corso di ecologia 1 – ica sedi di como e lecco, a.a....

Introduzione al Corso di Ecologia a cura di Renato Casagrandi e Marino Gatto – http://www.dei.polimi.it – Politecnico di Milano

Corso di Ecologia 1 – ICASedi di Como e Lecco, A.A. 2009/2010

Personaggi• Renato Casagrandi <[email protected]> Tel: 3471/7542• Giulia Fiorese [LC] <[email protected]>• Giovanna Ranci Ortigosa [CO] <[email protected]>

Materiale e modalità d’esame• Dispensa, esercizi e software on-line

http://home.dei.polimi.it/casagran

• Altro materialeCasagrandi, De Leo & Gatto (2002). 101 Problemi di Ecologia, McGraw-Hill.

A Como [Milano] mercoledì [venerdì] SOLO SU appuntamento via e-mail entro la domenica precedente (uff. V.2.20, II° piano, Via Valleggio [DEI, Mi])

Ricevimento


Modalità d’esame

http://home.dei.polimi.it/casagran

Luogo d’esame

Visto il basso numero di studenti iscritti al corso e l’erogazione su due sedi, e` verisimile che, aldila` delle prove in itinere,

l’esame si svolga a Milano nel mio ufficio.

Ricordate di leggere quotidianamente la vostra posta elettronicatra il giorno di chiusura delle iscrizioni ad un appello e il giorno dell’esame

per eventuali cambiamenti dell’ultim’ora


Che cos’è l’Ecologia


La Terra: un pianeta speciale# corpi celesti nell’Universo:

945.592.683(fonte: Guide Star Catalog II, GSG 2.3.2)

La struttura del pianeta Terra:• atmosfera

• idrosfera

• litosfera

• biosfera (pochi km)

# corpi celesti con formedi vita (a tutt’oggi): 1

6378 km


Che cos’è l’ecologia?1866 Haeckel definisce così

l’ecologia (da oikos = casa)

Lo studio dell'economia della natura e delle relazioni degli animali con l’ambiente (oikos) inorganico e organico, soprattutto dei rapporti favorevoli e sfavorevoli, diretti o indiretti con le piante e con gli altri animali; in sintesi ecologia èlo studio di tutte quelle complesse interrelazioni a cui Darwin si riferisce quando parla di condizioni della lotta per l’esistenza.

Ecologia è lo studio scientifico delle interazioni che determinano la distribuzione e l'abbondanza degli organismi (Krebs, 1972)

Ernst Haeckel

Charles Darwin


sistema solareterra

biosferabiomi

comunità/ecosistemipopolazioniorganismi

organitessuticellule

molecole

Ecologia come scienza delle strutture biologiche complesse

http://powersof10.com


Ecologia


La Storia Naturaledi Buffon

Georges-Louis Leclerc, Comte de Buffon (1707-1788)


Thomas Malthus (1798)An Essay on the Principle of Population

as it Affects the Future Improvement of Society with Remarks on the Speculations of Mr. Godwin, M. Condorcet, and Other Writers.


Un po’ di storia (Ottocento)1844 il britannico E. Forbes descrive gli animali di

alcune acque costiere dell'Egeo e distingue diverse associazioni di specie a diverse profondità.

1866 Ernst Haeckel definisce l’ecologia

1877 Karl Möbius descrive l'insieme di specie di un banco di ostriche e introduce il termine biocenosi (comunità biologica)

1887 l'americano S. A. Forbes scrive il classico articolo Il Lago come Microcosmo

1899 Cowles descrive la successione delle piante(fasi di colonizzazione di una zona priva di vegetazione) sulle dune sabbiose della parte meridionale del Lago Michigan.

H.C. Cowles


Un po’ di storia (Novecento)1905 Clements scrive il testo Research Methods in Ecology

1911 Ross introduce un modello dell'epidemia di malaria(interazione uomo-zanzara anofele): nasce l’ecologia dei parassiti.

1913 Fondazione della British Ecological Society

1915 Fondazione dell’Ecological Society of America

1919 Primo numero della rivista Ecology

1923 Elton scrive il testo Animal Ecology

1924-26 Il biofisico americano Alfred J. Lotka e il matematico italiano Vito Volterra introducono i primi modelli matematici ecologici che descrivono i rapporti tra le diverse specie (predazione, competizione, simbiosi).

Charles Elton


Vito Volterra (1926)


Caratteristiche dei problemi ecologici

• Enorme complessità

• I fenomeni possono essere raramente studiati in laboratorio

• Il lavoro di campo è perciò molto importante, ma ha limitimolto severi

– Le condizioni non sono controllate

– Le condizioni non possono essere variate a piacimento

– Non c'è alcuna garanzia che si possano ripetere osservazioni di un certo fenomeno sotto le medesime condizioni


Ecologia: scienza applicata?schema economico classico

Mercato dei fattori

Mercato dei beni

Famiglie Imprese

CostiRedditi

Spese Profitti

Domandadi risorse

Domandadi beni e servizi

Offerta di beni e servizi

Offerta di risorse


Alcuni stock marini

sovrasfruttati


Il paradigma economico degli anni ’70: l’economia ambientale

Mercato dei fattori

Mercato dei beni

Famiglie Imprese

Domanda di risorse

Domanda di beni e servizi Offerta di beni e servizi

Offerta di risorse

NaturaRisorse

tratte dalla natura

Residuidella produzione

Residuidel consumo

Recupero, riciclo e

riutilizzazione

Risorse tratte dalla natura


1. Perché le popolazioni hanno sempre fluttuato nel tempo, ma gli ecosistemi sono stabili?

2. Perché ci sono tante specie? Come conservare la biodiversità? Quali relazioni tra stabilità, diversità e produttività degli ecosistemi?

3. Come integrare le varie scale: nello spazio (individuale, locale, regionale, globale) e nel tempo (batteri ed elefanti, scala fisiologica, demografica, genetica)

4. I cambiamenti globali: come integrare ecologia con geofisica, demografia umana, economia?

Esempi di grandi problemidell’ecologia di base e applicata


I lemming

problemaproblemaproblema 111

La pulce d’acqua(Daphnia magna)

La cinciallegra


La biodiversità: Quante specie esistono?

# specie catalogate:1,8 milioni

# specie stimate:3-30 milioni

problemaproblemaproblema 222Purvis and Hector (2000) Nature 405:212.


Tassi di estinzioneL’azione dell’uomo sugli

ecosistemi costieri

% Coralli

Dimensionicorporee

Pesca

Eutro

fizza

zione

prob

lem

apr

oble

ma

prob

lem

a22 2

Tempo di vita medio di una specie animalericavata dai record fossili: 1-10 milioni di anni

Dai tassi di estinzione documentati nelsecolo scorso si ricava una riduzione del tempo di vita media a 10.000 anni

Dai tassi di estinzione correnti si ricavaun tempo di vita medio per uccelli e mammiferi di 200-400 anni

Stuart-Chaplin III et al. (2000) Nature 405:234. Jackson et al. (2001) Science 293:629.


Scale spaziali...

problemaproblemaproblema 333 Deserti


...e scale temporali



L’aumento di CO2 nelle ultime centinaia di migliaia di anni

Oggi: 2009!pr

oble

ma

prob

lem

apr

oble

ma

44 4http://co2now.org


La temperatura della Terra negli ultimi mille anni



Cambiamenti globali nell’ultimo secolo


Charmantier et al. (2008) Science 320: 800.

Root et al. (2003) Nature 421: 57.

IPCC (2007) 4th Assessment Report for PolicymakersClimate Change 2007: The Physical Science Basis


Scenari per il futuro

problemaproblemaproblema 444IPCC (2007) 4th Assessment Report for PolicymakersClimate Change 2007: The Physical Science Basis


Programma del corsoParte A• Nozioni di base

– Nozioni di geografia fisica– Nozioni di biologia di base. – L’ecosistema– Produzione e decomposizione negli ecosistemi

• Elementi di ecologia di una popolazione– Popolazioni maltusiane– Popolazioni strutturate per età o per taglia– Popolazioni con dipendenza da densità

Parte B• La struttura trofica degli ecosistemi

– Reti alimentari e piramidi ecologiche– Consumatori e risorse, prede e predatori – Flussi di materia e di energia e cicli biogeochimici

• Conservazione degli ecosistemi e biodiversità– Misura della diversità– Cenni alle popolazioni frammentate (isole)

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