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Il parco venne istituito con l'obiettivo di tutelare alcuni particolari ambienti dai quali prende il nome, detti Lame. Sono formazioni paludose generate dal fiume Sesia, che, quando è soggetto a piene improvvise, abbandona spesso il proprio corso, scegliendone un altro. I meandri abbandonati, nei quali ristagna l'acqua, vengono letteralmente colonizzati dalla flora palustre dando origine alle cosiddette "Lame".

Il Parco Lame del Sesia, è attraversato in tutta la sua lunghezza (7,5 Km), dal fiume Sesia. La sorgente di questo corso d’acqua, il cui bacino idrografico ha una estensione di 2920 Kmq, è ubicata sul Monte Rosa a circa 3000 metri di quota. La sponda orografica destra è quasi interamente in provincia di Vercelli, mentre quella sinistra interessa per un ampio tratto la provincia di Novara. La Sesia confluisce nel fiume Po dopo aver percorso 138 chilometri segnando il confine tra le province di Pavia e di Alessandria. Il suo regime idrico, di tipo prealpino, è caratterizzato da un massimo di portata tra la primavera e l’estate dovuto alle piogge primaverili e alla fusione delle nevi e da un massimo secondario in occasione delle precipitazioni autunnali. Nel tratto montano, caratterizzato da una forte pendenza il fiume, grazie all velocità della corrente, erode le rocce del proprio alveo. Scendendo verso valle la minore pendenza e la diminuzione della velocità dell’acqua permettono il deposito di ciottoli, ghiaia, sabbia e materiali più fini. Il fiume assume diverse configurazioni, da canale rettilineo a canali anastomizzati meandriformi. 
La Sesia è un fiume soggetto a piene improvvise e violente, alternate a periodi di magra; questo comportamento ha contribuito a creare gli ambienti che caratterizzano l’area protetta.
In occasione di eventi di piena di particolare entità, i meandri o anse del fiume, possono essere “saltati”, l’acqua può superare le sponde e con la sua energia scavare un nuovo tratto di alveo di raccordo tra due anse. Il meandro che è stato saltato, trovandosi isolato dal corso d’acqua, si trasforma lentamente in uno stagno di forma arcuata chiamato localmente “lama” o lanca. Altri tipi di lame si formano in corrispondenza di rami secondari che si separano e si ricongiungono più volte formando isolotti. Questo è dovuto all’abbondante materiale solido trasportato che favorisce frequenti cambi di direzione della corrente. A causa dello spostamento dell’alveo i rami non sono più alimentati da quantità d’acqua significative e poco alla volta vengono colonizzati dalla tipica vegetazione palustre. I depositi alluvionali, costituiti da ciottoli e ghiaie frammisti a sabbia, sono situati in zone abbandonate dal fiume, in posizioni lievemente rilevata rispetto all’attuale letto del corso d’acqua. Colonizzati da vegetazione termoxerofila, costituiscono le radure del bosco e sono chiamati “gerbidi”. Questi ultimi vengono progressivamente invasi dagli arbusti e dagli alberi. Lo stesso processo interessa anche le lame che subiscono un lento interramento trasformandosi prima in prati umidi e successivamente in bosco. Attualmente la Sesia, nel tratto di pianura considerato, scorre compresa tra arginature artificiali che ne limitano il divagare. L’insieme di questi ambienti: boschi, lame e gerbidi costituisce quella porzione di territorio definita “golena” ovvero l’area compresa tra l’alveo inciso di un corso d’acqua e l’argine maestro, necessaria al rallentamento e al contenimento delle piene.
Il Parco è situato a una quota sul livello del mare che va dai 160 metri del confine nord ai 135 metri del confine sud ed è posto a circa due chilometri dagli antichi terrazzi fluviali localmente chiamati “baragge”. 
Questi terrazzi, esistenti nel territorio del comune di Villarboit, sono costituiti da un tipo di suolo poco fertile, argilloso, ricco di ossidi e idrossidi di ferro che gli conferiscono una colorazione rossastra denominato “ferretto” per indicarne le trasformazioni pedogenetiche che consistono nella lenta concentrazione di materiali argillosi e concrezioni di materiali ferro-magnesiaci (ossidi e idrossidi). 
Questo lembo di baraggia costituisce uno degli ultimi resti delle estese brughiere un tempo diffuse e oggi sicuramente meritevoli di protezione.

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