Elementi base di ecologia e impronta ecologica

Elementi base di Ecologia
e impronta ecologica
03/11/11 Museo Patrimonio Industriale Bologna
1000 e uno modi per parlare di cambiamento climatico
Corso di formazione per docenti
!"#$"
/01%&23045'%&'%$3
90324&2
,49
/12;0552%0612/02%!2
!"##$%"&'(")&*+,'&*-).*(/$*+.)0$1(*
7'408%&'%E'484F'8:0
21/'&3"&3*4"(/*(/$*1,"%'($5
0%1'324293'652%&877@IEE'3'2%
!"#$"%&'%("#)*+,"-.%
/01%&23045'%&'%$36278%90324&81'8%&'%/1':2%0%
!
K,K"G"!"#$$$"%"&'(")(*+",%-",.-/.-%
90324&2%;18&2%<='044'2>?%
!
,4901'52%877@'450142%&07% H#"H"-.-K,!"34(5-(()"6%'%-7+."%"
"##$%&!#'()*+,!'-'#(!.+*/+%00'!
>(/(7'.
/12;0552%0612/02%!2:04'69%A!B84;'4;%C'5B%5B0%37':850D%
!
7'408%&'%E'484F'8:0452%G'E0724;%G0814'4;%H12;18::0%
H.#,"L"!"#?"(22(1-%"@$##"A"$?"'(B%
12(!34%#/5#/!65(4!(4'!3&50%('!%##$%&!'-'#(7!89(4!:8;(4!!<=(*>'+!8?117!5#!@%+='&*#%!
0%1'324293'652%&877@IEE'3'2%9327895'32%10;'24870%/01%7@.:'7'8J#2:8;48
-M%,-!"-K#,!"F",()%-+77+"*."?"(-%"/
!
!
"#*#,"%,-!"-K#,!"#HI$$"A"#JI$$"C
(4
A$'2B%C7!89 !<=(*>'+!!
K,K"G"!"#$$$"%"&'(")(*+",%-",.-/.-%"*+"0.)1+.)%'2("0/+).2+0(
GI"N"%,-!"-K#,!"9&:%("*%/";.2-+)
!
H#"H"-.-K,!"34(5-(()"6%'%-7+."%".)1+%'2%8"%"9&:%("*%/";.2-+)('+("<'*&:2-+./%"*%/"=()&'%"*+"
H.#%,-("#)*+,"-,%.%H#.-"K*+,"
"#$%%! !
&'()*!
>(/(7'.
!
9.22%(";(),+/+M":4(5-(()./*+'
Daniele Zappi - Comune di Bologna, Settore Ambiente
giovedì 3 novembre 2011
ECOLOGIA
•
L'ecologia è la scienza che studia le relazioni esistenti fra gli organismi viventi e
l'habitat nel quale essi vivono.
•
L’ecosistema è l’unità funzionale di base che comprende gli organismi viventi (comparto
biotico), i quali interagiscono con l’ambiente fisico (comparto abiotico: aria, acqua, suolo)
risultando, così, legati tra loro da un punto di vista funzionale e le cui proprietà si influenzano
reciprocamente, essendo entrambi necessari per mantenere la vita sulla terra (E. P. Odum,
1988).
•
La componente biotica si definisce comunità e questa è intesa come l'insieme di
individui appartenenti a più specie diverse che vivono in un determinato spazio e con esso e fra
di essi interagiscono.
•
La componente abiotica, l'habitat invece è lo spazio occupato da una comunità considerato
in tutte le sue caratteristiche fisiche, chimiche, climatiche, geologiche, morfologiche, ecc.
Queste due componenti dell'ecosistema interagiscono fra loro così la comunità
modifica l'habitat e viceversa.
giovedì 3 novembre 2011
ecosistema
Sistema termodinamicamente aperto: scambia energia e materiali con il mondo esterno.
E’ evidenziabile un ambiente di ingresso (o di input o di immissione) ed un ambiente di
uscita (o di output o di emissione)
Connessioni dell’ecosistema con l’esterno
Altre
fonti di
energia
Ambiente di
entrata
Ambiente di
uscita
Sistema
considerato
Materiali e
energia
trasformati
Materiali e
organismi
Energia perduta
come calore
L’ecosistema è l’insieme del sistema considerato più le
connessioni con l’ambiente di entrata e l’ambiente di uscita
Ecosistema = S + AE + AU
giovedì 3 novembre 2011
ecosistema, flusso di energia
La biosfera è attraversata da un
continuo flusso di energia che
proviene dal sole, l’energia luminosa,
che viene utilizzata da un gruppo di
molecole, la clorofilla ed i pigmenti
fotosintetici,
che
per
primi
trasformano la luce in sostanza
organica (nutrimento per l’intero
ecosistema biosfera).
Di tutta l’energia solare che giunge sulla Terra, solo
una piccola quantità è disponibile per finalità
biologiche: la luce solare assorbita dalle piante è
circa l’1%; il 60% viene riflessa e la maggior parte
di quella restante viene assorbita da oceani,
atmosfera e terre emerse per essere subito irradiata
nello spazio come calore.
giovedì 3 novembre 2011
ecosistema, flusso di energia
•
Ogni anno gli organismi fotosintetici utilizzano 1019 Kcal di energia solare. Questo
flusso di energia biologica è ben 20 volte maggiore del flusso di energia che passa
attraverso tutte le macchine costruite dall’uomo esistenti sulla terra.
L’energia segue i due principi della termodinamica:
•
1° Principio della termodinamica o legge della conservazione dell’energia: l’energia
non può essere creata o distrutta, può solo essere trasformata da una forma all’altra.
•
2° Principio della termodinamica: qualunque trasformazione spontanea procede nel
senso di un aumento dell’entropia
La materia tende a portarsi a bassi livelli di energia; ogni trasformazione comporta una
perdita di energia in forma di calore; la resa, però, non è mai del 100%.
L'entropia è una misura della energia non disponibile derivante dalle trasformazioni. E’
l’indice generale del disordine associato alla degradazione dell'energia.
La vita è una continua riorganizzazione della materia in forme complesse (le molecole
organiche) ed ha quindi una direzione opposta a quella del massimo disordine. Questo è
possibile solo a spese dell’energia solare che passa da una forma biologicamente utilizzabile, la
luce, ad una non più utilizzabile, il calore.
giovedì 3 novembre 2011
ecosistema, flusso di energia
La circolazione dei materiali all'interno dell'ecosistema che coinvolge sia la
componente abiotica (cicli biogeochimici) sia quella biotica (trasferimenti lungo le
varie catene alimentari e dalle catene di pascolo alle catene di detrito).
giovedì 3 novembre 2011
ecosistema, produzione primaria
L’energia luminosa del sole viene catturata dagli organismi
vegetali (autotrofi) e trasformata in energia chimica, in forma di
composti del carbonio (principalmente tra C, H, O) andando, così,
a costituire la sostanza organica che contiene una quantità di
energia maggiore di quella contenuta nella anidride carbonica e
nell’acqua; la quota, così, guadagnata può essere recuperata e
utilizzata con la respirazione. Questo primo passaggioFotosintesi
viene e Respirazione
definito produzione primaria e gli organismi vegetali produttoriEnergia
primari o organismi autotrofi (le alghe verdi, le piante superiori, ⇓
6CO2 + 6H2O
C6H12O6 + 6O2
ecc.), capaci di svolgere la fotosintesi clorofilliana.
Fotosintesi e Respirazione
Energia
⇓
6CO2 + 6H2O
C6H12O6 + 6O2
C6H12O6 + 6O2
Formazione di struttura “ordinata “ e “improbabile”
Produzione di energia più concentrata e più utilizzabile
Diminuzione dell’entropia
C H O + 6O
giovedì 3 novembre 2011
Formazione di struttura “ordinata “ e “improbabile”
Produzione di energia più concentrata e più utilizzabile
Diminuzione dell’entropia
6CO + 6H O
⇓
Energia
6CO2 + 6H2O
Formazione di struttura “disordinata “ e “probabile”
Produzione di energia più dispersa e meno utilizzabile
Aumento dell’entropia
ciclo del carbonio (C)
Il carbonio è il principale costituente della sostanza organica di animali e piante. Tre stadi di
ossidazione metano (CH4) (più ridotto), sostanza cellulare (CH2O)n , anidride carbonica (CO2)
(più ossidato).
- processo fotosintetico (autotrofi): fissazione della CO2 atmosferica in aerobiosi, formando
carboidrati e liberano O2 che entra in atmosfera.
- respirazione metabolica e fermentazione (eterotrofi): i carboidrati vengono impiegati come
fonte di energia e immessa sotto forma di CO2 e CH4
giovedì 3 novembre 2011
ecosistema, catena del pascolo
I consumatori o organismi
eterotrofi, si cibano degli autotrofi
e utilizza parte della materia e
dell’energia chimica contenuta
nella sostanza organica vegetale
per
sintetizzare
le
proprie
strutture.
Queste catene, non si svolgono
mai in forma lineare, ma si
ramificano in un complesso
intreccio di relazioni nutritive,
dando origine alle reti alimentari
o reti trofiche, in un delicato
equilibrio tra i diversi organismi
viventi che le compongono.
giovedì 3 novembre 2011
ecosistema, stabilità
Gli ecosistemi sono l’insieme di più componenti perciò rispondono in maniera diversa ad uno
stimolo.
Le relazioni tra i produttori e i consumatori, tra prede e predatori sono tutti limitati e controllati
dal flusso di energia che si trasforma da forma concentrata a forma dispersa. Alla base della
diversità genetica, che ha portato al differenziamento cellulare e genetico sulla terra, che a sua
volta ha portato alla formazione di migliaia di specie diverse, c’è l’utilizzazione di energia.
Ciascun corredo genetico si adatta ad utilizzare una certa quantità di energia.
Rete trofica semplificata per la foresta di Wytham Woods in Inghilterra (Varley, 1970)
giovedì 3 novembre 2011
ecosistema, catena del detrito
Vegetali e animali morti e le loro deiezioni vengono ingerite da detritivori (macromicroinvertebrati) e decomposte decompositori (funghi, batteri e altri microrganismi che
vivono nei terreni). A loro volta i microrganismi decompositori possono costituire alimento per
altri consumatori, compresi i detritivori che li ingeriscono insieme al sedimento, e così il ciclo
continua. Si rimette, così, a disposizione dei vegetali la sostanza inorganica (elementi minerali)
per nuovi processi di sintesi.
giovedì 3 novembre 2011
ecosistema, esempio eutrofizzazione
Sedimento marino
superiore processo
aerobico di ossidazione:
produzione ossigeno
(O2), acqua (H2O),
anidride carbonica
(CO2), nitriti (NO2-)
e nitrati (NO3-).
più in profondità,
processo anaeronico
riducente: produzione
di gas ridotti che
diffondono verso gli
strati superiori: acido
solfidrico (H2S),
metano (CH4),
giovedì 3 novembre 2011
ecosistema, piramide ecologica
Rappresentazione
grafica
del
ruolo
ecologico
degli
organismi
in
un
ecosistema in termini di
produttività. Il flusso di
energia e materiali in un
ecosistema può essere
rappresentato attraverso
le piramidi ecologiche
di energia o numeriche o
di biomassa)
Solo il 10% della biomassa
del
gradino
inferiore
diventa biomassa di quello
superiore
(progressivo
degrado dell’energia in
calore dovuto alle reazioni
metaboliche).
giovedì 3 novembre 2011
#*#($%(4*!%5%6,#*(+"(6*#!%-%*#%(,48%"#&,+%9(&*2#,#!*(5,3*2"3*+%9($*+*(,++*2,(2%)2"#!"(+:,662"$6%4"#&*("(/0"$&*()01(
,3"2"(+*($&"$$*(+%4%&"(5%#%&*($0)"2%*2"()2"6"!"#&"9($"(+"(6*#!%-%*#%(,48%"#&,+%($*#*(,#,+*;7"(,(/0"++"(6,2,&&"2%$&%67"(
!"++,()2"6"!"#&"(62"$6%&,9(*))02"(%+(+%4%&"(<()%=("+"3,&*9($"(+"(6*#!%-%*#%($*#*(4%;+%*2%9(*(%#5%#"(%+(+%4%&"(<()%=(8,$$*(
!"+( )2"6"!"#&"( $"( +"( 6*#!%-%*#%( $*#*( )";;%*2%>( ?,+"( &%)*+*;%,( !%( ,662"$6%4"#&*( <( )2*)2%,( !"++"( )*)*+,-%*#%(
5%&*)+,#6&*#%67"(/0,#!*($*#*($*;;"&&"(,(5"#*4"#%(!%("0&2*5%--,-%*#">(
(
ecosistema, popolazione
Popolazione: l’insieme di individui appartenenti alla stessa specie che vivono in un determinato
spazio fisico o habitat.
La “capacità portante” (K) o “capacità di carico” descrive quanti individui di quella popolazione
!%()*)*+,-%*#".(/0"$&,()01(,22%3,2"(,(-"2*(*))02"(,!(0#(3,+*2"(4%#%4*(#"+(/0,+"("$$,()"24,#"(5%#*(,(67"(
possono vivere in quell’habitat (quindi la massima densità teorica sostenibile)
*!%5%6,#*(+"(6*#!%-%*#%(,48%"#&,+%9(&*2#,#!*(5,3*2"3*+%9($*+*(,++*2,(2%)2"#!"(+:,662"$6%4"#&*("(/0"$&*()01(
$&"$$*(+%4%&"(5%#%&*($0)"2%*2"()2"6"!"#&"9($"(+"(6*#!%-%*#%(,48%"#&,+%($*#*(,#,+*;7"(,(/0"++"(6,2,&&"2%$&%67"(
6"!"#&"(62"$6%&,9(*))02"(%+(+%4%&"(<()%=("+"3,&*9($"(+"(6*#!%-%*#%($*#*(4%;+%*2%9(*(%#5%#"(%+(+%4%&"(<()%=(8,$$*(
"!"#&"( $"( +"( 6*#!%-%*#%( $*#*( )";;%*2%>( ?,+"( &%)*+*;%,( !%( ,662"$6%4"#&*( <( )2*)2%,( !"++"( )*)*+,-%*#%(
6&*#%67"(/0,#!*($*#*($*;;"&&"(,(5"#*4"#%(!%("0&2*5%--,-%*#">(
(
r strategia - accrescimento esponenziale
dN/dt = rN
(
K strategia
- accrescimento( sigmoide
(
dN/dt = rN(K-N/K)
(
N è uguale al numero totale di individui che compongono
la popolazione
(
@,(6023,(!%(,662"$6%4"#&*($%;4*%!"(%#3"6"(<(!"#$%&'A!%)"#!"#&"9()2*)2%,(/0%#!%(!%(/0"++"()*)*+,-%*#%(67"(2%$"#&*#*(
r è il tasso intrinseco di accrescimento che rappresenta
la variazione del tasso di natalità (b) meno il tasso di mortalità (d)
!"++:,55*++,4"#&*("()"2(+"(/0,+%(%+(&,$$*(!%(#,&,+%&'("(%+(&,$$*(!%(4*2&,+%&'(3,2%,#*(%#(50#-%*#"(!"++,(!"#$%&'9(%+()2%4*(%#(
K è la capacità portante dell’ambiente
4*!*(%#3"2$*("!(%+($"6*#!*(%#(4*!*(!%2"&&*>(B#(;"#"2"(%#(&,+%()*)*+,-%*#%($%(,))+%6,(%+(!"#$%#!#&'(#')**++($"6*#!*(%+(
(
giovedì 3 novembre 2011
!
"#
ecosistema, comunità
Comunità: due o più popolazioni che vivono nello stesso habitat e che interagiscono fra loro
(in modo negativo, neutro o positivo)
competizione (- -)
predazione (+ -)
parassitismo (+ -) es: afidi
simbiosi o mutualismo (+ +) es: Zooxantelle e polipi coralli
In un ecosistema giovane prevalgono le relazioni di tipo negativo, in un ecosistema
evoluto e stabile prevalgono le relazioni di tipo positivo o misto
giovedì 3 novembre 2011
ecosistema, struttura della comunità
Nicchia ecologica
“La nicchia è una suddivisione dell’ambiente occupato da una specie: è l’estrema unità
distributiva entro la quale una specie è racchiusa dai suoi limiti strutturali e
funzionali” (Grinnell, ornitologo; 1917,1924,1928)
Nicchia fondamentale: è una caratteristica della specie e risulta geneticamente determinata.
Nicchia realizzata: più piccola od al massimo uguale alla prima, è propria della popolazione e
rappresenta il risultato di tutte le forze evolutive che agiscono su quella popolazione in un
determinato habitat (competizione interspecifica).
La nicchia ecologica può essere spaziale e temporale
L'introduzione di una specie implica l'occupazione di una nuova nicchia o della nicchia di
una specie preesistente, l'effetto generalmente sul funzionamento dell’ecosistema può essere di
neutralità, di vantaggio o di svantaggio.
Circa il 20% dei casi di estinzione di uccelli e mammiferi è da attribuirsi all'azione diretta di animali
introdotti (competizione per risorse limitate, predazione da parte della specie introdotta e alla diffusione di
nuove malattie e parassitosi).
giovedì 3 novembre 2011
ecosistema, struttura della comunità
esempi: introduzione specie alloctone
Vongola verace, o vongola filippina (Ruditapes philippinarum), che ha
portato in molte zone alla scomparsa della specie autoctona (Tapes
decussatus).
Procambarus clarkii (gambero rosso della Louisiana) importato in Toscana da
un'azienda di Massarosa, vicino al lago di Massacciuccoli, per un tentativo
di commercializzazione. Specie è onnivora, mangia uova di pesci, di anfibi
(rane e salamandre su tutti) e di insetti acquatici, e le specie vegetali presenti
(alghe, piante acquatiche). Addirittura è in grado di resistere e respirare fuori
dall'acqua per alcune ore, e cibarsi delle coltivazioni poste attorno ai corsi
d'acqua. Scava profonde tane (fino a 1,5 m) rischiando di indebolire gli argini
di fiumi e torrenti. Essendo poi originario di zone calde, sopporta elevate
temperature, come 40-50 °C
Myocastor coypus (Nutria o castorino), specie erbivora, si ciba di ogni specie
vegetale e scava grandi canali causando danni al sistema idraulico di corsi
d’acqua. Originario del Sud America, dove il suo predatore è il caimano, in
Italia non ha predatori!
giovedì 3 novembre 2011
ecosistema, struttura della comunità
La nicchia è composta da organismi specialisti e generalisti. Gli specialisti sono efficienti nell'uso
delle loro risorse quindi, diventano spesso molto abbondanti quando le loro risorse sono
ampiamente disponibili. La loro nicchia è limitata e spesso sono vulnerabile ai cambiamenti o alle
perturbazioni. I generalisti non sono mai localmente abbondanti, hanno una nicchia in genere più
ampia, e tendono ad essere maggiormente adattabili agli ambienti mutevoli o fluttuanti.
In agricoltura le specie coltivate selezionate, altamente specializzate, funzionano bene finché le condizioni del
terreno, dell’acqua e dei nutrienti rimangono favorevoli e i pesticidi tengono a bada gli insetti e le malattie e le
specie generaliste (ecosistema con bassa diversità). Ma se una qualsiasi di queste condizioni cambia l'intera
coltura può fallire, mentre una razza meno specializzata potrebbe essere in grado di resistere.
paesaggio
agricolo
francese
valli del
mazzano
(Comacchio)
giovedì 3 novembre 2011
ecosistema, equilibrio
Gli ecosistemi naturali sono caratterizzati da una complessa rete di relazioni tra i vari fattori
biotici e abiotici, e tendono a raggiungere un o stadio di equilibrio (climax), anche se in
continua evoluzione. Quanto più l’ecosistema è in climax tanto più l’omeosatsi (capacità di
resistere al cambiamento e rimanere in una condizione di equilibrio) funziona regolarmente.
Appalachi meridionali negli anni ’40, una ruggine (malattia micotica) aveva ucciso gli alberi del castagno
dominante (90% della biomassa totale di legno), diverse specie di querce hanno gradualmente preso il
posto dei castagni, e la densità dei fusti è ritornata ai livelli precedenti l'epidemia, in circa 50 anni.
Solo negli ecosistemi immaturi (appena nati o degradati), i fenomeni di autoregolazione
possono non funzionare a dovere (impatto antropico)
giovedì 3 novembre 2011
La componente 2 esercita
un controllo sulla
componente 1 mantenendo
la condizione di stato
stazionario
(Es.: preda-predatore)
Prestazione
Perturbazione
1c
Risposta effettiva
ecosistema, stabilità
Risposta alla perturbazione
in assenza di controllo
Tempo
Le tre componenti 1a, 1b, 1c,
svolgono lo stesso ruolo nel
sistema. Il danno ad una di
esse non compromette il
funzionamento complessivo
(Es.: diverse specie di
produttori)
Diversità delle specie = stabilità dei sistemi (e delle comunità biotiche).
Stabilità = utilizzazione globale dell’energia in quella specie
Resistenza e Resilienza
giovedì 3 novembre 2011
Perturbazione
Misura della
resistenza
Stabilità di resilienza =
capacità di recupero a seguito
di perturbazione, ovvero una
volta subito il danno quanto
tempo occorre per recuperare,
ricostruire il sistema.
Regolare ampiezza
delle oscillazioni
Funzione ecologica
Stabilità di resistenza =
capacità di un ecosistema di
resistere
ad
una
perturbazione
(es.:
inquinamento) e mantenere la
sua stabilità e funzioni intatte.
Misura della resilienza
Tempo
ecosistema, stabilità
Ecosistemi naturali = + eterogeneità dell’habitat, + diversità di specie, costante n°
individui, + omeostasi
Ecosistemi artificiali (es. agricolo) = - eterogeneità dell’habitat, " - diversità di specie, + n°
8%79":9;"<"=)(44%/%'(>%+&."4.'+&-+"12%00(3.$"-.%"0%#%"-%"5.7.0(>%+&.?"4+5$(##+40("())("7(,,("-.%"')%,%"0.$$.40$%"
organismi
della stessa specie (> la produttività netta della comunità), - omeostasi
"
=+,."%&"0600%"%"4%40.,%"-%"')(44%/%'(>%+&.?").".''.>%+&%"4+&+"/$.@6.&0%".-"%"'+&/%&%"0$("%"*%+,%"4+&+"'+&/64%9"!&+)0$.")."
L’omeostasi
non è quasi mai frutto di equilibri semplici (preda-predatore, cibo/+$,."-%"(''$.4'%,.&0+"-.))."#%(&0."&+&"'+$$%4#+&-+&+"0600."&.))+"40.44+",+-+"()"')%,(A"%&/%&.")."'+,6&%0B"5.7.0()%"
$%4#.''2%(&+"()0$%"/(00+$%"+)0$."())("0.,#.$(06$("."())."#$.'%#%0(>%+&%"#%+5+4.?"%&"#($0%'+)($.")("0+#+7$(/%(?"%)"46+)+?"7)%"
consumatore),
bensì di intricate reti alimentari, dove ogni organismo può essere legato a
%&'.&-%?")."5($%(>%+&%"40(7%+&()%"-.)"')%,(".")C.$*%5+$%(")(4'%(&+"%)")+$+"4.7&+9"
molti altri;
per questo, la scomparsa di una singola specie, in natura, può spesso essere
D.))("E(*9":9;"5.&7+&+"$%#+$0(0.")."'($(00.$%40%'2."7.&.$()%".'+)+7%'2.?",.44."("'+&/$+&0+"&.%"5($%".'+4%40.,%9"
compensata
da altre, complementari, nella stessa nicchia ecologica.
"
!-61%5-%
,/1.-.+,7""
B1*,.+"%
+*16-/"2,"
C"//0-"%
7,5-+,**"4,""
A">"4""
8*"+,*-"%
+,76,*"+""
!945*""
=,.,*+1"
)">,*4,"
"
giovedì 3 novembre 2011
!"#$%&$'%(%)"*"++,*-.+-/0,%,/1213-/0,%3,4,*"2-%5,-%6*-4/-6"2-%,/1.-.+,7-%5,22"%+,**"%
8*159:-14,% ;221/":-14,% =->,*.-+?% A+"#-2-+?%5- !,76-%5-%
A+*"+,3-"%
B"++1*-%
8*-7"*-""
<9+*-,4+-" @94:-14"2," *,.-.+,4:"" *,.-2-,4:"" 517-4"4+," 2-7-+"4+-"
()0%44%,("
*%+,(44("
()0%44%,("
()0("
)6&72%44%,%" F"
)6'."
,.-%("
46+)+G*%+,"
,.-%(G*(44(" *%+,(44("
,.-%("
46+)+"
*(44("
*(44%44%,("
(44.&0."
()0("
*(44("
*$.5%"
$"
/6+'+G('@6("
,.-%("
,.-%("
*(44("
*(44("
*$.5%"
*$.5%"
$"
FG$"
('@6(G/6+'+"
('@6(G0.,#"
,.-%("
*(44%44%,("
()0("
)6&72%"
*$.5%44%,%"
)6&72%"
$GF"
$"
F"
0.,#.$(06$("
('@6("
)6'."
46+)+"
*(44("
*%+,H4.,%I" *(44%44%,("
46+)+G*%+," *(44%44%,("
ecosistema, biodiversità
La biodiversità è un concetto che include la diversità genetica all'interno di una
popolazione, il numero e la distribuzione delle specie in un'area, la diversità di gruppi
funzionali (produttori, consumatori, decompositori) all'interno di un ecosistema, la
differenziazione degli ecosistemi all'interno di un territorio.
Garantire un'elevata biodiversità è problema che interessa la qualità della vita e la
sopravvivenza di ciascuno di noi:
valore diretto: risorse di cibo, acqua, carburante, materiali da costruzione, risorse
genetiche e medicinali
valore indiretto: servizi garantiti dalla funzionalità degli ecosistemi. Riciclo di aria, acqua
e nutrienti indispensabili per la vita di ogni forma vivente sulla terra. Foreste e oceani,
assorbono i sottoprodotti delle attività agricole e industriali rallentando l'accumulo nell'atmosfera
di biossido di carbonio e di altri gas responsabili dell'effetto serra e dei cambiamenti globale del
clima.
Maggiore biodiversità, ovvero maggiore eterogeneità dell’habitat e genetica, garantisce
una minore vulnerabilità degli ecosistemi in caso di eventi critici.
giovedì 3 novembre 2011
Impronta ecologica
Una specie è detta in soprannumero quando supera la capacità di carico dell'ambiente.
In caso di soprannumero esistono due possibilità per riallinearsi alla capacità di carico
dell'ambiente in cui vive: se rimane costante (o continua a crescere) la popolazione deve
ridurre il consumo pro capite di risorse e di produzione di rifiuti, se invece rimane
costante il consumo pro capite, deve ridurrei la densità
La capacità di carico del genere umano è difficile da calcolare: i consumi umani non
dipendono esclusivamente da esigenze biologiche; le forme e l’uso delle risorse variano
enormemente da luogo a luogo e nel tempo; l'uomo attinge direttamente e
indirettamente alla produttività di ecosistemi lontani.
Nel caso della specie umana, l'uso del
petrolio ci ha permesso di arrivare a
risultati prodigiosi nell'estrazione delle
risorse e nella produzione di rifiuti, che
sarebbero stati assolutamente impensabili
e stanno premettendo all'umanità di
restare a lungo in una situazione di
soprannumero.
giovedì 3 novembre 2011
Impronta ecologica
Immaginiamo una città racchiusa da una cupola trasparente che lasci entrare la luce
solare, ma che impedisca ogni scambio di materia con l'esterno: la sopravvivenza delle
persone che vivono nella cupola dipende da ciò che è contenuto all'interno.
Immaginiamo di poter allargare la cupola fino ad avere un territorio sufficiente per
mantenere tutti gli abitanti della città sostenendone i consumi ed assorbendone i rifiuti.
La quantità di superficie coperta dalla cupola corrisponde all’impronta ecologica della
comunità che vive sotto di essa.
Misura quanta superficie in
termini di terra e acqua la
popolazione
umana
necessita per produrre, con
la tecnologia disponibile, le
risorse che consuma e per
assorbire i rifiuti prodotti
giovedì 3 novembre 2011
Impronta ecologica
Metodo elaborato inizialmente nel 1990 da Mathis Wackernagel
e William Rees dell’Università della British Columbia,
L’impronta ecologica misura il consumo delle risorse naturali da
parte degli uomini e viene confrontata con la capacità della natura
di rinnovare queste risorse (biocapacità: capacità di produzione
biologica di un’area in un certo anno)
L’impronta di un paese è l’area totale richiesta per:
• produrre gli alimenti e i materiali che consuma (impronta di
terreni agricoli, aree di pesca e foreste)
• assorbire i rifiuti dell’energia che consuma (impronta dei
combustibili fossili, energia idroelettrica e nucleare)
• fornire lo spazio per le infrastruture (impronta di aree per
abitazioni, trasporti, industria)
giovedì 3 novembre 2011
Impronta ecologica globale
•L’Impronta Ecologica Globale è l’area di biosfera produttiva necessaria a mantenere il
flusso di materiali dell’economia umana secondo gli attuali sistemi di gestione della
produzione.
• espressa in ettari o in “numero di pianeti”(un pianeta corrisponde alla capacità
biologica della terra in un dato anno)
•i
calcoli sono basati principalmente
sui dati pubblicarti da FAO, IEA
(Internationale Energy Agency) e
IPCC (Intergovernmental Planet on
Climate Change) e da studi pubblicati
su riviste scientifiche. La metodologia
di calcolo è in costante evoluzione.
• la biocapacità misura la capacità di
produzione biologica di un’area in un
certo anno
• la bioproduttività è la produzione
biologica per ettaro e per anno
giovedì 3 novembre 2011
Impronta ecologica, calcolo
Si basa sul concetto che ogni unità di materiale o energia consumata, corrisponde ad una
certa estensione di territorio.
Si considera l'utilizzo di sei categorie principali di territorio:
1) terreno per l'energia: l'area di foresta necessaria per assorbire l'anidride carbonica
prodotta dall'utilizzo di combustibili fossili o per ottenere vegetali (biomasse) da cui
ricavare combustibile, in sostituzione di quello fossile
2) terreno agricolo: superficie arabile utilizzata per la produzione di alimenti ed altri beni
(iuta, tabacco, ecc.)
3) pascoli: superficie destinata all'allevamento
4) foreste: superficie destinata alla produzione di legname
5) superficie edificata: superficie dedicata agli insediamenti
abitativi, agli impianti
industriali, alle aree per servizi, alle vie di comunicazione
6) mare: superficie marina dedicata alla crescita di risorse per la pesca
Ad ogni superficie viene attribuito un peso proporzionale alla sua produttività media
mondiale, si individua così l'"area equivalente" necessaria per produrre la quantità di
biomassa usata da una data popolazione misurata in "ettari globali" (gha).
giovedì 3 novembre 2011
Impronta ecologica, calcolo
Il conteggio si limita alle categorie principali di consumo e a beni specifici (misurazioni
dirette dei consumi personali o familiari, oppure medie di nazioni, regioni, città, partendo
da dati statistici regionali o nazionali aggregati)
• consumo individuale medio dei principali beni
• consumo netto = produzione + importazione - esportazione
• superficie necessaria per un certo bene = consumo medio annuale pro-capite (kg/
persona) / produttività media annuale per ettaro
ESEMPIO: la sup. necessaria per l’abitazione comprende il terreno e le infrastrutture su cui la
casa è stata costruita, sia il territorio necessario per produrre i materiali da costruzione e la sup. per
l'energia e per il riscaldamento. La sup. necessaria per produrre un chilo di pane comprende 24
m² di terreno agricolo per coltivare il grano, 31 m² di terreno "energetico" per i concimi, i pesticidi, i
macchinari usati per la coltivazione, la lavorazione ed il trasporto
•impronta ecologica pro-capite di una persona media IE = somma sup. appropriata pro
capite dagli “n” beni consumati annualmente
• l'impronta dell'intera popolazione IEp = impronta ecologica pro-capite x popolazione
Il risultato non è statico ma è provvisorio e necessariamente approssimato.
giovedì 3 novembre 2011
Impronta ecologica, risultati
Nel 1961 l'umanità usava il 70% della capacità globale della biosfera, nel 1999 era arrivata al
120% (fonte Mathis Wackernagel)
Nel 2001 l’Impronta Ecologica globale era di 13,5 miliardi di ettari globali, pari a 2,2 ettari
globali pro-capite, superava la biocapacità globale di 0,4 ettari pro capite (21%), la
biocapacità media mondiale è di 1,78 ettari pro capite.
giovedì 3 novembre 2011
Impronta ecologica, risultati
I calcoli dimostrano che l’attuale modello di consumo comporta una impronta ecologica
che eccede la quantità di terra ecologicamente produttiva di quasi il 30%.
La Cina si pone a metà nella
classifica mondiale, al 69° posto, ma
la sua crescita economica (che nel
2005 è stata del 10,2%) e il rapido
sviluppo
economico
che
la
caratterizza giocheranno un ruolo
chiave nell’uso sostenibile delle
risorse del pianeta nel futuro.
giovedì 3 novembre 2011
Impronta ecologica, futuro
SOVRASFRUTTAMENTO: L’umanità nel suo insieme utilizza risorse e servizi della natura
in quantità di più di 1/3 rispetto alla capacità di rigenerazione della natura stessa. Oggi la
Terra ha bisogno di 1 anno e 4 mesi per rigenerare quello che usiamo in un anno.
Se tutti gli esseri umani avessero un'impronta ecologica pari a quella degli abitanti dei
paesi "sviluppati" non basterebbe l'attuale pianeta per sostenerla
scenari ottimisti delle Nazioni Unite
suggeriscono che se il presente trend della
popolazione e del consumo continuasse,
entro
il
2050
avremo
bisogno
dell’equivalente di due pianeti per il
nostro sostentamento.
giovedì 3 novembre 2011
PRVWUDWRQHJOLDQQLXQSURJUHVVLYRSHJJLRUDPHQWRFRQXQGH¿FLWVHPSUHSLPDUFDWRVLD
SHUO¶DXPHQWDUHGHOO¶,PSURQWD(FRORJLFDFKHSHULOGLPLQXLUHGHOOD%
)LJXUD
Impronta ecologica, italiana
Il primo calcolo dell'impronta dell'Italia risale
14
al 1996, in occasione della pubblicazione del
libro di Wackernagel e Rees: risultava di 3,11
ettari globali pro-capite.
Secondo il Living Planet Report (curato dal WWF),
nel 2005 l’impronta ecologica è di 4,2 ettari
globali pro-capite/anno, con una capacità
biologica di circa 1 ettaro, quindi con un
deficit ecologico di 3.1 ettari globali procapite.
Ci vorrebbero 3 Italie per soddisfare i
consumi italiani!
Figura 6
L’impronta ecologica della Provincia di)RQWHwww.footprintnetwork.net
Bologna è di 4,34 ettari globali pro-capite/
anno (aggiornamento 2007)
giovedì 3 novembre 2011
Impronta ecologica, futuro
Principali effetti dello sfruttamento eccessivo delle risorse: collasso dello stock ittico,
diminuzione della copertura forestale, esaurimento dei sistemi d’acqua di sorgente,
crescita di inquinamento e rifiuti, aumento dei problemi di riscaldamento globale..
Lo sfruttamento eccessivo contribuisce anche al sorgere di conflitti e guerre per le risorse,
di migrazioni di massa, di carestia, di malattie e di altre tragedie umane e tende ad avere
un impatto sproporzionato sui ceti più poveri.
L'impronta ecologica ha molti limiti:
• riduce tutti i valori ad una sola unità di misura, la terra
• non fa riferimento all'approvvigionamento da fonti non rinnovabili
• non considera altre emissioni oltre a quella di CO2
• non considera l’impatto delle scorie radioattive
• non misura la dipendenza da risorse non rinnovabili, rifiuti e di materiali non smaltibili.
Fornisce utili indicazioni, ma rimane uno strumento non definitivo per le scelte dei governi.
Anche se si dovesse raggiungere la parità tra consumi e disponibilità questo non ci
assicurerebbe la soluzione dei problemi ambientali. Il danno ambientale reale di cui è
responsabile è molto maggiore di quello che mostra l'impronta ecologica!
giovedì 3 novembre 2011
fonti principali
fonti
Principi di ecologia
• Odum E. P. (1988). Basi di ecologia. A cura di Loreto Rossi, Edizioni Piccin
• Rifkin J. (1982). “Entropia. Una nuova concezione del mondo. Ed. Mondatori.
• Sachs W. (2000). Ambiente e diritti umani. In Gaia, Anno I, n°3, estate 2000, pp.5-6.
• Savignano A. (1997). Etica dell’Ambiente. Franco Angeli, Milano. F. Angeli
• Chapman J.L., Reiss M.J. 1994. Ecologia. Principi e applicazioni. Zanichelli
• Colinvaux P. 1998. Ecologia. EdiSES.
Impronta ecologica
• Mathis Wackernagel, William Rees. Our Ecological Footprint: Reducing Human Impact on
the Earth. Traduzione italiana: L'impronta ecologica. Come ridurre l'impatto dell'uomo sulla
terra. Milano, Edizioni Ambiente, 2004
• Nicky Chambers, Craig Simmons, Mathis Wackernagel. Manuale delle impronte ecologiche.
Principi, applicazioni esempi. Edizioni Ambiente
• http://www.footprintnetwork.org/it/
• calcolo: http://www.footprintnetwork.org/it/index.php/GFN/page/calculators/
• http://www.wwf.it/client/render.aspx?root=556
giovedì 3 novembre 2011