Effetti dei cambiamenti climatici sulla demografia della fauna selvatica : la dinamica del cervo nelle Alpi Cozie

The high-altitude alpine territories are rich in biodiversity and very sensitive to climate change: in fact, they show an increase in temperatures above the global average. The most obvious response of Alpine species to climate change is a shift of populations to higher altitudes. Therefore, species that occupy higher elevations are more vulnerable due to a narrowing in the availability of habitats as the altitude increases. In order to assess the vulnerability of these species in the future, it is crucial to study the demography of alpine wildlife and its dependence on the main environmental variables. In this thesis, population dynamics models were developed for three deer populations (Cervus elaphus) in the Italian Cottian Alps, with the aim of investigating the role of climate change on the demographic dynamics of these species. For this purpose, census data from the 80’s have been collected in three different parks (the Gran Bosco di Salbertrand, Orsiera-Rocciavrè and the Val Troncea) and provided by the Parks Management Authority of the Cottian Alps. The assessment was based on a large set of dynamic models in which the demographic parameters were expressed as a function of density and the main meteorological factors (temperature, precipitation, snow depth). The selection of the best models (in terms of predictive capacity and parsimony) was carried out using two different model selection criteria (the Aikake's Information Criterion and the Bayesian Information Criterion). The selected models incorporate the role of snow depth and cumulative precipitation in influencing the dynamics of the species. These environmental factors, together with population density, interact in determining the demographics of all three populations, despite the presence of some important differences between one population and another. The models calibrated through the reconstruction of the historical trends of the three populations were then used to predict the future demographic dynamics through stochastic simulations (i.e. Monte Carlo simulations). The models were forced by means of synthetic time series of environmental variables corresponding to different possible climate change scenarios (i.e. RCP 4.5 and RCP 8.5 scenarios produced by the IPCC). The results of the future simulations do not show significant risks for two of the three populations (Gran Bosco di Salbertrand and Orsiera-Rocciavrè). For the third (Val Troncea), however, the forecasts obtained with both scenarios indicate a high level of risk. It should be noted, however, that the model relative to the population of the Val Troncea was obtained on the basis of a shorter historical series (14 years, against 33 and 22 years of the other two series) and could therefore be less reliable. It is also to be considered that none of the three populations is closed from the biological point of view, so the exchange of individuals between the three parks and the surrounding territory (not quantified in this work) could represent a further element of uncertainty.

I territori alpini di alta quota sono luoghi ricchi di biodiversità e sono molto sensibili ai cambiamenti climatici: mostrano, infatti, un tasso di aumento delle temperature superiore alla media globale. La risposta più evidente delle specie alpine ai cambiamenti climatici è uno spostamento delle popolazioni verso quote più elevate. Le specie che occupano quote maggiori sono quindi più vulnerabili perché l'habitat disponibile si restringe all'aumentare della quota. Lo studio della demografia della fauna selvatica alpina e della sua dipendenza dalle principali variabili ambientali è quindi cruciale per valutare la vulnerabilità di queste specie nel prossimo futuro. In questo lavoro di tesi sono stati sviluppati modelli di dinamica di popolazione per tre popolazioni di cervo (Cervus elaphus) nelle Alpi Cozie italiane, con l'obiettivo di indagare il ruolo del cambiamento climatico sulla dinamica demografica di questa specie. A tale scopo sono stati utilizzati i dati di censimenti condotti a partire dagli anni ‘80 in tre Parchi (Parco del Gran Bosco di Salbertrand, Parco Orsiera-Rocciavrè e Parco della Val Troncea) e forniti dall'Ente di Gestione dei Parchi delle Alpi Cozie. È stato testato un ampio insieme di modelli dinamici in cui i parametri demografici sono stati espressi in funzione della densità e dei principali fattori meteorologici (temperatura, precipitazioni, altezza del manto nevoso). L'identificazione dei modelli migliori (in termini di capacità predittive e di parsimonia) è stata effettuata utilizzando due diversi criteri di model selection (l’Aikake’s Information Criterion e il Bayesian Information Criterion). I modelli selezionati incorporano il ruolo dell’altezza della neve e della precipitazione cumulata nell’influenzare le dinamiche della specie. Questi fattori ambientali, insieme alla densità di popolazione, interagiscono nel determinare la demografia di tutte e tre le popolazioni, nonostante la presenza di alcune importanti differenze tra una popolazione e l'altra. I modelli calibrati tramite la ricostruzione degli andamenti storici delle tre popolazioni sono stati poi utilizzati per predire la dinamica demografica futura mediante simulazione stocastica (Monte Carlo). I modelli sono stati forzati tramite serie temporali sintetiche delle variabili ambientali corrispondenti a diversi possibili scenari di cambiamento climatico (in particolare, gli scenari RCP 4.5 e RCP 8.5 prodotti dall’IPCC). I risultati delle simulazioni in avanti non evidenziano rischi rilevanti per due delle tre popolazioni (Gran Bosco di Salbertrand e Orsiera-Rocciavrè). Per la terza (Val Troncea), invece, le previsioni ottenute con entrambi gli scenari indicano un livello di rischio elevato. È opportuno notare, tuttavia, che il modello relativo alla popolazione della Val Troncea è stato ricavato sulla base di una serie storica più breve (14 anni, contro i 33 e 22 anni delle altre due serie) e potrebbe quindi risultare meno affidabile. È inoltre da considerare che nessuna delle tre popolazioni è chiusa dal punto di vista biologico, quindi lo scambio di individui tra i tre parchi e il territorio circostante (non quantificato in questo lavoro) potrebbe costituire un ulteriore elemento di incertezza.