Biodiversità e bellezza_1.pdf - Anisn

Silvano Riggio
Biodiversità
e bellezza
Note di Ecologia del paesaggio

Ecology is a new name for a very
old subject.
It simply means scientific
natural history
(Charles Elton, in “Animal Ecology”, 1927)
Charles Elton
(1900 – 1981)

Questo è l’incipit dell’opera più nota di Charles Elton,
fra i fondatori dell’Ecologia moderna, oggi attuale
come nell’anno della sua pubblicazione,

Ecology is a new name for a very old subject. It simply means
scientific natural history . To a great many zoologists the word
“natural history” brings up a rather clear vision of parties of
naturalists going forth on excursion, prepared to swoop down on
any rarity which will serve to swell the local list of species. It is a
fact that natural history has fallen into disrepute among
zoologists, at any rate in England, and since it is a very serious
matter that a third of the whole subject of zoology should be
neglected by scientists, we may ask for reasons.
Se Elton scrivesse oggi potrebbe
ripetere per biodiversità quanto
scrisse per Ecology?
Molto probabilmente sì

La risposta non può essere univoca: se è vero che l’argomento è
antico quanto l’uomo, è anche vero che la visione della natura è il
risultato del progresso scientifico che cambia per l’effetto delle
aggiunte continue alla nostra conoscenza.
Le definizioni mutano in séguito alle acquisizioni della ricerca
scientifica. Le vecchie non sono più attuali perché le nuove si
arricchiscono di nuovi significati ed ampliano la visione del mondo.
Fino agli anni ’80 il termine biodiversità non esisteva ma si usava il termine
precursore di diversità biologica, limitata alla ricognizione delle specie di
organismi viventi un luogo determinato, quello che oggi definiremmo la
ricchezza specifica. Fin dagli anni ’50 era in uso il concetto sistemico di
diversità nel senso italiano di varietà contrapposto ad uniformità.
Il termine biodiversity fu coniato nel 1984 da Bruce Wilcox e, com’era già
accaduto ad altri titoli illustri – vedi per tutti Evoluzione e Relatività –
esso incontrò il favore generale ed E.O. Wilson ne fece l’insegna della
nuova visione olistica del mondo, comprensiva delle Scienze Ambientali ma
anche della Genetica , della Tassonomia e della Biologia sperimentale.

La diversità e i sistemi
Che cos’è la diversità? Come si può definirla?
• - La diversità è un attributo primario di tutti i sistemi e ne sintetizza
l’aspetto qualitativo e la stabilità.
• - La diversità è la proprietà emergente risultante dall’eterogeneità
dello spazio e dalla molteplicità degli oggetti che la formano .
• - Gli esseri umani ricevono informazione sulla diversità attraverso la
percezione sensoriale e soprattutto attraverso la percezione visiva
alla quale gli altri sensi fanno da contorno.
Il primo approccio con l’ambiente forma un quadro
delle risorse e dei pericoli potenziali che comporta
un’accettazione o un rifiuto al livello emotivo

Una misura oggettiva dell’eterogeneità spaziale si ricava dal rapporto fra la
superficie lineare di un substrato – roccia o sedimento - e la somma di tutte le
interfacce: suolo/aria (negli ambienti terrestri), acqua/sedimento (negli ambienti
acquatici).
Minima area d’interfaccia
Microclima uniforme
Minima eterogeneità
Substrato piano
Deserto di basalto
Grande eterogeneità
Interfaccia
estesa
Microclimi variati
Substrato rugoso
Muro a secco

CO 2
H 2O
Un albero è un insieme di interfacce
fogliari che accrescono in misura
esponenziale l’intensità degli
scambi fra il suolo e l’atmosfera
La Biodiversità è l’applicazione dei
princìpi di diversità alle comunità
Una foresta è la risultante della somma di miliardi di
interfacce fogliari: l’eterogeneità spaziale è massima e con
essa si massimizza la diversità

Biodiversità ed Olismo
La Biodiversità è un concetto di base della visione olistica
Biodiversità è un concetto complesso
La discipline ambientali e le scienze sociali rientrano
nel dominio della complessità e il concetto di
Biodiversità occupa un posto centrale nella visione
olistica dell’ ambiente naturale e non solo di esso.
L’ambiente artificiale è in parte non indifferente
connesso a quello naturale, anche se per lo più ne è
una semplificazione

La Biodiversità risulta dalla stretta sinergia (integrazione) di due attributi
principali della comunità biotica (la parte vivente dell’ecosistema, o della
natura):
• - uno è il numero di specie o ricchezza specifica, S, riducibile al numero di
oggetti e gruppi di oggetti – nel nostro caso di specie biologiche – riconoscibili in
un habitat.
• - l’altro è la disposizione reciproca degli organismi e la loro distribuzione nello
spazio, indicata col termine di equitabilità (H’/H’max), traduzione dell’inglese
evenness.
Nel sentire comune equitabilità -
evenness corrisponde all’idea
platonica di armonia, distribuzione
equilibrata, o armoniosa, delle
componenti, o parti, di un sistema.
Un’elevata evenness presuppone
l’assenza di un’entità dominante e
la ripartizione paritaria delle risorse
fra gli elementi del sistema. In
termini semplici è l’ordinamento
democratico, contrapposto ad un
regime accentratore totalitario
o
a
b
g
d

Il concetto di biodiversità è la risultante del numero delle specie e delle
proporzioni rispettive delle specie. Il massimo valore di Biodiversità si
raggiunge con un alto numero di specie , ognuna rappresentata da una
piccola popolazione, senza che nessuna prevalga in misura decisiva sulle
altre.

Ricchezza di specie ed equitabilità
A : maggiore ricchezza di
specie
A
B
B: maggiore equitabilità

Indici di Biodiversità
• Indice di Shannon o della Diversità generale
H =
H =
n
-S i Log 10
N
n
-S i Log 2
N
n i
N
n i
N
Più correttamente si applica il
logaritmo in base 2, che
fornisce il contenuto
d’informazione del sistema
Nella maggior parte delle applicazioni l’indice viene
formulato in forma probabilistica, nella quale ni /N è
sostituito dalla probabilità pi di reperimento della specie nel
campione:
H = - S pi log2 pi L’indice di diversità di Shannon misura il contenuto di in formazione di
un messaggio

Dov’è la maggiore diversità?

D 1 =
Indici di ricchezza specifica S
S - 1
Log N
Indici di equitabilità o evenness
H
e =
Log S
D 2 = S
N
E = H
H max
D 3 = S
S = numero di specie o ricchezza specifica N = numero degli individui
per 1000 individui

Col crescere del numero di componenti cresce esponenzialmente il numero
di connessioni fra gli elementi dell’insieme fino a prendere l’aspetto di un
fitto reticolo di relazioni. La Biodiversità è un attributo sistemico legato
al contenuto di informazione dei sistemi ambientali. Valori elevati
caratterizzano un’elevata stabilità dell’ecosistema.

Con alti valori di Biodiversità
prevalgono le specie K –
strategiche e tutte le
componenti dell’ecosistema
tendono a mantenere valori
costanti con scarti controllati
fra massi e minimi.
N
Strategia r
H’ bassa
Strategia K
H’ elevata
T

Un modello esemplificativo propone 2 scenari comparabili per ricchezza
specifica ma con balori di evenness opposti.
In entrambi gli scenari si contano 100 individui comresi in 10 specie (specie
A, B,C,D,E, F ,G, H, I, L).
Nel primo (caso A) la distribuzione degli individui sarà la seguente: specie
A 91 individui; specie B,C,D,E, F ,G, H, I, L, rispettivamente 1 individuo per
ogni specie.
Nel secondo (caso B) ognuno delle 10m specie sarà rappresentata da 10
individui
La steppa: bassa evenness La foresta: alta evenness

Caso A: 91 individui appartengono alla specie A e i 9 rimanenti alle altre
9 specie

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
1
A
2
B
3
C
D
4
5
E
6
F
7
G
8
H
9
I
L
10
Specie
Minima biodiversità

Bassa biodiversità: la
monocoltura agraria

Biodiversità : modello del caso B – 10 specie con 10 individui per
ciascuna

specie 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Massima evenness

Biodiversità e Teoria dell’informazione
La biodiversità è la chiave di lettura del paesaggio.
Nell’ambiente naturale l’ecologo vede un testo
contenente un messaggio in codice da decrittare.
Gli organismi sono le lettere del messaggio; le lettere si
compongono in parole rappresentate dai gruppi sociali e
dalle strutture delle popolazioni e le parole si
compongono in frasi. L’evenness e la disposizione delle
popolazioni sono la grammatica e la sintassi di questo
linguaggio. La connettività fra le specie è la struttura
La biodiversità rappresenta il contenuto di informazione
lessicale.
Il significato del messaggio varia in relazione con la
biodiversità: la biodiversità è il contenuto di
informazione del sistema.
Il
vi

Il contenuto di informazione dei sistemi naturali
Adottando questi criteri lo studio della natura si riporta alla
decifrazione di un testo scientifico o letterario o di un dispaccio
segreto.
Cos’ì come un testo è un deposito di informazione, l’ambiente
naturale è un archivio di informazione vivente, che si è formata e si
è andata accumulando nel corso dei processi di dinamica delle
comunità che portano alla formazione del climax.
Il contenuto di informazione è in relazione alla complessità e alla
stabilità dell’ecosistema; alla sua omeostasi, ai poteri di controllo e
regolazione delle sue componenti.
La Biodiversità è la misura del contenuto di informazione.
Ecosistemi con massimi contenuti di informazione sono:
• - La foresta matura (climax) e più di tutte la foresta pluviale;
• - Le barriere coralline;
• - le foreste di mangrovie;
• - i posidonieti – nel Mediterraneo e in Australia S/W;
• - la biocenosi coralligena.

0°
Equatore
Andamento della Biodiversità
secondo il gradiente latitudinale
La Biodiversità aumenta dai circoli polari all’Equatore
m
a
x
max
60°
Circolo polare
La biodiversità aumenta secondo
un gradiete latitudinale, dalla
regione temperata fino
all’Equatore, dove raggiunge i
suoi massimi valori nella foresta
pluviale e nelle barriere coralline

La Biodiversità è antagonista della produttività.
Nei sistemi ad alta produttività la produzione è
bilanciata dalla respirazione e non c’è alcun accumulo
di biomasse utilizzabili.
Gli ecosistemi ad alta biodiversità non possono essere
sfruttati dall’uomo, ma devono essere conservati in
quanto custodi di stabilità e capaci di depurare acqua
ed aria e di opporsi all’erosione al degrado.
Ogni incremento di produzione comporta una
diminuzione della biodiversità e con essa della
stabilità dei sistemi che tendono a degradarsi e
distruggersi.

Gli studi sulla biodiversità sono in gran parte la ricaduta dei
progressi delle scienze informatiche e della cibernetica e si
sviluppano in séguito con l’impiego crescente del calcolo
elettronico.
Sotto l’aspetto qualitativo essa è oggetto concreto
dell’esperienza umana e trova la sua rappresentazione
ideale nella forma di intuizione e di aspirazione al bello
nell’arte classica e figurativa nella letteratura di ogni
tempo.
Artisti e letterati sono stati i suoi unici interpreti, fino a
quando la ricerca scientifica non ne ha stabilito i canoni
euristici ed ha fornito gli strumenti teorici per la sua
quantificazione e modellizzazione rigorosa.

P/R > 1 il sistema
accumula materia
organica e tende a
trasformarsi in una
comunità più
complessa
Sistema produttivo: steppa - bassa Biodiversità
Foto S. Riggio

Foresta pluviale del
Nordeste brasiliano
Foto Alba Baccarella
La foresta: sistema ad alta H’ - P/R = 1

Il Global Change e la biodiversità

Le catastrofi ambientali e la biodiversità

Biodiversità e simbiosi

Simbiosi e
mutualismo
Foto S. Riggio

Ecosistemi artificiali ad alta biodiversità: le risaie indocinesi

Veduta panoramica delle saline di Trapani
Foto S. Riggio