Ecologia - esame integrale

Eco 3 CFU

Libro: fondamenti di ecologia autore Loreto Rossi, editore Piccin

Ecologia deriva da: eikos: casa habitat e logos: discorso-studio.

L’ecologia è lo “studio della vita nella casa”, ossia di tutte le relazioni che intercorrono

tra gli organismi negli ambienti in cui vivono.

L’ecologia è il frutto della convergenza di numerose discipline scientifiche: fisiologia,

chimica, biochimica, geologia, microbiologia, etologia, fisica, botanica, patologia,

malattie infettive, etc.

Storia dell’ecologia

Aristotele, Ippocrate e Plutarco capirono per primi l’interdipendenza dei vari organismi

in relazione all’ambiente.

Il temine ecologia nel senso moderno è stato coniato nel 1800 da Ernest Haeckel

(medico e darwinista) e indica la scienza dei rapporti tra gli esseri viventi e l’ambiente

circostante: dai cicli naturali degli elementi alle catene alimentari e le dinamiche delle

popolazioni vegetali o animali.

Antoni van Leeuwenhoek (1632-1723)

Capo fondatore della microscopia, partì da un approccio tecnico da lenti di

ingrandimento e arrivò fino a 200 volte l’ingrandimento di una lente standard.

Lazzaro Spallanzani ( 1729-1799)

Ricercatore in più campi, approcciò agli organismi intesi come ambienti composti da

diversi elementi .

I suoi studi arrivarono anche in ambito ecologico e veterinario in senso stretto.

Studiò le specie in relazione all’ambiente.

Fu il primo che operò l’inseminazione artificiale sui cani con seme fresco sui Barboni e

capì che vi erano dei segnali di estro nella femmina .

Charles Bonnet

Lyell (1798-1875)

Fece uno dei primi ragionamenti ecologici sulla catena alimentare ponendo in

relazione specie diverse legate da motivi ambientali.

Clements 1874-1945

Shelfors 1877-1968

Il concetto moderno di catena alimentare e del riciclo della materia nasce nel 1900.

Ciò che ha cambiato radicalmente il concetto di ecologia e ne ha permesso la

diffusione sono stati i grandi cambiamenti socio politici.

Dalla fine della 2 guerra mondiale fino agli anni 90, ci sono stati eventi cardine che

hanno mosso l’opinione pubblica e la ricerca ecologica:

Apollo 11 (1969): “un piccolo passo per l’uomo un grande passo per

 l’umanità”. L’allunaggio ha scosso miliardi di coscienze nel mondo, è cambiata

la percezione del pianeta terra che per la prima volta la si vide da un altro punto

di vista.

E’ il periodo della guerra fredda : blocco sovietico e il blocco USA+NATO.

 Il rischio era la bomba atomica, la realtà ecologica mondiale era sull’orlo quasi

continuo del collasso.

Seguirono la guerra di Corea

 La guerra del Vietnam

 Un ulteriore impulso allo spirito ecologista venne da realtà sociali particolari: la

 cultura Hippie con il continuo rischio atomico e tutte le manifestazioni

politiche e sociali che seguirono.

L’Italia utilizzò il nucleare a partire dal 1959 con la costruzione di alcuni reattori

 ma fu abolito a fine anni 80 con referendum a seguito della catastrofe di

Chernobyl di livello 7 come Fukushima. [documentario i cani di Chernobyl]

La salvaguardia del clima globale

Il Protocollo di Kyoto del 2005 è programma internazionale per le politiche ambientali.

È il programma delle nazioni unite per l’ambiente nato nel 1972 a seguito della

conferenza di Stoccolma.

Il trattato è stato sottoscritto nel 1997 ma gli USA non firmarono.

L’approccio del protocollo di Kyoto è stato abbastanza diretto: è stato imposto alle

nazioni un abbattimento delle emissioni di CO2. Purtroppo molte nazioni non erano

pronte e il fatto di imporre un limite è stato vissuto male da alcune.

Dal 2020 entrerà in vigore il protocollo di Parigi (2015) non è meno restrittivo ma si

basa su un approccio responsabile, fornitura di supporto economico, finanziamenti per

riduzioni di emissioni per evitare un ulteriore aumento della temperatura di 2 gradi

entro il 2050 e porre soglie al riscaldamento globale.

Il problema di Kyoto è che quando fu stabilito non era stato previsto il boom

economico di alcune nazioni come India e Cina.

L’ambiente

Esistono 2 tipi di ambiente:

1. Naturale: ambiente che non ha subito modifiche da parte dell’uomo.

2. Antropizzato: ambiente con caratteristiche derivate dall’attività umana.

I 4 comparti terrestri: geosfera, atmosfera, biosfera e idrosfera.

LA GEOSFERA

La geosfera comprende quella porzione di terra che si estende dalla superficie visibile

fino al centro della terra.

Dal centro della terra troviamo: nucleo, mantello e crosta.

E’ un ambiente dinamico per la tettonica delle placche.

La crosta terrestre: profonda da 10 a 70 km ed è lo strato più sottile.

Le singole placche tettoniche fluttuano su un supporto semiliquido, e non

corrispondono ai continenti, riconosciamo placche principali (intercontinentali) e

secondarie (frammenti di crosta tra le principali)

La crosta ha dei punti in cui le forze si esplicano: eventi sismici, vulcani (fascia

pacifica), punti di contatto laddove la crosta cresce e si erode.

In Italia la placca adriatica si sta muovendo verso nordest ed è in contatto con

l’euroasiatica, nel frattempo la placca africana spinge contro l’adriatica, a conferma di

ciò c’è l’orogenesi delle Alpi e degli Appennini.

La crosta è composta principalmente da silicio e ossigeno.

Il suolo agrario presenta due soli strati, l’attivo che va dalla superficie fino alla

profondità di circa 70 cm, e l’inerte, al di sotto del primo. La differenza è nei materiali

rocciosi che compongono i due strati. La fonde primaria delle rocce terrestri è il

magma ancestrale.

La produzione di rocce può avvenire con:

eruzioni o camere magmatiche sotterranee: rocce ignee effusive: il magma si

 raffredda fuori dalla crosta, quando viene estruso.

senza eruzioni: rocce ignee intrusive: il magma si raffredda in camere

 all’interno della crosta terrestre

per sedimentazione marina, vulcanica o generale (produzione, stratificazione, e

 sfaldamento, unione di diversi elementi): rocce sedimentarie che vanno

incontro a erosione (riparte il giro) oppure possono trasformarsi in rocce

metamorfiche, queste ultime possono erodersi e tornare sedimentarie oppure

fondersi e tornare nei sistemi magmatici.

Le rocce sedimentarie: sono un tipo di roccia formato dall’accumulo di sedimenti di

varia natura derivanti in gran parte dall’erosione di rocce presenti e trasportati dagli

agenti atmosferici e che si sono depositati sulla superficie terrestre. Esse sono quindi il

risultato di un complesso di fenomeni chiamato processo sedimentario.

Si divino in clastiche, chimiche e organogene .

Le rocce clastiche sono derivate dall’unione di componenti minerali e vengono

classificate in base all’unità che forma la roccia, ossia lo spessore del sedimento, può

essere sabbia, limo, breccia etc.

Nelle rocce organogene vi è una forte presenza di componenti di origine organica

(conchiglie, coralli)

Tra le rocce chimiche più importanti vi sono gesso e sal gemma ( sale da miniera)

le rocce metamorfiche si formano da forze e pressioni che agiscono su rocce

preesistenti, la roccia più antica mai ritrovata è uno gneiss che è stata datata 3,96 mld

di anni .

L’ATMOSFERA

È importante ricordare la stratificazione perché cambiano le caratteristiche:

1) Troposfera: inizia dalla superficie terrestre e si estende per circa 30 km. È la

parte dell’atmosfera più densa, nella quale si concentrano maggiormente gli

aspetti riguardanti clima e ambiente

2) Stratosfera: da 30 a 50 km è importante perché qui al confine con la

troposfera vi è lo strato dell’ozono.

3) Mesosfera: qui esplodono gli asteroidi, lo strato che viene raggiunto dai razzi

che vengono sparati, fulmini rossi e meteore.

4) Termosfera

5) Esosfera (volgarmente chiamato spazio)

LO STRATO D’OZONO ha funzione di proteggere dai raggi UV.

L’ozono è un gas a tre atomi di ossigeno: O3, ma l’ossigeno di solito è O2.

La terra è colpita da raggi gamma, ultravioletti, radio, x.

Le radiazioni colpiscono la molecola di O3 (molecola instabile), l’ozono quando viene

colpito da un raggio UV perde un atomo di ossigeno il quale assorbe il raggio e si

libera nell’ambiente, essendo energeticamente reattivo andrà ad unirsi con un’altra

molecola di ossigeno. Tutto ciò in loop continuo in condizioni ideali.

Le CFC, clorofluorocarburi, sono dei composti che contengono all’interno molecole di

cloro e altri atomi fortemente reattivi. I frigoriferi vecchi contengono ancora CFC dato

che sono gas fortemente refrigeranti.

Il cloro e altri CFC, rilasciati nell’atmosfera, si legano all’ossigeno dell’ozono come se

fossero raggi UV rubandogli l’atomo, l’ozono si riforma perché comunque ci sono altri

atomi di ossigeno liberi ma nel frattempo che erano legati col cloro non erano attivi

contro i raggi UV.

La luce UV colpisce una molecola di

CFC come il CFCl3 strappando un

atomo di cloro e lasciando il CFCl2

L’atomo di cloro, a sua volta,

attacca una molecola di ozono O3

strappandole un atomo di ossigeno

e lasciando una molecola di

ossigeno O2.

L’atomo di cloro e quello di

ossigeno si legano a formare una

molecola di monossido di cloro ClO.

Un atomo di ossigeno libero toglie

un atomo di ossigeno della

molecola di monossido di cloro per

formare O2.

Una volta libero, l’atomo di cloro può attaccare un’altra molecola di ozono O3 e

incominciare di nuovo il ciclo.

La maggior parte dei fluidi refrigeranti oggi in uso sono sostanze ottenute per sintesi

chimica e quindi con caratteristiche ideali per questo scopo: molte di queste però

hanno effetti negativi sul ambiente in particolare hanno un elevato potenziale di

distruzione dell’ozono atmosferico, detto ODP = ozon deplention potential.

L’accumulo di particolari sostanze ai poli ha portato al buco dell’ozono. (www.temis.nl

dà in tempo reale la condizione degli spessori degli strati d’ozono).

Le modificazioni degli ultimi 50 anni sono dovute all’azione umana e sono

maggiormente colpite le zone polari.

Tutte le persone sono esposte quotidianamente a una certa dose di radiazioni UV in

gran parte derivanti dal sole ma anche da fonti artificiali in campo industriale,

commerciale o nel tempo libero. Le radiazioni UV coprono quella porzione dello spettro

elettromagnetico con una lunghezza d’onda compresa tra 100 e 400 nanometri e si

dividono in 3 categorie:

1. UVA

2. UVB

3. UVC

L’UVA è più subdolo, ha un’azione più costante nel tempo e più profonda nei tessuti.

L’UVB è più da scottatura (ma fa anche altro).

Gli UVC sono completamente assorbiti dall’atmosfera.

I livelli di UV sono più alti al crescere dell’altitudine e all’altezza del sole.

I raggi UV causano le seguenti patologie : melanoma (tumore maligno dei melanociti,

agisce su un epitelio stratificato, pavimentoso e cheratinizzato), ustioni, eritemi,

ipercheratosi, riattivazione dell’herpes e patologie oculari ( cataratte, cristalline etc.),

negli animali domestici causano melanoma sul naso e sui cuscinetti plantari.

In generale la capacità di penetrazione e quindi la pericolosità per l’uomo dei raggi UV

aumenta al diminuire della lunghezza d’onda e di conseguenza all’aumentare della

frequenza.

Questa situazione sta portando a modifiche degli ecosistemi dei poli, è indubbio che la

moria di pinguini è correlata con l’inspessimento del ghiaccio.

BIOSFERA

Comprende tutti gli ambienti vitali, e tutti gli ecosistemi della terra, è formata

dall’insieme degli ambienti fisici del pianeta: terre emerse, acqua e aria.

Un ecosistema è l’insieme degli organismi che vivono insieme in una data area

paesaggisticamente omogenea e che interagiscono con l’ambiente fisico in modo tale

che un flusso di energia porti a una ben determinata struttura di rapporti e ad una

ciclizzazione.

I BIOMI: sono sistemi ambientali complessi di ampia estensione geografica costituiti

da un insieme di ecosistemi le cui comunità animali e vegetali hanno raggiunto una

relativa stabilità in relazione alle condizioni ambientali. Ogni bioma è caratterizzato

principiamele dalle condizioni climatiche della regione e da una particolare

vegetazione che ospita una tipica fauna. Es : foresta pluviale

Livelli di organizzazione:

Cellula, tessuto, organo, apparato, sistema, organismo, popolazione, comunità,

ecosistema, biomi ed ecosfera.

I fattori ambientali

I fattori biotici detti anche biologici sono quelli vitali. L’ecosistema è un sistema

complesso formato da organismi che vivono in un determinato ambiente, gli animali,

le piante, i funghi e i batteri costituiscono le componenti biotiche dell’ecosistema.

I fattori abiotici sono i componenti di un ecosistema che non hanno vita, come i

minerali, le rocce, la terra, il clima, la temperatura, la pressione, l’umidità e la luce

IDROSFERA: insieme dell’acqua in forma liquida presente sulla terra.

L’acqua copre il 70% della superficie terrestre.

È importante sapere come l’acqua è distribuita sulla terra per la suddivisione in dolce

e salata.

Gli oceani costituiscono il 97,3 % sembrerebbe che l’utilizzabile dall’uomo sia poca 2,

7%.

Usiamo l’acqua per: bere, coltivare e allevare (uno dei grandi dibattiti riguarda il

corretto metodo su come indirizzare l’acqua: è poca, cosa devo produrre? Carboidrati,

proteine, fibre etc. in un allevamento serve molta acqua rispetto all’agricoltura. Cosa è

giusto ?!)

Il restante 2,7% di acqua dolce si suddivide in ghiacciai e groundwater.

Quale potrebbe essere una soluzione per utilizzare tutta l’acqua a nostra disposizione?

La desalinizzazione dell’acqua dell’oceano che si basa sul processo di osmosi inversa.

L’osmosi inversa è basata sul principio di ottenere l’acqua con meno Sali applicando

una pressione tale che l’acqua in entrata viene spinta attraverso dei sistemi di

membrana (prima viene depurata) e grazie alla pressione viene privata di questi Sali,

fino ad ottenere l’acqua desalinizzata.

video : how desalination

L’acqua e il suo ciclo

Il 97% dell’acqua presente sul nostro pianeta è costituita da mari ed oceani.

L’acqua dolce costituisce il 3% dell’acqua totale ed è ripartita così:

70% ghiacciai e poli

 30% che si divide tra acque superficiali e acque sotterranee.

 2% acque superficiali: laghi e fiumi

o 98% acque sotterranee di falda

o

Il movimento dell’acqua è continuo e coinvolge processi di evaporazione dai

mari (bacino maggiore) ed evapotraspirazione (processi metabolici delle piante)

verso l’atmosfera e la ricaduta tramite piogge, infiltrazioni e scorrimenti.

L’acqua evaporata è soggetta a fenomeni di condensazione e accumulo

atmosferico che porta alla formazione di cicloni e anticicloni.

Segue la fase delle precipitazioni (pioggia, neve, grandine), e di accumulo che può

essere più o meno temporaneo.

L’acqua rilasciata sulla superficie può andare incontro a :

1) Ruscellamento diretto: viene convogliata direttamente all’interno di fiumi e

laghi

2) Può infiltrarsi: l’infiltrazione può portare ad un accumulo (vedi falde acquifere

fossili) o può essere convogliata e magari divenire sorgente, pozzo e quindi

acqua di ruscellamento indiretto.

L’acqua in ogni caso torna al sistema marino.

La quantità evaporata dal mare è maggiore di quella che vi torna mediante le piogge,

mentre la quantità di acqua evapotraspirata dalla terra è minore di quella che vi

ritorna con le piogge.

Ciò significa che una parte importante delle piogge che mantengono gli ecosistemi

terrestri deriva dell’acqua evaporata dal mare.

La falda acquifera di Ogallala rappresenta il classico esempio di gestione a termine di

un giacimento acquifero ed irriga il 27% delle terre americane. In pochissimi anni si sta

esaurendo e saranno necessari 6 anni di piogge senza utilizzo di acqua per ricreare

questo substrato.

La falda acquifera ha una vita e necessita di tempo per riformarsi, cosa si potrebbe

fare per non terminare le falde? trovare un modo per gestire al meglio quest’acqua in

ambito agricolo: quando si irriga un po’ di acqua viene sprecata nel terreno ed altra

evapora mentre se si utilizzassero gli impianti di irrigazione goccia a goccia si avrebbe

una gestione più controllata dell’acqua evitando gli sprechi.

La sublimazione è il passaggio diretto dalla componente solida a gassosa ma ha un

peso inferiore rispetto agli altri due meccanismi di evaporazione.

La piovosità non è distribuita a livello mondiale in modo uniforme, nei tropici sono

presenti due stagioni mentre nei climi temperati la frequenza della pioggia è più

diffusa durante l’anno.

I suoli impoveriti perdono capacità di trattenere acqua, convogliarla e farla passare.

Non bisogna dimenticare che l’umidita e l’evapotraspirazione sono fattori importanti.

I ghiacci polari e montani sono la due principali riserve terrestri, il loro scioglimento ha

comportato un aumento dei livelli del mare per la metà da incremento termico.

Le falde acquifere consistono nell’accumulo di acqua sotterranea che occupa tutti

gli spazi e li interstizi presenti in rocce porose, ghiaie e sabbie. L’acqua occupa gli

spazi tra rocce permeabili ed è delimitata inferiormente da uno strato di rocce

impermeabili.

Le falde acquifere si dividono in:

1) Freatiche

2) Artesiane

La falda freatica è