Ecologia applicata

Ecologia applicata

19/09/22 – lezione #0

Processi ecologici fondamentali: sono le regole/norme con cui gli organismi interagiscono con l’ambiente; è l’insieme delle norme ripetute utilizzate dagli organismi.

Ci sono meccanismi ripetuti con cui gli organismi interagiscono.

Ci sono zone più vulnerabili ai nitrati → è importante capire il livello di interazione tra ambiente e organismi; è legata alla permeabilità dei suoli, al ciclo idrologico.

4 fattori fondamentali che descrivono l’ambiente: aree con vincoli sull’utilizzo di fertilizzanti.

• Atmosfera, fondamentale in quanto essendo più vulnerabili intaccano.
• Litosfera la qualità del prodotto.
• Idrosfera.
• Biosfera, interazioni tra organismi.

Materia ed energia hanno 2 destini completamente distinti; lo sviluppo della vita si compone tra materia, energia e processi ecologici.

La fertilizzazione/letamazione, dal punto di vista ecologico è un’aggiunta extra di energia e materia all’interno di un sistema biologico.

Biodiversità è spesso legata al concetto di agricoltura.

Il cambiamento climatico è importante perché impone un cambiamento sui comportamenti.

Può causare uno “scollamento temporale” per la vegetazione o per gli animali, il che provoca un’estinzione di grandi mammiferi e a sua volta una catena di eventi.

“Water Footprint”, “Carbo Footprint” = quantità di CO2 prodotta nel processo produttivo.

Evoluzionismo

Storia della vita = storia della biodiversità; sono stati gli organismi che hanno creato l’ambiente e il sistema per la vita.

L’ecologia ha un ruolo importante per la produzione di prodotti ma non è valorizzata nelle filiere alimentari; serve per definire e rallentare i processi legati al cambiamento climatico.

L’ecologia nasce nel 1866, creata da Haeckel, una disciplina che si occupa dell’economia della natura, definizione originaria; è lo studio scientifico degli organismi e delle interazioni che determinano la distribuzione e l’abbondanza, sia a livello spaziale che temporale.

Essa si inserisce nel campo delle discipline naturali, hanno un’origine molto antica.

• Interazioni abiotiche.

Esempi:

• I coralli con l’aumento della temperatura rilasciano alghe unicellulari che provocano uno sbiancamento.
• Dispersione di uova e larve in mare.
• Dispersione dei pollini con il vento.

• Interazioni biotiche: come gli organismi interagiscono tra di loro, relazione preda-predatore, parassitismo, competizione, mutualismo e commensalismo.
• Comunità: un insieme di organismi biologicamente isolati.
• Ecosistema: complesso di organismi appartenenti a diverse comunità + fattori abiotici determinati da ambiente fisico e chimico.
• Biomi: insieme di ecosistemi collocati spazialmente in un particolare contesto e sono caratterizzati da uno specifico macroclima.

23/09/22 – lezione #1

I processi fondamentali del globo terrestre

4 elementi della Terra: atmosfera, sono gli estremi, litosfera, idrosfera e biosfera.

Reazione: trasferimento di componenti molecolari con la creazione di energia.

Atmosfera

La sua presenza intorno alla Terra è ottenuta grazie alla forza di gravità e dalla presenza della massa in quanto è composta da un contenuto gassoso.

Lo strato di gas che circonda il pianeta ha una sua ben chiara composizione: O2, N2, CO2, CH4, CFC, N2O e H2O sotto forma di vapore ha una breve durata; deve avere una condizione standard, la quale è fondamentale per poterla comparare, solitamente con il livello del mare.

Essa assorbe le radiazioni ultraviolette, senza di essa le radiazioni solari raggiungerebbero la Terra in modo totalmente diverso, = riduzione di stress termici; modera anche l’effetto serra, equilibrio.

La presenza dell’atmosfera regola anche le variazioni termiche tra giorno e notte, escursione termica. Eterosfera. Spazio.

La sua struttura è formata da 5 strati:

• Esosfera, presenza di gas rarefatti e particelle gassose possono allontanarsi dalla gravitazione, 78% azoto, 21% O...
• Termosfera.
• Mesosfera. Omosfera.
• Stratosfera.
• Troposfera, è il più reattivo ed è il più importante perché è quello in cui avvengono tutte le reazioni meteorologiche.

Questo strato è valorizzato dalla temperatura; è il punto di passaggio tra troposfera e il livello successivo e qui c’è uno sbalzo di Terra temperatura di 55 gradi.

* Tra uno strato e l’altro sono presenti le pause.

L’innalzamento dei livelli di calore e anidride carbonica provoca l’effetto serra che causano avvenimenti macro e microclimatici; il calore preso dal mare viene rilasciato nell’aria e provocano eventi tropicali come trombe d’aria, tornadi …

L’atmosfera è il primo elemento ad interagire con la radiazione solare e l’innesco delle precipitazioni.

La sorgente primaria dell’energia è il Sole e si misura con la costante solare.

Le stagioni sono determinate dalla rotazione terrestre che influenza anche l’energia; dipende dagli aspetti di tipo morfologico legati alla rotazione e all’inclinazione dell’asse, ai poli ci sono i ghiacci mentre all’equatore ci sono alte temperature.

La distribuzione delle specie e dell’uomo segue la disposizione geografica dell’energia ed è vincolato dalle caratteristiche.

L’energia solare raggiunge la superficie terrestre sotto forma di onde, questa energia viene assorbita dalla Terra e dagli organismi che lo trasformano in calore.

Il motivo per cui noi vediamo le cose è perché sono in grado di emettere le onde della propria energia in lunghezza d’onda, PAR, se queste non emettessero energia sotto forma di lunghezza d’onda non si potrebbe vedere.

Per fare in modo di catturare l’energia per dimensionare un impianto fotovoltaico si parte dalla costante solare; il range di spettro elettromagnetico visibile va da 400 a 800 nm di sensibilità.

Uno degli effetti principali di energia è quella di riconoscere le regioni biogeografiche, è un concetto introdotto da Wallace, che fu il primo a osservare che è possibile riconoscere il sistema di pattern o strutture/specie simili in diverse aree geografiche.

L'atmosfera è un concetto dinamico, è determinata dalla pressione atmosferica ed esistono dei gradienti di pressione atmosferica; la produzione di cibo risulta essere molto impattante.

La pressione atmosferica è il rapporto tra peso dell’aria e superficie su cui essa agisce.

L’atmosfera è un valore astratto che presenta l’unità di pressione.

Le differenze di pressione determinano e producono venti, altitudine, temperatura e quantità del vapore acqueo.

Come per altri fenomeni avvengono circolazioni costanti chiamate Celle di Hadley, il primo che ha descritto il fenomeno, cioè una distribuzione disomogenea dell’energia nei vari punti della superficie terrestre; vengono calcolati poi i moti convettivi dell’aria cioè il Δ dell’aria calda e fredda che genera avvenimenti e perturbazioni.

Ai poli l’aria calda/umida sale, diventa fresca/secca, = vapore acqueo si condensa in pioggia, aria fresca/secca va verso l’equatore e sostituisce l’aria che sale.

Litosfera

Cioè la Terra, può essere spiegata attraverso strati dalla superficie della crosta terrestre fino al centro.

La Terra è una struttura stratificata con un nucleo metallico, poi si ha l’astenosfera poi c’è il mantello ricco di ferro e magnesio e la crosta tra 0-100 km di profondità.

Il fattore chiave per poterla studiare è la temperatura = energia.

Crosta e mantello superiore hanno una struttura rigida e costituiscono la fascia della litosfera.

Sotto la litosfera c’è una parte chiamata astenosfera.

Questo passaggio di densità da solido a liquido cambia il modo di comportamento e determina una certa instabilità della struttura, infatti la parte solida galleggia su qualcosa di liquido.

• Minerale: composto chimico inorganico presente in natura con una composizione chimica specifica e una struttura cristallina.
• Roccia: aggregato solido caratterizzato da una specifica combinazione di minerali.

Il ciclo delle rocce

Ne esistono di 3 diverse tipologie:

• Rocce ignee/magmatiche, sono formate dalla cristallizzazione del magma fuoriuscito, derivano dal mantello e dalle zone profonde; si dividono in:
  • Rocce effusive, ottenute dalla rapida solidificazione di magma ricco o povero di silicio, esempio: porfido imperiale e basalto.
  • Rocce intrusive, ottenute da magma ricco o povero di silicio, esso varia a seconda del tempo di solidificazione, esempio: granito o diorite.
• Rocce sedimentarie, sono formate dall’erosione e deposizione di frammenti, sono prodotte da rocce magmatiche; si ottengono da disposizione chimica o biogenica del carbonato di calcio, esempio: calcare.
• Rocce metamorfiche, sono rocce esistenti alterate dalla pressione; esempio: il marmo o il gneiss.

Più si va in profondità più cambia la pressione ed anche la forza subita dalle rocce; i processi tettonici sono fondamentali perché regolano i movimenti e formano le rocce ignee da questo si forma la teoria della tettonica a placche, questi spostamenti hanno determinato la differenziazione delle specie.

La crosta è formata da molteplici placche, i loro spostamenti potrebbero causare espansione oceaniche, terremoti e isole vulcaniche; tutto parte dalla Pangea.

Il suolo è una miscela di minerali, acqua, gas, materia organica e organismi.

Esso deriva dalla progressiva degradazione delle rocce grazie all’intervento dei fattori meteorologici; i principali che lo influenzano sono clima, organismi, rilievo, luce, materiale organico, tempo, esso si rovina con eccessive lavorazioni, calpestio, eccessive piogge.

Il suolo è l’elemento che permette la crescita e lo sviluppo di organismi vegetali, = filiere di produzione agricola.

L’iperurbanizzazione, lo sfruttamento e l’eccessivo uso di fertilizzanti incentivano la desertificazione e la perdita di suolo = perdita di coesione delle particelle e della sostanza organica; per contrastare questo subentra l’agricoltura integrata, scopo = salvaguardare la fertilità dei suoli, e biologica.

Quest’ultima invece ha come obiettivo mantenere le caratteristiche del suolo, un estremo utilizzo del suolo ne determina la perdita, in quanto questo non si può rigenerare.

Esso è caratterizzato da una sua particolare struttura gerarchica: lettiera, parte più alta, è la parte reattiva di maggior interesse, è quello che determina e definisce la fertilità di un suolo.

Dopodiché c’è la lettiera in decomposizione, i minerali, la zona di transizione e la roccia madre, non ha ancora subito interazioni/trasformazione.

La tessitura è ciò che definisce la proprietà del suolo e le sue caratteristiche; il suolo è composto da sabbia, limo e argilla, si differenziano per i livelli di degradazione e si possono distinguere in base alla dimensione delle unità che li costituiscono.

L’argilla riduce la capacità di far passare e trattenere acqua.

In base alla composizione del terreno si coltiva una qualità di vite differente e automaticamente anche delle tipologie di vino differenti.

Tutte le operazioni meccaniche che si effettuano al suolo alterano le caratteristiche fisiche e strutturali di esso; ad oggi si sta studiando come migliorare il suolo perché è presente un alto sfruttamento, per esempio in Pianura Padana si rischia una desertificazione, argomento insieme al reinserimento delle foreste trattato del COP26.

30/09/22 – lezione #2

Idrosfera

Può essere diviso in forma/morfologia e processi.

I sistemi ecologici di acqua dolce, fiumi, sono trasportatori di acqua e di nutrienti, materia; la massa d’acqua che compone questo sistema è solamente una piccola parte.

I fiumi sono essenziali perché forniscono, acqua, nutrienti, habitat per flora e fauna, percorsi di mezzo, aree di svago, elettricità; essi erano fondamentali già dal passato in quanto sono quelli che hanno favorito la crescita della comunità nella storia.

Luogo importante è Salionze in quanto esiste una diga che regola i livelli del lago di Garda, essi non sono più ecosistemi naturali ma tutti i laghi sono controllati dall’uomo.

I fiumi sono corsi d’acqua naturali, = acqua libera grazie all’atmosfera, cioè il bilancio tra evapotraspirazione e precipitazioni, che scorrono sulle superfici; un fiume è considerato anche un corpo/massa d’acqua che transita nell’alveo fluviale.

L'esistenza dipende dalla disponibilità di acqua superficiale, un canale nel terreno, una superficie inclinata, con una certa pendenza, e origine geologica del terreno.

L’equilibrio tra le diverse forme di acqua, liquida, solida e vapore, dipende principalmente dalla temperatura ed è mediato anche dagli organismi, evapotraspirazione, un fiume è l’eccesso di precipitazioni oltre che a livello di vapore; forma, dimensione e contenuto del fiume cambiano sempre.

Un fiume è un sistema complesso e si studiano per capire i loro movimenti, si possono trovare in 4 dimensioni:

• Gradiente longitudinale, cioè il trasferimento di acqua dalle sorgente alle foci.
• Gradiente laterale, dal centro del fiume verso le sponde ed oltre.
• Gradiente verticale, si includono l’acqua superiore che scorre, l’acqua di falda e la ghiaia/sabbia presente sul letto.
• Gradiente temporale, nel corso del tempo si ha una differente deposizione.

Questi 4 fattori sono necessari per poter capire e utilizzare la risorsa idrica disponibile.

Il modo in cui si svolgono a seconda del clima e dell’ambiente, si dividono in 3 tipologie:

• Fiumi perenni, quelli che mantengono un flusso tutto l’anno.
• Fiumi temporanei, principalmente sono quelli appenninici, non c’è un deflusso ma rimangono delle pozzanghere.
• Fiumi effimeri/episodici, tipici anch’essi dell’Appennino e si ha un corso d’acqua abbondante solo in qualche lasso temporale distante.

I fiumi si stanno trasformando man mano sempre di più in sistemi episodici.

La forma in cui si esprime meglio è il concetto di bacino idrografico/di drenaggio/spartiacque, watershed, esso include tutte le superfici di terra e acqua che concorrono ad alimentare un fiume/lago; l’insieme di tutti i fiumi, torrenti ecc. posti a monte e comprende tutto lo spazio che alimenta quel sistema.

Questo studio fa in modo di capire il bilancio della risorsa idrica, la quantità di risorsa idrica disponibile per i differenti fini, agricoltura, allevamento, industria…

Per spiegare la struttura dei sistemi fluviali può essere associata a quella del sistema nervoso, quindi si ha il fusto centrale, gli assi laterali e le diramazioni; studiando micro-porzioni, segmenti fluviali, del sistema fluviale possono utilizzarle per studiare tutto il corso fluviale.

Tutto ciò che succede a monte influenza ciò che accade a valle; è stato ideato così un sistema a segmenti, primo, secondo, terzo … ordine, quando 2 segmenti di primo ordine, se alimentano qualcosa, si incontrano ne originano uno di secondo, se due di secondo si incontrano originano il terzo e così via.

Normalmente è difficile superare il 7° ordine; l’ordine fluviale ci dice e dà informazioni sul sistema di nutrimento del fiume, sulla dimensione e sulle portate attese.

È possibile studiare e separare la sezione trasversale di un corso d’acqua, come alveo di magra, porzione che resta bagnata anche nei periodi di secca, e alveo di piena, cioè tutta l’acqua presente.

• Sistemi di fiumi meandriformi, caratteristica data dalle tipologie di sponde, dalle regole fisiche di spostamento delle particelle, profondità, deposizione. I meandri variano a seconda del gradiente e del substrato, i grandi meandri si sviluppano a bassa pendenza e a substrati fini mentre i piccoli meandri ad alta pendenza e a substrati grossolani.
• Sistemi di fiumi intrecciati, sono associati ad alta pendenza, elevata potenza di flusso e materiale a letto grosso; avvengono quando c’è un substrato meno evoluto e ideati gradi a movimenti/scioglimenti di ghiacciai.

All’interno di questi sistemi si ha una diversificazione ambientale di un corso d’acqua e comprende le pool, pozze/buche, depressione formata da sedimenti, il riffle, raschi, avviene tra le pool e sono zone di passaggio; sedimenti meno grossolani prevalentemente sommersi, salti, creano delle piccole cascate, vegetazione riparia, stabilizza l’alveo, barre di meandro, zone accanto alle pool, = meso-habitat.

Può capitare che l’acqua di falda alimenti il fiume o viceversa, cioè l’acqua di fiume che alimenta la falda; nell’acqua di falda è facile trovare delle sostanze derivate da antibiotici che produce un effetto importante sul nostro corpo.

Paradigmi ecologici

Modello esplicativo sul funzionamento del sistema, sono stati ideati 3 paradigmi per spiegare come un fiume funziona:

• River continuum concept, concetto di continuità di un fiume, pubblicato nel 1980 e spiega la difficoltà dello studio.

Cerca di descrivere la funzione dei sistemi dalla sorgente alla foce; si basa sull’analisi della variazione degli organismi degli ordini fluviali; questi variano a seconda di:

• Geomorfologia.
• Percorsi energia.
• Gruppi funzionali biologici, partono dalle categorie tropiche per aggiungerci delle caratteristiche.

Ciò