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Ecologia dei sistemi forestali - Appunti

Appunti con tesina d'esame riguardante i Concetti generali di ecologia ed aspetti generali di funzionamento degli ecosistemi. Ambiente fisico, clima ed interazione con la vegetazione. Flussi di energia negli ecosistemi e produttività. Ecologia di popolazione e comunità, cicli degli elementi, successioni ecologiche.

Esame di Ecologia dei sistemi forestali docente Prof. F. Ripullone

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ESTRATTO DOCUMENTO

La distribuzione della radiazione nelle comunità vegetali

Differenza tra boschi caducifoglie e

boschi sempreverdi (Resinose)

- Boschi Caducifoglie:

Durante l’inverno gli alberi spogli fanno

passare tutta la luce solare. Alla ripresa

vegetativa (maggio - Giugno) con l’aumento

della copertura vegetale, la luce solare al

suolo raggiunge livelli molto bassi, lasciando

spazio solo alle specie sciafile.

L’arrivo dell’autunno provoca la caduta delle

foglie e il conseguente aumento della luce

solare al suolo.

- Boschi Sempreverdi:

La copertura vegetale è sempre

costantemente omogenea, solo durante

l’estate si ha una leggera diminuzione della

luminosità al suolo, per l’aumento delle foglie

dai nuovi germogli.

La diminuzione della radiazione solare nella comunità dipende soprattutto da:

• Densità fogliare

• Angolo di inserzione delle foglie.

Espressione quantitativa della densità fogliare

Indice di area fogliare LAI

( - Leaf Area Index).

LAI: Area funzionale fogliare (parte verde) / Unità di superficie considerata.

E’ anche una misura della copertura della vegetazione

• Il LAI è un indice di produttività del bosco, ed entro certi limiti di LAI è collegato in

modo lineare alla biomassa accumulata (PPN).

Ha una scala che varia da 3 a 19

(fino a 22 nelle foreste).

2

LAI =4 indica che 1m di terreno è coperto da 4 strati di foglie

• LAI Maggiore di 10: non aumenta la radiazione intercettata e ci saranno molte

foglie con bilancio fotosintesi/Respirazione nullo, per cui la biomassa accumulatasi si

attesta su un plateau.

Es. la biomassa prodotta da un ceduo è minore di quella della fustaia.

• LAI 6-10: Buone produzioni di biomassa forestale con variazione quantitativa di

LAI strettamente correlate con bilancio idrico della stazione e precipitazioni.

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• La stima del LAI su scala geografica viene

condotta mediante tecniche di

tele-rilevamento :

- Sensori radiometrici installati su satelliti

orbitanti che registrano il flusso di radiazione

elettromagnetica emessa o riflessa dalla

superficie terrestre,

è possibile mettere in relazione forte segnale

radioattivo emesso dalla vegetazione con

l’ammontare di foglie della chioma

Data 100 la luce misurata sopra le chiome

di un querceto:

- 25 ad 1 m dal suolo

- 10 sopra strato erbaceo

- 5 tra le erbe

- 2-3% boschi densi: Insufficienti per la

rinnovazione delle specie arboree

Stratificazione delle Comunità:

La distribuzione delle specie è fortemente

determinata dalla luce

Risposta della vegetazione

alla riduzione della luce nel bosco

• Formazione foglie d'ombra

• Disseccamento rami bassi degli alberi

• Morte degli individui che crescono più lentamente (concorrenza)

• Abbondanza nel sottobosco di specie sciafile

• Presenza di specie erbacee “Effimere” che svolgono la maggior parte del loro

ciclo vegetativo prima della fogliazione (nei boschi di latifoglie decidue).

In seguito al Taglio delle piante Arboree

- Aumento di felci, muschi e licheni

- Le cellule di tutte le piante fotosintetizzano

- Risparmio carboidrati per tessuti od organi

con solo funzione di sostegno o conduzione

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- FATTORI DEL CLIMA -

- COSMICI:

Movimento di rivoluzione della terra (Stagioni).

Le diverse stagioni

dell’anno dipendono

dall’’inclinazione

dell’’asse terrestre

rispetto al piano (detto

piano dell’eclittica) su

cui avviene il moto di

rivoluzione della Terra

intorno al Sole.

Eccentricità dell'orbita (inclinazione dell’asse di 23,5°)

Incidenza dei raggi solari

(influenzano le correnti d'aria e le

correnti oceaniche).

Inoltre il riscaldamento

disomogeneo della

superficie terrestre causa

vento precipitazioni

e . Filizzola

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- GEOGRAFICI

Predispongono determinati elementi del Clima

Correnti marine (calde o fredde)

Sistemi Montuosi

Raffreddano l'umidità proveniente dal mare provocando forti piogge.

Nel versante opposto invece, l'aria ormai secca, procura un clima arido).

- Laghi (conferiscono maggiore umidità all'ambiente circostante).

- Caratteristiche del suolo

(Terreni Rocciosi trattengono poca umidità,

mentre Terreni argillosi sono più umidi).

- Esposizione topografica (con l'esposizione a Nord o a Sud, varia

l'ASSOLAZIONE che è data dal

numero di ore di Luce che una

determinata area riceve).

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ELEMENTI CHE DETERMINANO IL CLIMA

- Radiazione solare.

- Umidità e temperatura dell'aria.

- Pressione atmosferica.

- Venti.

- Precipitazioni.

Gli elementi più importanti per la determinazione del clima sono la TEMPERATURA

e le PRECIPITAZIONI.

Dai diversi elementi che caratterizzano il territorio, si indica il tipo di Clima presente

in quella determinata area.

Dal tipo di Clima poi si può determinare la distribuzione della vegetazione.

L’osservazione tra la distribuzione della vegetazione e i fattori TEMPERATURA &

PRECIPITAZIONI ha portato all’elaborazione di indici climatici che possono

“sintetizzare” il rapporto tra clima e vegetazione.

GLI INDICI CLIMATICI

Gli indici posso dare “indicazioni” generali sulle caratteristiche climatiche di

una zona.

- Pluvio fattore di LANG:

P: Piovosità media annua (in mm)

T: Temperatura media annua (in °C)

- Indice di DE MARTONNE: (Perfezionamento indice di LANG)

IA: Indice di Aridità

Risultati:

0-5 Arido estremo

5-15 Arido

15-20 Semiarido (Mediterraneo)

20-30 Subumido (inizio vegetazione forestale arborea)

30-60 Umido

> 60 Perumido

- Indice di aridità UNEP:

Adottato come indice ufficiale

nell’ambito della convenzione delle

Nazioni Unite per la lotta alla siccità

e alla desertificazione, sintetizza

qualitativamente le caratteristiche

climatiche del territorio.

P: Piovosità media annua (in mm)

ET: EvapoTraspirazione potenziale Risultati

> 0,65 Umido

0,65-0,5 Umido Secco

0,5-0,2 Semiarido

0,2-0,05 Arido

< 0,05 Iper Arido

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- Quoziente di EMBERGER:

P: Piovosità annua (mm)

2

M : Temperatura Media massima del mese più caldo

2

m : Temperatura media minima del mese più freddo

- L'elemento fondamentale della classificazione bioclimatica di Emberger è il

Q

Quoziente pluviometrico ( ), che esprime la siccità generale in clima

“Q” < 7

mediterraneo ( ).

Più è basso il valore di “Q” più il Clima è arido e secco.

DIAGRAMMA DI BAGNOLUS & GAUSSEN

Questa classificazione si esprime con un grafico: il periodo di aridità rappresenta il

numero di giorni nei quali la curva della pioggia si trova al di sotto della curva della

temperatura.

Però non è valida in aree con temperature medie mensili troppo fredde.

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DIAGRAMMA DI WALTER & LIETH

Questo diagramma consente il confronto grafico tra temperatura e piovosità annuali.

Notare che la scala delle

precipitazioni è il doppio di

quella delle temperature

Cioè i valori delle temperature

sono riportati a scala doppia

rispetto a quelli di

precipitazioni

(1°C = 2 mm).

Così elaborati, i diagrammi

consentono il confronto

grafico fra il regime termico e

quello pluviometrico annuale. Filizzola

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CLASSIFICAZIONI CLIMATICHE

CLASSIFICAZIONE DI KÖPPEN

Parametri considerati:

Temperatura media del mese più Freddo (°C)

Temperatura media del mese più Caldo

Temperatura media Annuale

Pioggia media Annuale (Cm)

Questa classificazione si esprime in una combinazione di lettere, ognuna delle quali

rappresenta una suddivisione della superficie del pianeta:

Risultati:

A: Clima Tropicale Piovoso

B: Clima Asciutto

C: Clima Temperato

D: Clima Desertico

E: Clima Polare

CLASSIFICAZIONE DI WALTER (10 Tipi di Clima)

Zona EQUATORIALE:

1) Temperatura media annua >20°C

Precipitazioni elevate, con max agli Equinozi

Zona TROPICALE:

2) Stagione fredda asciutta

Precipitazioni abbondanti, con max in Estate

Zona SUB-TROPICALE:

3) Zone Desertiche

Precipitazioni ridottissime,

Frequenti escursioni termiche

Zona di TRANSIZIONE:

4) Clima Mediterraneo

Piogge principalmente invernali

Inverni miti con Estati calde e siccitose

Zona TEMPERATO-CALDO:

5) Inverni miti,

Umidità elevata soprattutto in Estate

Zona TEMPERATO-UMIDO:

6) Clima Europa Centrale

Inverni freddi con Estati Fresche

Zona TEMPERATO-ARIDO:

7) Clima continentale, lontano dagli Oceani

Piogge scarse e frequenti escursioni termiche

Zona TEMPERATO-FREDDO:

8) Clima del Nord Europa

Estati fresche e piovose con Inverni rigidi

Temperature mese più caldo >10°C

Zona ARTICA:

9) Precipitazioni scarse

Inverni molto freddi con Estati Fresche e umide (< 10°C mese più Caldo)

Zona Di MONTAGNA:

10) È una Area che risente dell'altitudine e non della Latitudine come le altre zone.

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- I BIOMI DELLA TERRA -

BIOMI: Ampie regioni geografiche caratterizzate da simili condizioni climatiche,

dotate di un tipo di vegetazione ben riconoscibile e da animali adattati

perfettamente all'ambiente in cui vivono.

Differenza di Temperatura della Latitudine ,

0,6°C ogni grado di latitudine.

PARTENDO DALL'EQUATORE:

1) FORESTA PLUVIALE (o EQUATORIALE)

Ricopre il 10% delle terre emerse.

Elevata umidità (precipitazioni 2000-4000 mm/y)

Forte caldo (T°C media 26°C).

Flora: Foresta molto estesa e fitta di Piante latifoglie perenni.

Suoli poveri a causa del ciclo accelerato (alte temperature e

precipitazioni favoriscono la decomposizione e il dilavamento

della materia organica.

Flora e Fauna: Elevata biodiversità (anche centinaia di specie forestali in un ettaro).

Attività Umane: Foreste molto vulnerabili alle alterazioni antropiche:

successivamente al taglio della vegetazione il suolo diviene praticamente sterile, a

causa delle caratteristiche del clima e della sua struttura.

2) FORESTA TROPICALE (GIUNGLA)

Foresta delle aree monsoniche con elevatissime precipitazioni estive (India,

Vietnam).

Flora: Piante latifoglie decidue, che perdono le foglie durante la stagione secca.

Attività Umane: Coltivazione del Riso

(che necessità di grandi quantità di acqua nel periodo della crescita e di tempo

asciutto al momento della maturazione del raccolto).

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3) SAVANA

Clima caratterizzato da pochi mesi di piogge intense.

Scarsità di acqua, suoli poteri e Fuoco impediscono la

formazione di copertura forestale.

Flora: Immensa distesa di erbe "EFFIMERE" e nelle zone

più umide presenza di grandi alberi come il Baobab e le

Acacie.

Fauna:

Pascolatori (gazzelle, antilopi, giraffe, zebre, elefanti).

Grandi Predatori (Leoni, Leopardi, Iene).

4) STEPPA (zona Pre-desertica)

Forma una cintura che avvolge tutti i maggiori deserti della

Terra.

Flora: Copertura erbosa alternata ad arbusti spinosi e

piante grasse.

Fauna: Rettili, Insetti, Roditori.

Le Steppe situate nelle aree interne dei continenti

vengono chiamate:

PRATERIE (Russia e NordAmerica), hanno clima

più umido (300-850 mm/y).

Flora: Vaste estensioni di erbe perenni.

Attività Umane: Da sempre sfruttate per

l'allevamento e per la coltivazione di Cereali.

5) DESERTO

Localizzati al 30° parallelo (Tropico del cancro e del

Capricorno)

Scarsità di precipitazioni (Alta Pressione)

Suoli molto poveri, ricchi di Sale.

Flora: Formazioni erbose molto scarsa che tende a sparire.

Solo nelle Oasi (dove la falda acquifera viene

spontaneamente alla luce) la vegetazione è rigogliosa.

Fauna: Piccoli roditori, Rettili e insetti. Mammiferi tipici sono

CAMMELLI (Asia) e DROMEDARI (Africa).

6) MACCHIA MEDITERRANEA

Clima temperato con Estati secche ed Inverno-

Primavera piovosi.

Suoli tendenzialmente poveri di nutrimento che

consentono lo sviluppo di alberi di piccola taglia.

Flora: Adattata alla siccità (SCLEROFILLE, Foglie

piccole e coriacee, a volte decidue in estate).

Mirto, Alloro, Corbezzolo, Oleandro, Rosmarino,

Ginestra). SPECIE ADATTATE AL FUOCO (Pirofite).

Foresta di sempreverdi (Quercia da Sughero, Leccio,

Pino Marittimo e D'aleppo)

Fauna: Cinghiali, Conigli selvatici e Lupi)

Attività Umane: Popolamenti umani presenti da

millenni con coltivazioni tipiche: Fichi, Mandorli,

Agrumi, Viti e Olivi).

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PIROFITE

SPECIE ADATTATE AL FUOCO ( ).

- PIROFITE passive

Specie con adattamenti che permettono la sopravvivenza dell’individuo.

Corteccia ispessita e suberizzata (Quercus suber).

Crescita veloce in altezza (Eucalipti).

Inserzione alta della chioma, AUTOPOTATURA (Pinus pinea).

- PIROFITE attive

- Specie adattate ad una pronta rigenerazione per pollone

Apparato radicale profondo (Lentisco ed Erica).

- Specie adattate ad una rapida rinnovazione in massa da seme

Specie Eliofile (Pinus halepensis).

Coni che si aprono solo ad alte temperature (Pinus pinaster).

06) FORESTA TEMPERATA

Clima temperato fresco in prossimità delle coste

Oceaniche.

Precipitazioni abbondanti (600-3000 mm/y).

Suoli generalmente fertili e ricchi di sostanza organica.

Flora: Prevalenza di Latifoglie caduche

(Pioppi, Betulle, Olmi)

07) TAIGA (FORESTA BOREALE)

Precipitazioni ridotte (200-600 mm/y)

Suolo: Sottobosco povero a causa delle basse temperature

(T°C media < 5°C)

che rallentano la formazione di Humus.

Flora: Conifere e Latifoglie (Abeti, Larici e Betulle).

8) TUNDRA

Localizzata vicino al circolo polare artico è

caratterizzata da Clima Freddo e Secco (200-

600 mm/y) che riducono la stagione vegetativa

a poche settimane.

L'ambiente è caratterizzato da Torbiere, Laghi e

PERMAFROST (Ristagno di acqua).

Flora: Muschi, Licheni e piccoli arbusti.

Fauna: Pascolatori migratori (Bue Muschiato e

Renne)

10) GELO PERENNE (DESERTO FREDDO)

Flora: Assenza totale di Vegetazione.

Condizioni simili negli ambienti di ALTA MONTAGNA

delle più alte catene montuose(1°C ogni 200m).

Diminuzione della pressione all'aumentare

dell'altitudine.

Fauna: Solo Carnivori che si nutrono delle risorse

ittiche del Mare. Filizzola

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TIPI DI CLIMA

MICROCLIMA: Aree molto piccole (Serre)

CLIMA LOCALE: Zona di inversione Termica

MESOCLIMA: Bacino idrografico

MACROCLIMA: Regione climatica

CLIMA: Stato medio dell'atmosfera in un determinato luogo che deriva da

osservazioni meteorologiche su periodi luoghi (almeno 30 anni).

TEMPO: Condizioni Meteorologiche che caratterizzano l’atmosfera in un

determinato momento. I CLIMI D'ITALIA

L'Italia è inserita nella regione mediterranea costiera dove la

piovosità è scarsa.

La vegetazione tipica è costituita da Vite e Olivo.

Le Zone climatiche sono state suddivise in:

1) Zona COSTIERA:

Piovosità scarsa e mal distribuita (500-600 mm/y), Alta EvapoTraspirazione.

Specie adattate: Vite, Olivo, Cereali, Agrumi.

2) Zona INTERNA:

Inverni rigidi (min -10°C)

caratterizzati da piovosità scarsa (600-700 mm/y)

3) Zona INTERNA PADANA:

Inverni Rigidi,

Piovosità abbondante e ben distribuita (700-900 mm/y)

4) Zona APPENNINICA:

Regione con caratteristiche svariate,

Piovosità mal distribuita (500-2000 mm/y)

Escursioni termiche forti e frequenti.

5) Zona PADANA SETTENTRIONALE:

Clima continentale con piovosità abbondante (900/1000 mm/y) distribuite in

Autunno e Primavera.

6) Zona ALPINA:

Caratterizzata da abbondanti precipitazioni spesso nevose ben distribuite

durante l'anno (> 1200 mm/y).

Temperature medie annue basse (6/15°C)

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CLASSIFICAZIONE DI PAVARI

Parametri considerati:

Temperatura media Annua

Temperatura media mese più Freddo

Temperatura media dei minimi annuali

Distingue 5 Zone Climatiche:

1) LAURETUM (specie indicatrice = Alloro):

Estati calde e poco piovose

2) CASTANETUM (specie indicatrice = Castagno):

Clima temperato di bassa collina

Temperatura del mese più caldo superiori ai 20°C

3) FAGETUM (specie indicatrice = Faggio):

Clima fresco e piovoso di bassa montagna

4) PICETUM (specie indicatrice = Abete Rosso):

Zona a Clima Alpino, Limite della vegetazione Arborea

5) ALPINETUM (specie indicatrice = Catena montuosa Alpina):

Zona fredda di alta montagna, Praterie alpine di alta quota

Parametri Considerati:

Altitudine

LAURETUM

Caldo) degli agrumi 0-500 m

Freddo) dell'olivo 500-600 m

CASTANETUM

Caldo) della Vite 600-800 m

Freddo) del castagno 800-1100 m

FAGETUM

Caldo) del frumento 1000-1500 m

Freddo) del faggio 1500-2000 m

PICETUM

Caldo) dell'abete rosso 2000-2400 m

Freddo) del larice 2400-2800 m

ALPINETUM

Vegetazione arborea assente 2800-3000 m

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- CATENA ALIMENTARE -

ECOSISTEMA

L'ecosistema è l'insieme di organismi animali e vegetali che interagiscono tra loro e

con l'ambiente che li circonda.

Tutti gli ecosistemi sono SISTEMI APERTI in quanto la loro esistenza dipende da

una fonte di energia esterna, il Sole.

Sono strutture connesse tra di loro scambiando sostanza con gli ecosistemi vicini

(Cicli Bio Geo Chimici).

Nel tempo tendono a raggiungere una certa stabilità delle proprie caratteristiche

(climax).

L’ecosistema è costituito da una componente ABIOTICA e da una componente

BIOTICA:

● COMPONENTE ABIOTICA BIÒTOPO

(non vivente) è detta ed è costituita

da composti chimici inorganici (N , CO , H O) e dai fattori climatici.

2 2 2

● COMPONENTE BIOTICA BIOCENOSI

(vivente) è detta che è costituita

dagli organismi animali e vegetali.

Ogni organismo rappresenta una fonte di cibo per altri organismi, sulla base di

queste relazioni gli organismi vengono inseriti in diversi LIVELLI TROFICI

(Trophos dal grego "Nutrimento"):

- ORGANISMI AUTOTROFI

- Produttori Primari:

(Vegetali) Utilizzando la radiazione solare per la fotosintesi trasformano l'acqua e la

CO in composti organici (Zuccheri).

2

Questo livello rappresenta la principale fonte di sostentamento per tutti gli altri.

- ORGANISMI ETEROTROFI

- Consumatori Primari:

(Erbivori) Consumano direttamente i prodotti della Fotosintesi.

- Consumatori Secondari:

(Carnivori - Onnivori) Si cibano degli Erbivori.

- Parassiti (Parassitoidi)

- Consumatori Terziari:

(Superpredatori) Carnivori che si cibano di altri carnivori (Uomo, Orca, ecc).

- Decompositori:

(Batteri - Funghi - Insetti) Decomponendo e riciclando i materiali di scarto dei

vegetali ed escrementi degli animali rendono nuovamente disponibili nell'ambiente

materiale inorganico (acqua, anidride carbonica, sali minerali).

- Detritivori:

(Funghi - Insetti) Decomponendo gli organismi morti rendono nuovamente

disponibili nell'ambiente materiale inorganico (acqua, anidride carbonica, sali

minerali). Filizzola

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I vari livelli trofici rappresentano la CATENA ALIMENTARE, però in

un ecosistema le relazioni tra organismi possono essere più

complesse, creando diverse catene alimentari fino a formare una

vera e propria RETE ALIMENTARE.

ENERGIA

L' entra negli ecosistemi come energia LEGGI DELLA TERMODINAMICA

solare e viene trasformata dai produttori primari in I) L'energia non si crea e non si

energia chimica che, a sua volta viene utilizzata dai distrugge ma viene solo Trasformata.

consumatori e dai decompositori.

Quindi al contrario della materia, l'energia non II) Ad ogni trasformazione di

viene riciclata ma diminuisce costantemente ad energia da una forma a un'altra, una

ogni tappa della catena alimentare, dissipandosi parte di essa viene sempre dispersa

sottoforma di calore.  sotto forma di calore.

Inoltre l'energia fluisce negli ecosistemi in una sola

direzione (unidirezionale) alimentata continuamente da una fonte esterna (Sole).

La LINEA DELL’ENERGIA esprime la quantità di energia contenuta nei diversi livelli

trofici delle catene alimentari.

In media gli organismi disperdono sottoforma di calore il 90%

dell'energia assimilata, trasferendone solo il 10% al livello trofico

successivo.

Le piante utilizzano solo il 2% dell'energia solare:

PIANTE 2% ERBIVORI 0,02% CARNIVORI 0,002%

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Nella CATENA TROFICA gli animali feroci (Carnivori) sono rari rispetto alle loro

prede, formando così un equilibrio (Charles Elton).

La PIRAMIDE ELTONIANA rappresenta la quantità di Autotrofi e di eterotrofi

presenti e quanta energia viene trasferita da un livello all'altro.

Gli Erbivori e i Carnivori non sono

in grado di utilizzare tutta

l'energia ingerita.

Processo di

IMMOBILIZZAZIONE: FOTOSINTESI

(da Minerali inorganici Molecole Organiche Complesse)

Processo di

MINERALIZZAZIONE:

(da Sostanza Organica Minerali inorganici)

Processo favorito da Alta Temperatura e Alta Umidità

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- DEFINIZIONE DI ALBERO

Pianta legnosa perenne con fusto principale diritto e legnoso (tronco) che si sviluppa

al di sopra del suolo in senso verticale, portando rami e foglie.

In genere il suo diametro cresce annualmente per l'aggiungersi di un nuovo strato di

legno ai precedenti.

Alberi sempreverdi e Caducifoglie.

Un albero può raggiungere fino a 4000 anni di vita (sequoia, platano).

150 m di altezza (Eucaliptus) e 11 m di diametro (sequoia).

- Chioma

La pianta assorbe dal terreno l’acqua e i sali minerali, che scorrono attraverso i vasi

dello xilema, fino a raggiungere la chioma. Qui l’acqua viene utilizzata, insieme

all’anidride carbonica assunta dall’aria attraverso gli stomi, nel processo di

elaborazione delle sostanze nutritive detto fotosintesi clorofilliana.

- Fusto

Il Fusto permette di trasportare l’acqua e i Sali minerali dalle radici alla chioma

attraverso un sistema vascolare detto Xilema.

Le sostanze nutritive elaborate dalla fotosintesi vengono trasportate dal floema in

direzione delle radici.

- Radici

Organo sotterraneo o ipogeo delle piante superiori, con funzioni di assorbimento,

trasporto e conservazione dell'acqua e dei sali minerali, oltre che di ancoraggio della

pianta al suolo.

- PORTAMENTO:

È il tipo di accrescimento complessivo tra fusto, rami e foglie.

Può essere principalmente di 3 forme:

Piramidale Fastigiata Globosa

(Conifere) (Cipresso) (Querce)

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- ACCRESCIMENTO ISOLATO -

Quando l'albero cresce isolato, i suoi rami possono assumere determinate forme:

La ramificazione delle piante arboree viene definita in base alla forma che

assumono i rami di quella determinata specie durante la crescita isolata.

In base alla disposizione dei rami possiamo avere diversi tipi di ramificazione:

MONOPODIALE = Forma di ramificazione

caratteristica nelle Conifere (Gimnosperme), presenta

un asse principale (Tronco) che si allunga

durante tutta la crescita della pianta, mentre ai suoi

lati si formano nuovi rami.

SIMPODIALE = Forma di ramificazione caratteristica nelle Angiosperme,

presenta una branca principale, la quale viene superata

dalla lunghezza dei rami secondari.

A CIMA = Forma di ramificazione caratteristica delle Angiosperme, è

caratterizzata da un asse primario, dal quale si dipartano

un solo asse secondario (cima unipara o monocasio),

o due assi secondari (cima bipara o dicasio).

L'asse principale è più corto rispetto a quelli laterali.

- DIMENSIONE DELLE GEMME

Basitonia: Gemme grandi che danno getti alla Base

Acrotonia: Gemme apicali

- PORTAMENTO (Habitus)

È controllato dal genotipo, ma è influenzato dall'ambiente (fenotipo).

Ramificazione ESCORRENTE:

Quando il fusto supera l'accrescimento dei rami laterali.

Ramificazione DECORRENTE:

Quando i rami laterali superano l'accrescimento del fusto.

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- ACCRESCIMENTO IN BOSCO -

La chioma del singolo albero quando cresce in bosco è influenzata dalla presenza

degli altri alberi che a causa della concorrenza per la Luce portano la chioma a

posizionarsi nella parte alta, lasciando spoglio buona parte del Fusto.

Nei Boschi di montagna o in pendenza sono comuni le Ginocchiature.

- ACCRESCIMENTO DEL FUSTO

Cerchie annuali (legno primaverile e Legno autunnale)

L'accrescimento è diverso in base alle fasce climatiche

- FORME DELL'APPARATO RADICALE

Fascicolato: Costituite da fasci di numerosi filamenti sottili

Fittonante: Caratterizzate da una predominanza dell'asse primario sui secondari.

Orizzontale:

Candelabro:

- STABILITÀ DELLE PIANTE: Indice di snellezza: H/D

Altezza/ Diametro

Più la pianta è alta maggiore è la sua instabilità.

Le piante basse invece sono più stabili.

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- L’ATMOSFERA -

COMPOSIZIONE

- AZOTO 78 %

- OSSIGENO 21 %

- ARGON 0,9 %

- CO 0,3 %

2 STRUTTURA

TROPOSFERA ( )

Superficie 10-12 Km

Strato inferiore dell’Atmosfera contiene circa l’80%

dell’intera massa gassosa atmosferica, qui avvengono

tutti i fenomeni meteorologici.

Temperatura: diminuisce regolarmente con l’altezza,

6°C per ogni Km.

Per effetto della rotazione terrestre assume una forma

di sfera schiacciata ai poli e dilatata all’equatore.

STRATOSFERA ( )

10-12 Km 50 Km

Temperatura: tende a salire fino a 17°C per la

presenza dello STRATO DI OZONO (O ) 30-50 Km che

3

assorbe gran parte della radiazione ultravioletta

proveniente dal sole.

MESOSFERA ( )

50 Km 80 Km

Temperatura: scende nuovamente fino ai -80°C.

Gas sempre più rarefatti.

TERMOSFERA ( )

80 Km 500 Km

Temperatura: aumenta progressivamente fino a

2000°C, questi elevatissimi valori si riferiscono a gas

estremamente rarefatti, quindi l’energia termica che

riescono a trasferire ai corpi è minima. Un comune

termometro posto a quell’altezza indicherebbe una

temperatura di molti gradi sotto lo zero.

IONOSFERA Strato dell’atmosfera inserito nella

termosfera, è composto da gas ionizzati e si estende dai

60 ai 500 Km di quota.

Ha la caratteristica di riflettere le onde radio a bassa

frequenza.

TERMOPAUSA

ESOSFERA ( )

500 Km 2500 Km

Con la Termopausa termina l’atmosfera vera e propria.

Questo strato è impregnato di vento solare, le cui particelle vengono intercettate

dal campo magnetico terrestre e trattenute in gigantesche nubi che circondano il

pianeta (Fasce di Van Allen) Filizzola

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RISORSE E CONDIZIONI NECESSARIE

ALLA CRESCITA DEGLI ALBERI

- Materia Prima: CO - H O - Minerali

2 2

- Energia: 2

Luce (Costante Solare, 2Cal cm /min)

- Processi di crescita: O - T°C

2

I flussi degli elementi chimici sono di fondamentale importanza per il funzionamento

degli ecosistemi e sono strettamente associati ai flussi di energia.

A differenza dell’energia però, che presenta un flusso unidirezionale (in quanto

secondo la II legge della termodinamica si degrada nel passaggio da una forma

all’altra, fino ad annullarsi) i nutrienti possono invece essere riciclati all’interno

dell’ecosistema o tra ecosistemi diversi.

CICLI DEGLI ELEMENTI NUTRITIVI

- Cicli Biochimici:

Si svolgono all'interno dei singoli individui (FOTOSINTESI, RESPIRAZIONE)

- Cicli BioGeochimici:

Si svolgono all'interno dell'ecosistema (CICLO DEI NUTRIENTI N-C-O).

- Cicli Geochimici:

Derivano dagli scambi gassosi tra i diversi ecosistemi (MIGRAZIONI DI ANIMALI)

Filizzola

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CICLI BIOGEOCHIMICI

- Ciclo dell'Azoto (N)

L'azoto è un componente essenziale per gli esseri viventi, è alla base della

costituzione delle Proteine e degli Acidi Nucleici (DNA-RNA).

Nell'atmosfera è presente sottoforma molecolare (N ) e nonostante costituisca ben il

2

78% dell'aria che respiriamo, ne le piante e ne gli animali sono in grado di utilizzarlo

in questa forma.

I Processi coinvolti nel ciclo dell'azoto sono 4:

- FISSAZIONE:

Questo processo sta alla base del ciclo dell'Azoto, avviene ad opera delle reazioni

chimiche scatenate dalle scariche elettriche dei fulmini e da parte di alcuni batteri

presenti nel suolo (BATTERI AZOTOFISSATORI) Come il Rizobium che realizza la

simbiosi con le radici delle leguminose.

Queste reazioni riducono l'azoto molecolare atmosferico (N ) in IONE AMMONIO

2 4+

(NH ).

Una parte viene utilizzata dai batteri stessi, mentre la parte in eccesso viene liberata

e resa disponibile per altri organismi.

- NITRIFICAZIONE:

L'Ammoniaca resa disponibile, viene utilizzata in misura minima dalle piante e in gran

2-

parte da altri Batteri che ossidano la forma ammoniacale prima in NITRITI (NO ) e

3-

successivamente in NITRATI (NO ).

Questi sali azotati vengono utilizzati direttamente dalle piante per produrre

amminoacidi e proteine.

Alla fine di questo processo l'azoto organico passa dai vegetali agli animali attraverso

la Catena alimentare. Filizzola

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- AMMONIFICAZIONE:

Dagli escrementi degli animali e dalle spoglie di piante morte, l'azoto organico ritorna

disponibile nell'ambiente trasformato nuovamente in Ammoniaca dai microrganismi

decompositori.

L'ammoniaca così ottenuta può essere nuovamente sottoposta a un nuovo processo

di nitrificazione.

- DENITRIFICAZIONE:

Alcuni batteri possono utilizzare l'ossigeno a loro necessario direttamente dai

NITRATI. Il risultato di questo processo è che una parte dei Nitrati viene nuovamente

convertita in Azoto Molecolare (N ) che ritorna nell'atmosfera dove ricomincerà il

2

ciclo.

- Ciclo del Carbonio (C)

- LA CO 2

Il Carbonio è il mattone con il quale viene costruita la “vita”, infatti insieme

all'Idrogeno e all'Ossigeno costituiscono i componenti essenziali della materia

organica (Carboidrati, Glucosio C H O ).

6 12 6

Questo ciclo si basa sull'Anidride Carbonica (CO ), un gas che è presente

2

nell'atmosfera in piccolissime concentrazioni (0,03%) e che svolge un ruolo

fondamentale nel regolare la temperatura del pianeta (effetto serra).

L’attività dell’uomo però modifica in modo significativo la quantità di carbonio

presente in atmosfera, influenzando il clima ed altri processi che interessano gli

esseri viventi. Fotosintesi Respirazione

I processi principali di questo ciclo sono la e la .

Il carbonio inizia il suo ciclo terrestre attraverso l'ecosistema forestale:

Attraverso la fotosintesi, la CO atmosferica viene trasformata in Glucosio

2

Circa la metà dei prodotti derivanti dalla fotosintesi

(PPL, produzione primaria lorda) vengono consumati dalle piante tramite la

respirazione autotrofa (Ra)

I rimanenti prodotti del carbonio (PPL – Ra) vengono utilizzati nella

produzione primaria netta (PPN): foglie, rami, fusti, radici e organi riproduttivi.

- GPP o PPL =Produzione Primaria Lorda (TOTALE)

- PPN =Produzione Primaria Netta

- RA =Respirazione Autotrofa

PPL - RA = PPN

(PNE NEP) Produzione Netta dell'Ecosistema:

O perdere carbonio

L'ecosistema può se la fotosintesi diminuisce (Boschi Vecchi)

o quando i materiali organici vengono rimossi da eventi di disturbo (Incendi, Tagli).

Quando le piante perdono le foglie o muoiono, la materia organica morta forma la

lettiera, sostanza che nutre funghi batteri e insetti, i quali, attraverso la loro

Respirazione Eterotrofa (Re) liberano CO nell'atmosfera.

2

PPL - (RA - RE) = PNE

Filizzola

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- FOTOSINTESI

La Fotosintesi è il processo attraverso cui l'energia luminosa viene utilizzata per

produrre Carboidrati.

Si Compie nei Cloroplasti all'interno dei quali sono sistemati i Tilacoidi (contenenti

Clorofilla) che riuniti in maniera ordinata sono detti "Grana". Lo Stroma invece è il

Citoplasma dei Cloroplasti.

FORMULA DELLA FOTOSINTESI: 

6CO + 12H O + LUCE C H O + 6O + 6H O

2 2 6 12 6 2 2

La molecola di O espulse dalla fotosintesi provengono dall'acqua e non dalla CO .

2 2

FORMULA DELL'IDROLISI:

+ -

H O O + 2H + 2e

2

Ogni 2molecole di H O si forma 1molecola di O che si disperde nell'ambiente.

2 2

Filizzola

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La Fotosintesi avviene in 2 Fasi:

- FASE LUMINOSA (FOSFORILAZIONE)

In questa prima fase la luce solare viene convertita in energia chimica, le molecole in

grado di assorbire queste radiazioni sono dette PIGMENTI (Clorofilla e

Carotenoidi).

La molecola d'acqua si scinde in idrogeno, Ossigeno (che viene disperso) ed Elettroni.

TILACOIDI

Tutto inizia nelle membrane dei dove sono situati i pigmenti della

clorofilla, la quale assorbe l'energia luminosa che fa eccitare gli elettroni provenienti

dall'idrolisi.

L'elettrone eccitato viene catturato da una catena di trasporto degli elettroni,

passando da una proteina di membrana all'altra cede gradualmente parte della

propria energia che andrà a produrre molecole di ATP. L'elettrone così perduto verrà

sostituito da altri provenienti dall'idrolisi.

Alla fine di questo processo l'energia luminosa sarà trasformata in energia chimica

(ATP e NADPH).

- FASE OSCURA (CICLO DI CALVIN)

Durante questa fare l'energia chimica accumulata nella fase luminosa viene utilizzata

STROMA

per sintetizzare GLUCOSIO Tramite il Ciclo di Calvin, che avviene nello :

- FISSAZIONE DEL CARBONIO -

La CO reagisce con il RuBP (Ribulosio Bi Fosfato) per produrre 3PG (Acido 3-

2

Fosfoglicerico) 5C.

- PRODUZIONE DI ZUCCHERI -

Il 3GP tramite l'energia di ATP e NADPH provenienti dalla fare luminosa, viene ridotto

a G3P (Glicosammina 3-Fosfato) 6C, che viene direttamente usato per

sintetizzare il GLUCOSIO (rilascia un atomo di C ad ogni ciclo di Calvin, Quindi

6 Cicli per formare una molecola di C H O ).

6 12 6

- RIGENERAZIONE RuBP -

La G3P viene sottoposto ad una serie di reazioni che richiedono ATP con la

formazione finale di RuBP 5C.

METABOLISMO C4 (Ambienti Aridi)

In queste piante i 2 processi (Fissazione di CO e Ciclo di Calvin) avvengono in

2

Cellule diverse. 4C

L'OSSALACETATO trasporta la CO dalle cellule del mesofillo a quelle della

2

Guaina vascolare, dove L'ossalacetato perde 1C che entra direttamente nel Ciclo di

Calvin. In questo modo non viene perso carbonio con la FOTORESPIRAZIONE dato

che nelle cellule interne della guaina vascolare la luminosità è minore.

METABOLISMO CAM (Piante Succulente)

In queste piante i 2 processi (Fissazione di CO e Ciclo di Calvin) oltre ad

2

avvenire in Cellule diverse, avviene anche in Tempi diversi, infatti durante la

notte gli stomi si aprono per immagazinare nelle cellule del Mesofillo CO in composti

2

a 4C.

Nelle ore di giorno invece conservano acqua tenendo chiusi i loro stomi, utilizzando la

CO immagazzinata durante la Notte per il Ciclo di Calvin sempre nelle cellule della

2

Guaina Vascolare. Filizzola

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- ASSORBIMENTO CO & LUMINOSITA’

2

Al di sotto di un certo livello minimo di irradiazione, l'assorbimento netto di carbonio

è negativo poiché la respirazione fogliare supera la fotosintesi.

punto di compensazione

Come l'irradiazione aumenta, viene raggiunto un dove

l'assorbimento di CO attraverso la fotosintesi è esattamente bilanciato dalla perdita

2

della respirazione.

Al di sopra del punto di compensazione luminosa, l'assorbimento aumenta

punto di saturazione

linearmente fino al , dove la disponibilità di RuBP e CO

2

FOTORESPIRAZIONE

limita il processo ( ).

- FATTORI LIMITANTI DELLA FOTOSINTESI

Acqua

Scarsità: Se la foglia continua a perdere acqua, gli stomi sono costretti

a chiudersi e la quantità di CO nella foglia viene ridotta.

2

Luce

Specie Le latifoglie hanno un potenziale fotosintetico maggiore delle Conifere.

Temperatura Alte (40°C) la fotosintesi diminuisce bruscamente.

Quantità di sostanze minerali (Macroelementi),

Nutrienti (Legge del minimo)

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- MISURAZIONE EFFICENZA FOTOSINTESI

Lo strumento è un IRGA (InfraRed Gas Analyzer) con sensori all’infrarosso.

costituito da una “pinza” o cuvette e da un centro hardware che registra ed elabora

È

i dati provenienti dalla cuvette.

La cuvette è una camera a chiusura stagna nella quale viene racchiuso una parte del

2

lembo fogliare (2,5 cm ), al cui interno avvengono gli scambi gassosi.

Tali sensori analizzano sostanzialmente le differenze di umidità dell’aria e CO in

2

ingresso ed in uscita dalla cuvette, e ciò rappresenta l’entità degli scambi gassosi.

I parametri più importanti degli scambi gassosi sono:

- Assimilazione (A): Di CO al secondo, calcolata dallo strumento come

2

differenza della concentrazione di CO nella cuvette

2

in entrata ed in uscita.

• ci: Concentrazione di CO nelle cavità sottostomatiche.

2

• ca: Concentrazione di CO nell’atmosfera.

2

• E: Traspirazione.

• W: Massa del flusso d’aria passata per unità di superficie della foglia.

- Conduttanza stomatica (gs): Di H O al secondo, calcolata dallo strumento

2

come differenza della concentrazione di H O

2

nella cuvette in entrata ed in uscita.

• A: assimilazione

• ci: concentrazione di CO nelle cavità sottostomatiche.

2

• ca: concentrazione di CO nell’atmosfera.

2

- Concentrazione della CO intercellulare (ci):

2

Si ottiene come differenza tra la concentrazione di anidride carbonica presente

nell’ambiente della cuvette (ca) e il rapporto tra la velocità di fotosintesi e

Assimilazione dell’anidride carbonica della foglia.

• ca: concentrazione di CO presente nell’ambiente

2

• A: assimilazione

• gs: conduttanza stomatica Filizzola

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- BILANCIO DEL CARBONIO

La conversione di energia luminosa in energia chimica è definita Produzione Primaria

Lorda (Gross Primary Production)

- GPP o PPL =Produzione Primaria Lorda (TOTALE)

Circa la metà dei prodotti derivanti dalla fotosintesi vengono consumati dalle piante

tramite la respirazione autotrofa (Ra).

I rimanenti prodotti del carbonio (PPL – Ra) vengono utilizzati nella

produzione primaria netta (PPN): foglie (10-30%), rami, fusti, radici (30-40%).

PPN = PPL - Ra

La PPL però non corrisponde al carbonio accumulato nell’ecosistema, in quanto non

tiene conto del consumo degli eterotrofi.

Si definisce allora una Produzione di Ecosistema Netta (NEP).

NEP eterotrofi

- Re )

autotrofi

= PPL - (Ra

Ogni Bioma contiene diversi ecosistemi, per calcolare la Produzione Netta di Bioma

(Net Biome Production) bisogna introdurre un altro fattore: i disturbi (Fuoco, Tagli).

NBP = NEP – Disturbi (fuoco, vento, utilizzazioni, insetti)

Sulla terra le piante fissano, grazie alla luce solare, la CO dell'aria, trasformandola

2

in legno, rami e foglie. Una piccola parte di questa sostanza viene utilizzala dagli

animali e poi riemessa come CO direttamente con la respirazione o dopo la morte

2

con la decomposizione del corpo.

Molta CO viene riemessa dalle stesse piante con la loro respirazione. Ma molta

2

sostanza organica cade dalle piante e viene accumulata nel suolo.

Il saldo è positivo:

Le piante assorbono ogni anno più CO , di quanta ne riemettano nell'ambiente.

2

Nel mare la CO si scioglie nelle acque e viene fissata dalle alghe. Parte di esse

2

muoiono o vengono mangiate, ritrasformandosi quindi in CO per decomposizione.

2

Una parte di queste alghe, però, ha uno scheletro fatto di carbonato di calcio

(ottenuto dall'utilizzo della CO sciolta nell'acqua) e quando le alghe muoiono i loro

2

scheletri (più i gusci dei molluschi che di alghe si nutrono) si accumulano sui fondo

formando strati dl calcare (CaCO ). Il calcare marino viene riciclato grazie alla

3

tettonica a zolle (Rocce calcaree).

In parte il fondo marino si solleva a formare montagne, che vengono erose dalle

acque, in parte finisce sotto i continenti, dove si fonde e la CO del calcare viene

2

riemessa in aria dai vulcani.

Anche gli oceani assorbono più anidride carbonica di quanta ne rilascino.

Filizzola

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- BILANCIO GLOBALE

I numeri neri indicano la riserva di carbonio, in "Gt"

miliardi di tonnellate (GigaTonnellate).

Nella biosfera sono presenti 2190 Gt di carbonio di cui 610 nella vegetazione e

1580 nel suolo.

Foreste come spugne 2

BOREALI (pini e betulle). Superficie totale: 14 milioni di km .

Assorbono 1-2 tonnellate di Co /y. Poco per le poche ore di luce. Anche le emissioni

2

del suolo sono basse. il suolo accumula moltissimo carbonio che potrebbe rilasciare

se la temperatura si alzasse.

Accumulo di carbonlo: 88 Gt nelle piante e 471 Gt nel suolo. 2

TEMPERATE (latifoglie e macchia mediterr). Superficie tot: 11 milioni di Km .

Il loro assorbimento medio è di 4-5 tonnellate di Co /y. Il metabolismo è più attivo

2

per l'abbondanza della luce, anche l'emissione dal suolo è più alta. Il suolo è ricco in

carbonio profondo.

Accumulo di carbonio: 59 Gt negli alberi e 100 nel suolo. 2

TROPICALI (un'infinità di specie vegetali). Superficie totale: 18 milioni di Km .

Sono le foreste più estese ma sono anche le foreste più minacciate di distruzione.

Assorbono 5-6 tonnellate di Co /Ha, ma emettono molti composti organici complessi,

2

che in parte si trasformano in CO . Il suolo molto sottile immagazzina quantità di CO

2 2

più o meno uguale a quelle contenuta nelle stesse piante.

Accumulo di carbonio: 212 Gt nelle piante e 216 Gt nel suolo.

Filizzola

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All'Università della Tuscia a Viterbo, unendo nuovi sensori, capaci di misurare le

concentrazioni di gas fino a venti volte al secondo, e modelli matematici dei vortici

atmosferici, hanno creato "Eddy Covariance".

Eddy è un sistema semplice, relativamente economico e facile

da usare, in grado di misurare quanta CO entra e quanta ne

2

esce da vaste estensioni di vegetazione, come le foreste,

grazie ad un anemometro a ultrasuoni, sensori di analisi dei

gas e da un computer che gestisce entrambi.

L'Unione Europea ha allora finanziato una serie di progetti,

collettivamente chiamati

“CarboEurope", che mirano a valutare con precisione il

movimento del carbonio atmosferico fra aria, vegetazione e

suolo del pianeta. Grazie all'attivismo del gruppo coordinato da

Riccardo Valentini, professore di ecologia forestale

all'Università della Tuscia di Viterbo, il nostro Paese e

all'avanguardia nelle misure sull'assorbimento della CO , da

2

parte delle foreste.

L'importanza globale delle foreste come depositi di carbonio

Dei circa 8 miliardi di tonnellate di biossido di carbonio aggiunti all'aria dalle attività

umane ogni anno, circa 2,3 finiscono negli oceani e circa 1,5 sono catturati dalla

vegetazione.

II resto si accumula all'atmosfera.

Mentre una frazione della CO , assorbita da una pianta è ben visibile ai nostri occhi,

2

sotto forma di tronchi, rami, foglie e fiori, il resto è nascosto sotto forma di radici ma

anche legno, foglie e frutti caduti che vengono lentamente inglobati dal suolo e gran

parte non fa in tempo a decomporsi perchè una moltitudine di animali e soprattutto

di insetti se ne ciba.

Il deposito di carbonio nel terreno è molto delicato

“ ”, si è scoperto che il

taglio degli alberi o anche il semplice disturbo portato dal passaggio di mezzi pesanti

in una foresta sono sufficienti ad accelerare la decomposizione delle sostanze

organiche nel suolo, aumentando le emissioni di CO .

2

TERMINI UTILIZZATI

- Carbon Pool: Riserva di Carbonio Totale.

- Carbon Flus: Scambi di Carbonio, Flussi, movimenti del Carbonio.

- Carbon Sink: Carbonio immobilizzato.

- Carbon Sequestration: Assorbimento del Carbonio.

- Carbon Sources: Sorgenti di Carbonio che liberano CO

2

(Piante durante incendi, Periodo invernale, Notte, Bosco Maturo

perché non ha più necessità di crescere e fotosintetizzare.

METODI DI MISURA DEL CARBONIO ACCUMULATO

- Campionamento Biomassa nelle Varie Componenti.

- Raccolta lettiera Fogliare.

- NPP: Analisi dendrometriche del Fusto (o anche Rami e Radici).

- Mineralizzazione del Carbonio nel Suolo.

- Campionamento Radici (difficoltosa).

- Carotaggi Sequenziali

- Carotaggi in-Growth

- Indagini distruttive

- Analisi della Crescita. Filizzola

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CAMBIAMENTI CLIMATICI

0,5°C

Aumento della Temperatura media Globale di circa

- .

Ritiro dei ghiacciai sulle Alpi

Grande Ghiacciaio Aletsch (Svizzera)

Scioglimento calotta polare

Così come all’aumento di CO si ha un aumento della temperatura,

2 ANCHE

alla diminuzione della CO c'è una Diminuzione della Temperatura.

2 Filizzola

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IL PASSATO: Le Glaciazioni

Il clima della Terra non è mai stato stabile ma è stato sempre soggetto a fluttuazioni

naturali, infatti nel corso delle ere geologiche ci sono stati periodi in cui l'anidride

carbonica nell'aria era:

- In quantità molto maggiore di oggi (come al tempo dei dinosauri,

quando non esistevano nemmeno le calotte polari)

- In quantità molto minore di oggi (come 8OO milioni di anni fa, quando

la Terra era una palla quasi completamente gelata).

Ma non è mai accaduto che in poco più di un secolo, la concentrazione di CO 2

aumentasse del 28% (da 280 parti per milione nel 1850 a 366 ppm nel 1998).

Questo non è mai accaduto in natura, infatti è provocato dall'uomo.

L'ultimo periodo glaciale cominciò

circa 120.000 anni fa

(Pleistocene), il processo di

diminuzione della temperatura fu

piuttosto lento, infatti il massimo

della glaciazione fu raggiunto circa

20.000 anni fa.

Il successivo ritiro dei ghiacci fino

alle condizioni attuali fu più rapido

e terminò 10.000 anni fa.

Gli studi sui ghiacciai alpini hanno

permesso agli scienziati di

distinguere almeno quattro grandi

glaciazioni pleistoceniche,

denominate rispettivamente:

Donau, Günz, Mindel, Riss e

Würm, Dai nomi delle località

dove sono state osservate le

tracce di ciascuna di esse per la

prima volta (Dal Danubio e

4 valli bavaresi).

Durante le epoche glaciali, i ghiacci

si espandono su oltre un quarto

delle terre emerse ed enormi

quantità di acqua rimasero

intrappolate nei ghiacci, di

conseguenza il livello del mare si

abbassò notevolmente fino a

120 m al di sotto del livello del

mare attuale.

Filizzola

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OGGI: IL RUOLO DELL'UOMO

- L'EFFETTO SERRA Può sembrare impossibile, ma un mutamento

anche piccolo della temperatura media di un

sistema vasto come l'intera superficie del

pianeta, se sostenuto per diversi anni, può

causare cambiamenti sostanziali nelle

dinamiche dei trasferimenti di calore tra

oceani-continenti-atmosfera.

L'isola di Manhattan (New York) durante l’ultima

glaciazione (20.000 anni fa) era coperta da uno

strato di ghiaccio alto più di un chilometro, dovuto

semplicemente a una temperatura media globale di

soli 2,5 °C più bassa rispetto a quella di oggi.

Questo esempio può far immaginare cosa

potrebbe accadere al clima dopo un aumento

della temperatura globale di soli 2°C.

Quando la temperatura globale è stabile, l'atmosfera restituisce allo spazio l'energia

termica ricevuta dal Sole piuttosto lentamente (visto l’enorme spessore

dell’atmosfera) comportando un naturale surriscaldamento della superficie terrestre.

Questo fenomeno naturale, noto come EFFETTO SERRA, fu descritto per la prima

volta nel 1896 dallo scienziato svedese Svante Arrhenius.

La temperatura media caratteristica del pianeta è sufficientemente alta da

permettere la sopravvivenza degli organismi viventi, è dovuta proprio al naturale

effetto serra dell'atmosfera.

Senza di esso il pianeta sarebbe circa 33°C più freddo e probabilmente privo di

qualunque forma di vita.

Ma ciò inizia a cambiare e la

quantità totale di calore

trattenuta dall'aria continua

ad aumentare e con essa la

temperatura del globo.

Il problema ora è capire fino

a che punto le attività

umane contribuiscano a

incrementare questo effetto

causato dal rilascio di gas

nell'atmosfera. Filizzola

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POSSIBILI CAUSE DEL RISCALDAMENTO GLOBALE

Le emissioni di CO sono sempre esistite:

2

L’anidride carbonica svolge un ruolo primario nel ciclo del carbonio.

Le piante verdi convertono l'anidride carbonica in zuccheri attraverso la fotosintesi,

gli animali poi si nutrono delle piante verdi per ricavare l'energia loro necessaria ed

entrambi restituiscono l'anidride carbonica all'ambiente come prodotto di scarto

(emettendo CO come prodotto della respirazione).

2

Normalmente esistono meccanismi che influenzano il clima globale:

- l'attività magnetica del Sole:

Varia ciclicamente, le macchie solari (zone che compaiono sulla superficie del

Sole, associate a forti emissioni di energia) variano di intensità con un

periodo di 11 anni.

- Le correnti oceaniche del Pacifico:

Stanno all'origine dell'effetto El Niño.

- Le correnti oceaniche Atlantiche:

Le acque caraibiche spinte verso ovest dall'effetto della rotazione terrestre,

vengono deviate generando questa importante corrente oceanica che mitiga

il clima della costa di alcune regioni dell'Europa settentrionale.

- Le bianche distese di ghiaccio dei poli:

Riflettono grandi quantità di luce solare, sottraendola al sistema climatico

globale.

Le attività umane però hanno turbato il ciclo naturale del carbonio provocando un

innalzamento del contenuto di anidride carbonica in atmosfera.

La deforestazione, in particolare nelle regioni tropicali, e le altre forme di

combustione della biomassa, stanno rilasciando in aria più di una gigatonnellata di

carbonio all'anno e di tutta l'anidride carbonica presente in atmosfera, solo una parte

viene utilizzata in processi naturali come la fotosintesi.

Filizzola

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Dal 1958 la concentrazione di anidride carbonica nell'atmosfera viene regolarmente

controllata, con misure effettuate sul vulcano Mauna Loa, nelle isole Hawaii, da

allora la percentuale di CO è nettamente aumentata, al ritmo di circa 1,5 ppm

2

ogni anno, che equivalgono a 3-3,5 miliardi di tonnellate di carbonio ogni anno.

Questi dati immessi in un grafico danno origine a una curva crescente a dente di

sega, che si innalza di anno in anno, questo perché si ha un abbassamento del livello

di CO nella stagione primaverile (dovuto alla ripresa dell'attività fotosintetica da

2

parte delle piante), il livello di CO2 poi torna a livelli più alti nel periodo in cui le

piante verdi caducifoglie perdono le foglie, le piante annuali muoiono e la

decomposizione della materia organica rilascia anidride carbonica.

Oggi la concentrazione di CO nell'aria si aggira intorno a 360 ppm; questo dato,

2

confrontato con quello preindustriale di 280 ppm, rivela un incremento di quasi il

30%.

Il carbone, il

petrolio e i gas sono tutti combustibili fossili, residui di

materiale organico immagazzinato e trasformato nel corso delle

ere geologiche. L'anidride carbonica è il prodotto più comune

dell'uso dei combustibili fossili, ma le attività umane riversano in

atmosfera anche altri tipi gas che rimangono in atmosfera per

tempi diversi, prima di scomporsi:

Anidride Carbonica (CO ) Ha una vita media di circa 200 anni.

2

Metano (CH ) Ha una vita media di circa 10-15 anni.

4

Diossido di azoto (NO ) Ha una vita media di circa

2

100 anni. Prodotto soprattutto da attività agricole.

CloroFluoroCarburi (CFC) Utilizzati come refrigeranti e

propellenti nelle bombolette spray, sono stati

gradualmente eliminati a causa del loro effetto

distruttivo sullo strato di OZONO (O ) che assorbe

3

parte delle radiazioni ultraviolette proveniente dal Sole.

(l'eccessiva esposizione ai raggi ultravioletti è una delle

possibili cause del cancro della pelle). Filizzola

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PROVE DEL RISCALDAMENTO GLOBALE

Nel 1995 migliaia di scienziati, scelti dai rispettivi governi come i migliori nel loro

campo, sono entrati a far parte di una commissione delle Nazioni Unite chiamata

Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC).

Lo scopo di questa commissione era la possibilità di raccogliere dati a lungo termine

che fornissero informazioni sulle passate variazioni climatiche e sul loro rapporto con

le concentrazioni di CO nell’atmosfera.

2

Questo genere di dati si può raccogliere dall'analisi dei depositi di ghiaccio dei

ghiacciai dell’Antartide risalenti alle trascorse ere glaciali.

Nel corso del processo di accumulo

degli strati di neve, rimangono

intrappolate piccole bolle d'aria che

possono essere considerate come

microscopici campioni dell'atmosfera di

quel periodo.

Queste bolle d'aria vengono prelevate

con operazioni di carotaggio nel

ghiaccio e in base al rapporto isotopico

dell'ossigeno (16-18) che varia la sua

quantità a seconda della temperatura,

gli isotopi di ossigeno contenuti nel

campione forniscono un'accurata

indicazione di quale fosse la

temperatura al momento della

formazione della bolla e di

conseguenza è anche possibile rivelare

le concentrazioni di CO o CH .

2 4

Sono stati prelevati diversi campioni di ghiaccio, (il

più antico trovato nella stazione antartica russa

”Vostok”) che ha rivelato (con una carota lunga

4 Km, prelevata dal lago Vostok scoperto nel

2003) campioni risalenti a circa 240.000 anni fa,

corrispondenti a un'alternanza di periodi glaciali e

interglaciali, mostrando una considerevole

correlazione tra la temperatura globale e le

concentrazioni atmosferiche di CO e CH (i periodi

2 4

più caldi sono una conseguenza di una più alta

concentrazione di CO ).

2

Filizzola

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Per capire quali fossero le condizioni in quei periodi glaciali, basti pensare

che nel corso dell'ultima glaciazione di Würm (20.000 anni fa), l'isola di

Manhattan (New York) era coperta da uno strato di ghiaccio alto più di un

chilometro dovuto semplicemente a una temperatura media globale di soli

2,5 °C più bassa rispetto a quella odierna.

Questo esempio può far immaginare cosa potrebbe accadere al clima dopo

un aumento della temperatura globale di soli 2°C.

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POSSIBILI EFFETTI DEL RISCALDAMENTO GLOBALE

In base alle previsioni risulta che il riscaldamento non sarà

distribuito equamente sulla superficie del globo, ma sarà

più intenso via, via che ci si avvicina ai poli, e che le

regioni continentali temperate dell'emisfero settentrionale

saranno mediamente più calde e secche di quanto non

siano oggi.

Questo creerà problemi per le disponibilità di acqua

potabile e per l'agricoltura.

Al contrario, estendendo la stagione di crescita della

vegetazione ad aree vicine ai poli, il riscaldamento globale

potrebbe rappresentare un vantaggio per l'agricoltura della

Siberia, dove però la durata della stagione vegetativa

rappresenta un limite per l'agricoltura (poche ore di luce).

I problemi più gravi per l'agricoltura si sentirebbero naturalmente nei paesi in via di

sviluppo, dove le siccità, il caldo eccessivo, le piogge persistenti e le alluvioni

potrebbero essere causa di Carestie.

I possibili effetti di un riscaldamento globale

sono diversi e in alcuni casi molto gravi:

- L'innalzamento del livello del mare è una delle più gravi conseguenze del

processo di riscaldamento globale. Nell'ultimo secolo il livello del mare si è già

innalzato di quasi 46 cm.

Il riscaldamento delle acque che bagnano l'Antartide potrebbe portare alla fusione di

gran parte dei suoi ghiacci, che da soli potrebbero innalzare il livello di 2,4 m, una

percentuale molto alta, visto che la metà di tutti gli abitanti del pianeta vive sulle

zone costiere, dove sono concentrate anche le città più grandi.

L'innalzamento del livello del mare potrebbe condizionare la produttività agricola,

inondando le regioni fertili dei delta dei fiumi; inoltre, potrebbero insorgere problemi

di infiltrazioni di acqua salata nelle falde acquifere (le riserve sotterranee di

acqua), che provocherebbero la contaminazione dell'acqua potabile e di quella

destinata all'agricoltura.

Il riscaldamento globale avrebbe anche

un effetto diretto sulla salute umana:

Il numero di decessi per eccesso di calore registrato nelle città ogni anno è una

conseguenza del susseguirsi di diversi giorni di caldo torrido. Il riscaldamento globale

moltiplicherebbe questi episodi di caldo torrido prolungato per decine di giorni.

- Distribuzione delle malattie e dei loro portatori (insetti).

In particolare, le malattie tropicali come la malaria si spingerebbero in

direzione dei poli, approfittando del clima favorevole. Allo stesso modo

potrebbero aumentare le attività di batteri e virus con successive malattie

degli animali d'allevamento, con gravi conseguenze per l'economia.

Filizzola

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- Aumento della probabilità di Uragani e Tornado.

Quello che preoccupa, oltre all’intensificazione di questi fenomeni è il

cambiamento delle zone colpite rispetto al passato spostandosi in città

densamente abitate.

- Grave impoverimento della Biodiversità

(la varietà di organismi che vivono sulla Terra).

- Mutamenti che potrebbero avere enormi conseguenze sulla salute delle

specie viventi

● Ritmi delle stagioni

● Tempi di fioritura

● Tempi di disgelo

● Disponibilità delle risorse alimentari

Ad esempio, la fioritura potrebbe avere luogo prima dell'arrivo degli insetti

impollinatori.

In passato la maggior parte delle specie è sopravvissuta perché è riuscita a spostarsi

verso zone con condizioni più favorevoli. Oggi, le profonde trasformazioni apportate

dall'uomo all'ambiente limitano il numero di habitat disponibili che sono perlopiù

mantenuti artificialmente all'interno di aree protette come i parchi naturali. Queste

aree sono isole che impediscono la possibilità di migrare verso aree più adatte ed in

caso di riscaldamento globale gli animali sarebbero esposti a un alto rischio di

estinzione.

Il primo indicatore biologico del riscaldamento globale è la decolorazione dei coralli

delle barriere coralline. Filizzola

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COME AFFRONTARE IL PROBLEMA

Gli scienziati concordano nel ritenere che l'obiettivo primario da raggiungere sia la

riduzione delle emissioni di anidride carbonica, quanto prima possibile.

Non è facile in quanto:

- La maggior parte dell'energia che sostiene le attività umane proviene da

combustibili fossili.

- Molta dell'energia proviene dalla combustione di foreste non correttamente

rimpiazzate (i boschi tagliati e bruciati non vengono sistematicamente ripiantati).

L'economia dei paesi e delle città può crescere anche senza aumentare il consumo

energetico, soprattutto attraverso un miglioramento dell'efficienza dei sistemi.

Un altro importante campo è quello delle fonti alternative (idroelettrica,

geotermica, solare ed eolica).

Anche l'energia nucleare è una fonte alternativa ma è altamente pericolosa perchè

crea giganteschi problemi di smaltimento delle scorie.

Un altro modo di affrontare il problema è quello di approfittare della capacità delle

piante di prelevare anidride carbonica dall'atmosfera attraverso la fotosintesi.

- Forestazione e Riforestazione di terre degradate non coltivabili.

È stato calcolato che riforestando i territori con piante a crescita rapida, sarebbe

sufficiente a rimuvere un miliardo di tonnellate di CO ogni anno.

2

Anche l'interruzione della deforestazione nelle regioni tropicali, potrebbe ridurre

l'incremento annuo di emissioni di CO da 3,5 a 1,5 gigatonnellate.

2

Molti di questi progetti, tuttavia, mancano dei finanziamenti necessari.

FORESTA AMAZZONICA

Confrontata con

L’UNIONE EUROPEA

Filizzola

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PROGETTI INTERNAZIONALI

PROVERBIO INDIANI D’AMERICA

La Terra non l'abbiamo ereditata dai nostri antenati,

ma l'abbiamo presa in prestito dai nostri Figli.

La necessità impellente di definire strategie per ridurre le emissioni di gas serra dallo

sviluppo economico ha spinto l'attuazione di progetti internazionali coordinati.

- 1992 (Rio de Janeiro - Brasile) Heart Summit

OBBIETTIVO: Mantenere stabile la concentrazione dei GAS serra per

impedire pericolose interferenze con il sistema climatico.

Si riconoscono le esigenze dei paesi in via di sviluppo, ma

anche dell’importanza di promuovere lo sviluppo

sostenibile.

Nel frattempo, le Nazioni Unite, tramite la Convenzione sul clima, si incontrano

periodicamente per fare progressi in direzione della riduzione delle emissioni di CO .

2

- 1997 (Kyoto - Giappone) Protocollo di Kyoto

OBBIETTIVO: Obbligo di diminuire la produzione di gas serra per almeno

il 5% rispetto ai livelli del 1990 entro il periodo 2008-2012.

Per il raggiungimento dei propri obbiettivi di riduzione, i paesi industrializzati

potranno utilizzare varie strategie:

LIMITARE LE SORGENTI DI CO 2

- Biomasse per Energia

- Energie Alternative

SFRUTTARE LA CAPACITA’ DELLE FORESTE DI ASSORBIRE CARBONIO

- Attuare progetti di riforestazione in altri paesi.

- Impegnandosi a proteggere una foresta (giacimento di carbonio).

- Aiutare un altro stato a ridurre le proprie emissioni di CO , pagando dei crediti in

2

denaro o fornendo tecnologia efficiente dal punto di vista energetico.

In più ogni anno ciascuno stato firmatario è obbligato a effettuare un inventario

“Registro Nazionale dei Serbatoi Agro-Forestali di Carbonio” per visionare gli

spostamenti di uso del suolo e del calcolo dei crediti di carbonio relativi

(Misure dirette o indirette).

IL CLIMA CAMBIERA’ ANCHE SE SI AGISCE SUBITO

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6.61 MB

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GPL1987

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+1 anno fa


DETTAGLI
Corso di laurea: Corso di laurea magistrale in scienze forestali e ambientali
SSD:
A.A.: 2012-2013

I contenuti di questa pagina costituiscono rielaborazioni personali del Publisher GPL1987 di informazioni apprese con la frequenza delle lezioni di Ecologia dei sistemi forestali e studio autonomo di eventuali libri di riferimento in preparazione dell'esame finale o della tesi. Non devono intendersi come materiale ufficiale dell'università Basilicata - Unibas o del prof Ripullone Francesco.

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