La Terra: un pianeta speciale

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Olimpia Perini
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1 La Terra: un pianeta speciale # corpi celesti nell Universo: 455,851,237 (fonte: Guide Star Catalog II) # corpi celesti con forme di vita (a tutt oggi): 1 (fonte: Guide Star Catalog II) 6378 km La struttura del pianeta Terra: atmosfera idrosfera litosfera biosfera (pochi km)

2 Che cos è l ecologia? 1866 Haeckel definisce l ecologia (da oikos = casa) Lo studio dell'economia della natura e delle relazioni degli animali con l ambiente (oikos) inorganico e organico, soprattutto dei rapporti favorevoli e sfavorevoli, diretti o indiretti con le piante e con gli altri animali; in sintesi ecologia è lo studio di tutte quelle complesse interrelazioni a cui Darwin si riferisce quando parla di condizioni della lotta per l esistenza. Charles Darwin Ernst Haeckel Ecologia è lo studio scientifico delle interazioni che determinano la distribuzione e l'abbondanza degli organismi (Krebs, 1972)

3 Ecologia Scienza delle Strutture Biologiche Complesse Molecole Cellule Tessuti Organi Organismi Popolazioni Comunità Ecosistemi Biosfera Ecologia

4 La Storia Naturale di Buffon Georges-Louis Leclerc, Comte de Buffon ( )

5 Thomas Malthus (1798) An Essay on the Principle of Population as it Affects the Future Improvement of Society with Remarks on the Speculations of Mr. Godwin, M. Condorcet, and Other Writers.

Un po di storia (Ottocento) 1844 il britannico E.

diverse associazioni di specie a diverse profondità.

di specie di un banco di ostriche e introduce il termine biocenosi

Forbes scrive il classico articolo Il Lago come Microcosmo 1899 Cowles

6 Un po di storia (Ottocento) 1844 il britannico E. Forbes descrive gli animali di alcune acque costiere dell'egeo e distingue diverse associazioni di specie a diverse profondità Ernst Haeckel definisce l ecologia 1877 Karl Möbius descrive l'insieme di specie di un banco di ostriche e introduce il termine biocenosi (comunità biologica) 1887 l'americano S. A. Forbes scrive il classico articolo Il Lago come Microcosmo 1899 Cowles descrive la successione delle piante (fasi di colonizzazione di una zona priva di vegetazione) sulle dune sabbiose della parte meridionale del Lago Michigan. H.C. Cowles

Un po di storia (Novecento) 1905 Clements scrive il testo Research methods in ecology 1911 Ross introduce un modello dell'epidemia di malaria (interazione uomo-zanzara anofele): nasce l ecologia

7 Un po di storia (Novecento) 1905 Clements scrive il testo Research methods in ecology 1911 Ross introduce un modello dell'epidemia di malaria (interazione uomo-zanzara anofele): nasce l ecologia parassiti Fondazione della British Ecological Society 1915 Fondazione dell Ecological Society of America 1919 Primo numero della rivista Ecology 1923 Elton scrive il testo Animal ecology dei Charles Elton Il biofisico americano Alfred J. Lotka e il matematico italiano Vito Volterra introducono i primi modelli matematici ecologici che descrivono i rapporti tra le diverse specie (predazione, competizione, simbiosi).

8 Vito Volterra (1926)

9 Caratteristiche dei problemi ecologici Enorme complessità I fenomeni possono essere raramente studiati in laboratorio Il lavoro di campo è perciò molto importante, ma ha limiti molto severi Le condizioni non sono controllate Le condizioni non possono essere variate a piacimento Non c'è alcuna garanzia che si possano ripetere osservazioni di un certo fenomeno sotto le medesime condizioni

10 Ecologia ed economia Domanda di beni e servizi Famiglie Spese Mercato dei beni Profitti Offerta di beni e servizi Imprese Offerta di risorse Redditi Mercato dei fattori Costi Domanda di risorse

11 Alcuni stock marini sovrasfruttati

12 La valutazione economico-monetaria della biodiversità Quanto valgono i servizi della natura? Stima delle attività economiche umane e dei servizi degli ecosistemi L 80% della popolazione mondiale utilizza prodotti medicinali naturali. Dei 150 farmaci più prescritti negli U.S.A., 118 derivano da fonti naturali: 74% da piante, 18% da funghi, 5% da batteri, e 3% da un vertebrato (serpente). Nove dei 10 più utilizzati derivano da prodotti vegetali naturali. Oltre differenti specie di animali tra cui pipistrelli, api, mosche, farfalle, coleotteri e uccelli, - forniscono servizi gratuiti di impollinamento. Un terzo del cibo per l uomo proviene da piante impollinate da impollinatori selvatici. Il valore dell impollinamento naturale nei soli U.S.A. è stato stimato tra 4 e 6 miliardi di dollari all anno. Source: Adapted from R. Costanza et al., "The Value of the World's Ecosystem Services and Natural Capital," Nature Vol. 387 (1997), p. 256, Table 2.

13 Il paradigma economico degli anni 70: l economia ambientale Risorse tratte dalla natura Natura Risorse tratte dalla natura Residui del consumo Residui della produzione Domanda di beni e servizi Famiglie Mercato dei beni Recupero, riciclo e riutilizzazione Offerta di beni e servizi Imprese Offerta di risorse Mercato dei fattori Domanda di risorse

14 Esempi di grandi problemi dell ecologia di base e applicata 1. Perché le popolazioni hanno sempre fluttuato nel tempo, ma gli ecosistemi sono stabili? 2. Perché ci sono tante specie? Come conservare la biodiversità? Quali relazioni tra stabilità, diversità e produttività degli ecosistemi? 3. Come integrare le varie scale: nello spazio (individuale, locale, regionale, globale) e nel tempo (batteri ed elefanti, scala fisiologica, demografica, genetica) 4. I cambiamenti globali: come integrare ecologia con geofisica, demografia umana, economia?

15 I lemming La pulce d acqua (Daphnia magna) La cinciallegra problema 1

16 L incredibile varietà delle interazioni ecologiche Knight et al. (2005) Nature 437:

17 La biodiversità: Quante specie? # specie catalogate: 1,8 milioni # specie stimate: 3-30 milioni problema 2

Tassi di estinzione Distruzione dell habitat Tempo di vita medio di una specie

documentati nel secolo scorso si ricava una riduzione del tempo di vita media a 10.

uccelli e mammiferi di 200-400 anni problema 2 Percentuale del numero globale di

18 Tassi di estinzione Distruzione dell habitat Tempo di vita medio di una specie animale ricavata dai record fossili: 1-10 milioni di anni Dai tassi di estinzione documentati nel secolo scorso si ricava una riduzione del tempo di vita media a anni Dai tassi di estinzione correnti si ricava un tempo di vita medio per uccelli e mammiferi di anni problema 2 Percentuale del numero globale di specie minacciate di estinzione Specie esotiche e patogeni Uccelli Mammiferi Pesci Piante

19 Scale spaziali... problema 3 Deserti

20 ...e scale temporali problema 3

21 L aumento di CO 2 nelle ultime centinaia di migliaia di anni Oggi: 2009! problema 4

22 La temperatura superficiale media della Terra negli ultimi mille anni problema 4

23 I cambiamenti climatici globali dell ultimo secolo Lo sbiancamento dei coralli INTERGOVERNMENTAL PANEL ON CLIMATE CHANGE Climate Change 2007: The Physical Science Basis. Summary for Policymakers problema 4

24 Le previsioni per il futuro problema 4 INTERGOVERNMENTAL PANEL ON CLIMATE CHANGE Climate Change 2007: The Physical Science Basis. Summary for Policymakers

25 Programma del corso Parte A Nozioni di base Nozioni di geografia fisica Nozioni di biologia di base. L ecosistema Produzione e decomposizione negli ecosistemi Elementi di ecologia di una popolazione Popolazioni maltusiane Popolazioni strutturate per età o per taglia Popolazioni con dipendenza da densità Parte B La struttura trofica degli ecosistemi Reti alimentari e piramidi ecologiche Consumatori e risorse, prede e predatori Flussi di materia e di energia e cicli biogeochimici Conservazione degli ecosistemi e biodiversità Misura della diversità Cenni alle popolazioni frammentate (isole)

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