APPUNTI DELLE LEZIONI
CORSO DI GEOPEDOLOGIA – ANNO SCOLASTICO 2002-2003
MATERIALE A DISPOSIZIONE DELLA CLASSE: NON ASPORTARE
NOTA BENE:
Gli appunti sono solo un supporto, una traccia di svolgimento delle lezioni
per quelle parti che non si trovano nel libro. Non sono perciò il materiale
sufficiente per lo studio, ma solo la traccia per integrare quanto presente
sul libro di testo e svolto a lezione.
FATTORI ECOLOGICI E LEGGE DEL MINIMO
TUTTI I FATTORI ECOLOGICI AGISCONO:
1. Determinando la PRESENZA o l’ASSENZA di una specie in un certo ambiente
2. I ritmi di natalità e di mortalità, e pertanto i ritmi di crescita e perciò la NUMEROSITA’ di una
popolazione in un ecosistema
3. Condizionamenti adattativi delle specie ( es: accorciamento delle ali degli insetti in zone
ventose, per selezione naturale, sfruttando la variabilità genetica delle specie)
La LEGGE DEL MINIMO - o LEGGE DI LIEBIG - spiega i meccanismi di crescita degli
individui ( ma ciò vale anche per le popolazioni ) al variare della disponibilità dei fattori ecologici.
Nella formulazione originale, la legge di Liebig gettava dello studio – poi sviluppato
scientificamente, delle tecniche di concimazione in agricoltura:
“ La crescita dei vegetali è determinata dall’elemento che è presente in quantità minore rispetto
ai fabbisogni”
Ampliata in tempi successivi, la legge del minimo spiega le modalità di crescita delle
popolazioni negli ecosistemi:
“ La crescita di un individuo ( o di una popolazione) in un ecosistema è determinata dal fattore
ecologico che è presente in quantità minore rispetto alle necessità “
Tale fattore è detto “fattore limitante” perché di fatto determina il limite massimo di crescita delle
popolazioni.
Vedi grafico a pag. 11:
Ogni specie infatti ha un intervallo ottimale di crescita – quando il fattore ecologico si presenta
ai valori ottimali; al difuori di tali valori ottimali la specie ha ancora possibilità di crescita, ma
ridotta. Ogni specie presenta inoltre i propri limiti di tolleranza per ogni fattore ecologico, al
difuori dei quali la specie non può esistere in un certo ambiente.
A seconda dell’ampiezza di tali intervalli, definiamo le specie come EURIECIE o STENOECIE
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1. TEMPERATURA
Si misura in °C. (gradi centigradi o gradi Celsius)
Per analizzarla, occorre conoscere:
t° media
escursione termica
giornaliera, mensile, annua
La temperatura varia nei diversi ecosistemi e nelle diverse stagioni per effetto di:
latitudine ( diversa inclinazione dei raggi solari = diversa intensità di insolazione)
mese dell’anno ( a seconda della latitudine, a causa dell’inclinazione dell’asse terrestre)
altezza dal suolo ( 0,6°C per ogni 100 m)
situazioni particolari (vicinanza dal mare, correnti aeree e venti, microclimi specifici)
Effetto della temperatura sugli organismi viventi:
-
-
presenza o assenza della specie ( ma alcune specie ricorrono ad accorgimenti per superare i
periodi sfavorevoli:,
ritmo di crescita ( di individui o di popolazioni; le temperature ottimali in genere sono quelle più
elevate perché determinano una maggior velocità dei fenomeni chimici, anche di tipo
metabolico)
adattamenti al freddo: le specie destinate a vivere in ambienti freddi presentano degli
adattamenti particolari quali:
animali:
1. forme globose, con arti ridotti, per diminuire il rapporto massa tra la superficie corporea
esterna, che disperde il calore, e la massa interna (vedi la diversa forma di orsi, foche,
trichechi, contrapposti alle varie giraffe, gazzelle, pantere, scimmie dei climi caldi)
2. svernamento come uova per gli insetti
3. letargo invernale
piante:
1. quiescenza invernale, con perdita delle foglie e metabolismo ridotto; superamento dei
periodi freddi sotto forma di semi o di spore
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2. LUCE
La rotazione della terra, e l’inclinazione dell’asse terrestre, determinano:
diversa DURATA delle ore di luce durante il giorno, variabile con le stagioni
diversa INTENSITA’ luminosa
La luce proveniente dal sole viene in parte riflessa direttamente dalla atmosfera in parte vi viene
riemessa dopo, riflessa dalla atmosfera stessa e dalla superficie terrestre.
DISEGNO
E’ stato misurato che all’esterno della atmosfera giungono IN MEDIA 2 cal/ cmq al minuto
(costante solare), ovviamente variamente distribuite tra equatore e regioni polari, per cui ad
esempio all’equatore la radiazione globale è circa 4 volte rispetto alle regioni tropicali ed
equatoriali.
Per effetto della riflessione, metà di tale radiazione viene riemessa in atmosfera, per cui la
“costante solare” all’interno della atmosfera è metà, pari a 1 cal/cmq x minuto.
SPETTRO SOLARE:
La radiazione solare è composta da onde elettromagnetiche con lunghezza d’onda ( =
frequenza) diversa:
Ultravioletto
10% del totale
radiazione a minor lunghezza d’onda, effetti mutageni. Trattenuta dall’ozono
Luce visibile:
50% del totale
In tale fascia si trovano le bande luminose del verde e del rosso lontano da
cui trae energia la fotosintesi.
La quota di E utilizzata dalla fotosintesi è l’1% della radiazione totale, ma
RAPPRESENTA LA QUANTITA’ DI ENERGIA DI CUI DISPONGONO GLI
ESSERI VIVENTI
Infrarosso
Banda con maggior lunghezza d’onda. Effetto calorico.
Effetto della luce sugli organismi viventi:
VEGETALI:
1. fonte energetica = fotosintesi
( si distinguono poi le piante in sciafile ed eliofile a seconda se hanno l’optimum di fotosintesi
con minore o maggiore intensità luminosa. Sciafile le piante dei sottoboschi.)
2. fototropismo : per un intelligente fenomeno chimico-ormonale, le piante tendono sempre a
ruotare i fusti verso la luce ( es. luce della finestra)
3. fotoperiodismo . è la caratteristica che hanno molte specie di indurre la fioritura solo se le ore
di luce vanno aumentando (piante longidiurne) oppure diminuendo (brevidiurne, come il
crisantemo)
ANIMALI
1. Regolano i propri ritmi biologici sulla durata del giorno
2. Alcune specie sono attirate dalla luce
3. In alcune specie la luce stimola l’ovulazione ( es: le galline producono più uova nel periodo
estivo)
3
3. UMIDITA’ ATMOSFERICA
Distinguiamo tra :
Umidità assoluta:
quantità di acqua contenuta, sotto forma di vapore, in un mc di aria
(grammi/mc )
Umidità di saturazione:
MASSIMA quantità di acqua che può essere contenuta, sotto forma di
vapore, in un mc di aria ad una certa temperatura. ( in grammi/mc )
Aumenta all’aumentare della temperatura (vedi libro)
Umidità relativa:
Rapporto tra l’umidità assoluta e quella di saturazione, esprime la % di
umidità presente nell’aria (rispetto a quella massima, cioè di saturazione)
L’ igrometro, lo strumento per la rilevazione dell’umidità, rileva l’umidità
relativa – espressa in %, in quanto è questo il parametro principale per la
misurazione dell’umidità dato che tutti i fenomeni legati alla umidità –
condensazione; evaporazione e traspirazione - non sono collegati alla
umidità assoluta, ma a quella relativa.
Se l’umidità assoluta supera quella di saturazione, si ha la condensazione dell’acqua sotto forma
di goccioline o di ghiaccio.
Fenomeni collegati:
Condensazione di “umidità” in corrispondenza delle “pareti fredde”
Nebbia e nuvole
Pioggia o neve o grandine (in presenza di nuclei di condensazione)
Effetto della umidità
La evaporazione dipende dal grado di umidità (relativa) dell’aria
La traspirazione, di animali e vegetali, dipende dalla umidità (relativa) dell’aria
4. PRECIPITAZIONI
Fondamentali per garantire il rifornimento idrico delle piante e l’acqua agli animali.
L’acqua utilizzata da piante ed animali è SOLO QUELLA PIOVANA),
presente alla superficie come fiumi o laghi, oppure in profondità nelle falde
Esistono vari regimi pluviometrici, tipici delle diverse zona, caratterizzati da differenze di :
piovosità annua ( quantità totale in mm/anno ) (vedi libro)
distribuzione mensile della piovosità ( in mm/mese)
intensità delle piogge
Effetti della piovosità:
Non sono specifici per la pioggia, ma per la disponibilità di acqua, a cui le piante hanno vari tipi di
adattamenti.
Distinguiamo tra:
1. igrofite ( piante di ambienti molto umidi) , 2. mesofite, 3. xerofite (piante che hanno
sviluppato particolari adattamenti al secco)
DIAGRAMMI E CLIMATOGRAMMI
Grafici che combinando due elementi del clima ( t° e piovosità o altro ) danno vari tipi di
informazioni .
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VENTO
Dovuto a differenze di pressione atmosferica tra due punti della superficie terrestre.
Se ne misura:
la velocità in km/ora ( l’ effetto è legato anche a tale velocità)
la direzione (che ne determina anche le caratteristiche; venti secchi o umidi; venti caldi o ferddi)
Effetto del vento:
Sui vegetali:
venti deboli:
hanno effetti positivi
impollinazione;
diffusione dei semi;
rimescolamento dell’aria
lotta ai marciumi da eccesso di umidità
Venti più forti
Associati al caldo : eccessiva traspirazione delle piante
Allettamento o posizione prostrata delle piante
Rottura rami o sradicamento
PRESSIONE ATMOSFERICA
Azione indiretta: le differenze di pressione atmosferica determinano i venti (con relativo
spostamento di masse d’aria)
Azione diretta:
- sembra che accentui l’attività degli insetti ( nelle fasi di bassa pressione)
- effetti sull’uomo ( sulle persone sensibili a variazioni di pressione)
IONIZZAZIONE
Studi ancora nella fase iniziale
Alcune molecole presenti in atmosfera allo stato ionico (ossigeno) stimolano la ossidazione …
fenomeno non sempre positivo ( invecchiamento cellulare)
CAMPO ELETTRICO
Studi ancora iniziali.
Dimostrato l’effetto dei campi elettrici su insetti.
In corso gli studi sul genere umano, dato che sembra induca leucemie , malattie cardiache, danni
al sistema neuroendocrino, depressioni immunologiche.
Normativa del 1992 sui limiti di esposizione e le distanze prescritte per la permanenza prolungata
sotto campi elettrici ( distanze per l’edificabilità dai 10 m a 28 m, a seconda della potenza dei
conduttori della corrente elettrica) Vedi cap.4.6 pag 293
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ACQUA LIBERA
(Mari, laghi, fiumi)
Caratteristiche dell’acqua: note
1. Ha la massima densità a 4°C ed aumenta di volume a t° più basse ( +9% quando ghiaccia)
2. è una molecola polare,
-
è un ottimo solvente di sostanze idrofile
contiene molti soluti allo stato ionico
3. ha elevato calore specifico:
-
le masse d’acqua risentono poco delle escursioni termiche del
clima esterno
mitiga le variazioni di temperatura delle zone limitrofe
-
Effetti dell’acqua sugli organismi acquatici:
Esiste un adattamento degli organismi viventi alla densità dell’acqua (forma e strutture
scheletriche)
Le caratteristiche dell’acqua condizionano la presenza e la crescita degli organismi:
- temperatura
- ph (vedi libro)
- presenza di Ossigeno disciolto ( fondamentale per gli aerobi!!) : la solubilità diminuisce con
la temperatura
- presenza di CO2 ( 35 volte più solubile dell’ossigeno!)
Acqua = pompa di asportazione della CO2 dall’aria, che viene utilizzata per la fotosintesi
delle alghe e per la costruzione degli scheletri di coralli e di invertebrati
- presenza di sali minerali disciolti (salinità) Salinità media delle acque marine: 35%
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SUOLO
( Fattori edafici )
Il suolo rappresenta una importante componente dell’ambiente, con effetti su animali e soprattutto
piante, che da esso traggono acqua e sali minerali necessari per la propria crescita.
Una apposita sezione si occupa dell’ analisi dettagliata delle caratteristiche del suolo, per cui si
rinvia lo studio più approfondito.
Le caratteristiche del suolo da considerare sono:
la presenza di acqua utilizzabile ( che è solo una parte dell’acqua totale presente nel terreno;
una parte è infatti acqua capillare non assorbibile, un’altra parte è acqua di gravità, che transita
nel suolo per poi scendere fino alle falde
la tessitura e struttura del suolo, da cui dipende la porosità del suolo stesso ( = presenza e
dimensione degli spazi vuoti)
l’aerazione del suolo ( la presenza di aria nel suolo dipende dalla porosità).
Fondamentale per.
– respirazione degli animali presenti nel suolo
– respirazione delle radici delle piante
– svolgimento dei processi aerobi ad opera dei microrganismi: la decomposizione della
sostanza organica richiede ossigeno
la salinità del terreno ( poche specie alofite possono vivere con elevata salinità)
il ph del terreno. Ci sono specie adattate al ph acido ( suoli di montagna) ed alcalini ( ambienti
ricchi di calcare; aridi o costieri)
Le caratteristiche del suolo determinano – come tutti i fattori che risultano limitanti :
le specie vegetali presenti
la crescita delle stesse
( intesa sia come numero che come dimensione degli individui; per misurare la crescita dei
vegetali si preferisce in genere parlare di BIOMASSA VEGETALE)
FATTORI ALIMENTARI – pag 32-33
I fattori alimentari sono importanti fattori limitanti ed influenzano la PRESENZA e la CRESCITA
delle popolazioni con:
-
qualità dell’alimentazione
disponibilità ( = quantità) Le esigenze di territorialità delle specie animali sono legate
innanzitutto alla necessità di assicurare il fabbisogno alimentare
L’argomento viene approfondito parlando di DINAMICA DELLE POPOLAZIONI e CATENE
ALIMENTARI
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FATTORI BIOTICI
Anche i fattori biotici sono fattori ecologici, ed agiscono condizionando:
la presenza o meno di una specie
la natalità/mortalità, cioè la dimensione della popolazione
adattamenti particolari
Vedi libro, pag. 34-35: piacevole chiacchierata che dimostra che esistono interazioni positive e
negative all’interno di una specie :
positive: effetto di gruppo
negative: effetto di massa (soluzione: territorialità)
PREDAZIONE ( pag. 42 e 77)
Rapporto in cui una specie si alimenta di una altra specie, la preda, che viene uccisa.
In genere il predatore è polifago, cioè attacca molte specie di prede: nutrirsi di poche specie (
olifaghe) o di una sola (monofaghe) comporta i rischi legati alla assenza della preda.
Ecologicamente, il rapporto preda-predatore è importantissimo:
- vengono distrutti gli individui più facili da catturare, deboli o malati, per cui si ha un
miglioramento genetico della specie predata
- vi è un rapporto reciproco preda-predatore, per cui entrambi si controllano a vicenda e si
mantengono nel numero di individui ottimale per un certo ecosistema ( ma non è l’unico
metodo utilizzato dagli ecosistemi per mantenere gli equilibri interni dell’ecosistema)
PARASSITISMO ( pag. 42 e 77)
Si ha quando un organismo (parassita) vive a spese di un ospite, che non uccide. (pulci, zecche,
pidocchi; funghi parassiti di piante ed animali; batteri patogeni e virus)
COMPETIZIONE ( pag. 35-40 e 77)
Distinguiamo tra:
COMPETIZIONE INTRASPECIFICA
Avviene tra individui della stessa specie; ha come effetto positivo il miglioramento della specie.
Molto sviluppata in alcune specie animali, in cui il maschio dominante copre un harem di
femmine.
Diminuita con la territorialità.
COMPETIZIONE INTERSPECIFICA
Avviene tra specie diverse, che competono per gli stessi fattori ecologici.
E’ dimostrato che due specie non possono avere esattamente le stesse esigenze ecologiche,
se no una specie esclude l’altra ( principio di esclusione competitiva di Gause).
Pertanto ogni specie può occupare una ben specifica nicchia ecologia, che ne descrive le
caratteristiche e le funzioni.
Grazie alle nicchie ecologiche, si ha lo sfruttamento ottimale dell’ambiente ( figura pag. 41)
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