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 !<=(*>'+!! 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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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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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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." 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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