Fattori Determinanti la Distribuzione Biologica e Struttura degli Ecosistemi

Fattori che Influenzano la Distribuzione Geografica della Biodiversità

Tra i fattori che influenzano la distribuzione geografica delle specie si annoverano:

• Latitudine: La ricchezza di specie aumenta dai poli verso l'Equatore. La latitudine determina le condizioni climatiche vitali per gli organismi viventi, quali temperatura, precipitazioni, illuminazione, ecc.
• Altitudine: La biodiversità tende a diminuire con l'aumentare dell'altitudine.
• Disponibilità di Acqua: La biodiversità aumenta passando da aree estremamente aride a zone con acqua abbondante e distribuita uniformemente durante tutto l'anno.
• Eterogeneità degli Habitat: I luoghi con maggiore varietà in termini di litologia, tipi di suolo, microclima, ecc., presentano una maggiore biodiversità.
• Isole: La ricchezza di specie sulle isole è generalmente inferiore a quella continentale, a causa della presenza di specie endemiche (termine usato in biologia per indicare che la distribuzione di un taxon è limitata a una piccola area geografica, non trovandosi naturalmente in nessun altro luogo del mondo).
• Dimensioni: La regione più estesa tende a contenere un maggior numero di specie.

Stabilità Ambientale

Gli ambienti estremi limitano la diversità degli organismi. Ai tropici, la temperatura media annua varia molto poco, il che potrebbe spiegare la grande diversità delle foreste umide equatoriali.

Concetti Fondamentali degli Ecosistemi

Un Ecosistema è definito come l'insieme di tutti gli esseri viventi che abitano un determinato ambiente, inclusi i fattori chimico-fisici dell'ambiente stesso e le molteplici relazioni stabilite tra di loro.

Componenti dell'Ecosistema

• Biotopo: Include tutti i fattori abiotici che compongono l'ecosistema, ovvero tutti i componenti chimici (acqua, salinità, pH, nutrienti, tipi di roccia...) e fisici (temperatura, luce, altitudine, venti...) che caratterizzano l'ecosistema.

Biocenosi: Si compone degli elementi biotici dell'ecosistema, cioè tutte le creature viventi presenti nell'ecosistema, e le relazioni instaurate tra loro. La comunità è anche nota come biocenosi.

Un Bioma è una particolare porzione del pianeta caratterizzata da specifici elementi climatici, vegetazionali e faunistici. È l'insieme degli ecosistemi caratteristici, e la zona biogeografica viene definita dalle specie vegetali e animali che la dominano.

L'Ecosfera è l'ecosistema globale del pianeta Terra, formato dagli organismi che costituiscono la biosfera e dalle relazioni instaurate tra loro e con il loro ambiente.

Livelli Trofici e Flusso di Energia

Tenendo conto delle relazioni trofiche, possiamo raggruppare i vari esseri viventi in un ecosistema nei seguenti livelli trofici, che indicano la posizione di un organismo nella catena alimentare in base al suo metodo di produzione di materia organica:

• Produttori: Generalmente organismi autotrofi fotosintetici, che forniscono i flussi di materia ed energia attraverso le catene alimentari degli ecosistemi.
• Consumatori: Sono creature che si nutrono di altri organismi. Si distinguono in erbivori (che si nutrono di produttori) e carnivori. Anche i detritivori sono consumatori, nutrendosi di resti morti o escrementi. Tra i consumatori si trovano diversi livelli, a seconda della lunghezza delle catene:
  • L'ultimo livello è costituito da animali che vengono consumati raramente da altri: il super-predatore, o supercarnivoro terziario.
• Decompositori: Sebbene non siano solitamente rappresentati nelle catene e reti alimentari, sono presenti in tutti gli ecosistemi dove giocano un ruolo cruciale: si nutrono di materia organica trasformando gli scarti prodotti dai consumatori in materiali inorganici, completando così il ciclo della materia negli ecosistemi.

La rappresentazione di queste interconnessioni è chiamata rete trofica, che è l'insieme di tutte le catene alimentari interconnesse in un ecosistema.

Fenomeni di Inquinamento Ambientale

Il Fenomeno delle Piogge Acide

Il fenomeno delle piogge acide inizia quando zolfo e azoto, presenti nei combustibili fossili, vengono rilasciati nell'atmosfera dai processi di combustione (in centrali elettriche, industrie, automobili...). Lo Zolfo (S) e l'Azoto (N) vengono emessi come SO₂, SO₃ e NOx durante tale combustione.

Gli ossidi di S e N reagiscono nell'atmosfera con l'umidità e/o l'ossigeno attraverso l'aria e la luce solare, e vengono ossidati, generando acidi (solforico, nitrico, ecc.). Questi acidi possono viaggiare trasportati da masse d'aria lontano dal loro punto di rilascio (fenomeno noto come inquinamento transfrontaliero) fino a quando non precipitano e si depositano sulla superficie terrestre.

Modalità di Deposizione

• Deposizione Secca: Avviene tramite gas o aerosol in prossimità delle fonti di emissione.
• Deposizione Umida: I principali inquinanti (SO₂ e NOx) rimangono in atmosfera e vengono ossidati nella loro forma acida (acido solforico e acido nitrico, inquinanti secondari), che si dissolvono nelle goccioline d'acqua che formano le nuvole. Vengono trasportati dal vento lontano dalla sorgente di emissione e ritornano a terra tramite la pioggia.

Impatti delle Piogge Acide

Le piogge acide hanno effetti su:

• Ecosistemi Acquatici: (come fiumi e laghi), dove l'acidificazione causa una diminuzione o scomparsa di specie viventi sensibili alle variazioni di pH.
• Suolo: L'acidificazione provoca cambiamenti nella sua composizione, peggiorandone la qualità: facilita la dissoluzione di minerali e sostanze nutritive dal terreno e provoca il dilavamento (percolato) di questi elementi verso zone più profonde, riducendo le sostanze nutritive disponibili per le piante e rendendo il terreno improduttivo.
• Vegetazione: In particolare le foreste subiscono alterazioni che causano perdita di colore nelle foglie, deterioramento della cuticola, diminuzione della capacità fotosintetica, morte delle chiome e alterazioni della corteccia.

Inquinamento Idrico

L'inquinamento delle acque può essere classificato in base al tipo di contaminante:

Contaminanti Fisici (o Energetici)

• Scarichi Termici: Sono la causa principale dell'inquinamento termico e provengono tipicamente dall'acqua usata come liquido di raffreddamento nelle centrali elettriche. Generano cambiamenti nella qualità dell'acqua (ad esempio, riduzione della concentrazione di ossigeno disciolto) e influenzano le comunità viventi (alterando i cicli di crescita e riproduzione degli organismi, portando alla scomparsa di specie) e favoriscono processi legati all'eutrofizzazione.

Scarichi Radioattivi: Causano gravi problemi alla vita (come ustioni, cancro o mutazioni del DNA). Spesso provengono da perdite nei circuiti di raffreddamento delle scorie nucleari o da impianti medici o di ricerca industriale.

Contaminanti Biologici

• Agenti Patogeni o Parassiti: (funghi, protozoi) possono provocare malattie direttamente, produrre sostanze tossiche o semplicemente ridurre la qualità dell'acqua. La maggior parte dei focolai epidemici legati all'acqua sono correlati a questi agenti. Tali inquinanti possono provenire da allevamenti e dalle acque reflue urbane.

Inquinanti Chimici

Sostanze chimiche in stato solido, liquido o gassoso che provengono principalmente da aree industriali, agricole e urbane:

• Acidi e Basi Forti: Provocano cambiamenti di pH che influenzano la qualità dell'acqua e gli esseri viventi. Possono derivare da rifiuti industriali, piogge acide, ecc.
• Gas: Composti come CH₄ e H₂S possono essere in soluzione acquosa, ma tendono a diffondersi nell'atmosfera. Sono solitamente generati dalla fermentazione.
• Metalli Pesanti (Pb, Zn...): Sono sostanze altamente tossiche che si accumulano lungo le catene alimentari senza degradarsi (bioaccumulo). Provengono principalmente dalle attività minerarie, industriali e dalla combustione di combustibili fossili.
• Materia Organica: Carboidrati, proteine, grassi... derivanti da organismi viventi che producono inquinamento organico e perdita di qualità delle acque (attraverso il consumo di O₂ disciolto, eutrofizzazione...).
• Nitrati, Nitriti e Fosfati: Sono inquinanti derivanti da rifiuti organici, fertilizzanti, detergenti e processi di depurazione. Contribuiscono all'eutrofizzazione. Inoltre, elevate concentrazioni di nitrati sono tossiche.