Appunti Ecologia - Ambiente, fondamenti di ecologia, ecosistemi

Ecologia

Il corso di Ecologia è piuttosto complesso perché non è sufficiente imparare a memoria, è indispensabile capire a fondo. L’esame sarà in modulo con quello di Didattica delle Scienze Naturali.

Di cosa si occupa l'ecologia?

Ecologia (dal greco oikos=casa, logos=discorso) significa studio della casa intesa come ambiente. L’ecologia studia con metodologia interdisciplinare il funzionamento degli ecosistemi. Si parla di sinecologia se ci riferiamo allo studio dell’ecosistema nella sua globalità, mentre si parla di autoecologia se ci si riferisce ai rapporti ecologici di una singola specie.

Esperimento dei lombrichi

Prendiamo per esempio un lombrico che vive in una porzione di terra, questo interagisce con gli elementi biologici viventi (altri microorganismi) e con elementi chimici e fisici (minerali, rocce). La definizione del suolo dove vive quel determinato lombrico è valida solo per quella porzione di suolo. Per coinvolgere i bambini si potrebbero prelevare in più terrari porzioni di terreno diverse e vedere come i lombrichi le colonizzino.

Il mare

Prendiamo ora ad esempio il mare, l’ambiente marino: le correnti fredde tendono verso il basso “concimando” di sostanze organiche il fondale marino. La porzione di fondale marino più “concimata” è ricca di Fitoplancton poiché questa specie si nutre di sostanze organiche, ma è ricca anche di Zooplancton poiché si nutre di Fitoplancton e quindi dove andrà un banco di sardine ghiotte di zooplancton? Esatto, nella zona più ricca di sostanze organiche. Quando una massa d’acqua contiene troppo nutrimento, questa è in una condizione di Eutrofia.

L'ecologia e le altre discipline

Come per l’esempio del mare osserviamo che per poter studiare uno specifico ambiente abbiamo bisogno di conoscere le specie animali (zoologia) e vegetali (botanica) che lo abitano, sarà necessario conoscerne le caratteristiche (genetica e fisiologia) e tutto questo non sarebbe possibile senza la conoscenza della Matematica, della Fisica e della Chimica. L’ecologia si occupa dell’inquinamento, delle foreste, dei ghiacciai e degli oceani. Ma soprattutto l’ecologia si occupa di sostenibilità, la sfida più grande per l’uomo e per il suo futuro sul pianeta.

L'ecosistema

Un ecosistema è un sistema complesso aperto le cui caratteristiche derivano dalle interazioni tra le componenti viventi e non viventi che si influenzano a vicenda. I fattori abiotici (senza vita) come luce, acqua, aria, suolo e sottosuolo determinano le caratteristiche dell’ambiente.

I fattori limitanti

Se ad esempio ad una pianta occorrono tot sostanze per svilupparsi e svolgere le sue funzioni e una di queste sostanze è carente nell’ecosistema, questa sostanza è un fattore limitante, la produzione potrà essere aumentata solo lavorando sul fattore limitante (esempio delle doghe del mastello di legno). I più importanti fattori limitanti abiotici sono: la temperatura, la luce, l’anidride carbonica e l’ossigeno. Quelli biotici possono essere: parassiti, patogeni, batteri e virus. Esiste un intervallo di tolleranza rappresentato dalla specie o dall’individuo che sopravvive “più a lungo” in presenza di un fattore limitante. L’intervallo di tolleranza determina quanto una specie è adattabile, più l’intervallo è limitato e più la stabilità e le condizioni vanno mantenute inalterate (es. una pianta sopravvive ad una temperatura minima di -5° e massima di 47°, quello è il suo intervallo di tolleranza).

Le risorse

Una risorsa è un elemento del paesaggio indispensabile alla sopravvivenza. Le risorse possono essere rinnovabili (capaci di rigenerarsi se gestite in modo opportuno) o non rinnovabili (perdita progressiva senza possibilità di rinnovo). La risorsa soddisfa e dipende da una domanda che i viventi fanno, altrimenti non si tratterebbe di risorsa. Le risorse consentono di vivere in una situazione di benessere. L’utilizzo e la gestione di una risorsa vanno commisurati alla domanda: se utilizzo “troppa” risorsa potrei non averne più in futuro.

Ecosistema: biotopo e biocenosi

Il biotopo di un ecosistema è l’insieme delle sue componenti abiotiche (terreno, luce, acqua, clima), la biocenosi è l’insieme di tutte le specie viventi: animali e vegetali che vivono in uno specifico ambiente. I rapporti tra specie e ambiente sono dette reti trofiche (o reti alimentari), le reti trofiche rappresentano appunto una rete poiché ogni vivente ha bisogno di nutrirsi e questo fa sì che ci siano rapporti fra specie diverse.

Esempio di rete trofica della savana

Si dice che un ecosistema è in una condizione di omeostasi quando le parti instaurano e mantengono una situazione stazionaria e stabile, il rapporto preda-predatore rappresenta generalmente un sistema omeostatico con anelli di retroazione negativa (aumentano i predatori → diminuiscono le prede; diminuiscono i predatori) cioè la “conseguenza” ha un effetto negativizzante sulla causa. Si dice invece che un ecosistema è in una condizione di omeorresi quando si attiva un anello a retroazione positiva che alimenta un processo a cascata capace di rompere in modo irreversibile lo stato stazionario del sistema. L’ecosistema è modellato dalle relazioni tra le componenti abiotiche (acqua, aria, suolo ed energia solare) che cambiano in base al luogo geografico e alle condizioni. Le caratteristiche fisiche di un territorio influenzano la distribuzione degli ecosistemi (corsi d’acqua, alture). Gli ecosistemi terrestri con caratteristiche simili sono detti biomi (tundra, taiga, foresta pluviale, savana, deserto).

Organismi stenofagi ed eurifagi

Le specie eurifaghe possono adattarsi a condizioni variabili, quindi possono vivere in ambienti soggetti al cambiamento, anche se questo adattamento richiede un grande dispendio di energia. Gli stenofagi invece non sopportano le condizioni variabili. Possiamo quindi dire che le specie stenofaghe hanno fatto, evolutivamente, la scelta stenoecia, cioè di avere un minor dispendio energetico. (es. la dorifora è una specie appartenente agli stenofagi).