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Corso di Ecologia | modulo 1: introduzione [ 1 ]

Ecologia @ architettura ambientale

a.a. 2012/2013

Ecologia @ architettura ambientalea.a. 2012/2013

• docente: Paco Meliàemail � paco.melia@polimi.it tel � 3680

• orario delle lezioni:� lunedì dalle ore 15.15 alle ore 18.15

• ricevimento studenti:� mercoledì dalle 13.30 alle 14.30 su appuntamento via email

• modalità di esame:� esame scritto a domande multiple / domande aperte / esercizi� prove in itinere (parziali)

• materiale didattico:� testi consigliati

W.P. Cunningham, M.A. Cunningham, B. Woodworth Saigo. Fondamenti di ecologia. McGraw-Hill, 2007 (2a edizione)W.P. Cunningham, M.A. Cunningham, B. Woodworth Saigo. Ecologia Applicata. McGraw-Hill, 2004

� slide e materiale integrativo online:http://home.dei.polimi.it/melia/ecologia/2012

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Appelli d’esame

• due in febbraio

• due in luglio

• due in settembre

• ci si può iscrivere a un solo appello per sessione!

Corso di Ecologia | modulo 1: introduzione [ 3 ]

Corso di Ecologia | modulo 1: introduzione [ 4 ]

Che cos’è l’ecologia?

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Corso di Ecologia | modulo 1: introduzione [ 5 ]

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Che cos’è l’ecologia?

Corso di Ecologia | modulo 1: introduzione [ 6 ]

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Corso di Ecologia | modulo 1: introduzione [ 7 ]

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Corso di Ecologia | modulo 1: introduzione [ 8 ]

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Corso di Ecologia | modulo 1: introduzione [ 9 ]

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Corso di Ecologia | modulo 1: introduzione [ 10 ]

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Corso di Ecologia | modulo 1: introduzione [ 11 ]

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Corso di Ecologia | modulo 1: introduzione [ 12 ]

• quasi 1 miliardo di oggetticelesti catalogati

• di cui più di 400 milioni classificati (posizione,magnitudo, tipologia)

• di cui con forme di vita note: 1

� fonte: Guide Star Catalog II

• acqua liquida, atmosfera protettiva, temperatura ideale:a Goldilocks planet

La Terra: un pianeta speciale

6378 km

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Corso di Ecologia | modulo 1: introduzione [ 13 ]

L’Histoire naturelle di Buffon, un best seller d’antan

• un’opera in 36 volumi di cui 8 postumi, circa 2000 tavole

• si proponeva di raccogliere le conoscenze naturalistiche dell’epoca e ebbe grande successo editoriale

«C’est par des expériences fines, raisonnées et suivies, que l’on force la nature à découvrir son secret; toutes les autres méthodes n’ont jamais réussi... Les recueils d’expériences et d’observations sont donc les seuls livres qui puissent augmenter nos connaissances»

� de Buffon, G.-L. L. (1749–1789)Histoire naturelle, générale et particulière

Georges-Louis Leclerc, Comte de Buffon(1707–1788)

Corso di Ecologia | modulo 1: introduzione [ 14 ]

Le prime riflessioni demografiche

• Malthus riflette sulla relazione fra crescita demografica e disponibilità di risorse

«Population, when unchecked, increases in a geometrical ratio. Subsistence increases only in an arithmetical. A slight acquaintance with numbers will shew the immensity of the first power in comparison of the second»

� Malthus, T.R. (1798)An essay on the principle of the population as it affects the future improvement of society

Thomas Robert Malthus(1766-1834)

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Corso di Ecologia | modulo 1: introduzione [ 15 ]

von Humboldt e l’unità della natura

«Die Natur ist für die denkende Betrachtung Einheit in der Vielheit, Verbindung des Mannigfaltigen in Form und Mischung, Inbegriff der Naturdinge und Naturkräfte, als ein lebendiges Ganze»

� von Humboldt, A. (1811 – 1826)Voyage aux régions équinoxiales du

Nouveau Continent

� von Humboldt, A. (1845–1862)Kosmos, Entwurf einer physischen

WeltbeschreibungAlexander von Humboldt(1769–1859)

Corso di Ecologia | modulo 1: introduzione [ 16 ]

L’origine delle specie

«In October 1838, that is, fifteen months after I had begun my systematic enquiry, I happened to read for amusement Malthus on Population, and being well prepared to appreciate the struggle for existence which everywhere goes on from long-continued observation of the habits of animals and plants, it at once struck me that under these circumstances favourable variations would tend to be preserved, and unfavourable ones to be destroyed. The result of this would be the formation of new species. Here, then, I had at last got a theory by which to work...»

� Darwin C.R. (1859) On the Origin of Species

by Means of Natural Selection, or the

Preservation of Favoured Races in the Struggle

for LifeCharles R. Darwin (1809–1882)

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Corso di Ecologia | modulo 1: introduzione [ 17 ]

La nascita dell’ecologia

• nel 1866 Haeckel conia il termine ecologia (da οἶκος, casa > ambiente)

� ecologia: lo studio dell’economia

della natura e delle relazioni degli animali con l’ambiente inorganico e organico, soprattutto dei rapporti favorevoli e sfavorevoli, diretti o indiretti con le piante e con gli altri animali

� Haeckel E. (1866)Generelle Morphologie der Organismen

Ernst Haeckel (1834–1919)

Diffidate delle imitazioni!

«Unter Oecologie verstehen wir die gesammteWissenschaft von den Beziehungen desOrganismus zur umgebenden Aussenwelt, wohin wir im weiteren Sinne alle "Existenz-Bedingungen" rechnen können. Diese sindtheils organischer, theils anorganischer Natur; sowohl diese als jene sind, wie wir vorhergezeigt haben, von der grössten Bedeutung fürdie Form der Organismen, weil sie dieselbezwingen, sich ihnen anzupassen. Zu den anorganischen Existenz-Bedingungen,welchen sich jeder Organismusanpassen muss, gehören zunächst diephysikalischen und chemischenEigenschaften seines Wohnortes,das Klima (Licht, Wärme, Feuchtigkeits-und Electricitäts-Verhältnisse derAtmosphäre), die anorganischenNahrungsmittel, Beschaffenheit desWassers und des Bodens etc.»

«Con il termine ecologia intendiamo la conoscenza complessiva delle relazioni dell'organismo con il mondo circostante, in cui possiamo conteggiare tutte le "condizioni per l'esistenza" in senso generale. Queste sono in parte di natura organica, in parte di natura inorganica; le une e le altre, come abbiamo mostrato in precedenza, della massima importanza per la forma degli organismi,

perché costringono questi ad adattarsi ad esse. Alle condizioni inorganiche per l'esistenza a cui ogni organismo deve adattarsi appartengono prima di tutto le proprietà fisiche e chimiche del suo luogo di residenza, il clima (le condizioni di luce, calore, umidità ed elettricità dell'atmosfera), le sostanze nutritive inorganiche, le proprietà dell'acqua e del suolo, ecc.»

Corso di Ecologia | modulo 1: introduzione [ 18 ]

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Corso di Ecologia | modulo 1: introduzione [ 19 ]

In bilico tra scienza e arte: le Kunstformen der Natur

� Haeckel E. (1899-1904)Kunstformen der Natur

Corso di Ecologia | modulo 1: introduzione [ 20 ]

L’Ottocento: i primi passi

• 1844 il britannico Edward Forbes discute l’influenza del clima e dei fondali sugli organismi marini dell’Egeo e distingue diverse associazioni di specie a diverse profondità

• 1877 Karl Möbius descrive le interazioni tra le specie di un banco di ostriche e introduce il termine biocenosi (comunità biologica)

• 1887 l’americano Stephen A. Forbes scrive il classico articoloThe Lake as a Microcosm

sottolineando l’importanza delle relazioni tra i diversi organismi

• 1899 Henry C. Cowles descrive la successione delle piante sulle dune sabbiose del Lago Michigan

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Corso di Ecologia | modulo 1: introduzione [ 21 ]

L’ecologia diventa scienza: il primo Novecento

• 1905 Frederic E. Clements scrive il testo Research methods in ecology in cui si propone di sistematizzare la ricerca ecologica

• anni 10 Fondazione della British Ecological Society e dell’Ecological Society of America, primo numero della rivista Ecology

• 1923 Charles S. Elton scrive il testo Animal

ecology introducendo concetti fondamentali come quelli di catena

alimentare e nicchia ecologica

• 1924-26 Il biofisico americano AlfredJ. Lotka e il matematico italiano Vito Volterra sviluppano i primi modelli

matematici di interazione tra specie

Corso di Ecologia | modulo 1: introduzione [ 22 ]

Gli ambiti di studio della biologia e dell’ecologia

• biosfera

• biomi

• ecosistemi

• comunità

• popolazioni

• organismi

• organi

• tessuti

• cellule

• molecole

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Corso di Ecologia | modulo 1: introduzione [ 23 ]

Caratteristiche dei problemi ecologici

• grande complessità

• non sempre i fenomeni possono essere studiati in laboratorio

• il lavoro di campo è quindi molto importante, ma ha limiti molto severi:

� le condizioni non sono controllate

� le condizioni non possono essere variate a piacimento

� non c'è garanzia che sotto le stesse condizioni si ripeta l’osservazione di un certo fenomeno

Ecologia per gli architetti: perché?

«Il laureato in Architettura Ambientale è dotato di cultura e competenza progettuale particolarmente orientate alla sostenibilità

dei processi di trasformazione dell’ambiente costruito e alla centralità delle relazioni

positive tra persone e luoghi: individui e comunità insediate, edifici, contesti urbani, spazi aperti. Deve possedere la capacità di prefigurare e valutare la natura e le dimensioni dei processi attivati sull’ambiente

dalle decisioni di progetto e di controllare gli impatti che ne derivano sul complesso delle condizioni fisiche, sociali, culturali ed economiche del contesto.»

Corso di Ecologia | modulo 1: introduzione [ 24 ]

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Ecologia per gli architetti: perché?

Corso di Ecologia | modulo 1: introduzione [ 25 ]

l’impronta del costruito sull’ambiente fisico e biologico

Ecologia per gli architetti: perché?

Corso di Ecologia | modulo 1: introduzione [ 26 ]

analogie: il metabolismo degli ecosistemi e dei sistemi urbani

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Metabolismo urbano: flussi di energia e materiali

Corso di Ecologia | modulo 1: introduzione [ 27 ]

Corso di Ecologia | modulo 1: introduzione [ 28 ]

Scale spaziali...

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Corso di Ecologia | modulo 1: introduzione [ 29 ]

...e scale temporali

Corso di Ecologia | modulo 1: introduzione [ 30 ]

Ecologia e economia: la visione neoclassica

mercato dei fattori di

produzione

mercato dei

prodotti

consumatori produttori

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spese per consumi

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domanda di risorse

domanda di beni e servizi

offerta di risorse

offerta di beni e servizi

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Corso di Ecologia | modulo 1: introduzione [ 31 ]

Ecologia e economia: l’economia ambientale

domanda di risorse

domanda di beni e servizi

offerta di risorse

ambiente

risorse naturaliresidui di produzione

residui di consumo

recupero, riutilizzo e riciclaggio

mercato dei

prodotti

recupero, riutilizzo e riciclaggio

offerta di beni e servizi

consumatori produttori

mercato dei fattori di

produzione

Corso di Ecologia | modulo 1: introduzione [ 32 ]

Contenuti del corso

• gli elementi di base� litosfera, atmosfera, idrosfera, biosfera

• i diversi livelli dell’ecologia� biomi, comunità e ecosistemi, popolazioni

• le interazioni ecologiche� catene e reti trofiche, flussi di energia e di materia negli ecosistemi

• le interazioni tra uomo e ambiente� biodiversità e conservazione

� tecnoecosistemi e ecologia urbana

� cambiamenti globali, sviluppo e sostenibilità

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Gli elementi di baseGli elementi di base

CorsoCorso didi EcologiaEcologia | modulo 1: | modulo 1: introduzioneintroduzione [ [ 3333 ]]

� litosfera

� atmosfera

� idrosfera

� biosfera

I diversi livelli dell’ecologia

Corso di Ecologia | modulo 1: introduzione [ 34 ]

• biosfera

• biomi

• ecosistemi

• comunità

• popolazioni

• organismi

• organi

• tessuti

• cellule

• molecole

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Le interazioni ecologicheLe interazioni ecologiche

Corso di Ecologia | modulo 1: introduzioneCorso di Ecologia | modulo 1: introduzione [ [ 3535 ]]

� catene e reti trofiche

� flussi di energia

� flussi di materia

Biodiversità e conservazioneBiodiversità e conservazione

Corso di Ecologia | modulo 1: introduzioneCorso di Ecologia | modulo 1: introduzione [ [ 3636 ]]

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TecnoecosistemiTecnoecosistemi e ecologia urbanae ecologia urbana

Cambiamenti globali, sviluppo e sostenibilità

Corso di Ecologia | modulo 1: introduzione [ 38 ]

� 22 agosto 2012