• SCIENZE NATURALI E DELL’UOMO
  • 15 Aprile 2019

    ECOLOGIA E NUTRIZIONE

    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, caratterizzato da 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 dell’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 questa legati.
    L’energia transita attraverso il pianeta con molteplici modalità: nella biosfera, modificando periodicamente i fattori climatici, regola la distribuzione di venti e precipitazioni sull’intera superficie terrestre incidendo sui caratteri degli ecosistemi terrestri e acquatici; attraverso la fotosintesi penetra nei sistemi viventi sostenendone sviluppo, crescita ed evoluzione.

     ELEFANTI E KILIMANGIARO

    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 all’interno delle comunità viventi e tra queste e le componenti abiotiche dell’ambiente.
    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). 
    A ogni passaggio di un livello trofico, circa il 90% dell’energia è degradata sotto forma di calore. 
    Nelle catene del detrito, formate da organismi 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, nutrienti inorganici utilizzabili dalle piante.
    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.

     FUNGO A ORIGLIO

    Comparsa ed estinzione di specie viventi
    I caratteri fisici e ambientali, la vegetazione, la fauna terrestre e marina 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 di circa 4,7 miliardi di anni; probabilmente la vita apparve circa 3,7 miliardi di anni fa: su rocce formate 3,5 miliardi di anni fa 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.

     SAVANA

    Comparsa ed estinzione di specie viventi 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: L’origine delle specie. 1967, Boringhieri, Torino).

    Nella storia della vita sulla Terra si sono già verificate una ventina di crisi che hanno portato a vaste estinzioni di specie viventi. 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 viventi.
    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.

     BELLA

    Le 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 (con le conseguenti glaciazioni e il progressivo ritirarsi degli oceani), la predazione e la competizione fra le specie. 
    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 sono adattate alle condizioni dei loro habitat locali, alle risorse di cibo in questi disponibili, alla temperatura prevalente, qualunque essa sia e 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.

     GORILLA

    L’atmosfera terrestre
    Nell’ipotesi Gaia di Lovelock e Margulis la Terra è concepita come un superorganismo in cui le singole componenti sono fra loro collegate da rapporti di feedback: i viventi sarebbero in grado di regolare i fenomeni evolutivi e le trasformazioni dell’ambiente; queste, a loro volta, agirebbero sull’evoluzione dei viventi.
    L’atmosfera e il valore della sua temperatura sono fra i parametri di maggiore importanza nell’espressione di tali meccanismi.

    La temperatura dell’atmosfera è il prodotto di numerose variabili influenti sul clima del pianeta; negli ultimi due secoli, a partire dall’avvento e dallo sviluppo delle industrie, la temperatura ambientale è sensibilmente cresciuta e tale incremento è all’origine dell’attuale crisi planetaria. 
    L’atmosfera primordiale era molto differente da quella attuale: prevaleva la concentrazione di CO2; azoto, ossigeno, gas nobili e metano erano presenti in piccole quantità o del tutto assenti.
    La concentrazione dell’ossigeno andò progressivamente crescendo dopo l’inizio dell’attività fotosintetica da parte di organismi monocellulari prima e delle piante poi; circa 1,5 miliardi di anni fa la composizione dell’aria divenne simile a quella odierna.

    L’attuale atmosfera è composta per il 78% di Azoto, per il 20,9% di Ossigeno, per lo 0,04% di Anidride carbonica e per il resto da Argon, Neon, Elio, Idrogeno, Xenon, Kripton, Ozono, Metano, Ossido di Azoto, Radon; la sua temperatura è regolata dal flusso termico proveniente dal Sole e dagli effetti prodotti sugli strati dell’atmosfera, in particolare sulla troposfera, dal calore riflesso dalla superficie terrestre.

     ZANICHELLI

    La Terra riceve energia dal Sole sotto forma di radiazioni ad onde corte, la assorbe, la converte in calore e la riflette, in parte, verso lo spazio come radiazioni a onde lunghe. 
    Della radiazione solare che lambisce il limite dell’atmosfera solo il 51% raggiunge la superficie terrestre: il 4% è riflessa da oceani, laghi, nevai, ghiacciai, rocce, ecc., il 23% è utilizzato per l’evaporazione e passa nell’atmosfera come calore latente, liberato quando ha luogo la condensazione del vapore acqueo; il 10% è speso nei moti convettivi e turbolenti dell’aria; il 14% forma la radiazione notturna che riattraversa l’atmosfera.
    Il potere riflettente o albedo del sistema Terra-atmosfera è di circa il 35% dell’energia ricevuta dal Sole: le nubi, il pulviscolo, le particelle di vapore presenti nell’aria ne riflettono circa il 31% , la superficie terrestre il 4%.

    L’atmosfera in generale e in particolare alcuni gas che la compongono intercettano il flusso di calore riflesso dalla superficie del pianeta: ciò comporta l’innalzamento della temperatura atmosferica: tale funzione è indicata come effetto serra.
    I “gas serra” (GHG) comprendono anidride carbonica (CO2), metano (CH4), protossido di azoto (N2O), HFCs, PFCs e SF6. L’anidride carbonica è fra questi di gran lunga il gas più importante per la sua concentrazione..
    Sia l’anidride carbonica che il metano vengono emessi in quantità ridotte dai vulcani; il loro ciclo nell’atmosfera è regolato soprattutto dai viventi che assorbono COcon la fotosintesi e la riemettono con i processi respiratori; anche il metano è liberato in notevole quantità dai viventi, soprattutto dagli erbivori ruminanti.

    Le attività dell’uomo e i gas serra 
    Dal 1970 al 2004 le emissioni di GHG dovute alle attività umane sono passate da 28,7 a 49 Gigatonnellate di anidride carbonica equivalenti (GtCO2-e).  
    Nello stesso periodo le emissioni di CO2 sono cresciute di circa l’80% e nel 2004 hanno rappresentato il 77% delle emissioni antropogeniche totali di GHG.
    La crescita maggiore delle emissioni globali di GHG fra il 1970 e il 2004 proviene dal settore energetico (con un aumento del 145%). La crescita delle emissioni dirette in questo periodo per il settore dei trasporti è stata del 120%, del 65% per l’industria e del 40% per l’uso del suolo.
    Un grosso ruolo gioca l’allevamento animale indirizzato all’alimentazione umana.

     STEPPA

    Il grado di incremento della temperatura atmosferica è stato di 0,2 °C per decade nelle due decadi che hanno preceduto l’anno 2000; per il periodo 2000-2099, in ragione della quantità di GHG immessi nell’atmosfera, la temperatura potrebbe crescere di un valore compreso fra 2 e 6 °C (IPCC). Ciò comporterà modificazioni ambientali più o meno incisive che, comunque, si rifletteranno duramente sugli ecosistemi terrestri e acquatici: scioglimento dei ghiacci e inondazioni dai tropici alle alte latitudini, ridotta disponibilità di acqua e aumento della siccità alle basse latitudini, stress da carenza d’acqua per ampie fasce di popolazione; inondazioni e tempeste con perdita di circa il 30% di zone umide costiere; aumentato rischio di estinzione per circa il 30% delle specie viventi; diminuita produttività di cereali alle basse latitudini, maggiore incidenza di malnutrizione, aumentato tasso di malattie, di infezioni, di mortalità.  

    La crisi climatica attuale è dovuta alla violazione degli ecosistemi da parte dell’uomo (esso stesso tuttavia “natura”) e della sua cultura, frutto dell’evoluzione naturale della specie.
    I maggiori responsabili sono quei paesi dove i consumi di ogni genere sono più rilevanti e dove, conseguentemente e in via diretta o indiretta, la produzione di gas serra legata allo stile di vita risulta più elevata.

     FORESTA AMAZZONICA

    L’Impronta Ecologica
    Un metodo disponibile per valutare l’impatto ambientale del nostro stile di vita è il calcolo dell’Impronta Ecologica (IE), definita come l’area totale di ecosistemi terrestri e acquatici richiesta per produrre le risorse che una determinata popolazione umana consuma e per assimilarne i rifiuti prodotti. 

    L’Impronta Ecologica misura quanta superficie biologicamente produttiva è necessaria per pareggiare le risorse richieste e assorbire i rifiuti prodotti da un individuo, un paese o dall’intera umanità che segua un determinato stile di vita.
    La biocapacità globale della Terra, basata sulla sua area produttiva, è approssimativamente di 11,3 miliardi di ettari; l’area produttiva media pro capite varia al variare numerico della popolazione: nel 2001 era di 1,8 ettari globali. 

    L’Italia, considerate l’estensione della sua superficie bioproduttiva e l’entità numerica della popolazione, ha una biocapacità di un ettaro globale pro capite e, tuttavia, presenta una IE di 4,2 ettari pro capite e quindi un deficit ecologico di 3,2 ettari pro capite. 
    Il nostro stile di vita è superiore alle possibilità produttive del nostro territorio e incide sull’ambiente in modo pesantemente negativo. I paesi con oltre un milione di abitanti con la IE più vasta per persona, sono gli Emirati Arabi Uniti seguiti da Stati Uniti d'America, Finlandia, Canada, Kuwait.
    In questa classifica l’Italia è al 29° posto; la Cina al 69°, ma la sua crescita economica giocherà un ruolo chiave nell’uso sostenibile delle risorse del pianeta nel futuro più prossimo. 

     GHIACCIAIO COVER

    Crisi ambientale e cibo
    Fra tutte le voci che compongono l’Impronta Ecologica dell’uomo sugli ecosistemi, quella relativa a quanto fra produzione, manipolazione, distribuzione, consumo e smaltimento dei rifiuti ruota intorno all’alimentazione occupa il primo posto fra gli agenti produttori di CO2: ciò vale, in particolare, per le emissioni di gas serra da allevamenti animali. Nella IE italiana oltre il 60% del valore calcolato corrisponde al cibo e soprattutto a quello di derivazione animale.

    "Livestock Long Shadow" (la lunga ombra dell’allevamento), rapporto prodotto nel 2006 dalla FAO, stima in 7,5 miliardi di tonnellate metriche di CO2equivalenti (CO2e) l’entità delle emissioni attribuibili agli allevamenti di bestiame ad uso alimentare (ovini, bovini, cammelli, maiali, pollame). Tale quantità è pari al 18% delle emissioni totali annue mondiali di gas serra.
    Goodland e Anhang stimano, diversamente, a non meno di 32,56 miliardi di tonnellate di CO2e l’anno le emissioni da allevamento, pari al 51% delle emissioni annue totali. 

    La stima FAO è ottenuta sommando le emissioni di gas serra derivanti dal disboscamento del terreno per la creazione di pascoli e per la coltivazione di mangimi per animali d’allevamento, da tutte le attività necessarie a mantenere in vita il bestiame e dalla lavorazione e dal trasporto dei prodotti finali. Goodland e Anhang sostengono che in tali calcoli sono stati trascurati in tutto o in parte le emissioni di CO2 da respirazione delle mandrie e i volumi di metano emesso per i processi fermentativi che fisiologicamente si verificano nell’apparato gastrodigerente degli erbivori; giudicano sottostimato sul bilancio della CO2 l’effetto della deforestazione per la creazione di pascoli, ed errati alcuni dati relativi ai capi di bestiame allevati, di numero ben maggiore rispetto a quelli considerati nel rapporto FAO. A tutto ciò addizionano l’entità d’uso dei fluorocarburi necessari a refrigerare le carni degli animali sacrificati, la CO2 prodotta nel corso della lunga cottura, lo smaltimento degli scarti liquidi e solidi della macellazione, l’entità quantitativa degli imballaggi, l’impatto delle sostanze farmaceutiche utilizzate per “curare” gli animali.  

    Emerge da tali calcoli quanto l’alimentazione umana e l’allevamento animale in particolare incidano, direttamente o indirettamente, sull’innalzamento della temperatura atmosferica all’origine dell’attuale crisi ambientale.

     PINGUINI

    Tendenze  
    Il 26% della superficie terrestre e il 35% dei terreni agricoli sono attualmente occupati dagli allevamenti animali.  
    Le proiezioni relative alla crescita della popolazione umana mondiale indicano, mantenendo invariate le attuali abitudini alimentari, necessità produttive di carne di circa il 50% in più entro il 2050, quando la popolazione umana sarà di circa 9 miliardi di persone.  
    La tendenza di produzione e consumo delle carni derivate da animali di allevamento è a crescere nei prossimi decenni, soprattutto nei paesi in via di sviluppo.

    Emergeranno in tutta la loro drammaticità il problema delle risorse idriche, della deforestazione, della destinazione dei suoli, della conservazione della natura e del paesaggio. Diminuirà ubiquitariamente e drammaticamente la diversità biologica delle specie, la bellezza di espressione della Vita.
    Con la crescita dell’allevamento animale aumenterà anche la produzione di gas serra e con essi il riscaldamento del pianeta con le conseguenze globali suddette.

    PESCI PAGLIACCI 

    Strategie
    Nell’attuale scenario ambientale si confrontano due strategie per affrontare il problema ambientale e in particolare il cambiamento del clima. 
    La prima strategia si affida alla comunità globale e ad azioni comuni estese a tutti i paesi che consentano di codificare e verificare le emissioni di CO2 di ciascuno di essi e le relative riduzioni, destinando contemporaneamente costose tecnologie pulite ai Paesi in via di sviluppo, per includerli in questo medesimo processo.  
    La seconda strategia si affida al Mercato, l’unico motore ritenuto sufficientemente grande da poter avere un impatto decisivo sulla Natura.
    Soltanto un mercato improntato a regolamenti e incentivi studiati per stimolare un’innovazione massiccia in fonti energetiche e tecnologie pulite e senza emissioni (clean-tech) potrà fare la differenza sul riscaldamento globale.  

    Con le attuali politiche di mitigazione dei cambiamenti climatici e le relative pratiche di sviluppo sostenibile, le emissioni globali di GHG continueranno a crescere durante i prossimi decenni. 
    In questa situazione preagonica del mondo che lo ha ospitato e ne ha accompagnato il successo evolutivo, l’uomo, forse, sentendosi alle strette e osservando da molto vicino il disastro di cui è direttamente responsabile, proverà a modificare i suoi comportamenti nel tentativo di scongiurare un passaggio epocale che appare prossimo. 

    Limitare i consumi, sviluppare tecnologie energetiche pulite, ridurre o abbandonare la pratica dell’allevamento animale e decidere di ottenere il proprio sostentamento dal consumo prevalente o esclusivo di cibi vegetali sembrano i passi necessari per salvare la natura nelle forme che conosciamo. 

     GHIACCIAIO DEI FORNI