Ecologia

Ecologia e disboscamento

Il fenomeno della deforestazione è una delle azioni antropiche con conseguenze più negative se si considera che ogni 60 secondi scompaiono in media 15 km² di foresta pluviale. Circa la metà delle foreste dell’intero pianeta è scomparsa, ma negli ultimi trent’anni il ritmo si è dimezzato perdendone solo il 3%. A grandi linee le nazioni maggiormente in via di sviluppo sono anche quelle che disboscano maggiormente. Solo un quinto delle foreste sono del tutto indisturbate (frontier forest).

L’obiettivo della deforestazione è quello di favorire l’agricoltura e quindi di incrementare le risorse nutritive. Gli aspetti negativi di questo fatto stanno nella diminuzione della biodiversità e nell’aumento di anidride carbonica data la riduzione di capacità del sistema di intrappolarla. Le foreste forniscono equilibrio all’ambiente (conservano l’anidride carbonica, regolano il clima e forniscono biodiversità) e un eccessivo disboscamento può comportare il crollo di un sistema.

I Maya, ad esempio, si nutrivano principalmente di mais e a causa di un continuo aumento della popolazione dovettero disboscare vaste aree al fine di poterle utilizzare come altro terreno coltivabile; tuttavia il disboscamento comporta anche variazioni climatiche a livello locale (maggiore aridità) e il mais, che necessita invece molta acqua, iniziò a morire. Un’altra conseguenza è la forte erosione del suolo e quindi di terreno potenzialmente fertile.

Influenze antropiche

L’effetto serra è un processo di per sé naturale, che garantisce la vita e la temperatura media di 15°C sul nostro pianeta. Tuttavia, la variazione di alcuni parametri, come per esempio l’aumento dei livelli di anidride carbonica, incrementa il forcing radiativo ovvero la differenza (espressa in watt/m²) tra la radiazione entrante ed uscente dalla troposfera. Un forcing radiativo negativo tende a raffreddare la superficie, al contrario un forcing radiativo positivo tende a riscaldarla; la Terra attualmente è in uno stato altamente positivo.

Il suolo è lo strato più superficiale della Terra e si genera grazie all’alterazione chimico-biologica delle rocce sottostanti. Ha una grande importanza ecologica (protezione delle acque, della biodiversità, agricoltura ecc.) ma è minacciato, soprattutto per fattori antropici (es. disboscamento), dall’erosione, ovvero dalla perdita parziale o totale delle sue proprietà. Le megalopoli sono le principali responsabili di tale fenomeno in quanto l’asfalto annulla le funzionalità eco-sistematiche del terreno. L’Unione Europea ha accordato che entro il 2050 non si dovrà più sfruttare il suolo, non espandendosi quindi ulteriormente in orizzontale.

La frammentazione del territorio è il processo che trasforma grandi aree unite di territorio in piccole parti isolate. È causato soprattutto dalla costruzione di elementi antropici (strade, città, ferrovie) che, frammentando il territorio, dividono anche habitat dapprima uniti, riducendo la connettività ecologica andando a danneggiare, ad esempio, le probabilità riproduttive di animali e specie.

Beni e servizi ecosistemici

Il capitale naturale è l’insieme di beni e i servizi che l’ambiente ci offre gratuitamente, come ad esempio le materie prime. Lo sviluppo sostenibile è un concetto che prende vita nel 1992 al congresso di Rio (Summit sulla Terra, primo congresso sull’ambiente) e identifica il concetto di garantire il benessere alla nostra generazione, senza intaccare quello delle generazioni future, ovvero senza intaccarne il capitale naturale.

La Terra ha una limitata capacità di sostenerci, indicata dalla capacità portante ossia la capacità di un sistema di sostenere un dato numero di individui.

Definizioni

• Ecosistema (o sistema ecologico): è l’unità funzionale che include tutti gli organismi viventi (componente biotica) che vivono insieme, formando quindi una comunità, e l’ambiente fisico (componente abiotica) con il quale i primi stabiliscono uno scambio di materia e di energia entro una determina area definita biotopo.
• Risorse: qualunque cosa sottratta all’ambiente per soddisfare i bisogni e le voglie di una specie. È un termine generalmente associato ad aggettivi che ne qualificano il carattere (es. risorse energetiche). Possono essere rinnovabili (es. energia solare) o non rinnovabili (es. energia nucleare).
• Condizioni: fattori ambientali non consumabili dagli organismi viventi (es. temperatura). Grave è il fatto che alcune condizioni mutano in risorse (ad esempio lo spazio relazionato alla densità di popolazione, dove ogni persona possiede in media 10 ettari di cui 70% acqua e 30% terra).
• Sistema umano: insieme di individui appartenenti al genere umano che interagiscono tra loro e con l’ambiente.
• Scienze Ambientali: studio delle interazioni tra uomo e ambiente. È uno studio interdisciplinare di come le parti della natura e le società umane interagiscano tra loro.
• Ecologia: è una scienza che si occupa dello studio delle relazioni tra gli organismi e l’ambiente.
• Ambiente: sono le circostanze o le condizioni che circondano un organismo o un gruppo di organismi, oppure l’insieme delle condizioni sociali o culturali che influiscono su un individuo o su una comunità.

Uomo e ambiente

L’uomo ha sempre abitato due mondi, entrambi essenziali per la nostra vita: uno è il mondo naturale delle piante, animali, suolo, aria e acqua di cui facciamo parte, l’altro è il mondo delle istituzioni sociali e degli artefatti che abbiamo creato per scopi scientifici, politici o tecnologici. È necessario integrarli con successo e le scienze ambientali aiutano a superare questa dicotomia convertendo la nostra visione antropocentrica in una visione ecologica dove le nostre esigenze sono compatibili con la conservazione delle altre specie.

Concetti e collegamenti

I sistemi umani interagiscono con gli ecosistemi poiché necessitano delle risorse che trovano in questi ultimi. Gli ecosistemi funzionano sulla base di un flusso di energia dato dal Sole e non sono sistemi statici, ma dinamici, sottoposti a continua evoluzione. Negli ecosistemi è importante considerare anche la materia: l’ecosistema non scarta niente, ricicla tutto attraverso processi che vanno a coinvolgere i cicli biogeochimici (del carbonio, ossigeno e azoto) di viventi e non viventi. L’ecosistema funziona non come catena trofica, dove se si rompe un anello cade il sistema, ma come rete trofica.

La società umana interagisce con gli ecosistemi con l’utilizzo di risorse energetiche o materiali. Le risorse energetiche possono essere rinnovabili (energia solare) o non rinnovabili (energia nucleare). Le risorse materiali possono essere date da viventi o non viventi in questo caso possono essere potenzialmente rinnovabili, poiché l’acqua ad esempio è rinnovabile di per sé ma a volte è talmente satura di sostanze inquinanti da non riuscire ad autodepurarsi, o non rinnovabili, come nel caso dell’alluminio. È proprio per le risorse materiali non rinnovabili che il riciclo è importante: l’alluminio è una di queste, e in natura è di bassa qualità (ovvero sparso), bisogna scavare tanto per ottenerne poco il che crea un impatto ambientale; l’alluminio riciclato invece è già lavorato e a disposizione.

La biodiversità è ciò che garantisce la sopravvivenza del sistema Terra, ci dà nutrimento e beni primari. È grazie alla biodiversità che l’ecosistema funziona e sopravvive in quanto i viventi stessi ne sono colonne portanti (es. ciclo del carbonio, azoto).

La visione dell’uomo influenza il tipo di società che si viene a formare, la quale potrà essere sostenibile o non sostenibile, dove ad esempio vi è un eccesso di capacità portante. Per essere sostenibile una società deve essere efficiente, ovvero in grado di sfruttare al meglio una risorsa; in caso contrario si parla di spreco. Con sostenibilità si intende quindi la tutela dell’ambiente associata all’economia e alla società e alla visione che questa ha di sé stessa e dell’ambiente.

Scala ecologica

I sistemi presentano una variabilità caratteristica in una gamma di scale, che possono essere: scala spaziale, scala temporale o scala gerarchica ecologica.

• Scala spaziale: quali sono i confini di un ecosistema? Prendendo in considerazione un lago il confine è la sponda ma, come ogni ecosistema, non è isolato. C’è ad esempio una relazione tra il lago e il bacino idrografico quindi confinandolo nelle sponde abbiamo solo tracciato il confine fisico. Bisogna a dire il vero considerare anche altri fattori, quali l’interazione di altri organismi (es. escrementi), e i fattori antropici (es. piogge acide che abbassano il pH delle acque del lago, influenzandone quindi le condizioni di vita all’interno dove le specie che ci vivono o spariscono o magari alcune trovano le nuove condizioni favorevoli e prolificano).

Le aree golenali sono la differenza di spazio che un fiume occupa nei suoi periodi di piena rispetto ai periodi di secca. Per annullarne la pericolosità, l’uomo costruisce e cementifica, facendo però aumentare esponenzialmente la velocità di scorrimento del fiume. Rimanendo sempre nel fiume il tratto è una sua parte omogenea (di circa 5 km) mentre il transetto è marcato dalle due sponde. Proprio nell’arco di un transetto, si possono avere tipi di habitat differenti: da una parte possono esserci raschi (zone mobili con acque ossigenate), dall’altra pozzi (zone poco mobili, con acque meno ossigenate) e infine le sponde del fiume dove l’acqua è poco profonda, quindi la luce ne raggiunge l’intero strato (piante ramificate) cosa che invece al centro, causa maggiore profondità dell’acqua, non può fare.

Le acque possono appartenere ad un ecosistema lentico o lotico: nel primo sono acque che si muovono poco (es. laghi) e l’organizzazione dell’ecosistema sarà in senso verticale (condizioni differenti dalla superficie al fondale); nel secondo sono acque che scorrono e l’organizzazione dell’ecosistema sarà in senso longitudinale (condizioni differenti da sorgente a foce).

Corpi idrici

Le acque superficiali sono viste come un mondo diverso da quelle sotterranee quando invece queste due sono strettamente collegate. In un fiume, ad esempio, ci sono degli input diretti, dati dalle precipitazioni, le acque provenienti dai bacini di drenaggio e poi ci sono le acque sotterranee, disposte in una tavola d’acqua che incontrando una depressione nella montagna diventano acque superficiali.

Aspetti fisici dei corpi idrici

Il clima definisce le vie evolutive di una specie. Il flusso influisce sulla morfologia degli organismi; se ad esempio popolano un fiume, dovranno vincere la corrente adottando forme schiacciate. Altro fattore fisico importante è la luce, la quale sarà più presente nelle acque superficiali, meno presente nelle acque profonde e del tutto assente nelle acque sotterranee. In caso di assenza di luce, cambia il tipo di organismi che abita quell’habitat; mancano ad esempio piante o organismi fotosintetici.

Inoltre, nei fiumi, si registra un cambio di condizioni anche dalla sorgente alla foce: la salinità ad esempio sarà maggiore verso la foce dove il fiume coincide col mare. Quivi abiteranno solo quegli organismi adattati a vivere in un certo range di salinità. Tornando alla temperatura, in un lago, questa cambia la densità dell’acqua. Infatti, se la temperatura è omogenea l’acqua circola e con essa anche gli elementi nutritivi, creando così un unico ambiente. Contrariamente in estate l’acqua superficiale si riscalda, mentre quella più profonda rimane fredda creando una sorta di linea di separazione tra le due acque, e quindi tra i due ambienti, detta termoclino. L’acqua in tal caso non circola e così anche gli elementi nutritivi (fosforo e azoto) i quali rimangono al di sotto del termoclino, diversamente dall’ossigeno che resta al di sopra.

Infine, un altro aspetto fisico dei corpi idrici è la torbidità: l’acqua ha al suo interno dei solidi disciolti o in sospensione. I solidi disciolti sono prevalentemente sali e se questi aumentano, aumenta anche la torbidità. L’aumento di torbidità comporta ad una riduzione della penetrazione della luce attraverso l’acqua quindi questo sfavorisce gli organismi fotoautotrofi, ovvero quelli che attuano la fotosintesi proprio grazie alla luce.

Aspetti chimici dei corpi idrici

Riguardo agli aspetti chimici dei corpi idrici prende parte, ad esempio, il pH, ovvero una scala di misura (da 0 a 14) dell’acidità e dell’alcalinità di una soluzione in base agli ioni H⁺ presenti al suo interno. Tanto più gli ioni H⁺ saranno presenti, maggiore sarà l’acidità della soluzione.

Poi fa anche parte il BOD, ovvero una misura di quanto ossigeno serve per degradare una sostanza organica. Importante anche la conduttività elettrica per la pressione osmotica a cui un organismo è sottoposto.

Aspetti biologici dei corpi idrici

Riguardo agli aspetti biologici dei corpi idrici, questi comprendono: batteri, funghi, protisti, piante che possono essere emergenti o non emergenti, macroinvertebrati (> 1 mm) di cui fanno parte quegli insetti che si sviluppano nell’acqua e maturano poi in atmosfera, e infine anche pesci, anfibi e rettili.

Organizzazione dello spazio

Osservando un corpo idrico in sezione trasversale dalla sua riva alla zona di acqua profonda si nota come, date le diverse circostanze, organismi differenti abitino aree differenti: la zona litorale, ovvero quella di confine tra terra e acqua, è abitata da psammon, ovvero quella categoria di organismi in grado di adattarsi a cambiamenti repentini (dato l’arrivo e la scomparsa della marea), e da macrofite, cioè quelle piante adattate al cambiamento di salinità; sono dette piante alofite in quanto sono in grado di sopravvivere in presenza di salinità.

La zona limnetica, ovvero quella di acqua aperta illuminata dal Sole, è invece abitata dal bentos, cioè quella categoria di organismi ancorati al substrato o in stretta relazione con il fondo, sia di acque salate sia di quelle dolci. Della zona limnetica fanno parte i neuston, ossia quegli organismi localizzati in superficie non in grado di nuotare, ma trasportati dall’acqua, e i necton, ovvero quegli organismi in grado di nuotare, come i pesci.

Ecosistema

In un ecosistema gli esseri viventi, che costituiscono quella che viene detta componente biotica, non rispondono solamente all’ambiente fisico (componente abiotica), ma al tempo stesso lo modificano determinandone le caratteristiche e di fatto il suo funzionamento. L’ecosistema è quindi l’insieme della componente biotica e della componente abiotica che interagiscono fra loro formando un sistema autosufficiente e in equilibrio dinamico.

Le componenti di un ecosistema formano una gerarchia detta scala gerarchica ecologica. Si parte dall’individuo, che rappresenta l’unità basilare dell’ecologia; più individui si raggruppano in una popolazione cioè un gruppo di individui della stessa specie che occupa una determinata area. Le popolazioni di piante e animali non vivono indipendentemente l’una dall’altra. Alcune popolazioni competono per risorse limitate quali cibo, acqua e lo spazio, mentre altre costituiscono una fonte di cibo per ulteriori popolazioni. Due popolazioni possono anche trarre reciproco vantaggio dalle relazioni che intercorrono fra loro. L’insieme di tutte le diverse popolazioni che vivono ed interagiscono in un ecosistema è detto comunità.

La comunità biotica costituisce, insieme all’ambiente fisico, l’ecosistema. I vari ecosistemi e le varie comunità sono collocati in un contesto spaziale detto paesaggio. Questo rappresenta un mosaico di comunità ed ecosistemi in una porzione di ambiente terrestre o acquatica. All’interno di un paesaggio ogni ecosistema è ben distinto dagli altri, per via di peculiari condizioni fisiche; tuttavia, a scala più grande, gli ecosistemi vengono raggruppati in una classificazione geografica a modello regionale: regioni geograficamente distinte con le medesime condizioni climatiche e caratteristiche geologiche, presentano tipologie simili di ecosistemi e comunità. Queste ampie regioni vengono dette biomi e comprendono, ad esempio, foreste tropicali, deserti e praterie.

Il livello più elevato della scala gerarchica ecologica è la biosfera ovvero il sottile strato che ricopre il pianeta Terra in cui sono presenti tutte le forme viventi. I vari ecosistemi, sia terrestri sia acquatici, della biosfera sono in continua relazione.

Approccio biologico e approccio ecologico

• Approccio biologico: i produttori primari, ovvero gli autotrofi fotosintetici, fungono da fonte di cibo per i consumatori primari i quali, a loro volta, costituiscono il nutrimento dei consumatori secondari.
• Approccio ecologico: si considera un sistema il quale opera processi che riguardano energia, materia e condizioni ambientali. Si guarda quindi un sistema nel suo insieme considerando gli input, gli output e il flusso unidirezionale di energia la quale si dissipa e, col passaggio al livello trofico successivo, si perde sotto forma di calore. Per questo motivo una catena trofica può essere formata solamente da 5-6 livelli, in quanto alla fine l’energia si perde totalmente. La materia, invece, viene riciclata attraverso continue trasformazioni date da continui passaggi dalla componente biotica alla componente abiotica.

Ipotesi Gaia

L’ipotesi Gaia prevede che tutte le componenti geofisiche del pianeta Terra...