• SCIENZE NATURALI E DELL’UOMO
  • 6 Gennaio 2019 | Gallery

    Appunti di un naturalista - Evoluzione ed ecosistemi

    Gli ecosistemi sono unità funzionali che comprendono tutti gli organismi viventi in una data area e le componenti ambientali non viventi (rocce, acque, fattori climatici, ecc.); tali entità biotiche e abiotiche interagiscono in ogni ecosistema e ne determinano i caratteri.

    La delimitazione degli ecosistemi è alquanto arbitraria (un bosco, un albero, uno stagno, ecc.): l’intera biosfera può essere analizzata come un unico ecosistema con flussi di energia e materia in entrata e in uscita; quando tali flussi sono di pari entità il sistema mantiene lo stato di equilibrio: fattori di diversa natura possono alterare tale condizione e determinare cambiamenti reversibili o meno nell’intero ecosistema.

    Energia

    Calore e luce solari sono la fonte diretta o indiretta di quasi tutta l’energia circolante sulla Terra: il flusso energetico, prima di passare al livello di massima entropia, come dettato dal terzo principio della Termodinamica, sostiene sistemi complessi caratterizzati da un temporaneo accumulo di ordine. Fra questi la vita e i processi biochimici a essa legati. L’energia transita attraverso il sistema con molteplici modalità: nella biosfera, modificando periodicamente i fattori climatici, regola la distribuzione di venti e precipitazioni sull’intero pianeta incidendo sui caratteri degli ecosistemi terrestri ed acquatici; attraverso la fotosintesi penetra nei sistemi viventi sostenendone sviluppo, crescita ed evoluzione.

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    Fotosintesi clorofilliana

     
    Reti trofiche

    Nella biosfera il flusso energetico si diffonde attraverso le catene del pascolo e del detrito, complesse reti trofiche in cui avvengono scambi di sostanze nutritive all’interno delle comunità viventi e tra queste e le parti non viventi del sistema. Le catene del pascolo dipendono direttamente dall’energia solare e presentano quattro livelli trofici: il primo è quello delle piante verdi (produttori, organismi autotrofi), il secondo degli erbivori e degli altri fitofagi (consumatori primari), il terzo dei predatori di questi ultimi (consumatori secondari), il quarto quello dei predatori di predatori (predatori di carnivori). Per ogni passaggio da un livello trofico al successivo, circa il 90% dell’energia presente negli appartenenti al primo è degradata sotto forma di calore. Molte specie, fra cui l’uomo, hanno abitudini alimentari che le portano a occupare più di un livello trofico. 

    Nelle catene del detrito, formate da organismi detritivori decompositori e dai loro predatori, l’energia non proviene direttamente dal Sole, ma da sostanze organiche morte (rifiuti organici, cadaveri, ecc.). I decompositori liberano, fra l’altro, elementi inorganici utilizzabili dalle piante a fini trofici. Le catene del pascolo e del detrito sono interconnesse. I prodotti finali di tutti i processi indotti dal flusso energetico permangono nell’ambiente e ne influenzano più o meno profondamente i caratteri.

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    Comparsa ed estinzione di specie viventi

    I caratteri fisici e ambientali, la vegetazione, la fauna terrestre e marina e quanto è presente sulla superficie e nelle profondità del pianeta sono il frutto degli equilibri costantemente variabili fra litosfera, idrosfera, atmosfera e biosfera. Il minimo spostamento del punto di equilibrio modifica l’ambiente e si riflette sui viventi indirizzando l’evoluzione del pianeta e delle sue componenti biotiche e abiotiche. 

    L’età della Terra è stimata a circa 4,7 miliardi di anni; probabilmente la vita apparve circa 3,7 miliardi di anni fa: su rocce formate da circa 3,5 miliardi di anni si sono rinvenuti fossili di microbi filamentosi procarioti. I sistemi biologici non possono svilupparsi all’infinito: prima o poi intervengono meccanismi di feedback negativo; malattie e competizione per il cibo possono conseguire a un incremento numerico della popolazione; l’alterazione del clima, come nella crisi che stiamo attraversando, genera nuove condizioni ambientali.

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    Comparsa ed estinzione di specie vegetali e animali è direttamente correlata con gli equilibri ambientali; al variare di questi, in modo lento o per eventi improvvisi, cambiano gli attori presenti sulla scena del mondo: alcuni che recitavano una parte di primaria importanza assumono ruoli minori o scompaiono del tutto; altri, prima comprimari, assurgono a protagonisti; altri ancora compaiono come personaggi nuovi che in futuro potrebbero assumere una diversa importanza.

    “La teoria della selezione naturale è basata sull’opinione che ogni nuova varietà e, in ultima analisi, ogni nuova specie si produca e si conservi perché ha qualche vantaggio su quelle con cui entra in concorrenza; e ne consegue quasi inevitabilmente l’estinzione delle forme meno favorite. …Così la comparsa di nuove forme e la scomparsa di vecchie forme sono fatti connessi”.
    Charles Darwin

    Nella storia della vita sulla Terra si sono già verificate una ventina di crisi che hanno portato all’estinzione di specie viventi; nelle più moderate scomparve fra il 15 e il 40 per cento delle specie di animali marini; in altre vi furono estinzioni più ampie. A partire dal Paleozoico inferiore e cioè negli ultimi 570 milioni di anni, il pianeta è stato teatro di cinque grandi estinzioni risalenti alla fine dell’Ordoviciano (440 milioni di anni fa), al tardo Devoniano (365 milioni di anni fa), alla fine del Permiano (225 milioni di anni fa), del Triassico (210 milioni di anni fa) e del Cretaceo (65 milioni di anni fa). In ciascuno di questi eventi si estinse almeno il 65% delle specie marine. In quella che mise fine al Permiano e all’era Paleozoica, scomparve più del 95% delle specie di animali marini.

    In tali profonde crisi furono sconvolti drammaticamente i caratteri delle comunità ecologiche, cambiarono le specie dominanti, l’evoluzione seguì altri percorsi. Così, 65 milioni di anni fa, la crisi alla fine del Cretaceo mise fine al dominio terrestre dei Dinosauri durato 140 milioni di anni e i mammiferi sfruttarono questa casuale opportunità divenendo i vertebrati terrestri dominanti.

     
    Cause delle estinzioni

    Fra le ipotesi proposte per individuare i possibili agenti causali delle estinzioni di massa sono indicati un generale abbassamento della temperatura terrestre e, conseguentemente, l’estensione dei ghiacci, il progressivo ritirarsi degli oceani, la predazione e la competizione fra le specie viventi. Le alterazioni del clima rappresentano la causa di crisi più importante nella storia della vita. La temperatura planetaria ha fluttuato in modo rapido e significativo durante tutta la storia della Terra. Le specie si adattano alle condizioni dei loro habitat locali, alle risorse di cibo disponibili, alla temperatura prevalente, qualunque essa sia e in passato hanno reagito alle modificazioni di tali condizioni migrando verso l’equatore quando la temperatura diminuiva e verso nord nei periodi più caldi. Nel corso di queste migrazioni interi habitat si muovono in massa.

    A volte la rapidità del cambiamento climatico o la presenza di barriere geografiche possono ostacolare tali migrazioni: in tali casi l’esito più probabile è l’estinzione.

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    NOTE BIBLIOGRAFICHE

     

    Bullini L., Pignatti S., Virzo De Santo A., 1998. Ecologia generale. UTET, Torino

    Darwin C., 1967. L’origine delle specie. Boringhieri, Torino.

    Gould S. J., 2003. La struttura della teoria dell’evoluzione. Codice edizioni, Torino.

    Leakey R., Lewin R., 1998. La Sesta Estinzione. Bollati Boringhieri, Torino.

    Le immagini della Gallery sono tratte, per gentile concessione, da "E. Lupia Palmieri, M. Parotto. Il globo terrestre e la sua evoluzione. Quinta Edizione. Zanichelli Editore. Bologna"