Cosa è un ecosistema
Le regioni climatiche della Terra hanno dato origine a una grande varietà di ambienti naturali. Ogni habitat è formato da una comunità di animali e piante, chiamata ecosistema, che per sopravvivere deve adattarsi all'ambiente circostante sfruttandone al meglio le risorse.
550 milioni di anni fa, le piante cominciarono a crescere sulla Terra creando il primo ambiente adatto alla vita animale: inizialmente dominavano muschi e felci, poi si svilupparono le conifere e le piante con fiori. Parallelamente si sono evoluti anche gli animali erbivori e si posero le basi per i complessi ecosistemi di oggi.
L'ecosistema è un sistema complesso formato da organismi che vivono in un determinato ambiente. Gli animali e le piante costituiscono le componenti biotiche dell’ecosistema, mentre il sottosuolo, l'aria e l'acqua, la luce, la temperatura, il clima, le piogge, ecc. fanno parte della componente abiotica. Le componenti biotiche e abiotiche instaurano tra loro un insieme di relazioni che caratterizzano l'ecosistema stesso e lo portano in una situazione di "equilibrio" temporaneo. Sulla base della loro funzione all'interno di un ecosistema, le componenti biotiche (gli organismi viventi), si possono suddividere in:
- produttori (piante, alghe e alcuni batteri): sono gli organismi "autotrofi" che producono da sé la sostanza organica per vivere e accrescersi, utilizzando semplici molecole inorganiche come l'acqua, l'anidride carbonica (CO2) e i nitrati;
- consumatori: sono organismi "eterotrofi", poiché non sono in grado di produrre il proprio nutrimento, e si cibano quindi di produttori (ad esempio i consumatori erbivori, come le mucche e le pecore, che mangiano l'erba dei prati) o di altri consumatori (i consumatori carnivori come il leone o l'uomo stesso);
- decompositori: sono funghi e batteri che si cibano decomponendo i tessuti degli organismi morti.
Approfondimenti
Trasferimento di energia
Le relazioni tra le diverse componenti di un ecosistema sono così strette che, se una di esse viene danneggiata, l'intero ecosistema risulta turbato. Le principali relazioni sono quelle costituite dai flussi di energia e dai flussi di nutrienti. L'ecosistema è un sistema aperto rispetto all'energia, cioè l'energia entra ed esce continuamente dal sistema. L'energia entra nell'ecosistema principalmente dal sole, attraversa la comunità biotica e la sua catena alimentare, e fuoriesce sotto forma di calore, materia organica e organismi prodotti.
La catena trofica
Ci sono due tipi di catene alimentari: la catena del pascolo e la catena del detrito. La prima parte dalle piante verdi, passa attraverso gli erbivori pascolanti, quindi ai carnivori di primo livello che si cibano degli erbivori, poi ai carnivori di secondo livello che si cibano di altri carnivori. La seconda invece parte dalla materia organica morta, passa attraverso i microrganismi, da questi agli animali detritivori (consumatori di detrito), per finire ai loro predatori, cioè animali carnivori.
I nutrienti
A differenza dell'energia, che entra ed esce dall'ecosistema seguendo un percorso lineare, la materia segue un percorso circolare passando dal comparto abiotico agli organismi viventi per poi tornare al comparto abiotico. Questi percorsi sono definiti cicli biogeochimici. Carbonio, idrogeno, azoto, fosforo e calcio sono necessari agli organismi viventi in grande quantità e per questo si definiscono macronutrienti. Altri elementi come ferro, magnesio, manganese, zinco, ecc., sono richiesti in minore quantità e sono per questo definiti micronutrienti.
La produttività primaria
La produttività primaria di un ecosistema è definita come la velocità alla quale l'energia solare viene trasformata dalla fotosintesi clorofilliana in sostanza organica. Si definisce: produttività primaria lorda (PPL), la velocità totale di fotosintesi (detta perciò anche fotosintesi totale); produttività primaria netta (PPN), la velocità di immagazzinamento della materia organica prodotta, al netto di quella usata dalla pianta per vivere (detta perciò anche fotosintesi apparente) …
Alterazione della catena alimentare
L’innovazione tecnologica applicata all’ agricoltura per la lotta agli organismi parassiti che danneggiano le coltivazioni ha comportato l’impiego di pesticidi in gran quantità e per lungo tempo. Queste sostanze sono tossiche e il loro accumulo ha variato gli equilibri della biosfera perché hanno effetti nocivi su molti organismi compreso l’uomo. Il DDT è una sostanza che, introdotta nell’ambiente, ha provocato danni agli ecosistemi, creando un fenomeno di inquinamento da pesticidi diffuso su scala mondiale. Gli studi che hanno accertato la quantità di DDT presente negli organismi hanno confermato la sua presenza nei pesci di tutto il mondo, nelle popolazioni eschimesi, negli animali che vivono nelle regioni polari e nel latte materno.
Il bioma
Un bosco, un lago, un fiume, un prato, una spiaggia, il mare, anche gli spazi verdi di città sono tutti ecosistemi. In breve, ogni centimetro del nostro pianeta costituisce o fa parte di un ecosistema. Gli ecosistemi possono avere dimensioni molto diverse. Sono considerati ecosistemi sia la foresta temperata, che occupa gran parte dell'America settentrionale, dell'Europa e dell'Asia settentrionale, sia la cavità piena d'acqua e di vita di un faggio che fa parte della stessa foresta (in questo caso è chiamato “micro ecosistema”). La Terra stessa può essere considerata un unico grande ecosistema.
Ecosistemi della Terra
Sulla base del tipo di vegetazione che maggiormente li caratterizza, gli ecosistemi sono riconoscibili, e si suddividono in: deserto, savana, steppa, foresta temperata, foresta tropicale, foresta boreale o taiga, tundra e macchia mediterranea. Gli ecosistemi acquatici si dividono invece in: ecosistemi di acqua dolce (laghi e stagni, fiumi e torrenti, paludi e acquitrini) ed ecosistemi marini (barriera corallina, oceani, piattaforme continentali, zone di risalita dei nutrienti, estuari).
La successione ecologica
La storia di un ecosistema, dalla nascita alla maturità, si chiama successione ecologica. La successione ecologica, in pratica, è una sequenza continua di modificazioni delle componenti biotiche e abiotiche di un'area; si arriva così ad un ecosistema stabile (quello che viene definito "climax") caratterizzato da un equilibrio tra le sue diverse componenti, ovvero, nessuna prevale sulle altre decretandone l'estinzione. La sequenza delle comunità che via via si sostituiscono nell'ecosistema è detta "serie" e sono definiti "stadi seriali" le diverse fasi di transizione.
L’agro-ecosistema
Un tipico esempio di ecosistema artificiale è il campo coltivato, o agro-ecosistema. Si tratta di un sistema naturale modificato dall'uomo mediante l'attività agricola. Si differenzia dall'ecosistema naturale per quattro aspetti: la semplificazione, l'apporto di energia, la biomassa e l'immissione di sostanze inquinanti. Anche la casa è un piccolo ecosistema artificiale. Dall'esterno entrano oggetti, alimenti, energia solare, acqua, ecc. e all'esterno vengono immessi i rifiuti solidi e liquidi generati dalle attività umane.
Approfondimenti
L’uomo e l’ecosistema
I processi umani di produzione agricola, di produzione industriale e di consumo (o uso) dei beni materiali si svolgono secondo regole simili a quelle che caratterizzano la circolazione di materia ed energia negli ecosistemi naturali. Anche nel caso della produzione e consumo di beni, la materia e l'energia vengono ricavate dalla natura, passano attraverso i processi produttivi e arrivano alla fase di consumo. Sia nella fase di produzione, sia in quella di uso delle merci, si generano scorie e rifiuti che sono scaricati nell'ambiente.
Ecosistemi e sostenibilità
Nel 1987 ci fu il primo rapporto della Commissione Mondiale sull'Ambiente e lo Sviluppo (WCED), chiamato rapporto Brundtland (dal nome dell'allora primo ministro norvegese Gro Harlem Brudtland, presidente della Commissione). Nel 1992 seguì la Conferenza mondiale sull'ambiente, l'Earth Summit di Rio de Janeiro; in entrambe le occasioni si ufficializzò in tutto il mondo il termine “sviluppo sostenibile”. Lo sviluppo sostenibile è una forma di sviluppo volto a non compromettere la possibilità delle future generazioni di perdurare nello sviluppo, o a godere della stessa quantità di risorse presenti oggi.
Capacità di carico di un ecosistema
La capacità di carico di un ecosistema è la capacità naturale che un ecosistema possiede di produrre in maniera stabile le risorse necessarie alle specie viventi che lo popolano, senza rischi per la sopravvivenza. Ogni anno migliaia di specie si estinguono, da microorganismi a grossi mammiferi. Si è stimato che il tasso medio di estinzione sia da 1000 a 10.000 volte più veloce negli ultimi 60 milioni di anni. Per questo si pensa che ci possa essere una nuova estinzione di massa, la prima in assoluto causata non da eventi naturali ma dall'uomo.
Ecosistemi a rischio: perché?
L'uomo ha sempre pensato di poter modificare l'ambiente in cui vive per soddisfare le proprie necessità. Spesso però non ha tenuto conto delle conseguenze che questo comportamento implica: spesso l'uomo è intervenuto per ottenere un certo effetto, raggiungendo un risultato assolutamente contrario. Il caso tipico può essere quello della distruzione di ecosistemi molto produttivi, come estuari e paludi, in nome del recupero dei terreni ad attività agricola e quindi più produttiva.
Alterazione degli equilibri
Sfruttando gli ecosistemi, inevitabilmente se ne alterano gli equilibri, a tal punto che spesso ne vengono compromesse la salute e la capacità produttiva. Ogni intervento umano nella gestione dell'ambiente, quindi, deve essere pensato anche in funzione delle conseguenze che potrebbe avere sul benessere degli ecosistemi e sulla loro produttività. A questo proposito è necessario averne una conoscenza dettagliata e valutarne le capacità produttive e la destabilizzazione che l'intervento umano può provocare.
Un tipico esempio di ecosistema artificiale è il campo coltivato, o agro-ecosistema. Si tratta di un sistema naturale modificato dall'uomo mediante l'attività agricola. Si differenzia dall'ecosistema naturale per quattro aspetti:
- la semplificazione: l'agricoltore privilegia un tipo di pianta combattendo tutte quelle specie animali e vegetali che potrebbero danneggiarla;
- l'apporto di energia da parte dell'uomo sotto forma di macchine, concimi, fitofarmaci, sementi selezionate, lavorazioni;
- la biomassa (raccolto) viene asportata una volta matura. Questo rende l'ecosistema un sistema aperto, cioè dipendente dall'esterno per reintrodurre sostanze fertilizzanti atte ad alimentare un nuovo processo di nascita e sviluppo del materiale organico (le piante). Un ecosistema naturale, invece, rimanendo la biomassa nell'ambiente originale si concima da solo;
- l'immissione di sostanze inquinanti quali, nel caso di agricoltura intensiva, concimi chimici, antiparassitari e altre sostanze chimiche non biodegradabili che si accumulano nell'ecosistema o si perdono nel sottosuolo, arrivando in alcuni casi ad inquinare gravemente falde sotterranee, mari e fiumi.
Anche la casa è un piccolo ecosistema artificiale. Dall'esterno entrano oggetti, alimenti, energia solare, acqua, ecc. e all'esterno vengono immessi i rifiuti solidi e liquidi generati dalle attività umane. Analogamente la città. Essa dipende infatti dall'esterno per le forniture di acqua, cibo, materiali da costruzione e altre risorse necessarie al suo sviluppo e sempre all'esterno scarica i propri rifiuti (in discariche e inceneritori), cioè tutto quanto non contribuisce alla sopravvivenza dell'ecosistema città.
Approfondimenti
La terra per mangiare
Coltivare la terra e nutrirsi dei suoi prodotti è da sempre un’attività che l’uomo svolge tenendo in considerazione le condizioni climatiche e ambientali tipiche del territorio. Con il progresso e le moderne tecnologie l’uomo ha pian piano superato i limiti imposti dall’ambiente, aumentando così le pressioni sull’ambiente stesso. L’uomo, quindi, ha modificato il paesaggio per renderlo più produttivo, trasformando il suolo in campi coltivati, bonificando zone umide, terrazzando pendii, convertendo le foreste in pascoli. L’agricoltura ha un’influenza sull’ambiente nella misura in cui ne utilizza le risorse e produce sostanze -naturali e chimiche- che vengono poi immesse nei diversi comparti ambientali, suolo, acqua e atmosfera.
Agricoltura e cambiamenti climatici
Il clima della Terra sta cambiando e di ciò vi è oggi evidenza scientifica. Alcuni gas sono stati da tempo individuati come responsabili del surriscaldamento globale e del cosiddetto “effetto serra”, in particolare l’anidride carbonica (CO2), il metano (CH4) e il protossido d’azoto (N2O), presenti naturalmente in atmosfera, ma prodotti in concentrazioni molto elevate da attività dell’uomo, come l'uso di combustibili fossili per trasporti e per attività industriali, il cambio di uso del suolo e la deforestazione. Le condizioni climatiche generali sono diventate maggiormente variabili.
Coltivare adattandosi ai nuovi climi
Affinché l’agricoltura possa continuare ad essere un settore produttivo occorre applicare soluzioni che adattino i vecchi sistemi agricoli alle nuove condizioni climatiche. L’obiettivo è ridurre la vulnerabilità delle coltivazioni e aumentare la resilienza delle aree rurali sia dal punto di vista ambientale, sia economico, ossia aumentare la capacità delle attività agricole di recuperare la produttività dopo eventi catastrofici, come siccità, uragani, alluvioni.
Sprechi di acqua
Il divario tra il rifornimento idrico e la domanda di acqua sta aumentando in molte parti del mondo: in quelle aree che già oggi soffrono di carenza di acqua, la crescente siccità sarà il maggior vincolo alla crescita e allo sviluppo agricolo. Le alterazioni del clima determineranno soprattutto un decremento della disponibilità idrica annua in molte parti del mondo. In Europa, soprattutto nelle aree meridionali e centrali dell’Europa, diminuirà sempre più la disponibilità di acqua, a causa di una continua diminuzione delle precipitazioni estive e a fronte di elevate richieste idriche per le coltivazioni..
Agrobiodiversità
I biologi hanno provato diverse volte a calcolare il numero degli organismi viventi, con risultati anche molto contrastanti. Si va da una stima di 10 milioni ad una di 100 milioni. E ancora più incerto è il numero delle specie (tra i 100 milioni e i due miliardi) che si sono alternate da quando è comparsa la vita sulla Terra. Con maggiore precisione si può invece calcolare quante siano le specie finora note alla scienza: complessivamente sono 1.700.000. Nel “catalogo” dei biologi, gli esseri viventi più numerosi sono gli animali (1.400.000 specie), costituiti per oltre la metà da insetti (800.000), e per il resto da mammiferi (4.200 specie), uccelli (8.700 specie), rettili (6.300 specie), anfibi (3.000 specie) e pesci (23.000 specie).
