Presentazione di PowerPoint

CORSO DI ECOLOGIA
CORSO di Tecniche della Prevenzione dell'ambiente
e dei luoghi di lavoro
• Docente: Marco Ciolli
Parte II
Lo sfruttamento esagerato di popolazioni naturali
porta alla diminuzione della produzione
Se l’accrescimento di una popolazione è logistico l’ optimum di
produzione o produzione massima sostenibile si raggiunge quando N=K/2
Lo sfruttamento ottimale di una popolazione si ha perciò
mantenendo le dimensioni al di sotto di K/2
delle quote fisse o variabili
L’uomo ha cercato di
sfruttare le popolazioni
con sistemi empirici
Capi/anno (non
considera fluttuazioni e
valore riproduttivo degli
individui)
della limitazione dello sforzo
Limito il numero di
permessi, tecniche di
caccia, ecc.
Stock riproduttore costante
Richiede stime precise
Lo sfruttamento ottimale di una risorsa rinnovabile non coincide necessariamente con la
massima rimozione compatibile con la salvaguardia della popolazione animale o vegetale
sottoposta a sfruttamento. Max resa in biomassa non massimizza profitto in lungo periodo.
Inquinamento
Immissione nell’aria, acqua , suolo o cibo di sostanze che minaccino la
salute la sopravvivenza o le attività umane o di altri viventi
direttamente o indirettamente utili all’uomo o per esso innocui
Scarti o rifiuti (solidi liquidi
gassosi) prodotti dall’uomo
quando estrae, trasforma o
utilizza una risorsa
Calore, rumore, radiazioni e
nuove molecole chimiche
(circa 70.000)
Effetto di una sostanza inquinante dipende da:
Natura chimica
+ o - tossica
Concentrazione
Quantità per unità di
volume nei comparti
ambientali e negli
organismi
Meccanismo della magnificazione biologica
Persistenza
Tempo di
permanenza di un
inquinante inalterato
CICLI BIOGEOCHIMICI
L’energia che fluisce nell’ecosistema deriva dal sole
E entra come radiazione solare ed esce come calore disperso nell’universo
I materiali circolano nell’ecosistema (dalla componente abiotica a
quella biotica e quindi ritornano alla abiotica grazie ai decompositori)
I materiali si muovono in sistemi circolari detti cicli
L’energia dalla terra dal sole in
flusso continuo e illimitato (teor.)
Ciò non è vero per i materiali.
La quantità di materiali
Devono essere perciò riutilizzati più disponibili è fissa e limitata!
volte!
differenza tra concetto di riciclo in natura e riciclaggio industriale
Ecologia Applicata
L’attività umana ha velocizzato i
I cicli sono divenuti
movimenti dei materiali
imperfetti, i processi sono
diventati aciclici
Ecosistemi artificiali
700.000 anni fa
L’uomo acquisisce l’uso del fuoco, ma
molto più tardi lo usa per l’agricoltura
Ecosistemi in fase semicolturale, agricoltura tradizionale, vita urbana, selvicoltura,
agricoltura intensiva e sviluppo industriale
Conoscenze dell’agricoltura tradizionale
Forme semplici di ingegneria idraulica,
riassetto fondiario
Sviluppo tecnologico via via più complesso
La presenza
dell’uomo aumenta
Un’antropizzazione sempre
più intensa si realizza
mediante un progressivo
aumento del flusso di energia e
di informazione fornite al
sistema (schemi)
Gli ecosistemi artificiali sono altamente instabili poiché non sono in grado di mantenere
una costanza di struttura e funzionamento in presenza di variazioni ambientali o fattori di
disturbo
Gli ecosistemi artificiali hanno un
basso livello di diversità In queste situazioni le interazioni negative fra
specie si manifestano con particolare intensità
Colture agricole devastate dai fitofagi, popolazioni animali o città decimate dalle epidemie
Gli ecosistemi artificiali
richiedono perciò un apporto
di elevate quantità di energia
per il loro mantenimento
Hanno sempre il carattere di ecosistemi
immaturi, pur potendo essere molto produttivi
L’uomo modifica la comunità riportandola ad uno
stadio più giovanile per mettere l’area a coltura
Anche in questo tipo di trasformazioni esiste una via
“virtuosa” ed una via “perversa”
Si trasforma l’ambiente in una sua
imitazione che non è uguale ma è
compatibile
Lecceta -> oliveto tradizionale
Si trasforma l’ambiente in maniera
totale e viene ad essere un sistema
estraneo all’ambiente circostante
Lecceta -> Monocolture spinte (grano)
Ecosistema Selvicolturale
Ecosistema forestale è
un componente
naturale della biosfera
Si ricrea una copertura
vegetale simile a quella
originaria ma con una
produzione maggiore
Attraverso la selvicoltura si modifica
l’ecosistema per aumentare la produttività
Talora si può modificare o sostituire varietà e specie selvatiche
Né l’input energetico né quello dei
nutrienti sono aumentati
Scopo è quello della produzione
di legno da ardere o da opera
In genere non si
fanno concimazioni
né irrigazione
16.2
Ecosistema Agricolo
Nell’ecosistema
agricolo
Si sostituiscono le specie e le varietà selvatiche
con altre più produttive
Si ha una modificazione più o meno drammatica dei flussi e
dell’input energetico e di quello dei nutrienti
Bestiame, irrigazione, concimazione
Specie e varietà
coltivate sono state
ottenute dall’uomo
Anche gli animali
domestici sono stati
ottenuti tramite
selezione dall’uomo
Le specie coltivate
Queste forme
devono essere
domestiche non sono in protette dai
grado di competere con competitori (specie
infestanti) e dai
le piante selvatiche
parassiti
Erpicatura, diserbo
a mano
Diserbanti ed
antiparassitari
chimici
Anche questi non sono,
in genere, in grado di
Recinti
sopravvivere
nell’ambiente naturale
16.3
Nell’agroecosistema
Flusso di materia è fortemente aumentato attraverso la
lavorazione del terreno
Si ha una rapida disponibilità di nutrienti
per la pianta
Si ha un rapido impoverimento del terreno
concimazione
Disponibilità d’acqua migliorata
Irrigazione, canalizzazione
Flussi di energia intensificati e migliorati
riducendo la dispersione del calore
Barriere frangivento, stoppie, ecc.
Campo di mais di 1ha
1.6 % dell’E solare 5100 milioni kcal utilizzato da fotosintesi
Ppl di 82 milioni di kcal
80 % è convertito in Ppn 65 milioni di kcal
L’uomo si ciba solo dei chicchi -> 20 milioni di kcal
Consumo annuo procapite americano 1 milione kcal
Nel bilancio energetico
va considerata l’energia Sussidio energetico fornito con irrigazioni, concimazioni, movimento
terra, trattamenti con fitofarmaci ed antiparassitari 7.5 milione kcal
di coltura
Resa di circa 3 calorie
ogni caloria di input
Colture che rendono più dell’input
Mais, sorgo…...
Colture che rendono meno dell’input
Fruttiferi, ortaggi...
Parte del raccolto usata come cibo per gli animali
Ulteriore perdita energetica
Il cibo umano (come carne bovina) contiene il 5 % delle calorie dei chicchi di mais
forniti al bestiame, come suino o pollame il 10 %.
L’agricoltura rappresenta un macroscopico esempio di riduzione, ad opera
dell’uomo, della tendenza naturale verso la biodiversità
La monocoltura è l’espressione massima di questa tendenza
Insieme di pratiche che riporta l’ecosistema in una fase pioniera, abbassandone
il livello di omeostasi e rendendola vulnerabile a qualsiasi variazione ambientale
Per ciascuna specie si usa un numero ridottissimo di cultivar, rischioso riso
120.000 cultivar, terzo mondo quasi tutto con una sola IR8
La stabilità degli ecosistemi agricoli viene artificialmente mantenuta con massicci
apporti di energia
Il costo a lungo termine di questi interventi viene sottovalutato
Non si considera che Erbicidi e pesticidi hanno effetto temporaneo
Effetti collaterali di queste sostanze a breve e lungo termine su ecosistemi ed uomo
Rivalutazione di lotta biologica e lotta integrata
Le colture di cereali riproducono un ambiente di steppa antropogena
In Italia questi ambienti coprono il 24 % del territorio nazionale
Ecosistema Urbano
Si tratta di un’area in cui si ha una notevole riduzione della
componente biotica naturale per far spazio all’uomo
Si sostituisce al terreno un ambiente duro ed impermeabile
Si produce un ambiente desertico nel quale la vita si mantiene solo grazie
intensi flussi artificiali di materia ed energia
Area urbana di parecchie città raggiunge qualche centinaio di kmq di
superficie, qualcuna arriva al migliaio
Si determina un mesoclima urbano più
caldo e secco del circostante
La città è un’isola di calore che attira aria
fresca ed umida dalle aree circostanti
Negli ultimi decenni il mesoclima cittadino è divenuto meno
confortevole in seguito all’aumento medio della temperatura 16.9
Dal punto di vista ecologico la città è paragonabile
ad un sistema eterotrofo che dipende da grandi
aree al di fuori di essa per E, cibo, H2O, ecc.
Le entrate cibo, combustibile, acqua sono immagazzinate e
trasformate e fuoriescono rifiuti (aria ed acqua inquinate,
scarti vari) prodotti della tecnologia, educazione, cultura.
L’ecosistema urbano trasforma
in una varietà di prodotti, rifiuti
e calore
In cosa differisce da un sistema eterotrofo l’ecosistema urbano?
Metabolismo molto più intenso per unità di area
Richiede un’entrata enorme di energia concentrata (combustibili fossili)
1 ha di terreno urbano richiede circa 1000 volte l’E di un terreno rurale
Un più alto input di materia
Metalli per uso commerciale ed industriale, ecc. molto oltre il fabbisogno
degli abitanti una Città di 1 milione di abitanti occupa ~160 kmq, ma
necessita di molti più kmq per mantenersi
Un più elevato output di rifiuto
Molti sono sostanze chimiche sintetiche tossiche
Con i processi industriali (Haber-Bosch) si fissa N con H ad alte
Temperature e Pressioni per produrre fertilizzanti
Energeticamente molto dispendioso e solo 50-80 % dell'N viene assorbito
dalle piante
Ogni anno si immettono negli
ecosistemi terrestri 80x1012 g anno
Pari al 50% di
quello fissato
naturalmente per
via biologica
Processi di combustione delle automobili generano 50x10 12 g anno in forma
di ossidi di azoto NO, NO2 che hanno tempo di residenza breve
nell’atmosfera e si depositano sulla superficie terrestre con le precipitazioni
L’ossido nitroso N2O prodotto nei processi di
nitrificazione denitrificazione, combustione è un
potente gas serra ed ozono distruttore
Lotta Biologica ed integrata
Ecologia applicata:
Metodi di lotta agli
organismi dannosi
La frazione di prodotto agricolo potenziale che gli
insetti, crittogame ed erbe infestanti distruggono
Un quarto della produzione globale
35% con ratti, insetti dei magazzini, acari, nematodi ecc.
Con la chimica si pensò di avere le soluzioni in mano e di poter dominare la natura
Inquinamento e resistenza
non consentono di
intensificare la lotta chimica
Lotta biologica:
manipolazione da parte
dell’uomo di organismi
viventi allo scopo di
provocare una regressione
degli organismi dannosi sia
eterospecifici che conspecifici
Diserbanti ed
antiparassitari
chimici
Questa elimina oltre alle specie
sempre 5% od occasionalmente 15%
dannose, anche molte di quelle utili
Lotta integrata: utilizza
misure sinergiche a livello
ecosistemico: lotta biologica,
coltivazione varietà resistenti
e solo quando necessario uso
limitato di pesticidi
Lotta biologica
La forma più nota della lotta biologica
Specie estranea all’ambiente che
controlla la specie dannosa altrimenti
priva di nemici naturali
Rodolia cardinalis coleottero vs
Icerya purchasi cocciniglia
(agrumi californiani 1880)
Introduzione di una specie
entomofaga per eliminare o
controllare una specie dannosa
di insetto
Specie comune nell’ambiente ma che
in situazione di monocoltura
soccomberebbe
Erba medica e strisce incolte
Talora le specie utili vanno immesse
periodicamente per cui si allevano in insettari
Controllo biologico
Zanzare
Gambusia
insetticidi
resistenza insetticidi
Gambusia
Gambusia
resistenza
insetticidi
Zanzare
La lotta microbiologica con virus ha avuto successo con alcuni roditori
Coniglio selvatico europeo, introdotto in Australia 1788 e liberato nel 1859
Da notare che il danno
l’ha fatto l’uomo
La specie divenne dannosa per i pascoli (non aveva nemici naturali)
Danno II
Si introdusse la volpe per controllarli: prima fece estinguere 10 specie di
marsupiali, poi cominciò a mangiarsi i conigli e poi non risolse il problema
Nel 1950 si introduce il
virus della mixomatosi
Prima epidemia
90% dei capi infettati
morì
Seconda epidemia
morì 90 % delle
popolazioni restanti
Terza epidemia
40-60% dei conigli
infetti morì
Abbandonato a sé stesso il sistema coniglio-virus si sarebbe assestato su una malattia
endemica benigna Nei conigli la selezione naturale Nessun virus è tanto stupido da uccidere tutti i propri
favorì la resistenza
ospiti, i ceppi troppo virulenti spariscono
Gli specialisti di lotta biologica selezionano e mantengono virulenti i ceppi di virus per
controllare i conigli
Cactoblastis
1920
1940
Feromoni
I feromoni (o messaggeri chimici esterni intraspecifici) sono sostanze
chimiche emesse da un animale, che determinano una modificazione
fisiologica o comportamentale in un animale della stessa specie
Feromoni aggreganti
Provocano massicce concentrazioni di
individui cospecifici
Feromoni sessuali
Fungono da attrattivi sessuali spesso
inducendo anche corteggiamento e copula
Sono prodotti in genere dalla femmina
adulta, talora dai maschi o da entrambi
I feromoni si usano sostanzialmente per
Attirare e
catturare maschi
Attirare e sterilizzare
maschi poi liberarli
Confondere
Lotta integrata
La lotta integrata o pest management si basa sulla necessità di trovare una forma
di “coesistenza” con gli organismi dannosi
Si cerca di rafforzare
nell’ecosistema le relazioni
strutturali utili e di limitare le altre
La protezione integrata e' una strategia con la quale si
mantengono le popolazioni di organismi nocivi al di sotto della
soglia di tolleranza, sfruttando i meccanismi naturali di
regolazione e utilizzando metodi di difesa accettabili dal punto
di vista ecologico, economico e tossicologico
Principale obiettivo è impedire che venga superata una soglia
stabilita dall’uomo al di sotto della quale la lotta non è giustificata
Tipico per il melo: afidi Rhophalosiphum insertum che attaccano il melo li
abbandonano presto prima che superino la soglia del danno economico cioè che la
perdita economica sia almeno pari al costo di un eventuale intervento
Si interviene
solo nel caso che
il danno superi
la soglia
Bisogna riuscire a passare dall’idea di danno economico a quella di danno
ambientale ed igienico
Non si rinuncia ad usare insetticidi ma se ne dovrebbero usare di selettivi a bassa
stabilità ed effettuando un timing per cercare di danneggiare il meno possibile le
specie da salvaguardare e l’ambiente ed usare meno insetticidi ed irrigazione.
Hanno una durata minima e tendono
a degradarsi rapidamente
Si programmano gli interventi sulla
base delle condizioni atmosferiche,
degli stadi evolutivi degli organismi
bersaglio………
Si programmano le irrigazioni sulla
base delle condizioni
atmosferiche…
La conservazione
L’uomo modifica l’ambiente per il soddisfacimento dei propri bisogni
Provoca cambiamenti e modificazioni talora irreversibili
Provoca la sparizione di specie, ambienti…
Nella seconda metà dell’ottocento nacque l’esigenza di
salvaguardare ambienti che l’uomo stava distruggendo
Nacquero le prime società per la
protezione della natura “Ligue
des amis des arbres”
1853 Fontainbleu
1872 Yellowstone
Si interviene
solo nel caso che
il danno superi
la soglia
I parchi e le riserve stanno diventando dei laboratori naturali per lo studio e la
sperimentazione della gestione e della ricostruzione ambientale
Uno degli scopi è la conservazione della biodiversità
Indirizzi internet:
Agricoltura biologica
http://www.agricolturabiologica.com/introduzione.html
Agricoltura integrata in Trentino:
http://www.ismaa.it/html/ita/meteo/standard.html
http://www.ismaa.it/html/ita/meteo/ticchio.html
Varie
http://www.greenplanet.net/
Ecologia
http://pbil.univ-lyon1.fr/Ecology/Ecology-WWW.html