Valutazione e mappatura dei servizi ecosistemici

Gli ecosistemi forniscono innumerevoli beni e servizi alle società umane. Questi benefici sono definiti come servizi ecosistemici (SE). La Common International Classification of Ecosystem Services (CICES) dell’Agenzia Ambientale Europea identifica tre tipologie di SE:

• servizi di fornitura (fra cui per esempio cibo, acqua, legname);
• servizi di regolazione (del clima, della qualità delle acque e dell’aria, ecc.);
• sevizi culturali (che forniscono per esempio opportunità ricreative).

Il termine SE è stato coniato nel 1981, ma storicamente i primi rifermenti risalgono fra la metà degli anni Sessanta e i primi anni Settanta. La tematica dei servizi ecosistemici è divenuta centrale nella ricerca scientifica e nel dibattito politico ed istituzionale in particolare negli ultimi 25 anni, in seguito ad una pubblicazione nel 1997 su «Nature» di un articolo dove alcuni ricercatori hanno cercato di quantificare il valore dei SE per l’intera biosfera terrestre, stimato fra 16 e 54 trilioni di dollari (10 ^{1 2}) all’anno.

Questo risultato, seppur discusso e criticato, ha sollevato l’attenzione della comunità scientifica sulla necessità di quantificare l’importanza che il capitale naturale ha per le società umane, anche mediante metodi di valutazione non tradizionali, in particolare laddove ai SE non sia possibile attribuire un valore di mercato. Nei decenni successivi, il tentativo di integrare il concetto di SE nelle politiche e nei processi decisionali ha guidato la ricerca scientifica nell’identificazione di metodi, via via sempre migliori, per valutarne e monitorarne nello spazio e nel tempo la fornitura a opera degli ecosistemi, sfruttando anche le opportunità offerte dalle recenti innovazioni tecnologiche, per esempio in materia di telerilevamento e big data.

La valutazione dei SE è effettuata per mezzo di indicatori quantitativi, che costituiscono una semplificazione di fenomeni biofisici, sociali ed economici complessi. Gli indicatori biofisici sono impiegati per misurare caratteristiche connesse a struttura, processi e funzioni degli ecosistemi (per citarne alcuni, deflusso superficiale delle acque e produzione di biomassa vegetale). Gli indicatori sociali ed economici, invece, costituiscono la misura dei benefici che l’uomo ottiene dagli ecosistemi (per esempio il valore monetario delle opportunità ricreative fornite dagli ecosistemi marino-costieri). La rappresentazione (geo)grafica di questi indicatori permette di comunicare in modo efficiente e sintetico, ai decisori politici, informazioni quali stato, natura e cambiamenti nel tempo dei SE ³.

Per poter mappare un indicatore è necessario, innanzitutto, acquisire una serie di informazioni, le quali devono essere sottoposte a un processo di armonizzazione, in termini di scala, precisione, accuratezza. Uno stesso indicatore può variare significativamente in funzione della stagionalità e dell’unità minima di rappresentazione delle informazioni, sia essa la cella di un’immagine o il poligono che definisce i confini di un comune, regione o nazione. A seconda dei metodi di calcolo impiegati, ogni SE può essere descritto da un ampio ventaglio di informazioni, ad  esempio: informazioni fisiche e geomorfologiche, fra cui modelli digitali di elevazione, usi del suolo; informazioni climatiche fornite dalle stazioni meteorologiche; dati statistici declinati per unità amministrative; reti di trasporti e di telecomunicazioni; dati satellitari. 

In secondo luogo, la letteratura scientifica costituisce fondamento dei metodi di calcolo, che possono essere impiegati per sintetizzare e aggregare le informazioni acquisite, producendo, in tal modo, una mappa che identifichi la fornitura di uno specifico SE in una data area e in un certo arco temporale. La modellistica in materia presenta, chiaramente, una varietà in termini di complessità e di scala di applicazione. Per esempio, il cosiddetto ‘approccio matrice’ ⁴ consiste in una valutazione semi-qualitativa basata sulla definizione di un punteggio in una scala da 0 a 5, operata da esperti del settore, da attribuire alle classi di copertura del suolo (es. urbano, agricolo ecc).

Metodi di valutazione più complessi includono la modellazione biofisica dei fenomeni naturali. Alcuni esempi sono i modelli descritti nella piattaforma software InVEST ⁵, basati su funzioni di produzione, che definiscono come i cambiamenti nella struttura e nella funzione degli ecosistemi possano influire sul valore e sul flusso dei SE, considerando anche la domanda ovvero coloro che beneficiano della fornitura di tali servizi. La piattaforma restituisce mappature in termini quantitativi (per esempio, tonnellate di CO₂ sequestrate o valore economico relativo).

Un ulteriore passo avanti è stato condotto con lo sviluppo dalla piattaforma ARIES (ARtificial Intelligence for Environment and Sustainability), presso il Basque Centre for Climate Change. Si tratta di una piattaforma web che impiega tecnologie, quali machine reasoning e machine learning, per modellare problemi e fenomeni di natura socio-economica ed ambientale, fra cui la mappatura del capitale naturale e dei servizi ecosistemici. La piattaforma utilizza un approccio di modellazione semantico, basato sui principi FAIR ⁶ (Findable, Accessible, Interoperable and Reusable), nel quale dati e modelli sono annotati come concetti ed elaborati dall’intelligenza artificiale, al fine di produrre nuova conoscenza e favorirne la condivisione e disseminazione.Lungi dall’essere una trattazione esaustiva sulla modellazione integrata e sugli open data, il ventaglio di metodi e tecnologie qui presentati dimostra lo slancio della ricerca nel tentare di quantificare e monitorare il capitale naturale e i SE da cui la nostra società trae beneficio, allo scopo di migliorare la nostra comprensione dei sistemi socio-ecologici.

In senso più ampio, la ricerca scientifica e le innovazioni tecnologiche connesse sono chiamate a guidare la transizione dei modelli di crescita e sviluppo tradizionalmente incentrati sulla performance economica, verso un approccio integrato fra ecologia ed economia, orientato al benessere degli individui e alla sostenibilità sociale, economica ed ambientale ⁷.