Ecologia ed educazione ambientale

1. Luca Fiorani Ecologia ed educazione ambientale Lezione 7 Dinamiche di popolazione, capacità portante e biologia della conservazione

2. Dinamiche di popolazione e capacità portante • Le popolazioni sono dinamiche: rispondendo alle condizioni ambientali, cambiano in: • grandezza (numero di individui) • densità (rapporto tra numero di individui e area) • dispersione • distribuzione di età 2

3. Dinamiche di popolazione e capacità portante • La grandezza di una popolazione cambia per: • nascite • morti • immigrazioni • emigrazioni • Crescita zero: nascite+immigrazioni=morti+emigrazioni • Potenziale biotico: capacità di crescita di una popolazione 3

4. Dinamiche di popolazione e capacità portante 4

5. Dinamiche di popolazione e capacità portante • La percentuale intrinseca di accrescimento (r) è la velocità alla quale la popolazione crescerebbe se avesse risorse illimitate • Gli individui di una popolazione ad alta percentuale intrinseca di accrescimento: • si riproducono presto • hanno corti tempi di generazione (tempi tra due generazioni successive) • si riproducono molte volte (lunga vita riproduttiva) • hanno molti figli a ogni riproduzione • La crescita di una popolazione è sempre limitata 5

6. Dinamiche di popolazione e capacità portante • La resistenza ambientale è composta da tutti quei fattori che limitano la crescita di una popolazione • La grandezza di una popolazione è l'equilibrio fra potenziale biotico e resistenza ambientale che, assieme, determinano la capacità portante (K), cioè il numero di individui di una data specie che può vivere per un tempo indefinito in un dato spazio • Una popolazione che non ha limitazioni di risorse cresce esponenzialmente 6

7. Dinamiche di popolazione e capacità portante • In realtà, all'inizio si ha una crescita esponenziale, quindi una diminuzione della crescita (resistenza ambientale) e infine una fluttuazione attorno alla capacità portante (crescita logistica) 7

8. Dinamiche di popolazione e capacità portante • Pecore della Tasmania 8

9. Dinamiche di popolazione e capacità portante • In alcuni casi una popolazione eccede la capacità portante per il ritardo del tempo di riproduzione, cioè il periodo richiesto dal tasso di nascita per diminuire e dal tasso di morte per aumentare • la popolazione può andare incontro a diminuzione o eliminazione, a meno che l'eccesso di individui non diventi una nuova risorsa o se ne vada 9

10. Dinamiche di popolazione e capacità portante • Renne in isoletta dell'Alaska 10

11. Dinamiche di popolazione e capacità portante • Le specie hanno tre tipi generali di ciclo di popolazione: stabile, esplosivo e ciclico 11

12. Dinamiche di popolazione e capacità portante • Esempi dalla storia umana: • Isola di Pasqua (distruzione degli alberi di palma) • Irlanda (un fungo distrusse le patate nel 1845: un milione di morti e tre milioni di emigrati) • La capacità portante della Terra per la specie umana è aumentata per cambiamenti tecnologici, sociali e culturali • Fino a che punto potrà aumentare? 12

13. Dinamiche di popolazione e capacità portante • La capacità portante è influenzata da: • competizione all'interno della specie e fra le specie • immigrazioni ed emigrazioni • catastrofi (naturali o causate dall'uomo) • fluttuazioni stagionali di cibo, acqua, nascondigli, siti di nidificazione… • Alcuni controlli della popolazione sono indipendenti dalla sua densità: inondazioni, uragani, siccità, condizioni meteo eccezionali, fuoco, distruzione dell'habitat, pesticidi… 13

14. Dinamiche di popolazione e capacità portante • Altri controlli della popolazione sono dipendenti dalla sua densità: competizione per le risorse, predazione, parassitismo, malattie… • La peste bubbonica (batterio in roditore, mosca, uomo) è dilagata nelle città popolose con cattive condizioni sanitarie e infestate dai topi (Peste nera in Europa, 1347, 25 milioni di morti) 14

15. Strategie riproduttive e sopravvivenza • Le specie r-strateghe (r è la percentuale intrinseca di accrescimento): • si riproducono presto • hanno corti tempi di generazione (tempi tra due generazioni successive) • si riproducono molte volte (lunga vita riproduttiva) • hanno molti figli a ogni riproduzione • forniscono poche cure parentali • sono opportuniste: si riproducono molto con condizioni favorevoli ma possono collassare rapidamente 15

16. Strategie riproduttive e sopravvivenza • Le specie K-strateghe (K è la capacità portante): • si riproducono tardi • hanno lunghi tempi di generazione (tempi tra due generazioni successive) • si riproducono poche volte (corta vita riproduttiva) • hanno pochi figli a ogni riproduzione • i figli si sviluppano all'interno del corpo materno, sono piccoli, maturano lentamente e sono curati fino all'età riproduttiva da uno o due genitori • competono bene quando la loro grandezza di popolazione è vicina alla capacità portante 16

17. Strategie riproduttive e sopravvivenza • Specie r-strateghe (alghe, batteri, roditori, piante annuali, insetti…) e K-strateghe (grandi mammiferi, uccelli predatori, piante a vita lunga…) 17

18. Strategie riproduttive e sopravvivenza • Le r-strateghe hanno cicli irregolari, le K-strateghe seguono la curva logistica • Molte specie hanno strategie intermedie o le cambiano in funzione delle condizioni ambientali • L'uomo si serve sia di r-strateghe (cereali), sia di K-strateghe (bestiame) • Ciò che determina la grandezza della popolazione è la disponibilità di un habitat adatto per gli individui della popolazione in quell'area 18

19. Strategie riproduttive e sopravvivenza • Le curve di sopravvivenza mostrano il numero di sopravvissuti per età (speranza di vita) • La curva di sopravvivenza si può esprimere anche in tabella (tabella di vita) 19

20. La biologia della conservazione: il sostegno delle popolazioni selvatiche • La conservazione comporta un uso attento delle risorse naturali da parte dell'uomo • L'obiettivo della biologia della conservazione (anni '70 del XX secolo) è l'indagine dell'impatto umano sulla biodiversità e sullo sviluppo di approcci pratici per mantenerla e assicurarsi che continui l'esistenza delle popolazioni di specie selvatiche • La gestione della vita selvatica si occupa della grandezza di popolazione di specie sfruttate nella caccia e nella pesca 20

21. La biologia della conservazione: il sostegno delle popolazioni selvatiche • I biologi della conservazione ritengono che si deva preservare l'integrità biologica: • qualità dell'habitat • integrità della comunità biologica (biodiversità, comunità, specie chiave, aliene, in pericolo…) • integrità dei processi ecologici (ciclo chimico, flusso di energia, produttività, successione…) • qualità di acqua e suolo • identificazione dei fattori chiave (ecologici, economici e sociali) che determinano l'integrità dell'ecosistema 21

22. La biologia della conservazione: il sostegno delle popolazioni selvatiche • disturbo attuale e potenziale da parte di: • variabilità naturale (fuochi, inondazioni, siccità…) • diffusione di malattie e infestanti • interventi umani (disboscamento, inquinamento…) • influenze esterne (cambiamenti climatici, innalzamento del livello del mare…) 22

23. La biologia della conservazione: il sostegno delle popolazioni selvatiche • La biologia della conservazione si basa su tre principi: • la biodiversità e l'integrità ecologica sono necessarie a tutte le forme di vita sulla terra e non dovrebbero essere ridotte dalle azioni umane • l'uomo non dovrebbe causare estinzioni o disturbare i processi ecologici vitali • il modo migliore per preservare la biodiversità e l'integrità ecologica è quello di proteggere gli ecosistemi in modo che forniscano habitat per sostenere le popolazioni 23

24. La biologia della conservazione: il sostegno delle popolazioni selvatiche • La biologia della conservazione si basa sul principio etico di Aldo Leopold (ecologo) secondo cui un'azione è giusta quando tende a mantenere i sistemi che sostengono la vita della Terra per noi e le altre specie • Capire lo stato delle popolazioni naturali significa: • misurare la grandezza delle popolazioni • determinare come questa grandezza possa variare • determinare se le popolazioni esistenti possono essere sostenute 24

25. L'impatto umano sugli ecosistemi: imparare dalla natura • Per sopravvivere, abbiamo modificato la natura in molti modi: • frammentando e degradando gli habitat • semplificando gli ecosistemi naturali (monocolture, invase da piante infestanti: insetti, funghi, batteri e virus) • rafforzando alcune specie infestanti con un uso eccessivo di pesticidi • eliminando alcuni predatori • introducendo deliberatamente o accidentalmente nuove specie 25

26. L'impatto umano sugli ecosistemi: imparare dalla natura • usando in maniera eccessiva le risorse potenzialmente rinnovabili • interferendo con i normali cicli chimici e con il flusso di energia negli ecosistemi • Per sopravvivere dobbiamo modificare la natura • Cominciamo a capire che ogni azione ha effetti multipli e imprevedibili (Brunei) • La sfida è l'equilibrio tra gli ecosistemi semplificati (modificati dall'uomo) e gli ecosistemi complessi (naturali) per garantire la nostra sopravvivenza 26

27. L'impatto umano sugli ecosistemi: imparare dalla natura • I sistemi viventi hanno sei caratteristiche fondamentali: • interdipendenza • diversità • resilienza • adattabilità • imprevedibilità • limiti • Dobbiamo imparare dai processi di adattamento con cui la natura si autosostiene 27

28. L'impatto umano sugli ecosistemi: imparare dalla natura • Per uno stile sostenibile dovremmo ricordare che: • le nostre vite, gli stili di vita e l'economia sono totalmente dipendenti dal Sole e dalla Terra • non possiamo semplicemente "fare una cosa" (ogni intrusione nella natura ha effetti collaterali) • ogni cosa è connessa ad altre (l'ecologia indaga le connessioni più importanti) • dovremmo minimizzare il danno inferto alla natura • dobbiamo usare attenzione, limitazioni, umiltà e cooperazione con la natura quando alteriamo l'ecosfera per venire incontro a bisogni e desideri 28

29. Soluzioni: lavorare con la natura per aiutare a guarire gli ecosistemi • L'ecologia del recupero sostiene che molti danni ambientali sono recuperabili, almeno in parte: • proteggendo gli ecosistemi degradati (permettendo loro di recuperare con una successione ecologica secondaria) • ripiantando foreste, pulendo fiumi, ripristinando zone umide • Per Wendell Berry (filosofo) dobbiamo chiederci: • che cosa c'è qui? • che cosa ci permette di fare la natura qui? • cosa fa la natura per aiutarci a farlo? 29

30. Soluzioni: lavorare con la natura per aiutare a guarire gli ecosistemi • La riabilitazione consiste nel far tornare produttivo un terreno degradato • Il recupero attivo comporta lavorare con la natura per recuperare biodiversità e processi ecologici • La sostituzione rimpiazza un ecosistema degradato con un altro • Tutte queste azioni richiedono un insieme adeguato di specie esistenti: ecco perché è importante la biodiversità… 30

31. Soluzioni: lavorare con la natura per aiutare a guarire gli ecosistemi • Il recupero ambientale è sempre imperfetto • Alcuni governi permettono di distruggere un ecosistema purché se ne protegga, recuperi o crei una simile: questo approccio di mitigazione è meglio di niente, ma è meglio prevenire che curare • "Non possiamo comandare alla natura se non obbedendole" (Francesco Bacone, filosofo) 31

32. Fine della lezione… 32