Ecologia e ambiente

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Ecologia e ambiente

ECOLOGIA

L’ecologia è lo studio dei vari ambienti o ecosistemi, definibili come luoghi fisici abitati da esseri viventi.

Il concetto di ecosistema è in verità molto generico, in quanto possono esisterne tipi infiniti e con dimensioni molto diverse tra loro: uno stagno, un bosco, un oceano. Al limite possiamo ritenere un ecosistema anche un acquario o un campo coltivato, nel quale gli esseri viventi sono in parte o in toto fissati o controllati dall’uomo. All’interno di ogni ecosistema vengono a crearsi complesse reti di relazioni che legano tra loro le popolazioni che formano la comunità dei viventi che lo abitano, le quali sono strettamente legati anche alle caratteristiche fisiche dell’ecosistema stesso. Nessun organismo può infatti vivere da solo e le condizioni di vita di ognuno sono determinate da quelle degli altri esseri viventi che abitano nello stesso luogo, con i quali vengono scambiati materia ed energia. Anche le caratteristiche fisiche dell’ambiente sono fondamentali; per comprendere ciò basta pensare a quanto siano differenti le caratteristiche e le condizioni di vita degli organismi che abitano un deserto da quelle di coloro che abitano un oceano.

L’ecologia è una disciplina scientifica divenuta negli ultimi anni molto “di moda”, che trova spazio sui mezzi di informazione e nel dibattito politico . Ciò è avvenuto perché la specie umana, grazie agli strumenti che ha costruito, sta modificando tutti gli ecosistemi in modo rapido e radicale, creando motivi di seria preoccupazione per i danni che da tale comportamento possono derivare. Non possiamo infatti dimenticare che l’ecologia, come ogni disciplina scientifica, è soggetta a leggi proprie, che si debbono conoscere e che non si possono violare, se non vogliamo comportarci come l’elefante che entra nel negozio di cristallerie. Questa parte del nostro corso avrà quindi il compito di fornire alcuni concetti basilari dello studio dell’ambiente, che, si spera, risulteranno quanto mai utili per comprendere molte delle questioni di maggiore attualità.

Dinamica delle popolazioni

Cominceremo lo studia dell’ecologia analizzando in che modo, nel corso del tempo, possono variare le caratteristiche generali delle popolazioni. Queste ultime hanno in generale proprietà diverse rispetto a quelle degli individui che le compongono: gli individui sono infatti necessariamente passeggeri, mentre la popolazione generalmente rimane nello stesso luogo ed approssimativamente con la stessa dimensione anno dopo anno.

Come osservava anche Darwin, quasi tutti le specie viventi hanno una enorme capacità di riprodursi. Si può ad esempio calcolare che da una singola mosca che produce complessivamente 120 uova, solo metà delle quali sono femmine, dopo sette generazioni potrebbero nasce circa 6 • 10¹² nuovi individui. Considerando i batteri, che si riproducono ogni venti minuti, uno di essi potrebbe produrre 8 batteri in un’ora e 262.144 in sei ore.

Si definisce tasso di natalità (T.N.) di una popolazione il numero di individui nati in un certo intervallo di tempo, fratto il numero totale di individui della popolazione; il tasso annuo di natalità dell’Italia è attualmente di circa il 10 ‰ (ogni anno nascono circa 10 bambini ogni 1000 abitanti), mentre era del 32‰ nel 1901 e del 18‰ nel 1951. Si definisce invece tasso di mortalità (T.M.) di una popolazione il numero di individui morti in un certo intervallo di tempo, fratto il numero totale di individui della popolazione; nel nostro paese, attualmente, il tasso di mortalità annua si attesta intorno al 9‰ (ogni anno muoiono circa 9 persone ogni 1000 abitanti), mentre era del 30‰ nel 1861 e del 18 ‰ nel 1914. Si definisce infine tasso di accrescimento (T.A.) di una popolazione l’aumento del numero di individui in un dato intervallo di tempo, fratto il numero totale di individui della popolazione; sempre in Italia, il tasso annuo di accrescimento è di circa l’1‰, mentre è del 29‰ in Nigeria e del 20‰ in India. In assenza di emigrazioni ed immigrazioni, il tasso di accrescimento corrisponde alla differenza tra il tasso di natalità ed il tasso di mortalità.

Quando il tasso di natalità è maggiore, anche se di poco, del tasso di mortalità le dimensioni della popolazione aumentano a ritmo sempre maggiore, originando un modello di crescita definito crescita esponenziale; la crescita inizialmente è lenta, ma poi diviene sempre più rapida, mano a mano che aumenta il numero di individui che si riproducono. La crescita esponenziale è caratteristica delle popolazioni che colonizzano un nuovo ambiente, inizialmente ricco di risorse; generalmente però tale condizione non dura a lungo, perché prima o dopo qualche risorsa inizia a scarseggiare, determinando un aumento della mortalità. La popolazione allora rallenta sempre più la sua crescita, arrivando a stabilizzarsi intorno ad un certo valore, che si definisce capacità portante di quell’ambiente rispetto a quella data popolazione. I fattori limitanti possono essere di vario tipo: per gli animali possono essere ad esempio le riserve di cibo, ma anche l’arrivo di un nuovo predatore, mentre per le piante possono essere la scarsità di acqua o di luce. In conseguenza di ciò in ogni popolazione il numero di individui è abbastanza stabile nel tempo ed è determinato non dalle capacità riproduttive, bensì dai limiti imposti dall’ambiente.

Il concetto di capacità portante è molto interessante. Immaginiamo, ad esempio, di voler controllare una popolazione di ratti, o di altri organismi infestanti; uccidere la metà di essi porterebbe soltanto allo stadio in cui la popolazione cresce rapidamente (punti della curva tra 2) e 3), determinando in poco tempo una nuova infestazione. Meglio sarebbe invece ridurre la capacità portante, controllando i rifiuti, nel caso dei ratti, o introducendo qualche predatore o parassita nel caso di altri organismi. Se si volesse invece raggiungere la massima produttività a lungo termine nella raccolta di un tipo di pesce utile all’economia, la pesca non dovrebbe spingersi fino al punto da ridurre la popolazione al di sotto del livello di rapida crescita (punti della curva sotto a 2), a meno di non voler aspettare a lungo prima che la popolazione si ristabilizzi.

Un’altra importante proprietà, che influisce sulle dimensioni e sulla composizione di una popolazione è il modello di mortalità, che può essere descritto dalle curve di sopravvivenza.

La curva di sopravvivenza a fianco riporta il modello di mortalità di tre specie di animali. Nel mollusco ostrica la mortalità è concentrata nelle prima fasi della vita; nel celenterato idra la mortalità è invece costante in tutte le età. Nell’uomo, infine, la mortalità è concentrata nelle fasi terminali della vita. La curva in alto riporta un caso, puramente teorico, in cui tutti gli individui hanno una durata della vita pari alla media e muoiono quindi tutti intorno alla stessa età.

Il tasso di crescita ed il modello di mortalità influiscono a loro volta su un’altra importante caratteristica di una popolazione: la sua struttura di età, che rappresenta la proporzione degli individui di età differente all’interno della popolazione medesima. Nel caso della popolazione umana questi dati vengono riassunti in grafici detti piramidi delle età che fornisce molte utili informazioni sull'andamento demografico di un Paese; essi rappresentano infatti la composizione percentuale di una popolazione, suddivisa per classi di età (nella figura sottostante sono riportate le piramidi delle età della popolazione italiana del 1861, del 1971 e del 1981). In ascisse é indicata la percentuale, sul totale della popolazione, che spetta ad ogni classe. Queste ultime, riportate in ordinata, sono formate da tutti gli individui, divisi tra maschi e femmine, nati nel quinquennio cui la classe si riferisce; la 1° classe conterrà quindi gli individui da 0 a 5 anni di età, alla data del rilevamento; la 2° classe conterrà gli individui da 5 a 9 anni e così via. La piramide del 1861 mostra una base molto larga ed una graduale riduzione delle classi successive, fino alla punta molto stretta. Un andamento come questo é caratteristico di paesi con alto tasso di natalità e di mortalità e con vita media breve: infatti un gran numero di individui muore gradualmente durante il trascorrere degli anni e solo pochissimi superano ad esempio i 70 anni di età. Tale forma é tipica oggi di molti paesi in via di sviluppo come l'India o il Messico. La piramide del 1971 mostra invece una base assai più stretta, dei fianchi più ripidi ed una punta più larga. questo andamento evidenzia come sia calato il numero delle nascite ed allungata la vita media: le persone vivono più a lungo ed i decessi iniziano in modo consistente solo oltre i 50 anni di età; un numero ancora rilevante di persone sopravvive oltre i 70 anni. La piramide del 1981 mostra, con un'accentuazione ancora più forte, le stesse caratteristiche di quella di 10 anni prima; stavolta compare però anche un netto restringimento alla base, segno di quanto fortemente sia ancora calato il tasso di natalità; l'allargamento della classe compresa tra i 15 ed i 19 anni é dovuto al temporaneo aumento della natalità dei primi anni '60.

Altra importante caratteristica delle popolazioni è la strategia di sopravvivenza, che corrisponde all’insieme di caratteri, fisici e comportamentali, geneticamente determinati, che ogni popolazione utilizza per sopravvivere e continuare a riprodursi in un determinato ambiente. E’ meglio, ad esempio, produrre due milioni di uova microscopiche, come un mollusco, o un solo figlio di grandi dimensioni, come un elefante? Questi due estremi, tra i quali esistono una miriade di situazioni intermedie, corrispondono a due strategia di sopravvivenza del tutto opposte: la strategia del mollusco si definisce prodiga o opportunistica, mentre quella dell’elefante si dice prudente o di equilibrio. Non dobbiamo dimenticare che ogni popolazione persegue lo scopo di perpetuare se stessa, indipendentemente dalla sorta dei singoli individui che la compongono. Nella strategia prodiga vengono prodotti molti figli, su ognuno dei quali viene fatto un piccolo investimento, si punta cioè sulla quantità più che sulla qualità. E’ chiaro che la maggioranza dei figli non arriveranno a riprodursi, ma perché la popolazione sopravviva e sufficiente che lo facciano un piccolo numero di individui, cosa statisticamente probabile dato l’alto numero di discendenti, ognuno dei quali produrrà a sua volta molti figli.

Viceversa nella strategia prudente vengono generati pochi figli, su ognuno dei quali viene fatto un grosso investimento: in questo caso si punta quindi più sulla qualità che sulla quantità, cercando di far sopravvivere il maggior numero possibile di discendenti.

Entrambe le strategia sono valide, anche se in contesti differenti. La strategia prodiga viene scelta da organismi di piccole dimensioni ed a breve ciclo vitale, come ad esempio le piante annuali, che vivono una sola stagione, o animali invertebrati, come gli insetti che vivono poco tempo e fanno quindi una sola riproduzione. Al contrario la strategia prudente viene preferita da organismi di grosse dimensioni ed a vita lunga, come molti mammiferi o alberi di alto fusto, i quali vanno incontro a molti cicli riproduttivi.

Se applichiamo i concetti finora trattati allo studio della popolazione umana ci accorgiamo di alcuni fatti paradossali che necessitano di essere studiati con grande attenzione.

Osservando la figura a lato ci rendiamo conto che la popolazione umana sta subendo una crescita esponenziale che non riesce a trovare alcun limite. Il fenomeno ha preso questo andamento a partire dalla metà del ‘600, quando la popolazione mondiale era di circa 500 milioni; nei 200 anni successivi essa raddoppiò, arrivando ad 1 miliardo intorno al 1850. Nel 1930 (cioè circa 80 anni dopo) la popolazione era nuovamente raddoppiata, arrivando a 2 miliardi, mentre nel 1980 (50 anni dopo) si è giunti ad un ulteriore raddoppio che ha portato gli abitanti della Terra a 4 miliardi, che sono infine giunti a 6 miliardi intorno al 2000 ( venti anni dopo).

Tale andamento, che non ha precedenti nella storia umana e che assomiglia terribilmente a quello con cui crescono le specie infestanti nelle prime fasi del loro sviluppo, è stato determinato più che altro da una diminuzione del tasso di mortalità, soprattutto infantile, verificatosi grazie al miglioramento delle condizioni igieniche (fognature, acquedotti ecc.) ed hai progressi della medicina dell’ultimo secolo (antibiotici, vaccinazioni ecc.). Ciò si evidenzia bene nella figura sopra riportata, che illustra l’andamento della natalità e della mortalità durante buona parte del ‘900 nello Sri Lanka, paese asiatico che ben rappresenta la condizione del terzo mondo. Come si vede il tasso di mortalità è diminuito rapidamente a partire dalla metà del ‘900 ed ha condotto ad un aumento della popolazione, evidenziato dall’area centrale in colore, nonostante vi sia stato un modesto calo anche nel tasso di natalità.

Il tasso medio di accrescimento della popolazione mondiale è attualmente di circa 1.7 – 1.8%, esso tuttavia oscilla tra il 2 – 3% di molti paesi in via di sviluppo (Africa centrale, sud America, Asia meridionale) e lo 0.5 – 1% dei paesi ricchi (Europa occidentale, nord America, Giappone). Molto grossolanamente possiamo affermare che il tasso di accrescimento di un paese è inversamente proporzionale alla sua ricchezza, cosa che possiamo verificare osservando, ad esempio, il tasso di fertilità (numero di figli per donna) di alcune aree del mondo a diverso reddito. Secondo molti autori tale andamento, che ad una prima analisi sembrerebbe assurdo e contraddittorio (poveri fanno più figli dei ricchi), può essere spiegato non dall’ignoranza e dalla mancanza di contraccettivi dei paesi più poveri, bensì da ragioni sociali molto più complesse e articolate. Nei paesi poveri i figli sembrano infatti essere una risorsa per la famiglia, in quanto vengono precocemente avviati al lavoro, senza nessun onere per istruzione o altro. Inoltre in paesi privi di sistemi di sicurezza sociale (pensioni, sanità pubblica gratuita ecc.) il mantenimento dei genitori anziani è interamente affidato ai figli, molti dei quali potranno andare incontro a morte prima di diventare adulti, a causa delle scadenti condizioni igienico sanitarie. Pare ad esempio che in India sia necessario avere almeno 5 figli se si vuole il 95% di probabilità di averne ancora uno in vita quando i genitori avranno più di 65 anni e non potranno probabilmente più lavorare. Tale struttura sociale della famiglia fa venire in mente le strategie riproduttive opportuniste, in cui si generano molti discendenti, su ognuno dei quali viene fatto un piccolo investimento.

Nei paesi ricchi, viceversa, a causa dei molti anni che i giovani debbono dedicare alla loro formazione, prima di poter entrare nel mondo del lavoro, i matrimoni sono sempre più tardi e sempre più tardi si cominciano quindi a fare i figli. Questi inoltre richiedono un grosso investimento economico per il mantenimento e l’istruzione, ma anche temporale ed affettivo, per la loro buona crescita e formazione, mentre la sanità pubblica (ove presente) e le pensioni (ove adeguate) garantiscono agli anziani accettabili livelli di sopravvivenza, che esulano dal numero dei figli.

Per popolazione si intende l’insieme degli organismi di una data specie che vivono in un certo luogo.

Per comunità si intende l’insieme di tutte le popolazioni che vivono in un certo luogo.

Si definisce ecologista una persona impegnata politicamente o socialmente sui temi dell’ambiente; esso va tuttavia distinto dall’ecologo, che è invece lo scienziato che studia l’ecologia come disciplina scientifica.

La demografia è la scienza che studia statisticamente le caratteristiche della popolazione umana

Fonte: http://www.liceodavincifi.it/_Rainbow/Documents/Ecologia.doc

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