Ecologia, geologia e struttura interna della Terra: ecosistemi e dinamiche

Ecologia

Che cos'è l'ecologia?

L'ecologia è definita come la scienza che studia le interazioni tra gli organismi ed il loro ambiente. L'ecologia può anche essere definita in diversi modi. Un punto ancora più importante per il nostro scopo è che il termine "ecologia", come utilizzato dagli ecologi, si riferisce ad una ricerca scientifica.

L'ecologia dedica anche grande attenzione all'influenza che l'uomo esercita sul funzionamento della natura, si interessa, ad esempio, dell'inquinamento atmosferico in quanto esso può influenzare i meccanismi di funzionamento dei sistemi naturali. I fenomeni ecologici possono essere spiegati con diverse scale temporali; corte (giorni): ad es. la comprensione della fisiologia e del comportamento degli individui medie (mesi): ad es. lo studio del ciclo vitale (crescita, sopravvivenza, riproduzione); lunghe (anni): studio della demografia dell'intera popolazione.

L'ecosistema planetario che ci accoglie, e che ha una storia di miliardi di anni, è fondamentalmente un ecosistema oceanico. Qualche centinaio di milioni di anni fa alcuni organismi pionieri hanno incominciato a scoprire la possibilità di vivere al di fuori dall'acqua. Incominciando così un processo di colonizzazione delle terre emerse che ha avuto un grandissimo successo. Questo non toglie che la vita sulla terra è una strutturalmente una vita acquatica con una strategia collaterale che ha consentito la colonizzazione degli ambienti continentali.

Questo vuol dire che esiste una sorta di contraddizione fra la storia dell'ecologia, che è una storia principalmente fondata su gli ecosistemi continentali quando gli ecosistemi planetari sono fondamentalmente degli ecosistemi acquatici.

Questi concetti sono universali, non dobbiamo pensare che i vari concetti siano legati esclusivamente all'ambiente terrestre.

Altro esempio geologia: è lo studio dei sistemi naturali che governano lo studio sul pianeta.

Il termine ecologia è una parola composta che deriva dal greco oikos (casa) e logos (discorso). Quindi stiamo parlando della nostra casa, del mondo che ci accoglie (che è la nostra casa).

Tutti i principi dell'ecologia hanno come riferimento un concetto di bilancio energetico. Il pianeta funziona come una grande macchina a cui bisogna somministrare energia.

La terra

Se fossimo geologi, penseremmo che la terra è una sfera costituita da materiali inerti che potremmo chiamare minerali. La terra in realtà è un corpo solido costituita da una serie di involucri successivi, il più interno è il nucleo che a sua volta è disomogeneo perché esiste un nucleo interno ed uno esterno con caratteristiche diverse. Andando verso l'esterno c'è un ampio strato fluido che è il mantello, pur essendo fluido ha una densità altissima. Spostandoci sempre dall'esterno arriviamo alla crosta terreste che è la porzione di geosfera consolidata con la quale abbiamo sempre a che fare. La struttura interna della Terra non è omogenea; si distinguono tre involucri concentrici caratterizzati da diversa composizione chimica e densità:

Litosfera (crosta terrestre o oceanica) Mantello Nucleo estemo Nucleo interno G E O S F E R A

• la crosta, esterna, solida, sottile, di spessore variabile (massimo sotto le catene montuose), formata da materiali eterogenei, ma poco densi;2
• Il mantello è compreso fra le due discontinuità (mohorovicic e gutenberg ) e ha uno spessore notevole. Si possono individuare due mantelli: uno superiore in cui si distinguono vari strati con proprietà differenti, e uno inferiore più omogeneo. Il superiore è formato da una parte detta mantello litosferico è più denso della crosta e con essa forma la litosfera, questa parte si estende fino a 100km, l'Astenosfera è uno strato plastico che si trova sotto la litosfera e si estende fino a 250 km e probabilmente presenta materiali fusi e solidi insieme. Astenosfera e mantello litosferico sono facilmente distinguibili dal punto di vista fisico: infatti la litosfera è una zona rigida, mentre l'astenosfera è una zona in cui le rocce possono rompersi facilmente. la Mesosfera zona che si trova sotto l'astenosfera si estende dal limite dell' astenosfera, fino a 700 km. Dopo i 700 km troviamo il mantello inferiore fino al confine col nucleo.
• Il nucleo, composto prevalentemente da ferro e nichel, è in parte fluido (nucleo esterno) e in parte solido (nucleo interno). La temperatura cresce fino a raggiungere valori di poco inferiori ai 6000 K.

La litosfera è soggetta a continui cambiamenti. Si riconoscono processi endogeni, manifestazione di dinamica interna, e processi esogeni, in cui intervengono fattori che agiscono sulla superficie. Sono processi endogeni i fenomeni vulcanici, i terremoti e i movimenti che coinvolgono regioni limitate o estese della litosfera. Sono processi esogeni i processi di modellamento operati dall'azione di idrosfera, atmosfera e organismi viventi.

Il suolo può essere definito come luogo di transizione e interazione dinamica tra idrosfera , atmosfera e litosfera. Tutti i suoli o terreni sono costituiti dagli stessi componenti principali: particelle minerali e sostanze organiche in vari stadi di decomposizione, le differenti percentuali di questi componenti creano diversi tipi di suolo. In un suolo sviluppato, le particelle di sabbia, silt (limo) e argilla sono miscelate con gli apporti provenienti dall'ambiente biotico. La formazione del terreno dipende da numerosi fattori, e il più importante è costituito dal clima. L'acqua piovana, scorrendo sopra e attraverso la roccia madre, la frantuma, e l'alternarsi di gelo e scioglimento riduce la roccia in frammenti di minori dimensioni. La presenza in questi detriti di sostanze organiche, come foglie e resti di organismi animali, permette ai batteri e ai funghi di agire. Nella miscela che ne risulta germogliano i semi, e le piante contribuiranno a fornire al terreno sostanze organiche e lo metteranno in grado di mantenere altra vita. Quelli sabbiosi sono terreni permeabili all'aria e all'acqua, che si riscaldano facilmente ma che altrettanto rapidamente si raffreddano. Questi terreni contengono generalmente scarse sostanze nutritive.

I terreni limosi sono ricchi di humus, capaci di immagazzinare al meglio calore, acqua, aria e sostanze nutritive, oltre a contenere anche calcio. Quelli argillosi sono terreni per natura pesanti, impermeabili all'aria e all'acqua, che si riscaldano lentamente, in caso di siccità tendono a indurire fino ad andare in pezzi come i mattoni, mentre, se la stagione è umida, si trasformano in masse appiccicose. I terreni torbosi sono originati da sedimenti organici, la terra è acida, povera di sostanze nutritive, in grado di trattenere molta acqua. I suoli sono aridi quando l'evaporazione è maggiore delle precipitazioni; invece, se l'evaporazione è uguale alle precipitazioni il suolo è equilibrato infine sono suoli umidi se l'evaporazione è minore delle precipitazione.

Il pianeta non finisce con il suolo che calpestiamo ma ha una sua ulteriore espansione che è in forma fluida (idrosfera) e in forma gassosa (atmosfera).3

La Terra è avvolta da un'atmosfera, un involucro tenue di gas dello spessore di alcune centinaia di kilometri, costituita da azoto, ossigeno, biossido di carbonio, vapore d'acqua, e altre sostanze in quantità minima. Sulla superficie sono presenti grandi quantità di acqua allo stato liquido, solido e aeriforme. L'insieme delle acque prende il nome di idrosfera.

L'atmosfera ha dei confini estremamente sfumati, non c'è una barriera che separa l'atmosfera dallo spazio interstellare ma c'è una gradualissima transizione.

Il pianeta è questo geosfera, idrosfera e atmosfera.

L'idrosfera

Quindi l'idrosfera è l'insieme di tutte le acque esistenti sulla terra, nei vari stati (liquido, solido e gas). Ha un ruolo fondamentale in quanto, non solo storicamente da origine alla vita, ma attualmente è il macro- ecosistema che esiste. Circa il 70% della superficie terreste è ricoperta da acque. Quindi il nostro pianeta è più un pianeta d'acqua che di terra.

Un ulteriore osservazione che dobbiamo fare è quella che riguarda la geometria dell'ecosistema continentale rispetto quello continentale. L'ecosistema continentale, ovvero il mondo in cui noi viviamo è fondamentalmente un mondo bidimensionale (geometria euclidea > mondo bidimensionale).

L'ecosistema oceanico è essenzialmente un ecosistema tridimensionale. Quindi in questo rapporto del 70% di vantaggio della superficie oceanica rispetto a quella continentale si moltiplica il concetto di volume.

Quindi l'ecosistema continentale ha due sole dimensioni mentre quello oceanico ne ha tre, e questo lo rende enormemente più vasto di quello continentale.

L'ecosistema continentale bidimensionale è un po' stretto per le forme di vita, per cui c'è una costante tendenza degli ecosistemi continentali ad assumere una struttura tridimensionale. Ma le forme di vita che lo abitano si proiettano nella terza dimensione creando tridimensionalità (basta pensare agli alberi).

Chiaramente i due ecosistemi non sono separati (esempio la pozzanghera, anche se per breve periodo sta nell'ecosistema continentale ma è un ecosistema oceanico).

Vi sono le acque sotterranee imbevono tutta la crosta terreste, qualunque suolo su cui noi stiamo camminando ha sotto di sé, ad una certa profondità, acqua. L'idrosfera ricopre interamente la superficie terreste.

L'ultimo involucro terreste è l'atmosfera (involucro gassoso). L'atmosfera è l'involucro gassoso che circonda il pianeta.

La biosfera

Finora abbiamo parlato di entità fisiche: geosfera, idrosfera e atmosfera; ma con un piccolo sforzo immaginario possiamo immaginarci un ulteriore involucro che non è fisico ma è un involucro concettuale: la biosfera.

La biosfera è l'insieme delle zone della terra che ospitano e permettono la vita, cioè l'insieme di tutti gli ecosistemi. Non deve essere confusa con l'ecosfera definita come la porzione di atmosfera che ha condizioni favorevoli alla vita.

L'espressione delle forme di vita sulla terra richiede che ci siano alcune condizioni, una tra queste è una condizione fondamentale per la vita: l'acqua! L'acqua è una condizione in erudibile (se non c'è acqua non c'è vita).

Quindi possiamo dire che la biosfera e l'idrosfera coincidono. Dal momento che la presenza di acqua è una condizione indispensabile per la vita, Idrosfera e biosfera praticamente coincidono.