ANALISI DEI SISTEMI

Donatella Spano
DESA – UNISS
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ANALISI DEI SISTEMI
D. Spano
Copyright © 2006 Università di Sassari
PAROLE CHIAVE - ATTRIBUTI
{
{
{
{
{
{
Struttura
Funzionalità
Complessità
Interazione e interdipendenza
Cambiamenti nel tempo
Dimensione spaziale
Struttura
D. Spano
Funzione
Processo
3
Matter
Energy
Sistema
D. Spano
D. Spano
D. Spano
D. Spano
D. Spano
D. Spano
D. Spano
D. Spano
(da Odum)
ANALISI DEI SISTEMI
{
{
{
D. Spano
Identificare le unità fondamentali
del sistema
Definire come le diverse unità
interagiscono
Valutare la risposta del sistema
alla variazione delle condizioni
ANALISI DEI SISTEMI
{
D. Spano
Si tratta di studiare come gli output
di ciascuna componente variano in
funzione degli input e come tutti i
flussi (energia e materia)
influenzano la risposta generale del
sistema.
D. Spano
(da Odum)
Le metodologie di monitoraggio che permettono di
quantificare i parametri funzionali fondamentali
degli ecosistemi e di determinare la risposta della
vegetazione a disturbi naturali o antropici, si
basano sull’analisi di sistema. Nel caso degli
ecosistemi terrestri, l’analisi prevede lo studio e la
parametrizzazione delle seguenti interazioni:
A.Influenza delle variazioni del sistema fisicoclimatico sui processi biofisici e possibili
retroazioni sull’atmosfera (variazioni negli scambi
di energia, calore, acqua e anidride carbonica).
B.Variazioni nel bilancio del carbonio con
particolare riferimento al rilascio di anidride
carbonica e metano da parte del suolo.
C.Variazioni dei processi biogeochimici e della
disponibilità di acqua e nutrienti e loro influenza
sulla struttura degli ecosistemi.
D.Variazione nella composizione delle specie e
conseguenti modificazioni nelle caratteristiche
delle superfici biofisiche e nell’entità dei processi
biogeochimici.
D. Spano
TRE LIVELLI
1.
2.
3.
D. Spano
Stato di una componente e la sua
risposta a diversi input
Interazioni fra le diverse
componenti
Risposta integrata dell’intero
sistema a un segnale esterno, a
un’alterazione o a un disturbo.
1. STATO
{
Stato di una componente o dell’intero
ecosistema è la descrizione della
condizione di quella componente o
dell’intero ecosistema in un certo
momento
concetti di steady state,
aggrading e degrading
D. Spano
RAPPRESENTAZIONE DEI
POSSIBILI STATI DEL SISTEMA
Degrado
Soglia
Stato
Range di
normalità
Soglia
Degrado
D. Spano
TURNOVER RATE O
TASSO DI RINNOVO
INPUT/OUTPUT
{
è la frazione di materia (biomassa)
che entra (viene prodotta) o lascia il
sistema in un certo periodo di tempo
tempo di
permanenza
tasso di
rinnovo
4t
= 0.02 ×100 = 2%
200t
anno
-1
D. Spano
1
200t
=
= 50anni
0.02
4t
Smorzamento Vs Amplificazione
D. Spano
2. INTERAZIONE E 3. RISPOSTA
{
{
{
{
{
D. Spano
Efficienza d’uso delle risorse
Ottimizzazione d’uso delle risorse
Feedback o retroazione
Resistenza e Resilienza
Stabilità
2. INTERAZIONE
{
Efficienza d’uso delle risorse (H2O,
N, minerali)
Materia prodotta (kg )
WUE =
Acqua Traspirata (kg )
Ottimizzazione d’uso delle risorse
(efficienza + disponibilità risorse=
massimizzazione della produzione)
{
D. Spano
2. INTERAZIONE
{
Feedback o retroazione
Rappresenta un’interazione fra le
componenti del sistema in seguito a una
deviazione
9 feedback (+) è un’accelerazione della
deviazione (stesso verso)
9 feedback (-) è una neutralizzazione della
deviazione (verso opposto, omeostasi)
D. Spano
Stato Ecosistema
3. PREVISIONE DELLA RISPOSTA
DEL SISTEMA ALLE FORME DI
DISTURBO
Equilibrio
Tempo
Disturbo
D. Spano
Stato Ecosistema
PREVISIONE DELLA RISPOSTA DEL
SISTEMA ALLE FORME DI DISTURBO
Range di
normalità
(stato
stazionario)
Misura
Resistenza
Disturbo
Misura
Resilienza
Recupero
Tempo
D. Spano
Stato Ecosistema
ELEVATA RESISTENZA E
SCARSA RESILIENZA
Range di
normalità
(stato
stazionario)
Misura
Resistenza
Disturbo
Misura
Resilienza
Recupero
Tempo
D. Spano
SCARSA RESISTENZA ED
ELEVATA RESILIENZA
Stato Ecosistema
Range di
normalità
(stato
stazionario)
D. Spano
Misura
Resistenza
Disturbo
Misura
Resilienza
Recupero
Tempo
SUCCESSIONE ECOLOGICA
{
D. Spano
Le comunità vegetali, animali e
microbiche occupano in tempi
successivi una determinata area e
sono accompagnate da variazioni
del clima e del suolo. L’insieme della
sequenza dei cambiamenti che
subisce l’ecosistema è chiamata
sere. Ciascuna fase della sequenza
è denominata stadio della sere
SUCCESSIONE ECOLOGICA
Due fasi dinamiche:
{ Sere (inizia dalle specie pioniere)
{
Climax (non totale stabilità, lente
fluttuazioni)
Successioni primarie (hanno inizio in ambienti non
occupati in precedenza da vegetazione).
Successioni secondarie (avvengono per alterazione
della vegetazione).
D. Spano
La successione è il risultato di un
processo di auto-organizzazione
Fase
finale
Fase
transitoria
D. Spano
Fase
pioniera
I meccanismi che portano ai cambiamenti
successionali sono suddivisibili in:
{
{
{
D. Spano
meccanismi autogenici
meccanismi allogenici
meccanismi biogenici
Successione progressiva
{
Successione primaria
{
Successione secondaria
(area agricola abbondonata)
D. Spano
Successione regressiva
{
{
Sono originate da disturbi esterni che
comportano una riduzione della biomassa
Vegetazione mediterranea
lecceta – fase matura
macchia
gariga
steppa-gariga
D. Spano
Dal concetto di climax al concetto di
vegetazione potenziale
{
D. Spano
Vegetazione che si svilupperebbe in
un certo habitat, nelle condizioni di
clima e di suolo attuali, se tutte le
influenze umane cessassero e se si
arrivasse immediatamente allo
stadio finale della successione
Altri termini
{
{
{
D. Spano
Gradiente
Nicchia
Habitat
Altri termini
Gradiente
Continuo cambiamento di una variabile
ambientale nello spazio e nel tempo
{
radiazione - CO2 – Temperatura
Scambi di materia e energia
D. Spano
Nicchia
Spazio in cui i fattori biofisici e le risorse
energetiche permettono a una specie di
soddisfare le proprie esigenze e funzioni
vitali.
Nicchia = individuo + habitat + funzioni
Nicchia fondamentale = massimo volume teoricamente
occupato quando la specie non è in
competizione con altre specie
Nicchia effettiva = volume occupato in condizioni di
costrizione biotica
D. Spano
Nicchia
Ampiezza di nicchia, inversamente proporzionale
all’intensità della competizione
Sovrapposizione di nicchia
D. Spano
Habitat
{
{
D. Spano
È lo spazio fisico in cui vive un
organismo, dove lo si può trovare
Territorialmente lontani ed
ecologicamente simili
Analisi dei sistemi applicata agli ecosistemi forestali. Concetti e terminologia
specifica: stato stazionario, aggrading e degrading, turnover e tempo di permanenza,
smorzamento/amplificazione, controllo donatore/recettore, efficienza d’uso di una
risorsa, ottimizzazione, feedback, resistenza, resilienza, stabilità, alterazioni e disturbi,
le fasi della successione, gradiente, ambiente, habitat, nicchia ecologica, bacino, stand.
Esempi specifici.
Aber & Melillo, 1991-Terrestrial ecosystems. Saunder College Publ., Capitolo 5
Susmel L., 1988 - Principi di ecologia. CLEUP, Padova, Pagine 19-22; 569-574; 669680.
Odum , 1988 - Basi di Ecologia. Piccin, Appendice 1. I biomi terrestri. Pagine 40-44;
51-53; 164-166; 350-356.
Paci M. , 2004 Ecologia Forestale Ed agricole, Bologna; 220-223
D. Spano