Il presente documento è destinato ad uso strettamente personale esclusivamente per ragioni di studio. Ripassiamo qualche concetto di ecologia 1°Corso per operatori sezionali ONC LPV e TAM L - PV Ivan Borroni Comitato Scientifico LPV Frabosa Sottana CN 12/13-07-2014 Ecologia Ernst Haeckel, 1866 Branca della biologia che studia gli esseri viventi nelle loro relazioni reciproche e con l’ambiente dove vivono. Affronta vari livelli di complessità: organismo, popolazione, comunità, ecosistema, bioma, ecosfera. autoecologia: studia l’organismo nel proprio habitat demoecologia: studia le relazioni fra i membri di una popolazione sinecologia: studia le relazioni fra i membri di una comunità. diversi settori di specializzazione: ecologia marina, delle acque interne, forestale, agraria, comportamentale, del paesaggio, urbana, industriale, etc. L’ecologismo, o ambientalismo, è un’altra cosa: ideologia politica che postula la necessità primaria della tutela ambientale e dello sviluppo ecocompatibile o, addirittura, della cosiddetta «decrescita felice». Ecologia: approccio descrittivo e approccio quantitativo Approccio descrittivo: affronta i concetti generali relativi alla struttura degli ecosistemi e ai meccanismi che ne regolano il funzionamento, cognizioni che dovrebbero far parte del bagaglio culturale di base di chiunque si occupi, a vario titolo, di ambiente. Approccio quantitativo: studia in termini quantitativi specialistici le variabili ambientali, le loro dinamiche e interazioni, anche in chiave previsionale; principali strumenti di analisi sono i modelli matematici di simulazione e le analisi statistiche multivariate dei dati numerici raccolti con svariate tecniche di rilevamento e campionamento. Ecosistema Arthur Tansley, 1935 Insieme di organismi (biocenosi o comunità biotica) che, in una definita porzione di biosfera e in un particolare contesto climatico, interagiscono in equilibrio dinamico tra loro e con l’ambiente (biotopo) che li circonda. Sistema aperto (interconnesso con altri ecosistemi), con struttura e funzione caratteristica determinata da: Flusso di energia (energia in flusso continuo unidirezionale) Circolazione della materia (riciclo degli elementi tra biocenosi e biotopo = cicli biogeochimici) Fattori dell’ecosistema Fattori abiotici (non viventi): fisico-chimici climatici geomorfologici litologici pedologici topografici (altitudine, esposizione). Fattori biotici (viventi): specie popolazioni comunità catene e reti trofiche Dove comincia e dove finisce un ecosistema? Interconnessione tra ecosistemi: ecotoni, effetto «margine», connettività Habitat e nicchia ecologica Habitat luogo fisico dove un organismo vive Nicchia ecologica ruolo ecologico svolto da una specie all’interno dell’ecosistema Eugene Odum (Fundamentals of Ecology, 1959): «The habitat is the organism’s address and the niche is its profession» Ecozone A) Arctic Ecozones Western Palearctic (WPA) Eastern Palearctic (EPA) Nearctic (NEA) Antarctic (AAA) B) Tropical Ecozones Afrotropic (AFR) Indotropic (IND) Australtropic (AUS) Neotropic (NEO) Gli ecologi del WWF dividono la superficie continentale della terra in 8 ecozone principali contenenti 867 ecoregioni più piccole. In Italia individuate 2 ecoregioni (Divisioni): Temperata (comprendente anche le Alpi) e Mediterranea, a loro volta suddivise in 13 Province, 33 Sezioni e 80 Sottosezioni Le classificazioni degli ambienti imperversano: ecosfera, ecozone, biomi, ecoregioni, etc., etc. Biomi Lovelock, 1979, ipotesi GAIA, approccio olistico Precambriano Ordoviciano Ambienti ed esseri viventi in continua evoluzione Siluriano Carbonifero Evoluzione e biodiversità Diversità genetica: variabilità del patrimonio genetico nell’ambito di una singola specie. Include variazioni genetiche tra popolazioni diverse della stessa specie e variazioni genetiche individuali in una stessa popolazione. La variabilità genetica è dovuta a ricombinazione in popolazioni di organismi che si riproducono sessualmente, mentre nei singoli individui dipende da mutazioni nei geni e nei cromosomi. La selezione naturale fa sì che alcuni attributi genetici vengano poi favoriti. Ruvenzori m 5000 Torri del Paine m 3000 Biotopo: clima, altimetria Piani altitudinali e fasce vegetazionali: Planiziale (< 200 m) Collinare (200 – 600 m) Submontano (600 – 900 m) Montano (900 – 1600 m) Subalpino (1600 – 2200 m) Alpino (2200 – 2800 m) Nivale (oltre i 2800 m) Biotopo: geomorfologia, esposizione, microclimi Microclima: clima di una zona geografica locale differente in modo caratteristico e significativo da quelli delle zone circostanti a causa di peculiarità orografiche, geomorfologiche o topografiche Biotopo: litologia Substrato e vegetazione Leontopodium alpinum Viola bertolonii Aster alpinus Specie stenoecie di rocce cristalline e calcaree Saxifraga florulenta Primula marginata Specie euriecia lettiera Biotopo: pedologia Suolo: sistema complesso dalle molteplici funzioni, composto da una frazione minerale e una organica, contenente negli interstizi acqua e aria; le sue variabili fisiche, chimiche e biologiche mutano nel tempo per l’interazione di vari fattori (clorpt): cl (clima, temperatura, umidità) o (organismi viventi) r (rilievo, pendenza del versante, esposizione) p (roccia madre, materiale di partenza) t (tempo dall’inizio della trasformazione) Flusso di energia nell’ecosistema: produzione primaria Utilizzando come fonte di energia la luce solare i vegetali acquatici e terrestri (produttori primari autotrofi) attraverso la fotosintesi clorofilliana sintetizzano i carboidrati utilizzando l‘anidride carbonica atmosferica e l’acqua metabolica. Nella fotosintesi sei molecole di CO2 e sei molecole d'H2O producono una molecola di glucosio (C6H12O6) e sei molecole di ossigeno. Produzione lorda: fotosintesi totale di materia organica (compresa la quota utilizzata per la respirazione dei produttori) durante una determinata unità di tempo. Produzione netta (assimilazione): immagazzinamento di materia organica nei tessuti dei produttori nel periodo considerato. Biocenosi: catene alimentari e livelli trofici Strutture trofiche e piramidi ecologiche L’interazione dei fenomeni di perdita e trasferimento di energia nelle catene alimentari e le relazioni fra metabolismo e dimensioni degli organismi dei vari livelli danno luogo a diverse strutture trofiche, rappresentabili medianti piramidi. Le piramidi dei numeri e delle biomasse possono essere in toto o in parte capovolte, in relazione a dimensioni e turnover degli organismi, quelle energetiche mai. Reti trofiche vegetali terrestri produttori primari decompositori CO₂ N₂ predatori consumatori Ciclizzazione della materia: cicli biogeochimici Percorsi ciclici degli elementi all'interno della biosfera. Ogni ciclo interagisce con altri. Per ciascuno è possibile distinguere due comparti: pool di riserva e pool di scambio . ciclo dell’acqua la fotosintesi produce glucosio e ossigeno da anidride carbonica e acqua: 6CO2 + 6H2O + sole→ C6H12O6 + 6O2 Cicli gassosi il pool di riserva è l'atmosfera o l'idrosfera (es: ciclo dell'azoto, ciclo dell'acqua e ciclo del carbonio) Cicli sedimentari pool di riserva localizzato nella litosfera (es: ciclo del fosforo, ciclo dello zolfo e ciclo del ferro) Un altro modo di procurarsi sostanze azotate Pinguicola Drosera I fattori limitanti In condizioni di equilibrio stazionario la disponibilità critica di fattori essenziali diventa limitante per i vari organismi. Il concetto di fattore limitante integra le due seguenti leggi Legge di Liebig o del minimo la crescita di un vegetale dipende dalla disponibilità nell’ambiente del nutriente essenziale presente in minore quantità rispetto al fabbisogno della popolazione. Legge di Shelford o della tolleranza il successo di un organismo in un ambiente è subordinato alla deficienza o all’eccesso di uno dei fattori che si avvicinano ai limiti di tolleranza per la specie. Boreus hyemalis Isotoma saltans Chlamydomonas nivalis Ambienti estremi Ranunculus glacialis Juniperus nana Salix herbacea Rhododendron ferrugineum Sempervivum arachnoideum Leontopodium alpinum Ecologia di comunità La comunità biotica o biocenosi è l’insieme delle diverse popolazioni viventi in reciproca relazione nello stesso ambiente e nello stesso tempo. La comunità biotica ha caratteristiche proprie, dette proprietà emergenti: diversità specifica, rapporti di abbondanza tra specie, struttura trofica. Ecologia di comunità: successioni ecologiche e climax Successione ecologica primaria: processo di colonizzazione e modificazione di un ambiente fisico da parte di specie vegetali (le prime definite «pioniere») che danno luogo a successive comunità biotiche. Successione secondaria: nuovo processo di colonizzazione dopo eventi distruttivi. Climax: fase finale di una successione ecologica, quando l’ecosistema ha temporaneamente raggiunto la massima stabilità , la maggiore efficienza energetica e la più ampia biodiversità possibili nelle condizioni ambientali date. Disclimax: quando la successione ecologica non può evolvere fino alla fase di climax, in genere per interventi antropici. Ecologia di comunità: aspetti della biocenosi Principali aspetti caratterizzanti le comunità biotiche: Stratificazione (segregazione verticale): es. foresta, benton/plancton. Zonazione (segregazione orizzontale ): es. radura/bosco, acque correnti/lentiche. Ritmi di attività: ritmi circadiani e stagionali. Complessità della struttura trofica. Pattern riproduttivi. Modelli di co-azione: predazione, competizione, parassitismo, mutualismo, etc. Comportamenti individuali e di gruppo. Ecologia di comunità: pattern riproduttivi Riproduzione asessuata (scissione, gemmazione, sporulazione, propagazione vegetativa) Partenogenesi. Riproduzione sessuata. Ermafroditismo. Equiseto Paramecio Hydra Ecologia di comunità: tipi di co-azione predazione parassitismo competizione neutra simbiosi mutualistica commensalismo Ecologia di comunità: comportamenti individuali e di gruppo Ecologia di popolazione: struttura Popolazione: gruppo di organismi della stessa specie che occupano lo stesso spazio nello stesso tempo, la stessa nicchia ecologica e si riproducono tra loro; reagiscono in modo simile allo stimolo dei fattori ambientali, formano un sistema biologico dotato di propri meccanismi di controllo. La struttura di una popolazione è caratterizzata da: Effettivi : numero individui, stimabile con sistemi tipo marcatura-ricattura. Densità: numero di individui per unità di volume o di superficie. Biomassa: unità di peso o equivalenti calorici per unità di superficie o volume. Composizione: classi d’età (coorti), sesso (sex ratio), stadi vitali (riproduttivo, pre, post). Piramide delle età Ecologia di popolazione: dinamica La dinamica di una popolazione consiste nella variazione degli effettivi nel tempo. Essa dipende essenzialmente dal potenziale riproduttivo della specie, nonché dalla capacità portante e dalla resistenza ambientale; nella forma più semplice viene rappresentata da una curva logistica (sigmoide). Equazione di bilancio di una popolazione: Nt+1=Nt+B-D+I-E Ecologia di popolazione: fluttuazioni di abbondanza Variazioni stagionali e annuali Gufo delle nevi/lemming Ecologia di popolazione: dispersione (distribuzione spaziale) RANDOM (casuale): abbastanza rara, quando la densità è bassa REGULAR (uniforme): quando c’è forte competitività territoriale CONTAGIOUS (aggregata): la più comune; distribuzione disomogenea dei fattori ambientali e/o a intrinseca attitudine al raggruppamento. Impatti antropici Effetto serra: l’inquinamento atmosferico (combustibili fossili, deforestazione, agricoltura e zootecnia intensive) aumenta la presenza di alcuni gas serra (CO2, CH4, N2O). Questi gas per le proprie particolari proprietà molecolari-spettroscopiche non arrestano gran parte della radiazione solare entrante ad onda corta, ma riflettono gran parte della radiazione infrarossa ad onda lunga riemessa dalla superficie del pianeta riscaldata dai raggi solari diretti. Piogge acide Piogge acide: deposizioni sia umide che secche con pH inferiore a 5. In contatto con acqua atmosferica gli ossidi di zolfo danno acido solforico, gli ossidi di azoto acido nitrico. Buco Ozono: i composti alogenati (in primis CFC) catalizzano reazioni distruttive della barriera protettiva di O3 (forma allotropica di Ossigeno) localizzata in alta atmosfera soprattutto sui poli. Buco ozono Sciurus carolinensis Sylvilagus floridanus Myocastor coypus A l i e n i Colinus virginianus Trachemys scripta Salvelinus fontinalis Lithobates catesbeianus Dreissena polymorpha Reynoutria japonica Procambarus clarckii Buddleja davidii Silurusglanis glanis Silurus Rhynchophorus ferrugineus Senecio inaequidens Piemonte ARPA,2007 Il consumo del suolo Dal decenni in Italia vengono consumati oltre 668 ettari al giorno (circa 950 campi di calcio) per realizzare nuovi edifici, infrastrutture, etc. In Germania 130. Questa tendenza italiana non è proporzionata alla crescita demografica. In Italia 3320 ettari di impianti fotovoltaici a terra DL 241/2012 n. 1: stop agli incentivi per gli impianti a terra Impronta ecologica e resilienza Impronta ecologica: indicatore di pressione ambientale. Stima il consumo umano di risorse naturali rispetto alla capacità della Terra di rigenerarle, calcolando l'area biologicamente produttiva di mare e di terra necessaria a rigenerare le risorse consumate e ad assorbire i rifiuti prodotti. Resilienza: capacità di un ecosistema o di un organismo di ripristinare l'omeostasi (equilibrio) del sistema alterata da interventi esterni. Grazie
© Copyright 2024 Paperzz
