Perché siamo qui??? Perché l’ecologia?

- circa il 50% delle terre emerse è stato direttamente modificato Le attività umane hanno trasformato le terre emerse (azione più evidente), aggiunto o tolto specie, alterato i cicli biogeochimici - circa il 50% delle terre emerse è stato direttamente modificato - sup. agricole e aree urbane sono circa 10-15% terre emerse; i pascoli sono il 6-8% - utilizziamo 50% dell’acqua di deflusso

Ecosistemi marini - 22% delle riserve marine sono sovrasfruttate o esaurite e 44% sono al limite dello sfruttamento - cambiamento di uso del suolo è la principale ragione di perdita di biodiversità - invasione biologica: specie non indigene > 20% (in certe isole anche 50%) - introdotti nuovi composti: DDT, CFCs, isotopi radioattivi

Morale… Tutti gli ambienti sono stati direttamente o indirettamente modificati dall’attività dell’uomo

Sintesi effetti indotti

Cosa possiamo fare noi? Compito dell’ecologo è descrivere e capire “la natura” e, sulla base della comprensione, cercare di predire, gestire e proteggere

Siamo intervenuti anche sulle foreste Le foreste sono state gestite empiricamente (prova.. e guarda se funziona) Adesso non è più possibile - aumento domande di risorse - tempo di risposta troppo lungo - sempre più scarsa accettazione di “errori”

Bisogna fare PREDIZIONI accurate degli effetti delle nostre attività Le predizioni possono essere fatte SOLO se si conosce come “funziona” la foresta Ossia se si conosce l’ecologia forestale

Ecologia forestale è la base per una “gestione sostenibile” GS= gestione di una foresta per fornire in perpetuo un flusso (continuo o periodico) di prodotti, servizi o benefici In perpetuo = per le generazioni future, senza intaccare il capitale

- interazioni tra organismi viventi e ambiente Ecologia Si occupa di... - interazioni tra organismi viventi e ambiente - Funzionalità dei sistemi - distribuzione e abbondanza organismi

Organismi viventi = enorme diversità biologica biodiversità — evoluzione

Charles Darwin (1859) On the origin of species Teoria dell’evoluzione Elementi fondamentali tutti gli organismi necessitano di risorse le risorse sono limitate alcuni organismi muoiono senza riprodursi altri hanno molti discendenti ossia NON tutti gli individui danno lo stesso contributo alla generazione successiva (successo differenziale degli individui)

Come mai? …. Per puro caso Ricombinazione genica e mutazioni (errori) fanno comparire nuovi caratteri Nuovi caratteri SENZA direzione precisa Se il carattere è favorevole gli individui producono più progenie perché riescono a sfruttare meglio le risorse

Ci sono più probabilità che anche la progenie abbia lo stesso carattere (positivo) La progenie sfrutta meglio l’ambiente e ha maggiori probabilità di sopravvivere rispetto agli altri consimili (condannati dalla “concorrenza”) Il processo di eliminazione naturale=selezione La selezione determina l’adattamento

Un esempio di selezione antropogena Anni 1850-1900 Inghilterra forte inquinamento Caratteristiche di una farfalla notturna Biston betularia L. Forma tipica “peppered” forma melanica

tipica melanica

Inquinamento: meno licheni su cortecce Maggiore predazione

Area NON inquinata Area inquinata

… dopo le politiche di riduzione di inquinanti Percentuale di forma melanica

Riassumendo - gli individui di una popolazione NON sono identici - alcune variazioni tra individui sono ereditabili tutte le popolazioni producono una progenie che invaderebbe tutto l’ambiente - Non tutti gli individui contribuiscono allo stesso modo alla progenie - restano gli individui che sfruttano meglio le risorse

In sintesi la selezione naturale è: La variazione differenziale della frequenza relativa di genotipi, dovuta alla differente capacità dei rispettivi fenotipi di essere rappresentati nella generazione successiva

Diverse visioni dell’evoluzione

Evoluzione convergente

Evoluzione parallela

Attenzione pero’…... - la direzione dell’evoluzione NON è definita - possono rimanere caratteri NON sfavorevoli - se cambia l’ambiente gli adattamenti possono NON essere più efficaci (nessun obiettivo futuro)

- interazioni tra organismi viventi e ambiente Ecologia Si occupa di... - interazioni tra organismi viventi e ambiente - distribuzione e abbondanza organismi Ecologia forestale = fondamenta per una “gestione sostenibile” della foresta

- Cos’è la foresta? Non solo alberi La foresta è formata da: Alberi Substrato (nutrienti + acqua) Altre piante (ombreggiamento, competizione) Animali (mangiano le piante, si proteggono..) Microrganismi (effetti benefici o di antagonismo) Atmosfera e clima

Questi “elementi” non sono separati ma strettamente interagenti tra loro …. Forse è meglio dare una definizione più funzionale La foresta è un ecositema Unità funzionale costituita da organismi interagenti + ambiente che agisce su di loro e su cui loro agiscono (Whittaker 1975) Una unità che include tutti gli organismi in una certa area che interagiscono con l’ambiente fisico cosicché il flusso di energia determina una struttura trofica, una diversità biotica e cicli biogeochimici ben definiti (Odum 1971) Ecositema è un concetto più che una specifica entità fisica

Concetto con 5 attributi importanti 1) attributo: struttura ECOSISTEMA autotrofi eterotrofi

2) attributo: funzione C’è un costante flusso di energia e di materia tra ambiente fisico e comunità biotica 3) attributo: complessità È il risultato dell’alto livello di integrazione biologica. Ogni evento (condizione) viene determinato in modo multiplo. Ciò rende molto difficile la predizione degli effetti

4) attributo: interazione e interdipendenza L’interdipendenza tra comunità biotica e ambiente è talmente stretta che ogni variazione di un componente porta ad una conseguente modifica in quasi tutti gli altri … morale devo fare molta attenzione quando agisco sulla “natura” (ossia su ogni ecosistema)

5) attributo: variazione temporale Gli ecosistemi non sono STATICI: funzione e struttura possono cambiare nel tempo Visione ecosistemica della FORESTA dà importanza a: struttura, complessità dell’organizzazione, interazione, interdipendenza, funzionalità (ma molto poco ai confini fisici del sistema)

L’ecosistema è definito da alcuni parametri quantitativi Come, per esempio: biomassa totale (Mg ha-1) o carbonio totale (MgC ha-1) Carbonio ≈ 0.5 massa secca totale

- indice di area fogliare (leaf area index) m2 m-2 LAI = 2 LAI = 4

produzione primaria netta (NPP) gC m-2 d-1 ( o anche in g sostanza secca) Ossia quantità di C fissato al netto della respirazione delle piante Fotosintesi lorda complessiva = GPP Produzione primaria lorda (tutto quello che viene fissato con la fotosintesi) GPP - R autotrofa = NPP

BIOMI - flusso annuale di azoto (kg ha-1 y-1) - velocità di degradazione della lettiera (y) Questi ed altri parametri ci consentono di raggruppare ecosistemi simili BIOMI