Project

forest dynamic modelling ; complexity science; landscape connectivity ; natural disturbances; climate change; network theory; ecological resilience; functional diversity ; forest management

Lead
Gli eventi di disturbo naturale negli ecosistemi forestali stanno aumentando in frequenza e intensità a causa dei cambiamenti climatici globali. Data l’imprevedibilità di eventi estremi di disturbo, previsioni di crescita e dinamica forestale, necessarie per poter pianificare interventi di gestione, risultano sempre più difficoltose e incerte. La mancanza di una buona gestione degli ecosistemi forestali mette a repentaglio la capacità delle foreste di mantenere un’alta resilienza ecologica e funzionale, nonché un’adeguata provvigione di servizi ecosistemici.
Lay summary
Questo progetto mira a combinare modelli ecologici spazializzati a base funzionale – sia a scala di popolamento forestale che di paesaggio – con la teoria della diversità funzionale. Utilizzando la teoria dei grafi è possibile identificare soglie di indici funzionali (indici di diversità funzionale, ridondanza, connettività, centralità e modularità) oltre le quali si possono verificare cambiamenti repentini e indesiderabili dello stato di un ecosistema. In base a questi risultati è possibile determinare le migliori strategie di gestione forestale per massimizzare i servizi ecosistemici e la resilienza dei soprassuoli forestali ai fattori di stress dovuti al cambiamento globale. Il progetto si compone di tre parti: (1) lo sviluppo di un nuovo meta-modello in grado di simulare la dinamica forestale a scala di popolamento forestale e paesaggio, con l'incorporazione di indici di diversità funzionale derivati utilizzando la teoria dei grafi; (2) la valutazione delle migliori strategie di gestione forestale a più scale spaziali per ottimizzare resilienza, servizi ecosistemici e diversità funzionale considerando l’incertezza dovuta a possibili impatti di diversi disturbi naturali; (3) l’identificazione di livelli soglia (tipping points) dovuti alla frammentazione ambientale e a cambiamenti di diversità funzionale sotto i quali la resilienza di un paesaggio forestale viene compromessa a causa degli impatti di continui e imprevisti disturbi naturali. Il progetto sperimenterà nuove e innovative metodologie per valutare e proporre le più efficienti pratiche di gestione forestale al fine di massimizzare la resilienza ecologica e funzionale non solo di singoli popolamenti forestali ma anche di paesaggi forestali frammentati nel loro complesso.

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Last update: 06.07.2017

Supporting data to Mina et al. 2020 Ecological Applications

Author	Mina, Marco
Persistent Identifier (PID)	10.5281/zenodo.3823195
Repository	Zenodo
Abstract

First release LANDIS-II and PnET-Succession input files supporting the paper Mina et al. 2020 Ecological Applications

Active participation

Communication	Title	Media	Place	Year

The increasing frequency, intensity, and uncertainty of high-impact disturbance events due to global change are negatively impacting our ability to predict and manage forest growth and dynamics, therefore challenging the capacity to maintain ecological resilience and ecosystem services from forests worldwide. While forest ecosystems are complex adaptive systems, a multi-scale perspective and regional landscape management planning can improve our ability to manage forests under increasing socio-ecological changes. Although several methodological challenges persist, indices of functional diversity, redundancy, connectivity, centrality and modularity calculated at both stand and landscape levels have been increasingly proposed as proxy for quantifying forest resilience under relatively unknown future conditions. My proposed project aims at coupling spatially explicit tree-community and landscape models with functional diversity theory using network theory to identify thresholds levels causing abrupt and undesirable changes in ecosystem state and to determine optimal forest management strategies to maximize ecosystem services and resilience to global change factors. I propose three main research steps: (1) to develop a new meta-model coupling stand and landscape scale dynamics with functional diversity using network theory, (2) to evaluate multi-scale management options for resilience, ecosystem services, and functional diversity under scenarios of uncertain disturbances, and (3) to determine threshold levels (i.e., tipping points) of both fragmentation and functional diversity below which the overall resilience of a landscape is threatened under combinations of pulse and press disturbances. This project will test novel and innovative ways to implement resilience-based forest management for large fragmented forest landscapes.