Fondamenti ecologia

LO SCOPO DELL'ECOLOGIA "dal riduzionismo disciplinare all'olismo transdisciplinare"

L'ecologia è diventata una nuova disciplina olistica, che ha le proprie radici nelle scienze biologiche, fisiche e sociali; più che essere semplicemente una sottodisciplina della biologia.

Articolo "la comparsa dell'ecologia come disciplina unificata" un obiettivo dell'ecologia è quello di legare le scienze naturali a quelle sociali. L'ECOSISTEMA (capitolo 2)

Gli organismi viventi e il loro ambiente non vivente (abiotico) sono inseparabilmente legati ed interagiscono gli uni con gli altri. L'ecosistema o sistema ecologico è una qualsiasi unità che comprende tutti gli organismi (componente biotica) di una data area interagenti con l'ambiente fisico (componente abiotica), in modo tale che il flusso di energia porta a.

strutture biotiche ben definite e ad un riciclo della materia tra componenti viventi e non viventi. L'ecosistema è più di un'unità geografica, è un'unità sistemica funzionale, con entrate (input) e uscite (output) e confini che possono essere arbitrari o naturali. L'ecosistema è la prima unità gerarchica ecologica ad essere completa, ad avere tutti i componenti (fisici e biologici) necessari per la sopravvivenza. Perciò è l'unità di base intorno alla quale organizzare sia la teoria che la pratica ecologica. Poiché gli ecosistemi sono sistemi funzionalmente aperti, considerare sia l'ambiente di entrata che l'ambiente di uscita è una parte importante del concetto.

STRUTTURA TROFICA DELL'ECOSISTEMA

La struttura trofica (da trophe = nutrimento) è un intreccio di relazioni alimentari che sono strutturate su più livelli. Dal punto di vista della struttura trofica,

Un ecosistema è diviso in due strati:

1. Strato superiore = autotrofo (che si nutre da solo) o "fascia verde" di organismi vegetali contenenti clorofilla nel quale predomina la fissazione dell'energia luminosa, l'uso di sostanze inorganiche semplici e la costruzione di sostanze organiche complesse.
2. Uno strato inferiore = eterotrofo (nutrito da altri) o "fascia bruna" di suolo o sedimenti, materiali di decomposizione, radici, ecc. nel quale predominano l'utilizzazione, la trasformazione e la decomposizione di sostanze complesse.

È importante riconoscere come costituenti dell'ecosistema:

1. Le sostanze inorganiche (C, N, CO2, H2O, ecc.) coinvolte nei cicli della materia
2. I composti organici (proteine, lipidi, ecc.) comprendente il regime climatico e altri fattori fisici.
3. L'aria, l'acqua e l'ambiente di substrato comprendente il regime climatico e altri fattori fisici.
4. I produttori (autotrofi) principalmente

piante verdi che possono sintetizzare cibo da sostanze inorganiche semplici

5. I fagotrofi (phago = mangiare) principalmente animali che interagiscono con altri organismi o materia organica particolata

6. I saprotrofi (sapro = decomporre) o decompositori, organismi eterotrofi soprattutto batteri o funghi, che ottengono la loro energia demolendo tessuti morti o assorbendo materia organica disciolta derivata dall'assimilazione o estratta dalle piante o da altri organismi.

7. I saprofagi (detritivori, frantumatori di particelle organiche, es. vermi) organismi che si nutrono di materia organica morta. Le attività decompositive rilasciano nutrienti inorganici che possono essere utilizzati dai produttori; essi forniscono anche cibo per i macroconsumatori e spesso rilasciano sostanze che inibiscono o stimolano altri componenti biotici dell'ecosistema.

GRADIENTI ED ECTONI

La biosfera è caratterizzata da una serie di gradienti, o zonazione di fattori fisici.

Es. I gradienti di

temperatura dell'artico e antartide ai tropici e dalle cime delle montagne alle valli. Le condizioni ambientali, compresi gli organismi adatti a tali condizioni, cambiano gradualmente lungo un gradiente, ma spesso ci sono punti di brusco cambiamento, conosciuti come ecotoni. Un ecotono è creato dalla giustapposizione di differenti habitat, o tipi di ecosistemi. Il concetto assume l'esistenza di un'interazione attiva tra due o più ecosistemi (o tra patch all'interno degli ecosistemi), ciò fa sì che l'ecotono abbia proprietà che non esistono in alcuno degli habitat adiacenti.

GLI AGROECOSISTEMI (= ecosistemi agricoli)

Gli agroecosistemi differiscono dagli ecosistemi naturali o seminaturali alimentati dall'energia solare (come laghi e foreste) per 3 fondamentali aspetti:

1. L'energia sussidiaria che aumenta o sussidia l'entrata di energia solare, è controllata dall'uomo e consiste di lavoro umano e animale, fertilizzanti, pesticidi,

ecc.2. La diversità di organismi e coltivazioni è enormemente ridotta per massimizzare la resa delle coltivazioni di uno specifico prodotto di uso alimentare o altro genere.

3. Vegetali e animali dominanti sono controllati dalla selezione artificiale piuttosto che dalla selezione naturale

Gli agroecosistemi sono progettati e gestiti per incanalare quanta più energia sussidiaria e solare possibile in prodotti commestibili o in altri prodotti di mercato attraverso un duplice processo:

1. l'impiego di energia sussidiaria per mantenere lavoro che nei sistemi naturali sarebbe compiuto dall'energia solare, consentendo così ad una maggiore quantità di energia solare di essere convertita direttamente in cibo
2. la selezione genetica delle piante, utilizzate come fonte alimentare, e dagli animali domestici per ottimizzare la resa nell'ambiente specializzato ed energeticamente sussidiato.

Come in tutti gli usi del suolo intensivi e specializzati, ci

pochi anni fino a che tutti i nutrimenti sono consumati dal suolo. Allora il sito viene abbandonato, per essere ringiovanito dalla naturale ricrescita della foresta.

3. Irrigazione per allagamento ed altri sistemi non meccanizzati

2. agricoltura convenzionale o industriale (macchine e prodotti chimici forniscono il sussidio energetico), produce cibo che supera le necessità locali facendo così del cibo una merce ed una principale forza di mercato nell'economia piuttosto che fornire beni e servizi di sostegno alla vita fortemente inquinante.

3. agricoltura sostenibile a basso input (lisa), agricoltura alternativa, pone enfasi sulle rese del raccolto e sui profitti sostenibili mentre riduce gli input di combustibili fossili, pesticidi, sussidi e fertilizzanti.

LA DIVERSITÀ DEGLI ECOSISTEMI:

La diversità degli ecosistemi può essere definita come diversità genetica, diversità di specie, diversità di habitat e diversità dei processi.

numero/percentuale di valori di importanza (es. numeri, biomassa, ecc.) ed N è il totale di tutti i valori d'importanza.

Tracciando il grafico dei profili grafici semi-logaritmici, chiamati curve di diversità-dominanza, nei quali il numero o la percentuale di ogni componente è ordinata in sequenza, dalla più alla meno abbondante. Più è rapida la curva, più è bassa la biodiversità.

L'indice di Simpson richiede la somma dei quadrati di ogni rapporto di probabilità ni/N, varia da 0 a 1, con valori elevati che indicano forte dominanza e bassa diversità.

L'indice di Shannon:

Con Pi è la proporzione degli individui che appartengono alla specie i-esima. Una volta calcolato H, l'omogeneità (e) può essere calcolata dividendo H per il logaritmo del numero di specie.

CONTROLLO BIOLOGICO DELL'AMBIENTE GEOCHIMICO: L'IPOTESI DI GAIA

Non solo gli organismi si adattano

All'ambiente fisico, ma la loro azione combinata negli ecosistemi fa sì che l'ambiente geochimico si adatti alle loro necessità biologiche.

Il fatto che la chimica dell'atmosfera, l'ambiente fisico fortemente tampone della terra, e la presenza di una diversità di vita aerobia siano completamente differenti dalle condizioni esistenti in qualsiasi altro pianeta di questo sistema solare, ha portato all'ipotesi di Gaia.

L'ipotesi di Gaia afferma che gli organismi si sono evoluti con l'ambiente fisico, producendo un sistema di controllo complesso autoregolatore che mantiene condizioni favorevoli per la vita sulla terra. (Lovelock, 1979)

Lovelock e Margulus conclusero che l'atmosfera terrestre, per il suo eccezionale contenuto ricco di ossigeno e povero di anidride carbonica,