Biodiversità e bellezza

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1 Silvano Riggio Biodiversità e bellezza Note di Ecologia del paesaggio

2 Ecology is a new name for a very old subject. It simply means scientific natural history (Charles Elton, in Animal Ecology, 1927) Charles Elton ( )

3 Questo è l incipit dell opera più nota di Charles Elton, fra i fondatori dell Ecologia moderna, oggi attuale come nell anno della sua pubblicazione,

4 Ecology is a new name for a very old subject. It simply means scientific natural history. To a great many zoologists the word natural history brings up a rather clear vision of parties of naturalists going forth on excursion, prepared to swoop down on any rarity which will serve to swell the local list of species. It is a fact that natural history has fallen into disrepute among zoologists, at any rate in England, and since it is a very serious matter that a third of the whole subject of zoology should be neglected by scientists, we may ask for reasons. Se Elton scrivesse oggi potrebbe ripetere per biodiversità quanto scrisse per Ecology? Molto probabilmente sì

5 La risposta non può essere univoca: se è vero che l argomento è antico quanto l uomo, è anche vero che la visione della natura è il risultato del progresso scientifico che cambia per l effetto delle aggiunte continue alla nostra conoscenza. Le definizioni mutano in séguito alle acquisizioni della ricerca scientifica. Le vecchie non sono più attuali perché le nuove si arricchiscono di nuovi significati ed ampliano la visione del mondo. Fino agli anni 80 il termine biodiversità non esisteva ma si usava il termine precursore di diversità biologica, limitata alla ricognizione delle specie di organismi viventi un luogo determinato, quello che oggi definiremmo la ricchezza specifica. Fin dagli anni 50 era in uso il concetto sistemico di diversità nel senso italiano di varietà contrapposto ad uniformità. Il termine biodiversity fu coniato nel 1984 da Bruce Wilcox e, com era già accaduto ad altri titoli illustri vedi per tutti Evoluzione e Relatività esso incontrò il favore generale ed E.O. Wilson ne fece l insegna della nuova visione olistica del mondo, comprensiva delle Scienze Ambientali ma anche della Genetica, della Tassonomia e della Biologia sperimentale.

6 La diversità e i sistemi Che cos è la diversità? Come si può definirla? - La diversità è un attributo primario di tutti i sistemi e ne sintetizza l aspetto qualitativo e la stabilità. - La diversità è la proprietà emergente risultante dall eterogeneità dello spazio e dalla molteplicità degli oggetti che la formano. - Gli esseri umani ricevono informazione sulla diversità attraverso la percezione sensoriale e soprattutto attraverso la percezione visiva alla quale gli altri sensi fanno da contorno. Il primo approccio con l ambiente forma un quadro delle risorse e dei pericoli potenziali che comporta un accettazione o un rifiuto al livello emotivo

7 Una misura oggettiva dell eterogeneità spaziale si ricava dal rapporto fra la superficie lineare di un substrato roccia o sedimento - e la somma di tutte le interfacce: suolo/aria (negli ambienti terrestri), acqua/sedimento (negli ambienti acquatici). Minima area d interfaccia Microclima uniforme Grande eterogeneità Interfaccia estesa Minima eterogeneità Substrato piano Microclimi variati Substrato rugoso Deserto di basalto Muro a secco

8 CO 2 H 2 O La Biodiversità è l applicazione dei princìpi di diversità alle comunità Un albero è un insieme di interfacce fogliari che accrescono in misura esponenziale l intensità degli scambi fra il suolo e l atmosfera Una foresta è la risultante della somma di miliardi di interfacce fogliari: l eterogeneità spaziale è massima e con essa si massimizza la diversità

9 Biodiversità ed Olismo La Biodiversità è un concetto di base della visione olistica Biodiversità è un concetto complesso La discipline ambientali e le scienze sociali rientrano nel dominio della complessità e il concetto di Biodiversità occupa un posto centrale nella visione olistica dell ambiente naturale e non solo di esso. L ambiente artificiale è in parte non indifferente connesso a quello naturale, anche se per lo più ne è una semplificazione

10 La Biodiversità risulta dalla stretta sinergia (integrazione) di due attributi principali della comunità biotica (la parte vivente dell ecosistema, o della natura): - uno è il numero di specie o ricchezza specifica, S, riducibile al numero di oggetti e gruppi di oggetti nel nostro caso di specie biologiche riconoscibili in un habitat. - l altro è la disposizione reciproca degli organismi e la loro distribuzione nello spazio, indicata col termine di equitabilità (H /H max), traduzione dell inglese evenness. Nel sentire comune equitabilità evenness corrisponde all idea platonica di armonia, distribuzione equilibrata, o armoniosa, delle componenti, o parti, di un sistema. Un elevata evenness presuppone l assenza di un entità dominante e la ripartizione paritaria delle risorse fra gli elementi del sistema. In termini semplici è l ordinamento democratico, contrapposto ad un regime accentratore totalitario o a b g d

11 Il concetto di biodiversità è la risultante del numero delle specie e delle proporzioni rispettive delle specie. Il massimo valore di Biodiversità si raggiunge con un alto numero di specie, ognuna rappresentata da una piccola popolazione, senza che nessuna prevalga in misura decisiva sulle altre.

12 Ricchezza di specie ed equitabilità A : maggiore ricchezza di specie A B B: maggiore equitabilità

13 Indici di Biodiversità Indice di Shannon o della Diversità generale H= H= -S -S ni Log ni 10 N N ni Log ni 2 N N Più correttamente si applica il logaritmo in base 2, che fornisce il contenuto d informazione del sistema Nella maggior parte delle applicazioni l indice viene formulato in forma probabilistica, nella quale ni /N è sostituito dalla probabilità pi di reperimento della specie nel campione: H = - S pi log2 pi L indice di diversità di Shannon misura il contenuto di in formazione di un messaggio

14 Dov è la maggiore diversità?

15 Indici di ricchezza specifica S D 1 = S - 1 Log N D 2 = S N D 3 = S per 1000 individui Indici di equitabilità o evenness e = H Log S E = H H max S = numero di specie o ricchezza specifica N = numero degli individui

16 Col crescere del numero di componenti cresce esponenzialmente il numero di connessioni fra gli elementi dell insieme fino a prendere l aspetto di un fitto reticolo di relazioni. La Biodiversità è un attributo sistemico legato al contenuto di informazione dei sistemi ambientali. Valori elevati caratterizzano un elevata stabilità dell ecosistema.

17 Con alti valori di Biodiversità prevalgono le specie K strategiche e tutte le componenti dell ecosistema tendono a mantenere valori costanti con scarti controllati fra massi e minimi. N Strategia r H bassa Strategia K H elevata T

18 Un modello esemplificativo propone 2 scenari comparabili per ricchezza specifica ma con balori di evenness opposti. In entrambi gli scenari si contano 100 individui comresi in 10 specie (specie A, B,C,D,E, F,G, H, I, L). Nel primo (caso A) la distribuzione degli individui sarà la seguente: specie A 91 individui; specie B,C,D,E, F,G, H, I, L, rispettivamente 1 individuo per ogni specie. Nel secondo (caso B) ognuno delle 10m specie sarà rappresentata da 10 individui La steppa: bassa evenness La foresta: alta evenness

19 Caso A: 91 individui appartengono alla specie A e i 9 rimanenti alle altre 9 specie

20 1 A 2 B 3 C D 4 5 E 6 F 7 G 8 H 9 I L 10 Specie Minima biodiversità

21 Bassa biodiversità: la monocoltura agraria

22 Biodiversità : modello del caso B 10 specie con 10 individui per ciascuna

23 specie Massima evenness

24 Biodiversità e Teoria dell informazione La biodiversità è la chiave di lettura del paesaggio. Nell ambiente naturale l ecologo vede un testo contenente un messaggio in codice da decrittare. Gli organismi sono le lettere del messaggio; le lettere si compongono in parole rappresentate dai gruppi sociali e dalle strutture delle popolazioni e le parole si compongono in frasi. L evenness e la disposizione delle popolazioni sono la grammatica e la sintassi di questo linguaggio. La connettività fra le specie è la struttura La biodiversità rappresenta il contenuto di informazione lessicale. Il significato del messaggio varia in relazione con la biodiversità: la biodiversità è il contenuto di informazione del sistema. Il vi

25 Il contenuto di informazione dei sistemi naturali Adottando questi criteri lo studio della natura si riporta alla decifrazione di un testo scientifico o letterario o di un dispaccio segreto. Cos ì come un testo è un deposito di informazione, l ambiente naturale è un archivio di informazione vivente, che si è formata e si è andata accumulando nel corso dei processi di dinamica delle comunità che portano alla formazione del climax. Il contenuto di informazione è in relazione alla complessità e alla stabilità dell ecosistema; alla sua omeostasi, ai poteri di controllo e regolazione delle sue componenti. La Biodiversità è la misura del contenuto di informazione. Ecosistemi con massimi contenuti di informazione sono: - La foresta matura (climax) e più di tutte la foresta pluviale; - Le barriere coralline; - le foreste di mangrovie; - i posidonieti nel Mediterraneo e in Australia S/W; - la biocenosi coralligena.

26 m a x max Andamento della Biodiversità secondo il gradiente latitudinale 0 60 Equatore Circolo polare La biodiversità aumenta secondo un gradiete latitudinale, dalla regione temperata fino all Equatore, dove raggiunge i suoi massimi valori nella foresta pluviale e nelle barriere coralline La Biodiversità aumenta dai circoli polari all Equatore

27 La Biodiversità è antagonista della produttività. Nei sistemi ad alta produttività la produzione è bilanciata dalla respirazione e non c è alcun accumulo di biomasse utilizzabili. Gli ecosistemi ad alta biodiversità non possono essere sfruttati dall uomo, ma devono essere conservati in quanto custodi di stabilità e capaci di depurare acqua ed aria e di opporsi all erosione al degrado. Ogni incremento di produzione comporta una diminuzione della biodiversità e con essa della stabilità dei sistemi che tendono a degradarsi e distruggersi.

28 Gli studi sulla biodiversità sono in gran parte la ricaduta dei progressi delle scienze informatiche e della cibernetica e si sviluppano in séguito con l impiego crescente del calcolo elettronico. Sotto l aspetto qualitativo essa è oggetto concreto dell esperienza umana e trova la sua rappresentazione ideale nella forma di intuizione e di aspirazione al bello nell arte classica e figurativa nella letteratura di ogni tempo. Artisti e letterati sono stati i suoi unici interpreti, fino a quando la ricerca scientifica non ne ha stabilito i canoni euristici ed ha fornito gli strumenti teorici per la sua quantificazione e modellizzazione rigorosa.

29 P/R > 1 il sistema accumula materia organica e tende a trasformarsi in una comunità più complessa Sistema produttivo: steppa - bassa Biodiversità Foto S. Riggio