia), Master thesis, disponibile all’indirizzo: http://www.academia.edu/5148764/Ecosystem_services_model- ing_as_a_tool_for_ecosystem_assessment_and_support_for_decision_making_pro-cess_in_Aysén_region_Chile_Northern_Patagonia_.

Barò F., Palomo I., Zulian G., Vizcaino P., Haase D., Gòmez-Baggethun E. (2016), Mapping Ecosystem Eervice Capacity, Flow and Demand for Landscape and Urban Planning: a Case Study in the Barcelona Metropolitan Region, Land Use Policy, 57:405-417.

Breuer L., Vaché K.B., Julich S., Frede H.G. (2008), Current concepts in nitrogen dynamics for mesoscale catchments, Hydrological Sciences Journal, 53, 5:1059-1074.

Istituto Superiore per la Protezione e la Ricerca Ambientale (ISPRA) (2011), Biodiversità e attività sugli ecosistemi, disponibile all’indirizzo http://www.isprambiente.gov.it/files/pubblica- zioni/statoambiente/tematiche2011/02_BiodiversitA_e_attivita_sugli_ecosis- temi_2011.pdf/view.

Lal R. (2004), Soil Carbon Sequestration Impacts on Global Climate Change and Food Security, Science, 304:1623-1627.

Natural Capital Project (NCP) (2015), InVEST User Guide, disponibile all’indirizzo http://data.naturalcapitalpro- ject.org/nightly-build/invest-users-guide/html/#.

Santolini R. (2010), Servizi ecosistemici e sostenibilità, Ecoscienza, 3:20-23, Arpa Emilia Romagna.

Scolozzi R., Morri E., Santolini R. (2012), Territori sostenibili e resilienti: la prospettiva dei servizi ecosistemici, Territorio, 60:167-175, FrancoAngeli.

Zhang X., Liu X., Zhang M., Dahlgren R.A., Eitzel M. (2010), A Review of Vegetated Buffers and a Meta-Analysis of their Mitigation Efficacy in Reducing Nonpoint Source Pollution, Journal of Environmental Quality, 39:76-84.

 

Note

[1] Progetto realizzato da Agris Sardegna per l’area Muravera-Castiadas; Laore Sardegna per l’area Arzana e Nurra sud; da UNICA per l’area Pula-Capoterra e da UNISS per l’area Nurra nord e Nurra sud e finanziato dall’Assessorato EE.LL. Finanze e Urbanistica della Regione Autonoma della Sardegna.

 

Riconoscimenti

Questo contributo è redatto nell’ambito del Programma di Ricerca “Natura 2000: Valutazione dei piani di gestione e studio dei corridoi ecologici come Rete complessa”, finanziato, per gli anni 2015-2018, dalla Regione Autonoma della Sardegna, nel quadro del Bando per la presentazione di “Progetti di ricerca fondamentale o di base”, annualità 2013, sviluppato presso il Dipartimento di Ingegneria Civile, Ambientale e Architettura (DICAAR) dell’Università di Cagliari.

Per Maddalena Floris: il presente articolo è stato prodotto durante la frequenza del corso di dottorato in Ingegneria Civile e Architettura dell’Università degli Studi di Cagliari, a.a. 2017/2018 – XXXII ciclo, con il supporto di una borsa di studio finanziata con le risorse del P.O.R. SARDEGNA F.S.E. 2014-2020 – P.O.R. F.S.E. 2014-2020 – ASSE III “Istruzione e Formazione” – Obiettivo Tematico 10, Priorità d’investimento 10ii), Obiettivo Specifico 10.5, Azione dell’accordo di Partenariato 10.5.12.

Maddalena Floris e Daniela Ruggeri hanno complessivamente contribuito alla delineazione complessiva del paper, condividendone l’introduzione e la discussione finale. Maddalena Floris ha curato la sezione relativa al SE di sequestro di carbonio; Daniela Ruggeri ha curato la sezione relativa al SE di purificazione dell’acqua.

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