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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 <casagran@elet.polimi.it> Tel: 3471/7542• Giulia Fiorese [LC] <fiorese@elet.polimi.it>• Giovanna Ranci Ortigosa [CO] <ranci@elet.polimi.it>
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
Introduzione al Corso di Ecologia a cura di Renato Casagrandi e Marino Gatto – http://www.dei.polimi.it – Politecnico di Milano
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
Introduzione al Corso di Ecologia a cura di Renato Casagrandi e Marino Gatto – http://www.dei.polimi.it – Politecnico di Milano
Che cos’è l’Ecologia
Introduzione al Corso di Ecologia a cura di Renato Casagrandi e Marino Gatto – http://www.dei.polimi.it – Politecnico di Milano
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
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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
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sistema solareterra
biosferabiomi
comunità/ecosistemipopolazioniorganismi
organitessuticellule
molecole
Ecologia come scienza delle strutture biologiche complesse
http://powersof10.com
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Ecologia
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La Storia Naturaledi Buffon
Georges-Louis Leclerc, Comte de Buffon (1707-1788)
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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.
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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
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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
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Vito Volterra (1926)
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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
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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
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Alcuni stock marini
sovrasfruttati
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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
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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
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I lemming
problemaproblemaproblema 111
La pulce d’acqua(Daphnia magna)
La cinciallegra
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La biodiversità: Quante specie esistono?
# specie catalogate:1,8 milioni
# specie stimate:3-30 milioni
problemaproblemaproblema 222Purvis and Hector (2000) Nature 405:212.
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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.
Introduzione al Corso di Ecologia a cura di Renato Casagrandi e Marino Gatto – http://www.dei.polimi.it – Politecnico di Milano
Scale spaziali...
problemaproblemaproblema 333 Deserti
Introduzione al Corso di Ecologia a cura di Renato Casagrandi e Marino Gatto – http://www.dei.polimi.it – Politecnico di Milano
...e scale temporali
problemaproblemaproblema 333
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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
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La temperatura della Terra negli ultimi mille anni
problemaproblemaproblema 444
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Cambiamenti globali nell’ultimo secolo
problemaproblemaproblema 444
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
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Scenari per il futuro
problemaproblemaproblema 444IPCC (2007) 4th Assessment Report for PolicymakersClimate Change 2007: The Physical Science Basis
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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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