Ecologia

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Introduzione

Ecologia Scienza biologica che studia l’ambiente e le relazioni che i diversi organismi viventi instaurano tra loro e con l’ambiente stesso. L’ambiente fisico è caratterizzato da fattori fisico-chimici, detti complessivamente fattori abiotici, quali la temperatura, l’umidità, l’intensità luminosa, la concentrazione di ossigeno, di anidride carbonica e di sostanze nutritive nel suolo, nell’acqua e nell’aria; si parla invece di ambiente biologico o di componente biotica per indicare l’insieme di tutti gli organismi viventi presenti in un dato ambiente fisico.

Lo studio dei rapporti tra gli organismi viventi e il loro ambiente può essere condotto da molteplici punti di vista e richiede diverse competenze. L’ecologia è una scienza complessa che sfrutta le conoscenze di numerose discipline, tra cui la climatologia, l’idrologia, l’oceanografia, la fisica, la chimica, la geologia, la pedologia, l’etologia, la tassonomia, la fisiologia e la matematica.

Coniato dal biologo tedesco Ernst Heinrich Haeckel nel 1869, il termine ecologia deriva del greco óikos, “casa”, e lógos, “discorso”. L’ecologia moderna ha avuto inizio con gli studi di Charles Darwin, che nella sua teoria dell’evoluzione mise in evidenza gli adattamenti dei diversi organismi ai vari tipi di ambiente, sottoposti al vaglio della selezione naturale. Un altro importante contributo allo sviluppo dell’ecologia si deve al naturalista e geografo Alexander von Humboldt, che studiò la distribuzione delle specie vegetali sul nostro pianeta.

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La biosfera: insieme di biomi ed ecosistemi

La biosfera è l’insieme di tutti gli ambienti naturali esistenti sulla Terra e di tutti gli organismi viventi che li popolano; comprende la superficie terrestre, i mari, il sottosuolo (fino a poche decine di metri di profondità) e l’atmosfera (fino a qualche migliaio di metri di quota).

A scopo di studio, la biosfera viene suddivisa in diversi insiemi e sottoinsiemi: in biomi, vale a dire in ampi complessi ecologici comprendenti tutte le comunità di organismi viventi che abitano una determinata area geografica caratterizzata da un clima definito e quindi da una vegetazione specifica (esempi di biomi sono la tundra, la foresta, la prateria e il deserto); e in ecosistemi che, secondo la definizione coniata nel 1935 dal botanico inglese Arthur George Tansley, sono le unità ecologiche formate dall’insieme degli organismi viventi (componente biotica) e dei fattori fisico-chimici (componente abiotica) tipici di un determinato ambiente (o habitat), inteso come sistema integrato capace di autoregolazione.

A sua volta, ogni ecosistema può essere visto come un insieme di nicchie ecologiche, unità ambientali in cui ogni specie vivente trova le risorse energetiche di cui ha bisogno ed esercita la propria funzione biologica. L’energia e le sostanze nutritive, vale a dire gli ingredienti necessari al funzionamento del sistema, vengono trasmessi ai diversi elementi che lo compongono attraverso una serie di complicate relazioni trofiche.

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Relazioni trofiche all’interno di un ecosistema

L’energia e le sostanze nutritive fluiscono attraverso gli ecosistemi secondo modalità diverse. A seconda del sistema in base al quale gli organismi viventi sfruttano l’energia disponibile, possono essere classificati come: produttori (fondamentalmente gli organismi fotosintetici, che utilizzano la luce per produrre sostanze nutritive), consumatori (tutti gli animali erbivori e carnivori che utilizzano le sostanze nutritive sintetizzate dalle piante o metabolizzate da altri animali) e decompositori (funghi e batteri che restituiscono all’ambiente le sostanze organiche presenti negli organismi morti).

La più importante fonte energetica dell’intera biosfera è il Sole. All’interno di ogni ecosistema, l’energia luminosa assorbita dalle piante viene trasformata, mediante il processo di fotosintesi, in energia chimica immagazzinata in composti del carbonio. In una serie di passaggi successivi, tale energia chimica viene trasferita dapprima agli animali erbivori e quindi ai carnivori, attraverso una serie di sequenze trofiche dette catene alimentari, che si intersecano a formare più ampie reti alimentari. Il materiale organico non utilizzato all’interno delle catene alimentari (ad esempio foglie cadute, rami, radici, tronchi e carcasse di animali) viene trasformato all’interno delle catene della decomposizione, in cui batteri, funghi e altri organismi degradano e riciclano i composti organici di scarto, reimmettendoli nell’ambiente. Così facendo, la natura riesce a ottimizzare il consumo dell’energia inizialmente immagazzinata nelle piante.

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Ciclo dei nutrienti

Il flusso di energia che attraversa la biosfera alimenta il ciclo dei nutrienti. Questo ha inizio con la separazione dei sali minerali e degli elementi nutritivi dalla materia organica e inorganica presente nel terreno e con la loro scomposizione, operata dagli agenti atmosferici o da microrganismi, in forme assimilabili dalle piante. Queste ultime incamerano le sostanze nutritive rese così disponibili, assorbendole dal suolo e dall’acqua e, dopo averle trasformate in composti assimilabili da parte degli animali, le immagazzinano nei propri tessuti. Attraverso le catene alimentari queste sostanze vengono, quindi, trasferite da un livello trofico all’altro o degradate dagli organismi decompositori, che provvedono a ridurre i composti organici complessi delle carcasse e delle parti vegetali morte in composti inorganici più semplici, riutilizzabili dalle piante.