architettura ambientale

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1 architettura ambientale a.a. 2011/2012 Corso di Ecologia modulo 1: introduzione [ 1] architettura ambientale a.a. 2011/2012 docente: Paco Melià paco.melia@polimi.it tel 3680 orario delle lezioni: lunedì dalle ore alle ore ricevimento studenti: mercoledì dalle alle su appuntamento via modalità di esame: esame scritto a domande multiple / domande aperte / esercizi materiale didattico: testi consigliati W.P. Cunningham, M.A. Cunningham, B. Woodworth Saigo. Fondamenti di ecologia. McGraw-Hill, 2007 (2a edizione) W.P. Cunningham, M.A. Cunningham, B. Woodworth Saigo. Ecologia Applicata. McGraw-Hill, 2004 slide e materiale integrativo online: 1

2 Appelli d esame due in febbraio due in luglio due in settembre è possibile iscriversi a un solo appello per sessione! Corso di Ecologia modulo 1: introduzione [ 3] Che cos è l ecologia? Corso di Ecologia modulo 1: introduzione [ 4] 2

3 Che cos è l ecologia? Corso di Ecologia modulo 1: introduzione [ 5] Che cos è l ecologia? Corso di Ecologia modulo 1: introduzione [ 6] 3

4 Che cos è l ecologia? Corso di Ecologia modulo 1: introduzione [ 7] Che cos è l ecologia? www. lastampa.it www. google.it Corso di Ecologia modulo 1: introduzione [ 8] 4

5 Che cos è l ecologia? www. italiamagazineonline.it www. google.it Corso di Ecologia modulo 1: introduzione [ 9] La Terra: un pianeta speciale 6378 km quasi 1 miliardo di oggetti celesti catalogati di cui più di 400 milioni classificati (posizione, magnitudo, tipologia) di cui con forme di vita note: 1 fonte: Guide Star Catalog II acqua liquida, atmosfera protettiva, temperatura ideale: a Goldilocks planet Corso di Ecologia modulo 1: introduzione [ 10] 5

6 L Histoire naturelle di Buffon un opera in 36 volumi di cui 8 postumi, circa 2000 tavole si proponeva di raccogliere le conoscenze naturalistiche dell epoca e ebbe grande successo editoriale «C est par des expériences fines, raisonnées et suivies, que l on force la nature à découvrir son secret; toutes les autres méthodes n ont jamais réussi... Les recueils d expériences et d observations sont donc les seuls livres qui puissent augmenter nos connaissances» Georges-Louis Leclerc, Comte de Buffon ( ) de Buffon, G.-L. L. ( ) Histoire naturelle, générale et particulière Corso di Ecologia modulo 1: introduzione [ 11] Le prime riflessioni demografiche Malthus riflette sulla relazione fra crescita demograficae disponibilità di risorse «Population, when unchecked, increases in a geometrical ratio. Subsistence increases only in an arithmetical. A slight acquaintance with numbers will shew the immensity of the first power in comparison of the second» Thomas Robert Malthus ( ) Malthus, T.R. (1798) An essay on the principle of the population as it affects the future improvement of society Corso di Ecologia modulo 1: introduzione [ 12] 6

7 von Humboldt e l unità della natura «Mi sforzerò di scoprire l interazionedelle forze della natura e le influenze che esercita l ambiente geografico sulla vita vegetale e animale. In altri termini, mi propongo di esplorare l unità della natura» Alexander von Humboldt ( ) von Humboldt, A. ( ) Voyage aux régions équinoxiales du Nouveau Continent von Humboldt, A. ( ) Kosmos, Entwurf einer physischen Weltbeschreibung Corso di Ecologia modulo 1: introduzione [ 13] L origine delle specie «In October 1838, that is, fifteen months after I had begun my systematic enquiry, I happened to read for amusement Malthus on Population, and being well prepared to appreciate the struggle for existence which everywhere goes on from long-continued observation of the habits of animals and plants, it at once struck me that under these circumstances favourable variations would tend to be preserved, and unfavourable ones to be destroyed. The result of this would be the formation of new species. Here, then, I had at last got a theory by which to work...» Charles R. Darwin ( ) Darwin C.R. (1859) On the Origin of Species by Means of Natural Selection, or the Preservation of Favoured Races in the Struggle for Life Corso di Ecologia modulo 1: introduzione [ 14] 7

8 La nascita dell ecologia nel 1866 Haeckel conia il termine ecologia(da οίκος, casa > ambiente) ecologia: lo studio dell economia della naturae delle relazionidegli animali con l ambiente inorganico e organico, soprattutto dei rapporti favorevoli e sfavorevoli, diretti o indiretti con le piante e con gli altri animali Ernst Haeckel ( ) Haeckel E. (1866) Generelle Morphologie der Organismen Corsodi Ecologia modulo 1: introduzione [ 15] Diffidate delle imitazioni! Unter Oecologie verstehen wir die gesammte Wissenschaft von den Beziehungen des OrganismuszurumgebendenAussenwelt, wohin wir im weiteren Sinne alle "Existenz- Bedingungen" rechnen können. Diese sind theilsorganischer, theilsanorganischernatur; sowohldiesealsjenesind, wiewirvorher gezeigt haben, von der grössten Bedeutung für die Form der Organismen, weil sie dieselbe zwingen, sich ihnen anzupassen. Zu den anorganischen Existenz- Bedingungen, welchen sich jeder Organismus anpassen muss, gehören zunächst die physikalischen und chemischen Eigenschaften seines Wohnortes, dasklima(licht, Wärme, Feuchtigkeits- und Electricitäts- Verhältnisse der Atmosphäre), die anorganischennahrungsmittel, Beschaffenheit des Wassers und des Bodens etc. Con il termine ecologiaintendiamo la conoscenza complessiva delle relazioni dell'organismo con il mondo circostante, in cui possiamo conteggiare tutte le "condizioni per l'esistenza" in senso ampio. Queste sono in parte di natura organica, in parte di natura inorganica; le une e le altre, come abbiamo mostrato in precedenza, della massima importanza per la forma degli organismi, perché costringono questi ad adattarsi ad esse. Alle condizioni inorganiche per l'esistenza a cui ogni organismo deve adattarsi appartengono prima di tutto le proprietà fisiche e chimiche del suo luogo di residenza, il clima (le condizioni di luce, calore, umidità ed elettricità dell'atmosfera), le sostanze nutritive inorganiche, le proprietà dell'acqua e del suolo, ecc. Corso di Ecologia modulo 1: introduzione [ 16] 8

9 In bilico tra scienza e arte: le Kunstformen der Natur Haeckel E. ( ) Kunstformen der Natur Corso di Ecologia modulo 1: introduzione [ 17] L Ottocento: i primi passi 1844il britannico Edward Forbes discute l influenza del clima e dei fondali sugli organismi marini dell Egeo e distingue diverse associazionidi specie a diverse profondità 1877Karl Möbius descrive le interazioni tra le specie di un banco di ostriche e introduce il termine biocenosi(comunità biologica) 1887l americano Stephen A. Forbes scrive il classico articolo The Lake as a Microcosm sottolineando l importanza delle relazioni tra i diversi organismi 1899Henry C. Cowles descrive la successionedelle piante sulle dune sabbiose del Lago Michigan Corso di Ecologia modulo 1: introduzione [ 18] 9

10 L ecologia diventa scienza: il primo Novecento 1905Frederic E. Clements scrive il testo Research methods in ecologyin cui si propone di sistematizzare la ricerca ecologica anni 10Fondazione della British Ecological Society e dell Ecological Society of America, primo numero della rivista Ecology 1923Charles S. Elton scrive il testo Animal ecologyintroducendo concetti fondamentali come quelli di catena alimentare e nicchia ecologica Il biofisico americano Alfred J. Lotka e il matematico italiano Vito Volterra sviluppano i primi modelli matematici di interazione tra specie Corso di Ecologia modulo 1: introduzione [ 19] Gli ambiti di studio della biologia e dell ecologia ecologia biosfera biomi ecosistemi comunità popolazioni organismi organi tessuti cellule molecole Corso di Ecologia modulo 1: introduzione [ 20] 10

11 Caratteristiche dei problemi ecologici enorme complessità raramente i fenomeni possono essere studiati in laboratorio il lavoro di campo è quindi molto importante, ma ha limitimolto severi: le condizioninon sono controllate le condizioni non possono essere variate a piacimento non c'è garanzia che sotto le stesse condizioni si ripeta l osservazione di un certo fenomeno Corso di Ecologia modulo 1: introduzione [ 21] Alcuni grandi problemi dell ecologia di base e applicata perché le popolazioni fluttuanonel tempo ma gli ecosistemi sono stabili? perché ci sono tante specie? come conservare la diversità biologica? che relazioni ci sono tra stabilità, diversità e produttivitàdegli ecosistemi? come integrare le varie scale nello spazio (individuale, locale, regionale, globale) e nel tempo(comportamento, ciclo vitale, demografia, evoluzione)? interazioni uomo-ambiente: come integrare aspetti ecologici, sociali, economici? come affrontare i cambiamenti globali? quale via per la sostenibilità? Corso di Ecologia modulo 1: introduzione [ 22] 11

12 Perché le popolazioni fluttuano ma gli ecosistemi sono stabili? McCauley, E. et al.(2008) Small-amplitude cycles emerge from stagestructured interactions in Daphnia algal systems. Nature 455: fluttuazioni nell abbondanza di uova di Daphnia magna foresta vergine di Puszcza Białowieska, Polonia Corso di Ecologia modulo 1: introduzione [ 23] Perché ci sono tante specie? Come conservare la diversità biologica? Corso di Ecologia modulo 1: introduzione [ 24] 12

13 Scale spaziali... Corso di Ecologia modulo 1: introduzione [ 25]...e scale temporali Corso di Ecologia modulo 1: introduzione [ 26] 13

14 Interazioni uomo-ambiente Corso di Ecologia modulo 1: introduzione [ 27] Ecologia e economia: la visione neoclassica domanda di beni e servizi offerta di beni e servizi spese per consumi mercato dei prodotti ricavi consumatori produttori offerta di risorse redditi mercato dei fattori di produzione costi domanda di risorse Corso di Ecologia modulo 1: introduzione [ 28] 14

15 Ecologia e economia: l economia ambientale risorse naturali residui di consumo ambiente residui di produzione domanda di beni e servizi mercato dei prodotti offerta di beni e servizi consumatori recupero, riutilizzo e riciclaggio recupero, riutilizzo e riciclaggio produttori offerta di risorse mercato dei fattori di produzione domanda di risorse Corso di Ecologia modulo 1: introduzione [ 29] Gli elementi di base Corso di Ecologia modulo 1: introduzione [ 30] 15

16 Contenuti del corso elementi di base litosfera, atmosfera, idrosfera, biosfera i diversi livelli dell ecologia biomi, comunità e ecosistemi, popolazioni interazioni ecologiche catene e reti trofiche, flussi di energia e di materia negli ecosistemi interazioni uomo-ambiente biodiversità e conservazione cambiamenti globali, sviluppo e sostenibilità indicatori di sostenibilità Corso di Ecologia modulo 1: introduzione [ 31] 16