Esame completo per il modulo 2 di Ecologia

Ecologia non è ambientalismo, ecologia è una scienza

L'ambientalismo è l’attivismo con lo scopo dichiarato di proteggere l’ambiente (serve a far capire ad un cittadino su cosa fare per proteggere l’ambiente, attivismo si produce in attività pubbliche a sostegno delle idee ma non si basa su teorie e principi sperimentali come avviene nell’ecologia). L’attivismo si traduce spesso in attività pubbliche educative pubbliche, nel sostegno e difesa di idee e in programmi legislativi e convenzioni.

L’ecologia è una disciplina scientifica, nell’ecologia ci sono tantissime materie scientifiche. È una scienza recente. Deriva da due parole greche: logos e oikos (studio della casa). Questo significa che questa scienza si basa sullo studio della vita sulla Terra, come disse Haeckel.

Definizione

Lo studio (logos) dell'economia della natura e delle relazioni degli animali con l’ambiente (oikos) inorganico (non vivente) e organico, soprattutto vanno tenuti in considerazione i rapporti favorevoli e sfavorevoli, diretti o indiretti con le piante e con gli animali; in sintesi ecologia è “lo studio di tutte quelle complesse interazioni a cui Darwin si riferisce quando parla di condizioni della lotta per l’esistenza.” (Haeckel, 1870)

Ecologia = studio di tutte le interazioni complesse in cui Darwin descrive nella lotta per l’esistenza, noi interagiamo con altri individui in maniera diretta, indiretta, favorevole e sfavorevole e queste interazioni ci servono per raggiungere la procreazione, noi siamo qui per riprodurci. (Ecologia è lo studio dell’economia della natura)

Con il termine Ecologia designiamo il “corpus” di conoscenze riguardanti l’economia della natura:

• L’indagine di tutte le relazioni di un organismo vivente sia con il suo ambiente organico sia con il suo ambiente inorganico;
• Tra cui, soprattutto, le sue relazioni positive e negative con le piante e gli animali con cui entra in contatto direttamente o indirettamente.
• In breve, l’ecologia è lo studio di tutte le interrelazioni complesse che Darwin chiamò condizioni della lotta per l’esistenza (the struggle for life)

Le forze evolutive: selezione naturale dove vince il più adatto e ogni specie deve cercare di nutrirsi per sopravvivere, deriva genetica dove è possibile uccidere una piccola popolazione a causa di un problema comune a tutti e la popolazione a causa di questo può estinguersi.

Ecologia come scienza recente

L’ecologia è una scienza molto recente, nasce nei primi anni del 900 è una Scienza per pochi, si condividevano concetti, metodi ed era una scienza “teorica”, questi gruppi di scienziati che iniziano a incontrarsi sono inizialmente solo uomini.

Solamente dopo negli anni 60 si sviluppa una scienza basata sull’osservazione, a partire dagli anni 60 arriva una donna Rachel Carson che dice che l’ecologia ci aiuta a proteggere noi stessi, fu un personaggio emblematico nello studio dell’ecologia, soprattutto nel cominciare a far comprendere che studiare l’ecologia significa conservare e proteggere noi stessi. Lei permise di svolgere un riconoscimento delle politiche sociali ed economiche nella mitigazione degli effetti delle attività umane sull’ambiente. I fertilizzanti chimici hanno un effetto negativo sulle popolazioni animali e vegetali.

L’ecologia è una scienza in divenire, ancora ha tantissime informazioni da scoprire e che necessitano di essere studiate.

Antropocene

Antropocene (epoca in cui siamo, l’uomo è sempre al centro di quello che avviene attorno a lui e il suo impatto è pari a quello che hanno gli altri organismi, le nostre azioni hanno un effetto sugli altri organismi): predominio umano dei processi biologici e geologici sulla Terra. Negli anni ‘50 si sono sviluppate le industrie e queste hanno causato l’arrivo ad un punto di non ritorno rispetto a prima (nella storia dell'uomo sono avvenute delle attività che hanno avuto effetti su una serie di parametri come lo sviluppo dell'attività industriale che ha creato ulteriori problemi, la perdita di biodiversità è dovuta all'aumento della popolazione, aumento della CO2 nell’atmosfera e un aumento della frequenza e intensità dei disastri climatici). L’ecologia è lo studio scientifico delle relazioni tra gli organismi e l’ambiente.

L’ecologia è una scienza complessa, aiuta a trovare delle soluzioni per cercare di proteggere e conservare l'ambiente terrestre ed è lo studio scientifico delle relazioni tra gli organismi e l’ambiente, dove:

• Ambiente: comprende non solo le condizioni fisiche, ma anche le componenti biologiche o viventi che formano il contesto che circonda un organismo
• Relazioni: include sia le interazioni con il mondo fisico, sia quelle con i membri della propria e di altre specie, l'ecologia studia le relazioni tra gli individui e tutto ciò che li circonda

Problemi dell’ecologia

Siamo passati da una scienza teorica ad una scienza pratica perché non possiamo comprendere le relazioni tra gli individui, in questo caso i problemi dell’ecologia sono correlati a:

• Enorme complessità
• Difficoltà a studiare i fenomeni solo in laboratorio
• Quindi l’ecologia necessita anche di operare in campo (aumenta la variabilità a causa dell’osservazione e questo crea complessità, in una pozzanghera sono presenti un gruppo di individui che possono cambiare da un momento all’altro), ma i limiti sono severi perché:
• Non ci sono garanzie di ripetere le osservazioni alle medesime condizioni (variabilità spaziale e temporale). Gli esperimenti in ecologia devono essere replicabili, ma in campo è difficile replicare a causa della variabilità.
• Le condizioni non sono controllate e non possono essere variate e manipolate a piacimento

Per questo si fanno osservazioni e si lavora su scala, è importante la scala temporale e spaziale, se viene osservato un piccolo caso, lo si proietta su una scala più grande. (Le osservazioni dipendono dalla scala di osservazione, bisogna ridurre al minimo la variabilità aumentando i casi di analisi.)

L’ecologia utilizza scale temporali e spaziali, perché non è possibile fare osservazioni su tutti gli organismi presenti in un luogo.

Per definire dei principi ecologici, è necessario che ciò che osserviamo su una pozzanghera, sia osservabile anche in altre pozzanghere con la stessa risposta in altri luoghi, ogni volta che avviene un esperimento bisogna definire la scala di tempo e di spazio. (Abbiamo 3 pozzanghere, in queste 3 pozzanghere ci sono 10 animali diversi, poi andiamo in altre 3 pozzanghere e ci sono altri 10 animali diversi, per dire che questi ambienti sono diversi occorre che la variabilità tra le prime pozzanghere sia più bassa della variabilità che c’è tra le altre 3, per verificare il pattern comune nella presenza di determinate specie nell'ambiente dobbiamo essere sicuri che replicando più pozzanghere in una determinata area, le specie che troviamo devono essere simili, se le specie che troviamo campionando diverse pozzanghere sono diverse allora capiamo chi caratterizza la nostra area, bisogna ridurre la variabilità aumentando la scala di analisi e studiando più pozzanghere.

Ruolo dell’ecologo

Ruolo dell’ecologo: deve avere conoscenze sulle componenti fisiche e chimiche dell’ambiente, sulla biologia delle specie, (deve comprendere le azioni tra gli organismi e l’ambiente circostante) sulla capacità di analisi e di previsione (fare previsioni ci permette di definire quali piani possono conservare delle specie, per le previsioni servono dati su scale temporali) dei cambiamenti della natura e comprendere se questi cambiamenti sono di origine naturale o no. Le scale spaziali variano e gli studi in scale spaziali piccole se replicate possono darmi informazioni anche su scale più grandi, non si possono analizzare tutte le specie presenti in una determinata area, si deve fare un campionamento.

Biodiversità

Biodiversità: concetto astratto cioè è la variabilità tra gli organismi viventi sulla terra, compresa la variabilità all’interno e tra le specie e all’interno e tra gli ecosistemi. A livello basale c'è la diversità genetica tra individui, diversità di specie e poi la diversità degli ecosistemi, la biodiversità include tutti e 3 queste classificazioni.

La biodiversità può essere vista come una piramide, a diversi livelli di complessità alla cui base si trova la diversità genetica cioè la diversità di individui, poi diversità di specie e diversità di ecosistemi.

La biodiversità comprende tutto quello che è diverso, dall’unità più piccola (gene) a un intero ecosistema.

L’ambiente in cui ciascun organismo effettua la lotta per l’esistenza è un luogo fisico definito nello spazio e nel tempo, ci possono essere scale temporali diverse:

• Stabile con ampie dimensioni: foresta; oceano
• Temporaneo con piccole dimensioni: pozzanghere dopo un temporale

Quando si definisce una popolazione bisogna sempre definire una scala, una popolazione è un insieme di individui che vivono in un determinato tempo, in un determinato luogo, una popolazione può cambiare da un momento all'altro.

Ecosistema

Ecosistema: Eco (ambiente), Sistema (insieme di componenti in relazione fra di loro e costituiscono un’unità).

Gli organismi interagiscono tra di loro e anche con la loro parte non vivente con l’ambiente nel contesto dell’ecosistema dove avvengono relazioni complesse che portano ad una dispersione di calore ed una perdita di energia che gli altri individui non possono più utilizzare, alcune dispersioni hanno un effetto su altri organismi (ecologo studia queste relazioni).

Il comparto abiotico nella foresta, se vogliamo analizzare le parti non viventi per descrivere la foresta possiamo osservare le rocce, il suolo, il ciclo dell'acqua, la temperatura, la pressione, l'evaporazione, il pH degli oceani (variabili abiotiche che descrivono un ambiente).

Le componenti di un ecosistema formano una gerarchia: organismo, popolazione, comunità, ecosistema, una capacità di sopravvivenza permette di portare alla formazione di una popolazione, che creano una comunità che a sua volta crea un ecosistema (ognuno ha un ruolo nella biodiversità).

L’organismo individuale è l’unità di base: l’ecologia studia come gli individui vengono influenzati dal (e influenzano il) loro ambiente e loro interagiscono per far sì che il più forte si possa riprodurre.

Popolazione: Gruppo di individui della stessa specie che occupano una determinata area in un periodo di tempo: l’ecologia ne studia la struttura (es: loro tramite popolazioni, della stessa specie o di specie diverse, interagiscono tra classi d’età), la dinamica (es: ritmi di crescita) e come le diverse competizione, predazione, mutualismo. (Permette di studiare l’età, quanti maschi e quante femmine, studia la dinamica cioè come questi individui cambiano nel tempo con la natalità e come gli individui interagiscono all’interno della popolazione.

Comunità o popolamento: Insieme di individui che appartengono a popolazioni di differenti specie che vivono ed interagiscono tra loro in un determinato habitat in un determinato intervallo di tempo: l’ecologia studia la composizione, la struttura e la dinamica complessiva di questi insiemi confrontando tra loro quelli di differenti habitat e/o collocazioni geografiche.

Ecosistema: Entità formata dalla comunità biotica e dall’ambiente fisico-chimico (abiotico): l’ecologia ne studia i processi e le funzioni che si attuano con i Cicli della materia (inorganica - organica) e i Flussi dell’energia.

Ricorda

• Popolamento: insieme di individui di specie diverse
• Popolazione: insieme di individui della stessa specie

Ai quali si aggiungono:

• Paesaggio → contesto spaziale più ampio. Area di terra o acqua composta da un mosaico di comunità ed ecosistemi
• Bioma → regioni geografiche contraddistinte da caratteristiche geologiche e climatiche simili che ospitano comunità ed ecosistemi simili tra loro (es: regione equatoriale con le foreste tropicali pluviali).
• Biosfera → livello più elevato di organizzazione dei sistemi ecologici. Il sottile strato che ricopre il pianeta Terra in cui sono presenti tutte le forme viventi. Se si verificano dei problemi, una piccola popolazione può estinguersi con la deriva genetica, se vogliamo lavorare con una popolazione e studiare la popolazione dobbiamo aumentare la scala temporale per vedere come aumenta o diminuisce la specie nel tempo, è molto importante anche determinare i fattori che consentono ad una popolazione di aumentare

Metodo scientifico

Metodo scientifico → le cose più banali non lo sono così tanto, bisogna comprendere anche le piccole cose, è necessario comprendere i dati per poi enunciare teorie, creare dei modelli. Non bisogna solo imparare i dati, ma bisogna analizzare gli esperimenti per comprendere meglio le teorie.

Le decisioni che vengono prese come risultato dell’analisi dei dati ottenuti determinano la direzione della ricerca o della gestione ambientale.

Bisogna capire quali sono i passaggi necessari per arrivare ad una conclusione, nella ricerca ecologica si utilizza il metodo scientifico:

• Osservazione di determinati fenomeni → ci dobbiamo fare delle domande e dobbiamo capire il significato di quello che abbiamo osservato, ad esempio una particolare distribuzione di una specie nello spazio e/o nel tempo.
• Ipotesi → quale è il motivo per cui quei modelli sono stati fatti, questo permette di
• Fare esperimenti idonei (Lo sperimentatore DEVE fornire spiegazioni plausibili riguardo a quanto osservato)
• Test statistici
• Accettare o rifiutare il modello proposto (anche se non possiamo accettare il modello a causa dei risultati, questo è comunque un risultato, perché almeno abbiamo escluso il modello e per questo dobbiamo pensare ad altre situazioni)

Primo esempio

Come si distribuisce una specie nello spazio e nel tempo, valutare nei porti come varia la densità dei mitili all’interno o fuori dalla baia (nell’osservazione dobbiamo guardare la variazione dei mitili fuori e dentro dal porto), servono dei dati quantitativi e valutare se la densità varia oppure no (questa fase deve essere oggettiva e non soggettiva), si può dividere per porzioni (disegno di campionamento) ed è necessario conoscere il sistema.

Secondo esempio

Sulle montagne di una data regione, alberi di una determinata specie sono distribuiti solo fino ad una certa altitudine. Ad altitudini più elevate sono presenti numerose capre.

Osservazione → Un albero è distribuito solamente fino ad una certa altitudine, ad altitudini più elevate ci sono le capre (BISOGNA SPIEGARE E CAPIRE IL PERCHÉ, bisogna formulare delle teorie che tengano conto di quello che abbiamo osservato, uno studio iniziale ci aiuta per capire dei modelli).

Osservazione

L’osservazione può avvenire a scale (spaziali o temporali) più o meno ampie (L’osservazione deve essere di tipo qualitativo e quantitativo, ovvero deve poter essere misurabile e non riflettere la soggettività dell’osservatore).

Dall'osservazione si fa il modello.

Modello

MODELLO → Il passo successivo all’osservazione consiste nel formulare un modello (o teoria) che spieghi il fenomeno osservato. Un modello logico valido deve tenere conto delle osservazioni che si è proposto di spiegare. Più modelli sono solitamente plausibili, ovvero forniscono una spiegazione logica per il fenomeno osservato. È dunque necessario essere in possesso di una qualche procedura in grado di discriminare fra i vari modelli.

• Modello di stress fisiologico → le richieste fisiologiche o delle risorse degli alberi non vengono trovate oltre il limite superiore in quanto le risorse sono assenti al di sopra di un certo livello, le piante non ha le condizioni per crescere perché ha delle richieste fisiologiche che non riesce a svolgere a quelle altitudini
• Modello basato sulla competizione → il livello del limite superiore degli alberi è imposto dalla competizione operata da altre specie che ad altitudini minori non è efficiente o non avviene, competizione impedisce che vengano colonizzate anche le parti più in alto
• Modello basato sul pascolo → le risorse necessarie agli alberi sono disponibili oltre il limite superiore osservato, però gli alberi non possono sopravvivere oltre il limite osservato a causa della pressione di pascolo (capre), queste specie potrebbero crescere ma a causa della presenza delle capre erbivore che mangiano le pianticelle appena nate e queste non si possono accrescere
• Modello basato su eventi sfavorevoli → gli alberi potrebbero sopravvivere oltre il limite osservato ma non lo fanno a causa di eventi accidentali o di stress fisici associati con le più elevate altitudini.
• Modello basato sul fallimento del reclutamento → pur potendo sopravvivere ad altitudini maggiori, gli alberi non possono estendere il loro margine in quanto i semi non riescono a raggiungere questi livelli e non riescono ad arrivare più in alto di quel limite

Tutti i modelli devono spiegare il perché di quello che abbiamo osservato nell’osservazione.

Esempio 1 continuazione

Dall’interno verso esterno del molo fa vedere che il numero di mitili diminuisce e verso mare, oltre mitili troviamo microalghe.

• Cambio di idrodinamismo per