Gestione e tutela della biodiversità

Gestione e tutela della biodiversità e del paesaggio

Libri

La flora in Italia
Biondi E., 2012. Cap. XIII: pag. 507 e pag. 533-544; Cap. XIV: pag. 547-567 e pag. 602-617. In: Taffetani F. (Ed.) Herbaria. Il grande libro degli erbari italiani. Nardini Editore, Firenze.

Biologia della conservazione

Perché è importante la conservazione?

Perché negli ultimi secoli si sono create condizioni che hanno portato a uno stato di peggioramento delle risorse naturali. Le cause sono:

• Crescita della popolazione mondiale: 1850 miliardi di persone sino ad oggi 7 miliardi di persone circa e 1,22050 si stimano 9 miliardi di persone crescita esponenziale dell'aumento della popolazione che comporta un aumento del consumo delle risorse naturali (legna da ardere, carbone, petrolio [non rinnovabili], legname, pesce [impoverimento degli oceani], selvaggina, territorio [aumento degli insediamenti industriali abitativi], habitat ecc.).
• Tasso di consumo delle risorse e grado di sviluppo e industrializzazione di un paese: questo rapporto sta cambiando cioè più un paese è industrializzato, più il tasso di consumo aumenta perché il consumo di risorse è elevato (non importa il numero della popolazione, ma la civilizzazione. Americano consuma di più rispetto all'indiano).
• Estinzione di specie e di comunità biologiche in natura avviene per la formazione di altre specie, CAUSA: selezione naturale. Ciò che ci interessa è quando la causa è antropica, dovuta alla caccia ed alla distruzione di habitat.
• Ricadute negative sull'uomo: la mancanza di biodiversità ed il peggioramento dei servizi ecosistemici si risente negativamente sull'uomo, es. qualità dell'acqua, aria ecc.

L'impronta umana sulla terra

In questa immagine si vede come l'uomo ha trasformato nel corso del tempo il globo. Sono stati scelti degli intervalli che rappresentano l'impatto (intendiamo con impatto non solo città, ma anche distruzione delle foreste, coste ecc.) dell'uomo sulla superficie terrestre. Ci sono zone in cui l'impatto è basso o non c'è stato come le zone meno ospitali, zone dei deserti, zona centrale dell'Australia. Mentre con altri colori si vedono le zone più colpite come Europa, Cina, America.

In questa immagine invece vediamo il cambiamento dell'impronta umana in alcune ecoregioni nel periodo 1993-2009 dopo che ci si è resi conto delle varie problematiche. Le cose sono cambiate e l'impronta umana e degrado è migliorato nei paesi ricchi e centri avanzati come Nord Europa, Stati Uniti, l'Africa Centro Settentrionale, India, Indonesia, ancora l'impatto ambientale è elevato proprio perché sono in via di sviluppo e non possono permettersi di ridurre i consumi di risorse.

La biologia della conservazione

La biologia della conservazione è una disciplina scientifica multidisciplinare (necessita di tante competenze) nata per contrastare la perdita di specie e di ecosistemi.

Principali obiettivi:

• Documentare tutta la diversità biologica degli organismi viventi perché per conservare è importante conoscere tutte le specie a tutti i livelli, dove alcune categorie come virus, insetti, batteri che sono poco conosciuti rispetto a mammiferi, piante; UTOPIA dato che ci sono alcuni habitat che sono difficili da raggiungere dall'uomo come profondità marine, ambienti con temperature elevate o nelle foreste pluviali le cui cime sono altissime ed è difficile fare campionamenti o addirittura riconoscere alberi.
• Studiare l'impatto dell'uomo sulle specie, sulla variabilità genetica e sugli ecosistemi: dobbiamo capire come funzionano e come sono organizzati, morfologicamente, fisiologicamente, molecolarmente così da capire come l'uomo può interagire e…
• …Sviluppare approcci metodologici e tecniche per prevenire l'estinzione di specie, mantenere la variabilità genetica intraspecifica e proteggere ed eventualmente ripristinare le comunità biologiche con le loro annesse funzioni ecosistemiche.

È nata alla fine degli anni 80 per sopperire all'inadeguatezza delle discipline tradizionali applicate alla gestione delle risorse (agronomia, scienze forestali, biologia della fauna selvatica e della pesca).

La biologia della conservazione integra la biologia applicata e teorica: nucleo teorico della biologia della conservazione: Biologia delle popolazioni, Tassonomia, Ecologia, Genetica. A queste si uniscono scienze applicate quali: Scienze forestali, Gestione della fauna selvatica.

La biologia della conservazione incorpora idee provenienti da altre discipline quali:

• Diritto ambientale
• Politiche ambientali per gestire dobbiamo avere delle norme così da raggiungere l'obiettivo.
• Etica ambientale
• Economia ambientale
• Ecologia degli ecosistemi
• Climatologia
• Scienze sociali: antropologia, sociologia, demografia, geografia, educazione ambientale

Origini della biologia della conservazione

Sicuramente prende origine da Filosofie e Religioni per il rapporto uomo-natura; XIX secolo: movimenti filosofici e artistici, nascita dei primi Parchi Naturali negli Stati Uniti. In Europa: movimento conservazionistico in Gran Bretagna che fece sorgere numerose associazioni.

XX secolo: nascita negli Stati Uniti dei movimenti ambientalisti. Silent Spring libro che parla della morte di numerosi insetti utili a causa di pesticidi. Ipotesi Gaia, Deep Ecology che sarebbe un movimento ecologico integralista che prevede che non si debbano più usare le risorse naturali e tornare indietro, diverso contatto della natura. Nascita di concetti importanti quali: Risorse naturali: alcuni aspetti della natura che possono essere usati dall'uomo per sé; Gestione degli ecosistemi e Sviluppo sostenibile: non si deve eliminare lo sviluppo, anzi questo ci deve essere, ma sostenuto dalla natura e che non porti alla distruzione.

In Europa: nascita del primo Parco Nazionale in Svezia (1909); in Gran Bretagna emanazioni delle prime leggi per la protezione dell'ambiente, Fondazione del WWF (1961). 1992: Earth Summit a Rio de Janeiro in cui venne sottoscritta da 178 paesi la Convention on Biological Diversity (CBD). In Europa viene emanata la Direttiva Habitat. Non hanno firmato USA e Città del Vaticano.

Principi etici su cui si basa la biologia della conservazione

• La diversità di specie e di comunità biologiche (biocenosi) deve essere preservata;
• La prematura estinzione delle specie e delle popolazioni deve essere evitata (da cause umane) e prevenuta da quando si vede un peggioramento;
• La complessità dei sistemi ecologici deve essere mantenuta;
• L'evoluzione deve continuare con processi naturali;
• La biodiversità ha un valore intrinseco.

Cos'è la biodiversità?

Esistono tante definizioni, alcune simili tra loro: es. è la varietà delle forme di vita a livello genetico, popolazione, specie, comunità e livelli di ecosistemi.

Definizione della CBD: "Diversità biologica" significa la variabilità tra gli organismi viventi a tutti i livelli, compresi, inter alia, gli ecosistemi acquatici terrestri, marini e altri e i complessi ecologici di cui fanno parte; ciò include la diversità all'interno delle specie, tra le specie e degli ecosistemi.

La biodiversità è la diversità della vita: la varietà delle forme viventi. «La biodiversità è la ricchezza della vita sulla Terra, i milioni di piante, animali, microrganismi, i geni che essi contengono, i complessi ecosistemi che essi costruiscono nella biosfera» (World Wildlife Found, 1989).

Tre livelli di analisi

• Specie: molteplicità delle specie viventi nel pianeta e comprende piante, animali, funghi, protisti, batteri, archea e virus.
• Geni: la variabilità genetica intraspecifica sia tra popolazioni geograficamente separate, sia tra individui appartenenti alla stessa popolazione.
• Comunità/ecosistemi: differenze tra comunità di specie e tra ecosistemi che le comunità costituiscono oltre alle relazioni che si instaurano tra le specie e le comunità e tra fattori biotici e abiotici all'interno di ogni ecosistema.

Tutti i livelli in cui la biodiversità si esprime sono importanti per l'uomo in quanto:

• La variabilità di specie è fonte di risorse alternative (cibo, materie prime, principi attivi per farmaci ecc.).
• La variabilità genetica rappresenta il patrimonio a cui l'uomo può ricorrere per selezionare nuove razze, varietà, resistenza a malattie ecc.
• La variabilità a livello di comunità e ecosistema fornisce benefici (qualità delle acque, controllo delle piene, difesa dall'erosione, purificazione dell'aria ecc.).

Diversità a livello di specie

Comprende tutta la gamma di specie viventi sulla Terra. È fondamentale conoscere questo patrimonio per poterlo conservare e gestire in maniera adeguata.

Concetto di specie

• Morfologico: insieme di individui tra loro simili ma distinguibili da altri per caratteristiche morfologiche, fisiologiche, biochimiche, genetiche (sequenze geniche, marcatori molecolari).
• Biologico: popolazione i cui membri, in condizioni naturali, sono liberamente interfecondi. Ernst Mayr, 1942: una specie è un gruppo di individui realmente o potenzialmente interfecondi (in grado di riprodursi tra loro e dare origine a prole fertile) riproduttivamente isolato da altri gruppi.

Problemi:

• Razze e varietà con marcate differenze morfologiche;
• Ibridi sterili e ibridi fertili (inquinamento genetico, esempi: lupo, gatto selvatico, specie ittiche di acqua dolce, ibridazioni interspecifiche e tra piante alloctone e autoctone).

Diversità genetica

Si esprime a livello di popolazioni. Popolazione = insieme di individui appartenenti alla medesima specie che si riproducono tra loro (flusso genico è possibile) e che occupano contemporaneamente una stessa area geografica. Una specie può essere costituita da 1 o più popolazione. Ogni popolazione può essere composta da un numero di individui variabile. Gli individui che compongono una popolazione sono tra loro geneticamente diversi (unicità del genotipo) per via della riproduzione sessuale (ricombinazione genica), gli eventi di mutazione, il flusso genico tra popolazioni vicine, le pressioni ambientali che agiscono sul fenotipo. Differenze nel pool genico esistono anche tra le diverse popolazioni della stessa specie.

Eccezione: popolazioni clonali e popolazioni che si riproducono per partenogenesi. La variabilità genetica (e quindi la diversità genetica) permette alle popolazioni e quindi alle specie di adattarsi ai cambiamenti che si verificano nell'ambiente (es. cambiamenti nel regime climatico, insorgere di malattie, competizioni tra specie ecc.).

Le specie rare hanno una minor variabilità genetica rispetto alle specie ad ampia distribuzione e, di conseguenza, sono più vulnerabili all'estinzione qualora si modifichino più o meno rapidamente le condizioni ambientali. Per questo è importante mantenere elevato il numero di individui delle popolazioni e contemporaneamente proteggere maggiormente le specie rare.

Diversità a livello di comunità/ecosistemi

Una comunità o biocenosi è l'insieme degli individui appartenenti a diverse specie che occupano contemporaneamente un certo territorio (condividono quindi le stesse esigenze ecologiche) e interagiscono tra loro. Vari tipi di interazione tra organismi: predazione, competizione, relazioni mutualistiche, simbiosi, predazione, parassitismo.

Un ecosistema è costituito dall'ambiente abiotico caratterizzato da fattori abiotici di vario tipo (luce, temperatura, precipitazione, substrato, topografia, sostanze organiche e inorganiche presenti nel suolo ecc.) e la/le popolazione/popolazioni vegetali e animali presenti in quel determinato ambiente. Gli ecosistemi sono la sede di importanti processi chimico-fisici quali: ciclo dell'acqua, ciclo del carbonio, ciclo dell'ossigeno, ciclo dell'azoto, fotosintesi, decomposizione della sostanza organica. Sono sistemi aperti in quanto scambiano materia e energia con l'esterno, sono complessi e in grado di auto-organizzarsi (si strutturano autonomamente e sono in grado di controllare la propria attività).

L'ambiente fisico influenza le comunità viventi attraverso: fattori climatici, fattori edafici, geologici e geomorfologici, idrologici. Le comunità vegetali e animali possono modificare le caratteristiche ambientali (abiotiche) quali: velocità del vento, umidità e temperatura dell'aria, caratteristiche dei suoli, concentrazione di ossigeno disciolto nell'acqua, trasparenza delle acque, movimento delle onde ecc.

Le comunità e gli ecosistemi si trasformano nel tempo. La successione è il graduale processo di cambiamento a cui va incontro una comunità a livello della sua composizione specifica, della sua struttura e delle interazioni fra le varie componenti, nonché a livello delle relazioni tra queste e le caratteristiche fisiche dell'habitat in cui essa si trova. Questo processo determina che in un determinato sito si succedano nel tempo diverse comunità. La scala temporale di una successione è molto variabile; ogni comunità rappresenta uno stadio della successione e ogni stadio può mantenersi più o meno a lungo nel tempo. Per descrivere una successione si fa riferimento alle comunità vegetali (fitocenosi) che via via si susseguono ma fanno parte di questo processo anche le altre componenti biotiche e le caratteristiche abiotiche che si modificano esse stesse, Si parla di successione primaria quando una fitocenosi si forma su un substrato nudo e sterile, quasi privo di sostanza organica. Esempio: colonizzazione delle colate laviche, zone di ritiro dei ghiacciai, zone di distacco di frane, fondale di un lago che si è prosciugato ecc. Cap. 2 (Krakatau) E. Wilson «La diversità della vita».

La successione secondaria si verifica quando una fitocenosi presente in un determinato sito va incontro a una perturbazione di origine naturale (es. incendio) o antropica (es. disboscamento, abbandono di un campo coltivato) e la suo posto si insedia un altro tipo di vegetazione che segna l'inizio di una nuova successione.

4° livello di analisi: biodiversità a livello di paesaggio

Il paesaggio è un territorio costituito da un insieme di ecosistemi integrati che si ripete in condizioni simili (Forman & Godron, 1986). È il risultato della complessità dell'interazione tra organismi, ambiente fisico-chimico e l'attività antropica. Non si vedono quasi mai dei paesaggi completamente naturali (nostre zone).

Si può pertanto dire che il paesaggio è allo stesso tempo prodotto della natura e della società. Convenzione Europea del Paesaggio (2000) “il paesaggio è una determinata parte di territorio il cui carattere deriva dall'azione di fattori naturali e umani e dalle loro interrelazioni”.

Slide 34 2_BIODIVERSITA’ è un paesaggio e si vedono tanti aspetti naturali (boschi in primo piano), seminaturali (praterie usate per il foraggio; l'uomo ha tolto il bosco e non sono presenti infrastrutture, ma derivano dall'attività dell'uomo). Ci sono tanti altri aspetti legati all'uomo come strade, casolari, piccoli centri, cava l'uomo ha agito in maniera pesante deturpando il paesaggio per sfruttare le risorse naturali.

Misurare la biodiversità

La biodiversità è multidimensionale, difficilmente riconducibile ad un singolo numero, tuttavia è necessario quantificarla con misure semplici e utilizzabili per le scelte gestionali che di tipo protezionistico. La valutazione può essere effettuata a diversi livelli e a diverse scale spaziali e temporali.

α-diversità: diversità di specie all'interno di un campione o di una comunità ecologica. È il numero di specie presenti in un campione o in una singola comunità ecologica. Rappresenta la ricchezza specifica locale.

β-diversità: diversità di specie tra comunità. Rappresenta il cambiamento della composizione specifica lungo un gradiente ambientale o geografico.

γ-diversità: diversità di specie a livello regionale. È il numero di specie presenti in un'area molto estesa, anche a livello di continente (ricchezza specifica regionale).

Whittaker, 1960 è lui che propone questa classificazione. α diversità: è propria di una unità spaziale definita. β diversità: riflette cambiamenti biotici o di specie. γ diversità: le relazioni tra α e β diversità dipendono dalla scala.

Slide 36 2_BIODIVERSITA’ prendendo 3 regioni diverse in cui ci sono 3 montagne, vediamo che nella prima ci sono più specie rispetto alla regione 2 e 3. Visto che alfa R1 ABCDEF + BCDEF + ABCDEFG=18/3 =6, alfa R2 ABC + DEFG+ DGHIJ =12/3=4, alfa R3 AB+CDE+EFGH= 9/3=3. Gamma diversità= gamma R1 ABCDEFG = 7; gamma R2 ABCDEFGHIJ= 10; gamma R3 ABCDEFGH=8. Beta diversità = R1= 1,2; R2= 2,5; R3=2,7.

Stime quantitative della α diversità

Quantificazione della biodiversità attraverso il numero di specie contenute in una comunità o in un ecosistema.

1. Ricchezza di specie: Numero di specie presenti in una comunità o in un ecosistema. Esempio:

• La ricchezza è relativamente facile da rilevare.
• Non è necessario contare gli individui (solo presenza-assenza).
• È facile da inter…