INTRODUZIONE ALL’ECO TOSSICOLOGIA

L’ecotossicologia nei confronti delle scienze, delle scienze ambientali e dell’ecologia

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L’Ecotossicologia si pone, nell’ambito delle Scienze e delle Scienze Ambientali, in

particolare, in una posizione apicale non perché sia superiore alle altre scienze ma perché

rappresentza il coacervo delle stesse. Senza la conoscenza di tutte le discipline scientifiche (almeno in una certa

misura), non e’ possibile o é piuttosto difficile comprendere completamente la

Ecotossicologia.

Per questo abbiamo ritenuto di inserire in questa introduzione, alcune parti

di un ottimo lavoro del Prof.Alessandro Marani, buon amico ed eminente

ricercatore che, dal suo punto di vista di fisico analizza l’ambito in cui

l’Ecotossicologia si pone ed in cui ci preme porla, alla luce, come vedremo, più

avanti, di quanto definito ed affermato da un altro caro amico e validisimo

scienziato, il Prof.Oscar Ravera.

Afferma Marani:

“Lo studio dell’ambiente presenta alcune peculiarità per le quali è

opportuno riconsiderare il metodo scientifico nella forma che viene normalmente

utilizzata dai ricercatori delle discipline classiche. Le revisioni riguardano gli

strumenti e le modalità di lavoro per rendere riproducibili le esperienze condotte

su fenomeni che non possono ripetersi né possono essere ricostruiti in

laboratorio. “

Si tratta di metodi che erano latenti nel pensiero scientifico del passato, ma

che in difetto di esplicitazione erano stati relegati a ruoli marginali o ignorati del

tutto per pigrizia e povertà culturale dei ricercatori.

La difficoltà a sviluppare nuovi metodi rispetto alla facilità di fare misure in

modo acritico ha condizionato le ricerche in campo che per molto tempo sono

state condotte sulla falsa riga di quelle di laboratorio ipotizzando che lisimetri,

parcelle, modelli fisici in scala e nicchie ecologiche fossero sufficienti a surrogare

l’ambiente.

Di fatto la riproducibilità degli esperimenti che è richiesta dall’approccio

scientifico alla conoscenza è ben altra cosa perché i fattori dell’ambiente sono tali

e tanti che non possono essere tutti coscientemente contemplati quando si

realizza un simulacro della natura o di una sua parte. In questa ottica anche le

misure dirette devono essere guidate dagli obiettivi soprattutto perché il modo di

effettuare il prelievo dei campioni da mandare all’analisi non è indipendente dalla

conoscenza che si cerca di acquisire.

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Con lo scopo di porre delle domande nella direzione abbozzata e di

impostare adeguate risposte vengono nel seguito esaminati e schematizzati i

processi della conoscenza usuale e della conoscenza scientifica in modo da

stabilire i passaggi che caratterizzano e distinguono le due modalità di

conoscere.

Inoltre, partendo dalla classificazione moderna delle scienze, si introduce

una nuova categoria delle scienze della natura, quella delle scienze ambientali

appunto, che per definizione deve operare con esperimenti e misure effettuate

direttamente nell’ambiente senza perturbarne i funzionamenti.

Questa caratteristica richiede che le scienze ambientali siano multidisciplinari e che adottino metodi di verifica scientifica basati sulla

riproducibilità modellistica degli eventi che per loro natura non sono né

riproducibili né ripetitivi (Troppi fattori in gioco per riprodurli fedelmente e perché

si ripresentino con le stesse modalità. Ovvero il cinese seduto sulla sponda del

fiume ad aspettare il cadavere del suo nemico anche se lo vede passare non

potrà farlo una seconda volta.).

Saranno anche analizzati i risvolti di politica ambientale e quelli legati alle

valutazioni di impatto. A questo riguardo saranno discussi termini di dominio

pubblico usati con modalità equivoche spesso alimentate ad arte come avviene

per lo “sviluppo sostenibile”, la “educazione ambientale”, il “ripristino ambientale”,

ecc..

Infine volendo completare questa introduzione con un cenno storico, si

ricorda che per molto tempo, nel passato, la scienza è stata onnicomprensiva del

sapere ed i filosofi ne furono i detentori, come, del resto, nelle comunità primitive

lo sono ancora gli stregoni e i saggi. Galileo coltivava, come del resto i suoi

colleghi contemporanei, una vasta gamma di interessi e solo nel secolo scorso il

sapere si è specializzato in settori: fisica, matematica, chimica, medicina, ecc..

La specializzazione ha caratterizzato tutto il XX° Secolo e la sua

applicazione talvolta esagerata ha dato il destro al paradosso secondo cui lo

specialista, approfondendo sempre di più un settore sempre più ristretto, finisce

per sapere tutto di nulla.

La specializzazione e l’applicazione oltranzista di criteri riduzionisti hanno

talvolta sviato la lettura dei dati sperimentali e creato difficoltà di comunicazione

fra le discipline. Bisogna arrivare alla scoperta del “caos” effettuata nel 1962 da

un meteorologo del MIT, per valutare i limiti del metodo riduzionista chiaramente

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espressi dall’effetto farfalla, per il quale il battito delle ali di una farfalla in Brasile

può scatenare (ed equivalentemente anche inibire) un uragano in Texas: ovvero

cause anche piccolissime possono produrre effetti grandissimi.

BOX 1 Con il termine riduzionìsmo si indica un indirizzo epistemologico che

traduce teorie, concetti e linguaggi di una disciplina in quelli di un'altra. Nel

presente contesto il termine è usato in contrapposizione al termine “olismo”.

Spesso l'effetto farfalla viene interpretato in senso negativo (piccole cause

possono produrre catastrofi), ma vale anche un'interpretazione ottimistica per la quale piccole cause possono evitare catastrofi.

Per stabilire i significati dell'ambiente in chiave scientifica è utile ricordare

criteri e metodi in uso con successo nelle varie discipline cercando di rileggerli

nella prospettiva dei nuovi problemi che hanno la peculiarità di essere

interdisciplinari, multiscala e dinamici.

L'interpretazione dei fenomeni va rivista cercando di superare i settorialismi

e le barriere linguistiche delle singole discipline ricorrendo anche ad

esemplificazioni paradossali.

Il Metodo scientifico Il termine “scienza” indica il sapere inteso come insieme organico di

conoscenze correlate in modo logico. Si riferisce ad un tipo di conoscenza che ha

in sé il metodo per verificare gli enunciati in modo da garantire la propria validità.

Come tale, la scienza rappresenta il grado massimo della certezza ed è

l'opposto dell'opinione che, invece, caratterizza l’assenza di garanzie.

Le componenti metodologiche fondamentali della scienza sono:

(i) la deduzione che, partendo da principi indimostrabili (postulati o

assiomi), sviluppa proposizioni consistenti fino anche a costituire

l'intero apparato della disciplina (come nel caso delle scienze

formali: logica, matematica e geometria)

(ii) l’induzione (presente nelle scienze della natura: chimica, fisica,

biologia e geologia), che si basa sulla riproducibilità degli

esperimenti e sulla verifica delle ipotesi poste per costruire le leggi

di relazione tra i dati ottenuti con gli esperimenti;

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(iii) la tassonomìa, che costituisce la componente sistematica

(classificatoria e descrittiva) necessaria e preliminare per tutte le

discipline scientifiche.

Schema di processo cognitivo semplice (opinione).

Una metodologia è l'insieme dei protocolli (norme e tecniche) di ricerca di

cui si avvale una disciplina. Ogni metodologia per essere scientifica deve

comprendere una fase tassonomica ed almeno una delle due fasi logiche di

induzione e deduzione. La prima stabilisce il vocabolario sul quale operano (una

o tutte e due) le componenti logiche.

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Lo schema procedurale

La conoscenza dell’uomo deriva delle sue capacità di “rendere concettuali”

le proprie osservazioni attraverso processi cognitivi del tipo schematizzato.

La conoscenza scientifica costituisce una parte della conoscenza umana e

si ottiene completando il processo con l'introduzione di un ciclo di verifica.

Le verifiche si possono effettuare solo potendo disporre di simulatori che

permettano di riprodurre gli oggetti ed i comportamenti da verificare. Si noti come

anche il metodo scientifico non possa prescindere dalla fase soggettiva

compresa nell'operazione di concettualizzazione propria dello schema.

Per quanto riguarda i dati è bene tener presente che essi non derivano

necessariamente da operazioni di misura (dati sperimentali), ma possono essere

anche prodotti da operazioni concettuali (dati teorici, simulazioni, stime, ecc.) ed

essere anche qualitativi.

Naturalmente, solo se le osservazioni di partenza sono quantitative si può

raggiungere una conoscenza quantitativa, altrimenti il risultato sarà qualitativo.

Ad esempio, qualche anno fa un tale si diceva capace di piegare, tramite

forze extrasensoriali, degli oggetti metallici. La percezione dell'evento era

qualitativa (oggetti metallici che si piegano), il modello concettuale era che la

piegatura avvenisse ad opera di forze non muscolari («del pensiero»?) che quel

tale diceva di saper controllare. Interrotto a questo punto il processo cognitivo è

quello abituale.

Alcuni ricercatori hanno sottoposto il tale a prove in condizioni diverse

(simulazioni fisiche) con risultati non convincenti (è mancata la verifica per

l'impossibilità di riprodurli) e si è deciso che il modello delle “forze extrasensoriali”

non funzionava.

Altri (illusionisti di professione) hanno mostrato (nuovi eventi) che la

piegatura era possibile con trucchi di prestidigitazione indicando come accettabile

il modello della illusione (che si è visto essere riproducibile).

Allora non rimase altro che interrompere gli esperimenti in attesa di

eventuali nuovi eventi capaci di promuovere il modello delle “forze

extrasensoriali”. Come si è detto, l’osservazione era qualitativa ed il risultato

(quel tale era un impostore) non poteva che essere qualitativo.

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BOX 2 Simulatore è un dispositivo che permette di ricreare una situazione

analoga a quella reale per fare delle prove o misure.

Schema logico del metodo scientifico

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Le discipline scientifiche

L’uomo accumula conoscenza basandosi su strumenti, metodi e ritrovati

propri della «filosofia», disciplina che studia i principi generali comuni alle varie

branche del sapere e del conoscere essendo queste distinte in metafisica,

estetica, epistemologia, gnoseologia, etica. La filosofia antica colloca tutta la

conoscenza della natura nella «fisica» quale contrapposto della «metafisica» (o

viceversa). Ai giorni nostri però la fisica è diventata una disciplina specifica del

sapere scientifico come lo sono la chimica, la biologia, ecc..

Schema di classificazione delle scienze. Le «Scienze Ambientali» non

compaiono nella classifica perché non sono una disciplina ma un metodo.

In effetti il termine «scienza» designa il complesso di tutte le discipline che

studiano sistematicamente un campo o un aspetto della realtà, intesa come la

totalità degli oggetti dei quali la ragione afferma e giustifica l’esistenza.

Già Aristotele aveva stabilito che la scienza non è una semplice raccolta o

descrizione di cose ed avvenimenti, ma un sapere organico, fondato

sull’esperienza e costruito con la ragione, che indaga le connessioni tra i

fenomeni.

Il termine scienza cominciò a contrapporsi a quello di filosofia nel tardo

seicento precisando che la scienza deve studiare il come, non il perché dei fenomeni e deve limitarsi a ricercare le leggi di natura, non le spiegazioni ultime della realtà.

Progressivamente la scienza ha accentuato sempre più il ricorso

all’esperimento come criterio di prova ed alla matematica come strumento logico

per esprimere quantitativamente le caratteristiche dei fenomeni e le relazioni fra

gli oggetti.

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Oggi si ritiene che la differenza fra filosofia e scienza riguardi sia gli

argomenti di studio, sia le metodologie usate. Alla scienza spettano i problemi generali verificabili empiricamente, alla filosofia quelli universali non verificabili con esperimenti.

BOX 3 La metafisica è quella parte della filosofia che studia l'essere in quanto tale

ricercandone i principi primi. Il nome deriva da Aristotele che ha trattato l'essenza

della realtà collocandola dopo (meta) quella della natura (fisica).

Il prefisso assunse poi il significato di "al di là, sopra" e la metafisica

divenne la conoscenza assoluta, in grado di fornire i principi generali e universali,

sulla base dei quali sviluppare le singole scienze.

Questa concezione della metafisica venne rigettata sia dall'illuminismo che

dal positivismo ed il pensiero filosofico attuale respinge ogni filosofia che abbia la

pretesa di spiegare in modo definitivo e universale tutta la realtà.

Il termine estetica indica la conoscenza delle cose sensibili ed è stato

impiegato con riferimento a tutto quello che è bello.

Originariamente Platone separò il bello, come idea, dall'attività artistica,

considerata come imitazione. Il Vico rivendicò l'autonomia dell'arte come

conoscenza, che si estrinseca tramite la fantasia, ed il positivismo classificò

empiricamente le varie arti.

L’epistemologia è la disciplina filosofica che studia i fondamenti, la natura e

i limiti della conoscenza scientifica e si propone di individuare criteri rigorosi per

distinguere i giudizi scientifici da quelli di opinione (problemi morali, religiosi,

metafisici ecc.).

La gnoseologia è quella parte della filosofia che si occupa del problema

della conoscenza, cioè dell’origine, della natura, del valore e dei limiti della nostra

facoltà di conoscere, ovvero del rapporto tra la mente umana e la realtà

considerata come esterna ed indipendente dal pensiero che la conosce.

Quindi, la gnoseologia si distingue dalla logica che studia invece le norme

del pensiero per stabilire i criteri di verità e di errore prescindendo dalla realtà

dell’oggetto. La gnoseologia si distingue anche dalla epistemologia che studia i

criteri della conoscenza scientifica disinteressandosi della corrispondenza fra

fenomeni e realtà in sé.

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L’etica è quella parte della filosofia che ha come oggetto i valori morali che

determinano il comportamento dell'uomo. Può essere descrittiva se descrive il

comportamento umano e normativa o prescrittiva se fornisce indicazioni.

La fisica indaga i fenomeni naturali accoppiando metodi sperimentali ed

elaborazioni matematiche in modo da formulare un sistema di leggi che di tali

fenomeni permettano una conoscenza razionale e scientificamente corretta. Si

inizia a parlare di fisica nell’accezione attuale a partire dal rinascimento grazie a

Galileo ed a Newton.

Con l’introduzione di alcuni concetti fondamentali di conservazione e di

invarianza, la fisica diventa moderna e si dedica alla unificazione delle leggi della

natura attraverso teorie sofisticate che pur allontanandola da altre branche della

scienza quali la biologia, l'astronomia ecc., continua a fornire loro un solido

supporto teorico ed un valido modello metodologico.

Per quanto riguarda la classificazione delle discipline scientifiche, si

distinguono le scienze formali che riguardano la struttura astratta del pensiero o

degli elementi numerici (logica e matematica) da quelle empiriche che

comprendono le scienze della natura (quelle che studiano i fenomeni naturali) e

le scienze sociali (quelle che studiano i rapporti fra gli uomini: morale, diritto,

economia, politica, filologia, ecc.). Rimangono escluse dallo schema le discipline

storiche alle quali, però, molti negano la qualifica di scienze.

BOX 4 La logica, talvolta definita come la «scienza delle leggi del pensiero»,

sviluppa le regole del linguaggio scientifico e studia i metodi e i principi che

consentono di distinguere, nelle loro strutture formali, i ragionamenti corretti da

quelli scorretti.

L’esigenza di precisare i significati dei termini del linguaggio e le regole del

ragionamento nasce nella filosofia greca quando alcuni sofisti mostrarono come

molti paradossi si sarebbero potuti evitare usando parole non equivoche.

Si deve ad Aristotele (che esaminò i concetti, le categorie, le proposizioni, i

termini e i sillogismi) la prima formulazione della logica come scienza

indipendente.

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Bacone cercò di costruire una nuova metodologia basata sull'induzione

impostando la logica come strumento di indagine scientifica.

Cartesio cercò di stabilire se il rigore tipico di un discorso matematico

potesse essere alla base di qualsiasi sapere, compreso quello filosofico.

Leibniz e i suoi seguaci cercarono di unificare il complesso delle strutture

logiche in un linguaggio scientifico universale (logica simbolica).

Nella seconda metà del XIX secolo la logica torna a studiare gli aspetti

formali del linguaggio (logica formale) portando alla creazione della logica

matematica.

È fondamentale la consapevolezza (presente già in Aristotele) della

distinzione tra logica e gnoseologia. La prima infatti riguarda i modi e le forme del

ragionamento mentre la seconda studia ciò su cui si ragiona.

BOX 5 La matematica è nata nell'antichità come scienza cognitiva legata ai

numeri (aritmetica) ed alle figure (geometria).

I greci ne fecero una scienza deduttiva, costruendo un sistema di assiomi

sulla base dei quali studiare le varie entità cui essa era applicata.

Da scienza delle entità numeriche e geometriche si è trasformata in logica

(logica matematica) grazie a Boole ed a De Morgan che formalizzarono il

simbolismo e il sistema di calcolo studiati due secoli prima da Leibniz.

Intesa come applicazione al ragionamento, è stata approfondita da Peano,

Russell ed altri.

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Le Scienze della Natura

Le scienze della natura comprendono numerose discipline che si

svilupparono con modalità diverse anche se, nell’attuale concezione, vengono

tutte riferite a Galilei cui si attribuisce il merito di aver introdotto un metodo di

lavoro comune basato sulla sperimentazione.

Il metodo scientifico consiste nell'osservare un fenomeno e

concettualizzarlo in modo da renderlo riproducibile. A sua volta, la riproducibilità

richiede che si realizzi un modello operativo del fenomeno con il quale chiunque

possa verificare le osservazioni effettuate.

La verifica si effettua inserendo un ciclo logico interno alle funzioni, proprie

della conoscenza generica descritta. Conviene in ogni caso osservare come

anche il sapere scientifico abbia pur sempre (anche quando si effettuano i

cosiddetti esperimenti pratici) una componente soggettiva che proviene dalle

operazioni di «percezione dell'evento» e di sviluppo di un modello concettuale

dell'evento percepito. In questa ottica, spesso è anche pretenzioso stabilire

classifiche di «verità» nei contenuti di lavori condotti con rigore scientifico.

Gli eventi Nella descrizione delle figure si parla di eventi e della loro percezione per

intendere l'informazione che si riceve su oggetti e fenomeni attraverso i sensi

(direttamente o tramite prolungamenti, ovvero strumenti di misura e di

osservazione). La trasformazione della percezione sensoriale in conoscenza

avviene tramite trasferimento della sensazione al pensiero.

La percezione di un evento avviene tramite un «modello mentale»

dell'evento che riporta necessariamente valutazioni personali. Queste, siano esse

di tipo qualitativo o quantitativo, diventano verificabili solo quando vengono

inserite in un modello «esportabile».

Per effettuare un tale passaggio è necessario costruire un "vocabolario"

(fase tassonomica) per comunicare ad altri le proprie percezioni ed un strumento

di confronto per effettuare operazioni logiche.

Solo allora si potrà dire che «un oggetto è un tavolo» (modello esportabile)

perché la parola tavolo avrà un significato (tassonomia) che sarà

indipendentemente dalle sue dimensioni.

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È immediato osservare che descrivendo un tavolo si possono fornire

attributi qualitativi (ad esempio è di legno) ed attributi quantitativi (è lungo due

metri).

Questi attributi vengono indicati con il termine di «dati» ed acquistano una

connotazione scientifica solo se vengono precisati in ordine al metodo di

acquisizione: ad esempio la natura lignea del tavolo potrebbe non essere certa

se l'osservazione è fatta da lontano e la lunghezza potrebbe essere diversa se

misurata con un calibro o con un metro. Il corredo di queste precisazioni

costituisce il «metadato» del dato «tavolo di legno lungo due metri». In altre

parole i dati sono le informazioni relative all'oggetto ed i metadati sono le

informazioni relative ai dati.

I modelli ed i simulatori Nello schema sono stati utilizzati due termini, modello e simulatore, con

significati che è opportuno precisare anche perché nel linguaggio comune

vengono spesso accreditati di accezioni discoste da quelle dell'attuale contesto.

Il modello in matematica e fisica è la riproduzione schematica di un

fenomeno o di un sistema. Costruendo uno schema dell'ente o fenomeno da

studiare, in modo tale che il comportamento dello schema corrisponda all'evento

reale, si realizza un modello teorico. È quindi possibile applicare il modello a

sistemi di elaborazione elettronica, eliminando via via le semplificazioni e le

approssimazioni introdotte per poter studiare il fenomeno. In alcuni campi quali la

fisica atomica, la meccanica quantistica e la teoria della relatività l'uso di modelli

rappresenta l'unico sistema possibile d'indagine.

Del modello teorico fa parte il modello matematico, ovvero l'insieme di

ipotesi ed equazioni quantitative necessarie per spiegare il fenomeno.

Il quadro dovrebbe essere sufficiente per rendere ragione della

preoccupazione espressa nei confronti di possibili lacune di chiarezza e dell'utilità

di alcune precisazioni. In particolare, risalta la varietà dei significati e le parziali

sovrapposizioni di alcune voci il cui uso in funzione di sinonimi può produrre

confusione di significati. Inoltre, l'idea che solo la matematica e la fisica usino

"modelli teorici" per studiare oggetti ed eventi reali è fuorviante.

Infatti, una qualsiasi conoscenza umana e non (anche gli animali

conoscono ed accumulano conoscenza) richiede astrazioni. Con l'intento di

ridurre gli equivoci, nel presente contesto si useranno i seguenti significati: (i)

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modello, ogni "strumento" in grado di rappresentare un evento e (ii) simulatore,

ogni "strumento" in grado di riprodurre eventi, cioè di rappresentarli in modo

verificabile.

In altre parole, il termine modello ha l'accezione più generale potendo

rappresentare un evento anche in modo opinabile mentre il termine simulatore si

riferisce a modelli verificabili. Ovvero, un simulatore è sempre un modello, ma

non viceversa.

Un esempio che può dare un'idea della generalità dei termini e caratterizza

in modo paradossale il concetto di simulazione fornendo anche una nota frivola al

discorso, è un film distribuito negli USA nel 1947 con il titolo di "Magic Town". Il

film narra la storia di un opinionista, Rip Smit (interpretato da James Stewart) che

scopre un «miracolo matematico» in una cittadina chiamata Grandview: la

comunità di Grandview pensa esattamente come l'intera comunità USA. Smith ed

un suo compare usano Grandview come modello comportamentale degli USA.

Il film, depurato delle vicende accessorie, ricorda che cercare un modello

equivale a cercare Grandview.

Non importa se la cittadina ha le sembianze di un marchingegno di

laboratorio (modello fisico) o di un algoritmo (modello formale) purché emuli il

sistema da studiare.

A completamento di quanto detto si osserva che la simulazione di un

ambiente e dei suoi comportamenti si effettua con l'obiettivo di interpretare e/o

prevedere.

Non sempre però l'interpretazione e la previsione si effettuano con lo

stesso strumento. In particolare, per interpretare un processo è sempre

necessario collegare le cause con gli effetti e ciò si raggiunge:

(i) sempre con simulatori deterministici che stabiliscono nessi certi

fra le variabili (dipendenti e indipendenti) e

(ii) (ii) non sempre con simulatori stocastici che stabiliscono invece

nessi statistici.

D'altra parte i simulatori deterministici non sono in grado di tener conto

delle componenti casuali (fluttuanti) sempre presenti nei processi

ambientali. Per questo i simulatori deterministici e quelli stocastici spesso

sono di fatto complementari gli uni agli altri e non si possono classificare in

contrapposizione fra loro esistendo simulatori buoni e cattivi sia nella

categoria di quelli deterministici che in quella dei simulatori stocastici.

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BOX 6 Algoritmo: Insieme di regole e procedure di calcolo che permettono di

risolvere un problema con un numero finito di operazioni; il nome deriva da quello

del matematico arabo al-Khuwarizmi (IX sec.)

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Il metodo scientifico nelle discipline classiche Il metodo scientifico può essere applicato con diverse modalità perché la

simulazione degli eventi percepiti può essere effettuata con modelli diversi.

Nel caso delle discipline classiche i simulatori sono modelli fisici, cioè

apparati (generalmente di laboratorio) che rendono il fenomeno allo studio

riproducibile anche da terzi.

Emblematiche al riguardo le vicende della «fusione fredda» quando, in una

famosa conferenza tenuta il 23 marzo 1989, Martin Fleischmann e Stanley Pons

(Università dello Utah) annunciarono di aver ottenuto significative quantità di

energia usando una cella elettrolitica a temperatura ambiente.

L'annuncio ebbe grande rilievo sui media, ma, soprattutto, mise in

agitazione il mondo scientifico che stigmatizzò l'evento o sperò nella conclusione

della sfida energetica, la maggiore fra quelle attuali.

Purtroppo il processo non è mai stato riprodotto e quindi oggi si dubita

della sua realizzabilità anche se poggia su basi non del tutto peregrine.

Ora non si mettono in discussione le capacità di Fleischmann e Pons, ma

la loro affidabilità scientifica per aver voluto annunciare un risultato non ancora

verificato.

La vicenda mostra anche come il metodo scientifico abbia in sé gli

strumenti per la certificazione dei propri risultati e garantisca una ragionevole

oggettività delle osservazioni.

A questo proposito è interessante notare che, come già osservato, anche

la conoscenza scientifica è mediata da operazioni soggettive, ma che il metodo

permette di contenere entro limiti ragionevoli gli aspetti negativi di aleatorietà. In

altre parole, ogni osservazione ha un contenuto informativo che va a beneficio

solo di chi l'ha effettuata quando questi la fornisca senza produrre tutte le notizie

necessarie per verificarla.

L'insieme di queste notizie viene indicato con il termine di metadati che

costituiscono un accessorio del dato (il dato esiste anche senza i suoi metadati),

ma ne fornisce la connotazione scientifica. Inoltre, i dati possono essere

confrontati solo se i relativi metadati lo consentono e quindi ogni operazione con

essi, a partire da quelle di relazione (maggiore, uguale e minore), è possibile solo

dopo averne valutato le caratteristiche, ovvero i metadati.

E ogni considerazione sulla qualità di una qualsiasi informazione è

demandata alla qualità dei suoi metadati. Infine, si deve tener presente che, in

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generale, il giudizio sul contenuto informativo di un dato scientifico compete solo

all'utente (non al produttore) al quale spetta decidere se quel dato è coerente con

il particolare contesto nel quale intende utilizzarlo. Per non rimanere nel vago, la

lunghezza di un tavolo ottenuta con il metro o a spanne può avere lo stesso

contenuto informativo se si deve decidere sulle dimensioni della tovaglia da usare

per imbandirlo ed un contenuto diverso se lo si deve far passare per una porta.

BOX 7 In campo nucleare la fusione è una reazione fra nuclei di Deuterio (isotopo,

D, dell'Idrogeno, H) che forma nuclei di Elio (He). Si ottiene con urti ad alta

temperatura e produce grandi quantità di energia residua. La fusione fredda è la

stessa reazione realizzata a temperatura ambiente producendo le stesse quantità

di energia residua e dovrebbe avvenire fra nuclei di deuterio dispersi in un solido.

L'idea della fusione fredda ha le sue radici in ricerche degli anni '20 e si

basa sull'ipotesi che gli atomi di idrogeno e dei suoi isotopi (Deuterio e Tritio)

possano permeare particolari strutture solide fino a raggiungere concentrazioni

tanto elevate da far sì che i loro nuclei si avvicinino l'un l'altro più di quanto

previsto per la loro fase solida.

L'addensamento sarebbe anche favorito dal fatto che le cariche elettriche

negative degli elettroni del solido ospite sopprimerebbero parzialmente la

repulsione fra i nuclei.

Gli esperimenti del passato non rilevarono alcun segno di fusione e

moderni calcoli mostrerebbero che gli effetti proposti se ci fossero risulterebbero

comunque troppo piccoli per essere misurabili.

Tuttavia, alla fine del secolo scorso, l'elettrochimico Martin Fleischmann ed

il fisico Stanley Pons decisero di rivisitare la fusione fredda facendo passare

corrente elettrica in una cella elettrolitica costituita da un catodo di Palladio (Pd),

da un anodo di Platino (Pt) e da un elettrolita di LiOD (un composto di Litio,

Ossigeno e Deuterio) in acqua pesante (acqua contenente Deuterio al posto di

Idrogeno).

La reazione catodica libererebbe atomi di Deuterio che entrerebbero nel

Palladio molto più rapidamente delle molecole di Deuterio. In condizioni

appropriate la concentrazione arriverebbe e supererebbe 0,9 atomi di Deuterio

per atomo di Palladio e la perdita di Deuterio sarebbe bilanciata dalla velocità con

la quale il Deuterio entra nel Palladio. Le celle elettrolitiche di Pons e

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Fleischmann erano parte di un calorimetro (apparecchio che misura il calore) la

cui temperatura sarebbe aumentata in alcune occasioni indicando una

produzione termica netta dell'ordine del 10% rispetto alla potenza elettrica

consumata per alimentare la cella. Fleischmann e Pons pensarono anche di aver

misurato radiazione gamma emessa da neutroni rallentati dall'acqua. Ma questi

risultati sono stati successivamente ritrattati.

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Il metodo scientifico nelle scienze ambientali

È ambientale ogni disciplina che basa la sua conoscenza su osservazioni

raccolte direttamente nell'ambiente e lo fa senza perturbarlo.

Le discipline classiche si distinguono da quelle ambientali perché operano

con eventi artificiali che realizzano in laboratorio o isolando (e quindi

perturbando) porzioni di eventi naturali (v. ad es. le «nicchie ecologiche» degli

ecologi).

Nella figura é schematizzata la situazione delle scienze in relazione agli

eventi che studiano ed alle verifiche (simulatori) che attuano. Il punto

interrogativo stigmatizza l'impossibilità di simulare eventi naturali con modelli

fisici.

lab

ev

po

for

me

Fig. 1.4. - Schema di approcci scientifici applicati a diverse tipologie di eventi.

Le scienze classiche effettuano le osservazioni realizzando esperimenti in

oratorio (eventi artificiali) e producono le verifiche ripetendo e/o variando gli

enti, eventualmente inquadrando in schemi formali le informazioni raccolte.

Le scienze ambientali trattano eventi naturali che, per definizione, non

ssono essere ripetuti e quindi non hanno alternative all'uso di simulatori

mali. In questo senso le scienze ambientali non sono una disciplina, ma un

todo scientifico e vengono indicate al plurale perché necessariamente

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multidisciplinari dovendo studiare gli eventi nella completezza della loro struttura

fenomenica.

BOX 8 Simulatori formali. L'attributo di «formale» ai termini «simulatore» e

«modello» viene in questo contesto usato per indicare schemi che comprendono

quelli matematici, ma anche loro generalizzazioni. Più precisamente di solito si

tratta di algoritmi implementabili su calcolatore che non sempre possono fregiarsi

del titolo di matematico come ad esempio i «sistemi esperti». In altre parole il

termine si riferisce allo schema di fig.1.3.

Il Riduzionismo Il “riduzionismo” è argomento caro ai fisici ed ai filosofi che lo classificano

secondo tipologie) diverse, indicando un qualsiasi indirizzo epistemologico

imperniato sulla trasposizione di teorie, concetti e linguaggi derivate da altre

discipline. In particolare, si fa del riduzionismo tutte le volte che si studia un

processo simulandolo con un altro come, ad esempio, quando con un

esperimento di laboratorio si cerca di riprodurre un evento naturale od una sua

parte.

Questa forma di riduzionismo è alla base delle usuali discipline

sperimentali ed implica la possibilità di scomporre i processi in componenti

separabili e di isolarne parti per riprodurle con strumenti appropriati.

Talvolta a questi concetti si contrappongono altri che vengono indicati

come olistici, ma più propriamente, il termine olìsmo indica una teoria biologica

generale che deriva dal vitalismo secondo il quale le manifestazioni vitali degli

organismi devono essere interpretate sulla base delle relazioni e delle

dipendenze funzionali fra le parti che costituiscono l'individuo.

Il significato è stato esteso ad indicare la necessità di considerare i sistemi

come entità partecipi del loro ambiente e da esso non segregabili. In ogni caso, al

di là delle distinzioni la natura olistica dei sistemi naturali è compresa nel concetto

di sistema e nel grande numero di fattori e connessioni che l'attributo di naturale

gli conferiscono.

Una precisazione sulle verifiche

21

Spesso la Fisica ha svolto funzioni trainanti nei confronti delle altre

discipline soprattutto in ordine alle metodologie ed è proprio alla Fisica che ci si

può rivolgere per esemplificare come il pensiero scientifico possa risultare

contorto e si aggiusti progressivamente in una sorta di sviluppo per

approssimazioni successive. Uno dei principi fondamentali della Meccanica (che

a sua volta è uno dei capitoli fondamentali della Fisica) è costituito dalla "Legge di

Newton" o "Legge d'inerzia" che stabilisce come un punto materiale reagisca ad

una forza, f, modificando le sue condizioni di moto in modo proporzionale

all'accelerazione, a. La costante di proporzionalità, m, è la massa inerziale del

punto e coincide numericamente con la sua massa gravitazionale.

In formule tale "Legge" si esprime come: f = ma.

Ma si deve precisare che non si tratta di una legge, bensì di un principio

(ed è quindi indimostrabile) e di un principio che ha avuto un iter tormentato

perché, nato estrapolando osservazioni (sperimentali o concettuali) sulla caduta

dei gravi (se si potesse escludere l'attrito dell'aria 1 kg di piombo ed 1 kg di piume

lasciati cadere da una torre (quella di Pisa?) arriverebbero al suolo nello stesso

tempo), fu presto chiaro che la sua validità era condizionata dalle coordinate di

riferimento (in un sistema in rotazione, come sono quelli solidali alla Terra, si

devono considerare due forze fittizie note col nome di forze centrifughe e forze di

Coriolis).

Allora si pensò che bastasse riferirsi a "stelle fisse", ma si mostrò poi che le

stelle fisse non esistono. Alla fine si concluse di convenire che la "Legge

d'inerzia" era valida in un "sistema di coordinate inerziale", a sua volta definito

come «ogni sistema di coordinate nel quale vale la Legge di Newton».

Questo modo di ragionare richiama il gatto che si morde la coda ed è un

esempio di "tautologia", una sorta di discorso autoreferente privo di senso logico.

Ma è importante notare come le leggi della Fisica che derivano dal principio

d'inerzia, nonostante la base tautologica, funzionino.

BOX 9 Un principio è una proposizione fondamentale che si assume senza dimostrazione.

Il punto materiale è l'astrazione di un corpo fisico, considerato privo di volume, ma

dotato di massa.

22

La forza è un'entità fisica di caratteristiche primitive (riconducibile a concetti

intuitivi) e struttura vettoriale (è definita in: intensità, direzione e verso. Solo

occasionalmente è necessario precisare un punto di applicazione). (L'accelerazione di un punto è la velocità (variazione per unità di tempo) con la

quale modifica la propria velocità spaziale, v (spazio percorso nell'unità di tempo).

Senza entrare nel merito del problema tuttora irrisolto, la massa inerziale

che si oppone al moto e la massa gravitazionale che attrae gli altri corpi sono

espresse dallo stesso valore numerico che si ottiene confrontando forze peso per

mezzo della bilancia.Nelle scienze, una Legge è una norma che regola eventi,

ovvero, relazione di causa-effetto o di dipendenza fra grandezze che può essere

espressa in forma qualitativa o quantitativa. Normalmente è accompagnata

dall'indicazione dei limiti di validità e del campo di applicabilità.

Le forze fittizie sono forze non reali che vengono introdotte per conservare

la validità della "Legge di Newton"

L’ambiente Il concetto di ambiente è così semplice che si presta ad equivoci e viene

spesso confuso con quello meno generale di ecosistema.

Una definizione conformata ai valori attuali non può, infatti, essere riferita

ai soli organismi viventi e va estesa in modo da far riferimento ad oggetti

qualsiasi, animati o meno.

23

Cioè, si può introdurre l'ambiente di un oggetto come l'insieme degli oggetti

interagenti con esso e, di conseguenza, l'ambiente senza specificazione come

l'insieme degli ambienti di tutti gli oggetti terrestri.

Allora l'ecosistema di un organismo vivente è l'ambiente di quell'essere e

non ha senso parlare di ecosistema senza precisare a chi si riferisce. Invece, per

quanto riguarda l'ecologia non è improprio parlarne senza specifica perché è la

scienza degli ecosistemi. Importante è anche confrontare i termini “ambiente” ed

“ecosistema” con quello di “habitat” che indica il complesso dei fattori fisici e

chimici del territorio in cui vive una specie animale o vegetale.

Proseguendo ad esplicitare il significato dei termini è bene tener presente

che un ambiente può essere teorico (ad esempio, nel caso del problema

matematico preda-predatore la preda è l'ambiente del predatore e viceversa ed in

entrambi i casi si tratta di un ambiente teorico) o reale ed in questo caso può

essere artificiale (gli ambienti artificiali sono sempre antropici) o naturale. In

contrapposizione un ecosistema è da intendere sempre naturale.

Ancora qualche precisazione è utile per quanto riguarda il termine sistema

che deve essere inteso come un insieme di oggetti al completo delle loro

interazioni ed in tal senso costituisce per certi aspetti una generalizzazione del

concetto di ambiente (perché considera anche le interazioni fra gli oggetti che

prende in esame) e per altri una sua riduzione (perché si riferisce agli oggetti che

si desidera prendere in esame mentre l'ambiente riguarda tutti gli oggetti che

interagiscono con un oggetto prefissato).

In altri termini, l'ambiente di un oggetto è l'insieme degli oggetti che costituiscono il sistema naturale di quell'oggetto indipendentemente dal tipo delle interazioni con esso.

È importante osservare che il concetto di ambiente come nasce dalle

osservazioni precedenti implica varietà di scale sia spaziali che temporali.

Problema che oltre a complicare lo studio, la descrizione e la rappresentazione

dei diversi ambienti rende singolare e nuovo rispetto al passato l'approccio

scientifico.

Nei capitoli precedenti il problema della conoscenza scientifica è stato

analizzato a tutto campo, avendo come prospettiva non esclusiva l’ambiente,

cosicché molte delle considerazioni sviluppate si applicano anche a singoli settori

disciplinari. In questo capitolo si cercherà di partire da definizioni che riguardano

24

l’ambiente e di raccogliere nozioni specificatamente ambientali, precisando

concetti già riportati o richiamandone altri.

25

Le scienze ambientali Le scienze ambientali devono rispondere a due requisiti:

(i) essere “scienze” e quindi soddisfare il criterio fondamentale della

riproducibilità (replicabilità) del dato;

(ii) (ii) essere “ambientali” e quindi attingere le proprie informazioni

direttamente dall’ambiente senza manipolarlo.

La caratteristica di ambientale ha tre implicazioni forti:

(a) essere interdisciplinare, perché l’ambiente non funziona per categorie

di sapere separabili (il plurale “scienze ambientali” richiama pluralità di discipline);

(b) non ammettere repliche, perché le varietà ambientali sono talmente

numerose (numerose sono le variabili e le loro combinazioni) da rendere

assolutamente improbabile che vicende verificatesi una volta si possano ripetere

(e se si interviene dall’esterno, anche ammesso di riuscire a farlo, si perde la

caratteristica di “ambientale”);

(c) i processi sono dinamici perché non esistono condizioni di “equilibrio” o

la possibilità di “solidificare” gli eventi.

Questi presupposti hanno numerose conseguenze, ma soprattutto

richiedono di individuare procedure capaci di porre ordine in una materia nuova

che deve riciclare tutte le conoscenze acquisite dalle singole discipline

scientifiche.

Le scienze ambientali hanno una storia recente ed un loro possibile atto di

nascita nel rapporto del “Club di Roma” pubblicato in Italia nel 1970 ad opera di

Mondadori nella collana EST con il titolo “I limiti dello sviluppo”.

In Italia, un altro avvenimento importante è stato anche il convegno di

Urbino del 1973 organizzato dalla Tecneco (società del gruppo ENI) per

presentare la “Prima relazione nazionale sull’ambiente”.

Del resto, anche negli Stati Uniti le date rilevanti riguardano quel periodo

se si pensa che l’Environmental Protection Agency (EPA) viene istituita appunto

nel 1970. In Italia la prima legge specifica sull’inquinamento riguardava

l’atmosfera ed è del 1966.

In tutto il Mondo gli atti legislativi precedenti a queste date sono pochi e

sporadici anche se già da qualche tempo si parlava dello smog di Londra, dello

smog fotochimico di Los Angeles, dell’atmosfera insopportabile di Marghera e di

quella pesante di Milano.

26

BOX 10 Il “Club di Roma” era un sodalizio spontaneo e senza fini di lucro formato

da persone in posizioni di prestigio allarmate per alcuni segnali preoccupanti (un

grave episodio di smog a Londra, l’avvelenamento da mercurio di un’intera

comunità di pescatori nella baia di Minamata, ecc.).

Di fatto, bisogna arrivare alla fine degli anni ’60 perché il susseguirsi di

gravi eventi di inquinamento (l’episodio di Londra è accreditato di oltre 4000 morti

ed a Minamata sono stati accertati oltre 100 decessi) attirino l’attenzione

sull’ambiente e promuovano un ampio dibattito sul pianeta Terra e sui limiti delle

sue risorse.

Questo dibattito ha individuato la natura sistemica dei fenomeni ed ha

mostrato i pericoli insiti negli eccessi della specializzazione tecnologica (se una

diga resiste all’urto di un’onda che la scavalca, la diga non ha funzionato e

l’errore è di tutti quelli che hanno contribuito a realizzarla perché la diga non è

una barriera sommata ad un invaso, ma una struttura integrata di tali elementi).

È emersa, in particolare, la necessità di quotare scientificamente i

fenomeni evitando disquisizioni vaghe a vantaggio di enunciazioni precise e

quantitative.

In effetti, le crisi degli anni ’70 ed i dibattiti avviati di conseguenza hanno

indotto nuove correnti di pensiero che si sono espresse in vari campi delle attività

umane. In campo scientifico queste correnti si compendiano nelle Scienze

Ambientali le quali non formano, come spesso si pensa una nuova disciplina, ma

si caratterizzano per il metodo che usano nell'acquisire conoscenza.

Né si deve confondere l'ambientalismo scientifico con quello politico che ha promosso i partiti e le associazioni “verdi” a volte speculando sulle aspettative dei singoli al fine di mobilitare consensi e nulla spartiscono con chi si occupa di conoscenza.

Le Scienze Ambientali rappresentano un tentativo di connettere tra loro

varie branche delle Scienze Classiche operando con approccio sistemico sui

fenomeni che le singole discipline classiche considerano scomponibili e

trasportabili in laboratorio.

27

Di fatto, le Scienze Ambientali studiano i fenomeni “in situ”, cioè come si sviluppano in natura, ed usano l’ambiente come laboratorio privilegiato, mentre le Scienze Classiche li studiano “in vitro” prediligendo gli ambienti artificiali ricostruiti in laboratorio.

28

Schema che figura i rapporti fra “scienze classiche” e “scienze ambientali”.

La peculiarità delle Scienze Ambientali di basare la propria conoscenza su

esperienze in situ (in vivo) ha conseguenze molto importanti per la loro

collocazione rispetto alle altre scienze della natura.

Infatti, la sperimentazione in situ implica che le Scienze Ambientali siano multidisciplinari, perché i comportamenti della natura trascendono le divisioni disciplinari, e che la riproducibilità delle osservazioni sia fornita da simulatori formali (algoritmi): esperimenti numerici o digitali invece che esperimenti fisici per rendere scientifica (riproducibile) la conoscenza acquisita su sistemi non replicabili fisicamente.

L’uso di algoritmi per effettuare le simulazioni porta, a sua volta, alla

possibilità di interpretare più scale spaziali e temporali, prerogativa coerente con i

processi naturali che sono multiscala.

Naturalmente, le Scienze Ambientali non si contrappongono alle Scienze

Classiche, ma le integrano aggiungendo quegli apporti interdisciplinari che

l’eccessiva specializzazione dei metodi classici hanno finito per accantonare.

In quanto ad osservazioni in situ, alcune scienze classiche (l'intera

disciplina come nel caso dell'Astronomia o una sua parte come nel caso della

29

Biologia) assomigliano alle Scienze Ambientali, ma da esse differiscono perché o

non interagiscono con le altre discipline (l'Astronomia non è interdisciplinare) o

considerano fenomeni governati da un solo ordine di scala (ad esempio, la

Biologia Classica quando studia un organismo tende a considerare solo i

processi alla scala di quell'organismo, mentre il suo ambiente comprende anche

altre scale).

Inoltre, l'ambiente è in evoluzione continua e, conseguentemente, le

scienze che lo riguardano sono fondamentalmente di “non equilibrio” cosicché

ben poco senso scientifico hanno gli annunci ricorrenti in ordine al ripristino di

condizioni passate o alla conservazione di siti o, ancor peggio, a sviluppi (di che

cosa?) compatibili (con che cosa?).

Un discorso a parte merita l'ecologia che si trova in una posizione

intermedia fra le scienze classiche e quelle ambientali in virtù della sua origine

biologica ed in conseguenza dei limiti della matrice tanto classificatoria e poco

processistica della disciplina di provenienza.

Nello schema sovrariportato si é cercato di rappresentare il rapporto fra le

due metodologie (classiche e ambientali) mettendo in rilievo con il colore le

caratteristiche comuni (metodo scientifico, con colore azzurro) e le differenze (in

vivo, con colore verde ed in vitro con colore rosso).

Naturalmente non si deve pensare a scienziati dell'ambiente che sanno

tutto di tutto, né a ricercatori privi di specializzazione. L’ampiezza dello scibile e la

deformazione dei linguaggi specialistici rendono improponibile il “tuttologo” e

richiedono invece persone aperte alle collaborazioni che costituiscano gruppi di

ricerca eterogenei: spesso, infatti, le opportunità di progresso scientifico stanno

nelle zone di saldatura tra discipline diverse piuttosto che ai loro confini estremi.

Per rendere più chiari i concetti espressi vale anche la pena di classificare i

termini scienza, tecnologia, ingegneria, gestione e politica, soprattutto perché

spesso si tende a confonderli anche per scopi non sempre nobili. Così scienza

indica le azioni intese a conoscere, tecnologia quelle orientate a realizzare gli

strumenti necessari per conoscere o per operare, l’ingegneria riguarda le attività

di intervento quali progettare, costruire, modificare, ecc., la gestione attiene le

decisioni e gli interventi per i funzionamenti, mentre la politica si riferisce alla

ricerca e promozione dei consensi.

30

L’ecologia Come disciplina l’ecologia è recente (il termine è stato coniato nel 1866 dal

biologo tedesco Ernst Haeckel) ed in Italia nasce negli anni ’50 in connessione

con lo studio delle relazioni fra processi agronomici e vicende climatiche.

Nelle scienze biologiche alcuni problemi di ecologia erano presenti da

tempo anche nel nostro Paese: si pensi, ad esempio, al famoso modello di

competizione fra individui, noto col nome di preda-predatore (o nemico-vittima o

vegetale-erbivoro), legato al matematico Vito Volterra (1860-1940).

Il Ministero dell’Università e della Ricerca Scientifica e Tecnologica

(MURST) nel 2000 fornisce la seguente definizione del settore disciplinare

“Ecologia”: “Il settore si occupa delle relazioni degli organismi autotrofi (vegetali

forniti di clorofilla, capace di scindere l’anidride carbonica per formare composti

organici, n. di r.) ed eterotrofi (che devono nutrirsi con sostanze organiche già

elaborate da altri esseri viventi, n. di r.) - terrestri (inclusi gli organismi del suolo),

marini e di acqua dolce - con il loro ambiente, con particolare riguardo a

distribuzione, storia evolutiva, risposte all'ambiente fisico e interazioni tra

organismi conspecifici ed eterospecifici.

Capitoli basilari dell'ecologia sono: dinamica e regolazione delle

popolazioni in funzione delle risorse e delle interazioni biotiche (predazione,

competizione, parassitismo, simbiosi); comunità, meccanismi che ne regolano la

diversità e ne determinano la variazione spazio-temporale; ecosistemi naturali,

antropizzati, urbano-industriali e loro organizzazione nei sistemi di paesaggi;

flusso di energia negli ecosistemi, cicli biogeochimici e ruolo in essi svolto dai

microrganismi; risposte degli ecosistemi ai cambiamenti globali e alle alterazioni

antropiche.

Il settore cura anche i seguenti aspetti applicativi: conservazione e

gestione degli ecosistemi, utilizzazione delle risorse biologiche, controllo di

specie esotiche, strategie per il mantenimento della biodiversità e la sostenibilità

della biosfera, ecotossicologia, indicatori della qualità ambientale, valutazione di

impatto ambientale, aspetti ecologici del risanamento e recupero ambientale.

Si occupa anche di formazione ed educazione ambientale e di aspetti

metodologici relativi all'analisi dei sistemi ecologici, al monitoraggio, alla

modellizzazione e alla rappresentazione di dati ecologici e ai sistemi informativi

ambientali.”

31

È, quindi, chiaro che in Italia l’Ecologia non va confusa con le Scienze

Ambientali delle quali costituisce solo un aspetto disciplinare e non condivide il

metodo.

Di fatto, l’Ecologia sta alle Scienze Ambientali come la Chimica, la Fisica,

la Geologia, ecc., tutte discipline coinvolte nel metodo ambientale quando si

vuole studiare l’ambiente, ma tutte discipline e di stampo classico.

Purtroppo, spesso i termini Ecologia e Scienze Ambientali vengono usati

come sinonimi a volte per ignoranza, a volte per contrabbandare competenze

inesistenti.

Diverso è il significato da attribuire al termine inglese Ecology, che pure

non si identifica con quello di Environmental Science.

Per inciso, può essere utile ricordare come qualsiasi oggetto, animato o

no, modifichi per effetto della sola presenza i suoi dintorni (un sasso modifica

l’erosione del suolo intorno al punto sul quale poggia) e quindi non si possa

studiare l’ambiente solo su base biologica, come non si può attribuire a tutti i

prodotti chimici proprietà nefaste contrapponendoli a quelli biologici o ritenere

tutto il naturale “buono” e l’artificiale “cattivo”.

Quando si parla di ambiente non si può trascurare il ruolo pilota che le

componenti chimico-fisiche (aria, acqua, suolo, clima, ecc., nelle rispettive

componenti locali, regionali e globali) giocano nei confronti dei processi biologici

né i condizionamenti delle risorse abiotiche verso gli esseri viventi.

Così pure i paesaggi si organizzano anche in assenza di organismi e gli

indicatori di qualità ambientale non possono ignorare le componenti

meteorologiche, idrologiche ed annesse.

Qualche attenzione si deve inoltre porre alle tecnologie, che per loro conto

sono cosa buona, ma di esse può diventare drammatico l’uso soprattutto quando

si mira a stupire, ostinandosi ad ignorare i limiti delle conoscenze attuali.

Struttura dell’ambiente (A = atmosfera, H = idrosfera, C = criosfera, L = litosfera, B = biosfera).

Indicatori e fattori dell’ambiente

32

L’ambiente è un sistema dinamico costituito da cinque comparti che sono

aperti (scambiano massa ed energia) ed influenzati da fattori cosmici legati

soprattutto a flussi di energia gravitazionale (sistema Sole-Terra-Luna),

elettromagnetica (UV, Visibile e IR per i sistemi Sole-Terra e Terra-Cosmo) e

nucleare (radiazione cosmica).

L’uomo, che fa parte della biosfera della quale condivide le vicende, è

diventato nell’ultimo secolo un fattore desolante dell’intero sistema essendo

capace con le tecnologie (ed in conseguenza dell’espansione della sua specie) di

stravolgere gli ordinamenti naturali.

Da un punto di vista formale, l’ambiente è un insieme di parametri (gli

indicatori ambientali che definiscono le componenti di un vettore I ad n

dimensioni) sui quali agiscono i “fattori dell’ambiente” F per produrre le “varietà

ambientali” (definite dalle componenti di un vettore V ad m dimensioni):V = F × I.

In versione lineare (ipotesi molto improbabile, ma utile per esemplificazioni)

l’operatore F è una matrice ad m righe ed n colonne, ma nella sua forma più

generale è una funzione che mescola gli indicatori fornendo dipendenze

complesse per ciascuna delle varietà ambientali: Vi = Fi(I1, I2, …, In) con i = 1, 2,

…, m.

Gli indicatori ambientali sono grandezze osservabili per via diretta o

indiretta e suscettibili di misura. In campo ambientale la misurabilità può essere

ottenuta con le metodologie deterministiche delle scienze fisiche o con quelle

statitiche delle scienze sociali (sondaggi di opinione).

Il numero n degli indicatori necessari per descrivere un ambiente è molto

elevato e comunque difficilmente definibile su base scientifica come pure il

numero m delle varietà ambientali.

Entrambi questi numeri aumentano con il progredire delle conoscenze (n,

perché si scoprono sempre nuove connessioni; m, perché aumenta la risoluzione

degli strumenti di osservazione) ed è quindi ragionevole fissarli di volta in volta

per via convenzionale sulla base degli obiettivi che ci si pone.

33

Fattori dell’ambiente Gli operatori che regolano l’ambiente possono essere classificati in

relazione alla loro natura come:

A – Cosmici.Sono in prevalenza dovuti al Sole ed al suo sistema (in

particolare la Luna) ed agiscono su atmosfera, biosfera, litosfera ed idrosfera. Ad

esempio, appartengono a questa categoria tutti quelli che contengono effetti

dovuti al funzionamento del sistema solare come i moti di rivoluzione della Terra

(eccentricità dell’eclittica, inclinazione fra asse di rotazione e piano dell’eclittica,

ecc.).

B –Geografici. Sono i fattori in prevalenza dovuti a proprietà della Terra,

come:

- distribuzione delle terre e dei mari sulla superficie terrestre;

- oceanografia;

- idrologia generale;

- geologia;

- orografia generale;

- ecc.

C –Locali. - Pedologia;

- distribuzione delle colture;

- idrologia locale;

- climatologia locale

- orografia locale;

- fauna locale;

- flora regionale;

- flora locale;

- ecc.

D –Antropici. - agricoltura;

- urbanistica;

- bonifiche;

- irrigazione;

34

- bacini idroelettrici;

- deforestazione;

- riforestazione;

- ecc..

Naturalmente, il numero dei possibili fattori è molto elevato ed è

impensabile effettuare elenchi esaurienti ed ancor meno classifiche.

È però sempre importante riuscire a stabilire le caratteristiche delle diverse

variabili tenendo separati gli indicatori dai fattori.

Una tale distinzione costituisce il punto di partenza di ogni ricerca perché

ogni formulazione richiede di separare le variabili dipendenti da quelle

indipendenti.

Talvolta si considerano indipendenti il tempo (t) e le variabili spaziali (x, y,

z), mentre le grandezze connesse con quella in esame (considerata la variabile

dipendente, Y) vengono indicate con il nome di parametri e così il loro legame

funzionale assume forme del tipo: Y = f(x, y, z, t; p1, p2,…, pn,).

I simulatori dell’ambiente

L’azione dei fattori ambientali sugli indicatori fa evolvere nel tempo le

varietà ambientali in altre varietà ambientali determinando i processi.

Questi vanno, pertanto, intesi come successioni di varietà connesse tra

loro in modo conseguente.

Un processo si determina stabilendo come e perché esso avvenga, cioè

individuando le modalità (cinematica) e le cause (dinamica) che lo producono. La

cinematica riguarda sequenze ordinate (nel tempo) di varietà ambientali, mentre

la dinamica si riferisce ai fattori ambientali ed ai loro meccanismi di azione.

Entrambi gli aspetti si possono ricondurre ai bilanci delle proprietà in gioco.

Un processo, infatti, è descritto dalla evoluzione delle variabili che individuano il

sistema e per ognuna di esse è possibile stabilire un bilancio (la portata entrante

è valutata al netto delle entrate ed uscite dal sistema):

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⎭⎬⎫

⎩⎨⎧

⎭⎬⎫

⎩⎨⎧

⎭⎬⎫

⎩⎨⎧

egeneraziondi velocità

+ netta

entrante portata =

accumulodi velocità

.

36

Rapporti fra scienze ambientali e didattica

Per le diverse discipline scientifiche il rapporto fra ricerca e didattica è

generalmente chiaro: la ricerca provvede ad acquisire conoscenza e la didattica a

distribuirla. In questa suddivisione di compiti si interpone una fase di

classificazione e

Schema di relazioni fra fasi nel processo di evoluzione della conoscenza scientifica e contributi all’educazione individuale e collettiva. memorizzazione (archivio) secondo uno schema di funzioni paritetiche (non c’è

ricerca senza didattica e viceversa ma anche ricerca e didattica senza memoria)

che comunicano come nella figura sovra riportata.

Il processo riguarda sia la conoscenza individuale che quella collettiva ed

ha uno sviluppo virtuoso attraverso i canali di retroazione fra didattica e ricerca

che passano per la formazione (una società più colta produce ricercatori migliori)

e la tecnologia (tecnici più preparati forniscono alla ricerca supporti più evoluti).

Naturalmente la didattica concorre alla educazione, la quale va intesa

come l’insieme degli interventi per formare le qualità intellettuali e morali di un

individuo connessa con la necessità di trasmettere alla generazione successiva i

valori ritenuti essenziali. Il processo educativo si estrinseca in due tendenze

generali: quella che mira alla semplice trasmissione del patrimonio culturale e

quella che si propone di formare e stimolare negli individui la capacità di

modificarlo e migliorarlo.

A differenza di chi opera nelle discipline specifiche, chi si occupa di

scienze ambientali incontra spesso difficoltà di comunicazione con le persone

perché l’ambiente fa parte della vita di tutti i giorni ed ognuno di noi ha una sua

propria opinione di ciò che gli accade attorno.

37

Questo fatto è intellettualmente pericoloso perché induce a ritenere

verificate le proprie esperienze e a trasformare opinioni proprie, o di persone

ritenute autorevoli, in conoscenze scientifiche.

Si autorizzano così giudizi di tutti i tipi e su tutto, magari applicando

contorsioni logiche sofisticate per tentare di nobilitare quelle idee che, comunque

ed ovviamente, rimangono solo opinioni come le idee di partenza.

Si possono allora falsificare, anche in buona fede, le motivazioni a

comportamenti che favoriscono interessi particolari e producono danni

all’ambiente.

Nascono in questo modo leggende che poggiano sull’equivoco di termini

mai definiti ed usati secondo definizioni del linguaggio comune ambigue o con

significati multipli.

Un esempio è il binomio «sviluppo» «sostenibile» che è stato definito da

una Commissione dell’ONU come «lo sviluppo attuale che non compromette

quello futuro».

Ma nessuno ha mai definito il senso da dare al termine «sviluppo» e tanto

meno a quello di «bisogno».

D’altra parte, l’equivoco è chiaro se si legge attentamente la definizione.

Infatti, si tratta di un compromesso fra la sostenibilità che vorrebbero i Paesi

industrializzati (senza effettuare rinunce) e lo sviluppo (identico a quello dei Paesi

industrializzati) che vogliono intraprendere i Paesi del Terzo Mondo.

Questa definizione esprime il sogno dei padri che desiderano per i figli una

vita migliore della propria. Il sogno richiede sviluppo per migliorare la qualità della

vita, ma non considera la necessità di risorse per sostenere le tecnologie che

devono produrlo.

E l’opinione che esista uno sviluppo sostenibile senza limitare le

popolazioni avanza con l’etichetta di scientifica qualificando come scientifica

un’altra opinione secondo la quale la tecnologia, prima o poi, sarà capace di

soddisfare le voglie di tutti.

Intanto, troppo spesso si fa riferimento alle incertezze sul riscaldamento

(centesimi di grado per anno) del Pianeta da imputarsi all’effetto serra antropico,

con il rischio di fornire alibi a quanti vogliono disconoscere evidenze di

insostenibilità che sono alla portata di tutti.

38

BOX 11 Nel 1987, una Commissione Mondiale per l’ambiente e lo sviluppo,

attraverso un intenso calendario di riunioni e incontri ha prodotto un rapporto dal

titolo Our Common future, più noto come rapporto Brundtland, dal nome del

Presidente della Commissione stessa. Questo rapporto e, soprattutto, i lavori

preparatori che ne hanno preceduto la stesura hanno messo a punto il concetto

di sviluppo sostenibile, espressione dell’esigenza di integrazione tra le istanze

di protezione ambientale, promosse soprattutto dai paesi industrializzati, nei quali

la richiesta di ambiente aveva raggiunto un alto consenso, e quelle di sviluppo di

cui erano portatori soprattutto i Paesi terzi. Il rapporto Brundtland definisce lo

sviluppo sostenibile come “uno sviluppo che soddisfa i bisogni presenti senza

compromettere la capacità delle generazioni future di soddisfare i propri”.

Ad esempio è facile calcolare che un bambino USA, nato oggi con

prospettive di vita fino a 75 anni, se conserverà le abitudini attuali (quelle dei

padri), produrrà 50 mila chilogrammi di rifiuti domestici, userà 100 milioni di litri di

acqua e consumerà 500 mila litri di carburante.

A questi ritmi l’attuale popolazione terrestre dovrebbe prenotare fino al

2075: 300.000.000.000.000 kg di rifiuti domestici (pari a circa 0,5 kg per ogni m2

di superficie terrestre oceani compresi), 6×1017 litri di acqua (circa due volte il

volume dell’acqua dolce superficiale) e 3×1015 litri di carburante. Riuscirebbero le

tecnologie a soddisfare questi bisogni con le risorse della Terra?

E la popolazione non è stazionaria, ma in crescita esponenziale!

In queste condizioni è sostenibile solo una qualche forma di inviluppo e

questa non può riguardare altro che la popolazione o i consumi o entrambi. La

tecnologia ha sicuramente poco da dire; un qualche risultato si può ottenere dalla

riqualificazione dei consumi, ma è poca cosa. È certo però che in qualche modo

la «natura» si ribellerà e non lascerà scelte.

Paradigmatico è, ad esempio, il problema dei consumi alimentari e, al suo

interno, quello del «morbo della mucca pazza»: abbiamo voluto mangiare carne

ed abbiamo preteso che dei ruminanti divenissero cannibali.

I ruminanti si sono “ribellati” con il prione: sapevamo che per fare un chilo

di carne da alimentazione umana occorrono circa 150 chili di erba oppure 10 kg

di carne ed abbiamo scelto la logica di produrre 1500 kg di erba per produrre 10

kg di carne da dare ai ruminanti per 1 kg di carne destinata all’alimentazione

39

umana. La speculazione ha introdotto nel ciclo gli scarti di macellazione, e con

essi animali malsani o loro porzioni.

Gli speculatori si sono poi scatenati quando, scoperto il problema BSE, gli

animali sospetti venivano (e vengono?) macellati ed avviati alla distribuzione per

evitarne la distruzione. Naturalmente sorge una domanda che potrebbe dare

speranza: «Con quanta verdura potremmo sostituire la nostra dieta di carne

animale?».

Ma purtroppo non basta diventare vegetariani (totali o parziali) per risolvere

i problemi di sostenibilità perché i consumi non sono solo alimentari e comunque

rimane il problema di quante persone siano sostenibili dalla Terra al ritmo attuale

di produzione di rifiuti.

Queste considerazioni vogliono mettere in evidenza la complessità e

l’articolazione dei problemi ambientali e stabiliscono che, se si vuol rendere

partecipi dei problemi larghi strati della popolazione, si deve sviluppare la

conoscenza (che deve essere scientifica e non di opinione) operando a diversi

livelli scolari con strumenti ed argomentazioni differenziate (non tutto può essere

insegnato a tutti).

C’è bisogno di una consapevolezza scientifica che renda ragione sia dei

comportamenti individuali che delle scelte collettive e questo bisogno richiede

che si faccia ordine nel sapere acquisito sviluppando la divulgazione attraverso

Banche di Dati ad accesso libero (in internet) in grado di soddisfare quella

necessità di chiarezza e di trasparenza che sono impossibili con altri sistemi. In

particolare devono essere previste sezioni dedicate e strutturate per capitoli

come, ad esempio, nel seguente schema:

Informazioni, articolato nei seguenti paragrafi:

Descrizioni nel quale raccogliere le generalità relative ai diversi

ambienti così da promuovere la divulgazione di conoscenze

ambientali;

Schede informative nel quale riportare gli argomenti

(componenti, fenomeni, processi, ecc.) inquadrabili come unità

autonome;

Glossari dove elencare termini tecnici e forme idiomatiche;

Didattica, articolato nei seguenti paragrafi:

40

Modelli di analisi disciplinare, i cui contenuti dovranno

riguardare tematiche di tipo epistemologico sui problemi

ambientali;

Esperienze formative, dove raccogliere le esperienze maturate

da singoli e/o da enti in materia di:

Itinerari didattici, intesi come escursioni organizzate a fini

didattici;

Percorsi educativi, intesi come cammini disciplinari;

Giochi e Simulazioni, dove collocare tecniche e metodi per insegnare utilizzando i

giochi.

Forum, come punto di incontro, di confronto e di stimolo alla discussione

fra operatori.

Si sottolinea in particolare come troppo spesso si confonda l'educazione

ambientale con il tentativo di promuovere un atteggiamento nei confronti

dell'ambiente su base sentimentale piuttosto che scientifica e si finisca per

fomentare estremismi estranei a qualsiasi logica.

L'insegnamento scientifico (le Scienze Ambientali come la Chimica, la

Fisica, etc.) è, infatti, traslazione dei metodi e dei ritrovati della ricerca a materia

di insegnamento.

Questa traslazione compete alla scuola, che deve perciò fornire

un'adeguata formazione ed un continuo aggiornamento. Il ruolo dell'insegnante

deve essere quello di fornire agli studenti gli strumenti per comprendere dal punto

di vista scientifico la conoscenza dell’ambiente.

Saranno poi questi strumenti a formare la capacità critica dell'individuo e

ad indurre i comportamenti di rispetto e cura nei confronti dell'ambiente.

BOX 12 La formazione personale non è (e non deve essere) un’esclusiva della

scuola e ad essa contribuiscono, purtroppo in modo poco controllabile, i media (la

televisione in particolare) e la piazza (il gruppo). La famiglia è stata espropriata

della formazione dalle intrusioni TV, dal ridimensionamento dei nuclei famigliari e

dalla aggressività dei branchi.

41

L’esercizio della conoscenza produce «saperi» che possono essere usati

per vari scopi, alcuni positivi di progresso individuale e collettivo, altri negativi per

prevaricare intere comunità, gruppi di persone o singoli. Il sapere in mano di

pochi è sempre stato motivo di soprusi e continua ad esserlo anche ai giorni

nostri, essendo spesso lo strumento con il quale si creano le “disparità”.

BOX 13 La disparità è un concetto sociale usato recentemente per indicare rapporti

di ingiustizia esistenti fra singoli cittadini, fra gruppi di cittadini o fra intere

popolazioni.

Per la verità, la conoscenza limitata a livello di opinioni, mette a

disposizione pensieri non verificati ed inutili al progresso, ma può sviluppare le

arti e le metafisiche, fornendo una categoria di prodotti capaci di decorare la vita

e, come tali, le opinioni vanno coltivate, ma mantenute in ambiti appropriati.

Con queste premesse è particolarmente delicato individuare il «come»

spiegare agli altri quello che si è recepito e «che cosa» divulgare.

Purtroppo il problema della «comunicazione» non riguarda solo la scuola e

non riguarda solo il trasferimento di conoscenza perché negli anni più recenti se

ne sono impadroniti il marketing ed i media per produrre: false verità.

Si pensi, ad esempio, agli slogan pubblicitari o al fatto che i lettori di

Topolino hanno imparato nelle storie di Superpippo che le arachidi crescono

appese a rami di cespugli e nascono già commestibili); pregiudizi (è opinione

diffusa che l’acqua minerale in bottiglia sia sempre “migliore” di quella fornita

dall’acquedotto); ambiguità (si pensi che in politica le categorie «destra» e

«sinistra» hanno prodotto il «Partito Socialista di destra» e il «Partito Socialista di

sinistra»); «leggende metropolitane» (molti ritengono che amare gli animali

siginifichi rispettare l’Ambiente); ecc.

Il compito della Scuola e, soprattutto, dell’educazione ambientale consiste

nel fornire:

a) un bagaglio di conoscenze valide (cioè verificate);

b) gli strumenti per costruire proprie opinioni autonome;

c) i mezzi per valutare la qualità delle comunicazioni terze.

Il primo obiettivo si persegue trasferendo metodi logici e conoscenze

scientifiche. Il secondo riguarda il fatto che le opinioni sono e devono rimanere

42

conquiste personali. Per questo alla Scuola spetta di insegnare a ciascuno il

come formare le proprie.

Da ultimo la Scuola deve fornire i criticismi necessari per acquisire in modo

avvertito quanto ci viene blandito dai media e dalla piazza. In particolare, la

Scuola avrebbe grande rilievo umano e ambientale se riuscisse a far capire le

ragioni del marketing e, sopratutto del branding (chi ne trae vantaggio?) ed i

problemi che produce all’economia ed all’ambiente l’aumento dei consumi ed dei

rifiuti in spregio alle risorse ed all’ambiente futuri.

Il fatto è che determinati comportamenti vanno regolamentati: non si può

pensare di affidarsi al buon senso o al buon cuore dei singoli.

Ricapitolando, il sapere che ha potenzialità di progresso è solo quello

“verificato”, cioè il sapere scientifico. Attualmente questo tipo di sapere si è

sviluppato enormemente diversificandosi in numerose branche spesso poco

comunicanti ed ha ormai bisogno di organizzazione.

Da poco esistono gli strumenti per farlo (calcolatori molto potenti e poco

costosi e reti informatiche) e quindi è opportuno analizzare i saperi accumulati,

ordinarli e renderli disponibili al maggior numero di persone. Per fare ciò è

necessario utilizzare una rete mondiale e dei sistemi di archiviazione capaci di

dare ordine alle grandi moli di dati.

BOX 14 I due termini riguardano il «vendere» ed il «marchiare» e si riferiscono alla

pubblicità degli oggetti e dei marchi di fabbrica. In qualche misura il secondo è

l’evoluzione del primo determinata dalla constatazione che produrre gli oggetti

non è necessario, ma basta venderli, perché si troverà sempre qualche disperato

(magari del terzo mondo) disposto a produrli a basso prezzo e senza istanze

sociali. Si pensi a Benetton, alla Nike, ecc. ed alle loro campagne pubblicitarie

per il rispettivi «logo» avulsi da prodotti che non realizzano direttamente. Il

branding è generalmente legato alle concentrazioni aziendali perché con esse si

ampliano i mercati e le reti manifatturiere ed ha l’effetto che si riduce il personale

dipendente e si elimina la concorrenza.

Inoltre, per organizzare la distribuzione del sapere è necessario servirsi di

termini appropriati. Quando si vuol rendere partecipe l’uomo della strada le vie

sono diverse e tutte imperfette perché non sempre si può contare sulla ricettività

43

spontanea del destinatario al quale si deve arrivare indirettamente e

delicatamente attraverso la scuola (i giovani) ed i “media” (tutta la popolazione).

I canali mediatici non sono però spinti da interessi culturali né perseguono

obiettivi umanitari dovendo soddisfare le leggi di mercato.

Questa circostanza spesso sproporziona l’informazione a vantaggio di

argomenti cari al potere economico a danno di altri da esso invisi. Ad esempio, in

Italia la televisione indugia facilmente sull’utilità delle grandi opere (ponte sullo

Stretto di Messina, Alta Velocità, barriere mobili contro le acque alte a Venezia

(MOSE), passanti stradali vari, ecc.) e non spiega che mai nel passato si sono

sapute prevedere tutte le conseguenze negative delle realizzazioni faraoniche. Si

pensi al Vajont con oltre 2000 morti, al DDT ancora presente nel grasso dei

pinguini (Polo Sud!) vent’anni dopo essere stato bandito, ai PCB che sono

diventati i colpevoli del buco dell’ozono stratosferico.

Eppure si erano magnificati l’energia idroelettrica, l’efficacia antimalarica

del DDT, l’inoffensività chimica dei freon. E perché nessuno sponsorizza i

risparmi energetici, la riduzione del numero dei veicoli in circolazione, la chiusura

generalizzata dei centri storici cittadini a tutto il traffico privato, la diminuzione dei

limiti di velocità delle auto, la riduzione del trasporto merci su gomma e chi più ne

ha più ne metta?

I temi citati sono solo alcuni e non sono neppure quelli più rilevanti, ma

mostrano come vanno le cose in termini di distribuzione del sapere. L’ignoranza

della popolazione giova ai poteri: da quello economico a quello politico perfino a

quello religioso.

L’Ecotossicologia E quale, infine, il ruolo dell’Ecotossicologia?

Oscar Ravera che io ritengo uno dei piu’ grandi ecologi italiani e della cui amicizia

mi onoro, scrive a proposito dell’ecologia:

……………..e’ opportuno definire l'oggetto d’indagine dell'ecologia, stabilire i limiti

di questa disciplina e focalizzare le relazioni con altre discipline, ad esempio, l'etica,

l'educazione ambientale e le scienze ambientali. Se questo non viene fatto tutto

diventa ecologia, con la conseguente perdita della sua identita`.

Lo scopo dell'ecologia (che, nata dalle scienze naturali, di queste ne ha tutte le

caratteristiche) consiste nella conoscenza delle interrelazioni tra gli individui

44

appartenenti alla stessa popolazione, tra popolazioni di specie diverse e tra l'ambiente

fisico e le popolazioni e le comunita`.

L'ecologo studia i gruppi di individui (popolazioni, comunita`), non l'individuo e le

relazioni tra i diversi compartimenti (es.: acqua, suolo, sedimenti), non il

compartimento. Lo studio dell'individuo e del compartimento compete ad altre

discipline, quali la botanica, la chimica, la zoologia. Ad esempio, l'influenza dei fattori

ambientali sull'individuo e` oggetto di studio della fisiologia, ma se lo stesso studio

viene esteso alla popolazione o alla comunità e` pertinente alla ricerca ecologica. E'

evidente che la conoscenza della fisiologia di un organismo fornisce utili informazioni

allo studio ecologico della popolazione al quale l'organismo appartiene, ma questo

non e` sufficiente per sostenere che uno studio sulla dipendenza della fioritura di una

determinata specie dalla temperatura sia una ricerca ecologica.

L'ecologia e` focalizzata sull'ecosistema inteso come sistema aperto, non come

microcosmo e, di conseguenza, non si occupa dell'influenza dell'ambiente sull'uomo

nella natura e il suo atteggiamento verso l'ambiente sono argomenti pertinenti l'etica,

anche se i principi dell'ecologia devono essere considerati negli studi di etica

ambientale. L'ecologia si occupa dell'uomo come specie animale (e, quindi, della sua

componente biologica) e dell'influenza dell'uomo sulle altre specie e sugli ecosistemi.

Infatti, l'ecologia, come studia l'influenza degli eventi naturali sulla struttura, il

funzionamento e l'evoluzione dell'ecosistema, valuta pure le conseguenze degli

interventi dell'uomo sull'ecosistema (ad esempio, l'inquinamento, il disboscamento,

l'estinzione di specie). I risultati di questi studi sono di grande utilita` per meglio

comprendere il funzionamento dell'ecosistema, come dalle ricerche della patologia e`

possibile acquisire una migliore conoscenza della fisiologia.

Il compito dell'ecologia si limita alla conoscenza degli effetti delle attivita` umane

sugli ecosistemi, mentre la gestione dell'ambiente, il suo ricupero e la conservazione

della natura sono argomenti di studio delle scienze ambientali, anche se queste hanno

come base teorica i principi dell'ecologia.

Definiti gli scopi e i limiti dell'ecologia consideriamo, come esempio, alcuni

concetti di questa disciplina.

L'ecosistema non e` l'ambiente, anche se per descrivere un ecosistema si prende

come esempio un ambiente (ad esempio, una foresta, un fiume). L'ecosistema e`

un'unita` astratta che esprime un livello di organizzazione. E' un sistema di relazioni

che uniscono compartimenti biologici (es. popolazioni di specie diverse) e abiologici

(es.: composti chimici, entita` fisiche come i sedimenti), in altre parole, le relazioni

45

esistenti tra piu` gruppi di organismi e tra questi gruppi e l'ambiente fisico. Questa

definizione potrebbe comprendere l'intera biosfera identificata come un unico

ecosistema. Sebbene l'estensione di questa definizione di ecosistema non e` priva di

validita`, non tiene pero` conto della varieta` degli ecosistemi e, pertanto, mi sembra

opportuno definire la biosfera come l'assieme dei diversi ecosistemi. Poiche` esistono

relazioni meno numerose e piu` lasse tra ecosistemi adiacenti (ecotoni) si puo`

considerare l'ecosistema come un addensamento di relazioni. L'ecosistema e`, per

sua natura, aperto, dinamico, complesso e ordinato. Esso e` un'unita` integrante

entita` organiche e inorganiche in continua variazione.

L'evidenza di questo e` facilmente dimostrabile. Ad esempio, tutti gli organismi

traggono direttamente o indirettamente dall'ambiente fisico tutte le sostanze

necessarie per il loro mantenimento e il loro accrescimento.1 I sottoprodotti del

metabolismo degli organismi e i loro corpi, dopo la loro morte, vengono rilasciati

nell'ambiente, degradati in composti organici, e, in parte, mineralizzati e utilizzati dalle

piante.2

Una determinata sostanza (ad esempio, una proteina) che partecipa alla

composizione di un determinato organismo e`, in qualche modo, diversa dalla stessa

sostanza componente il corpo di un altro organismo. Per questa ragione si puo`

ritenere che ogni organismo e` costituito da sostanze "personalizzate". Questo e`

provato dalle difficolta` che si incontrano nel trapiantare tessuti da una specie all'altra

e anche da un individuo a un altro della stessa specie. Quando alla morte

dell'organismo le sostanze che compongono il suo corpo vengono mineralizzate

perdono la loro "personalita`", infatti, la pianta verde utilizza indifferentemente

l'anidride carbonica prodotta dalla mineralizzazione dei carboidrati di un cadavere

come quella di un'emanazione vulcanica.

L'organismo e`, quindi, un assieme transitorio di sostanze3 assunte direttamente

(o indirettamente) dall'ambiente fisico al quale ritornano alla sua morte. Durante la vita

il tempo di permanenza delle singole sostanze nell'organismo varia con la natura delle

sostanze e l'attivita` metabolica. Esiste, quindi, nell'ecosistema un flusso continuo di

sostanze e di energia, parte delle quali si concentrano temporaneamente nei diversi

organismi della comunita`.

Esiste, quindi, la piu` stretta integrazione tra comunita` e ambiente fisico,

integrazione definita ecosistema o sistema biogeochimico dagli autori russi. Gli

1 E l’energia per i processi vitali (n.d.A.) 2 e l’energia intrinseca rilasciata nell’universo (n.d.A.)

46

organismi non potrebbero vivere senza l'ambiente fisico, il quale potrebbe esistere

anche senza l'azione degli organismi, ma sarebbe completamente diverso

dall'ambiente terrestre.

Da queste considerazioni risulta che l'oggetto della ricerca ecologica e`

l'ecosistema, un'unita` formata da organismi e dall'ambiente fisico. Per questa ragione

l'ecologia appartiene piu` alle Scienze naturali che a quelle biologiche.

Un'importante caratteristica dell'ecosistema e` il suo continuo cambiamento

determinato da cause esterne (ad esempio, climatiche) e dall'evolvere delle relazioni

tra comunita` e ambiente fisico.

Ad esempio, una depressione in un terreno argilloso originera` una raccolta

d'acqua se la temperatura e i venti non sono di tale entita` da causare un'intensita` di

evaporazione superiore a quella delle precipitazioni. Questo ambiente, che e` la

risultante della climatologia e della natura e morfologia del terreno, offre condizioni

adatte alla colonizzazione di un numero limitato di specie (specie pioniere). Quali di

queste specie colonizzeranno il nuovo ambiente non dipendera` dall'ambiente fisico,

ma dalla possibilita` che avranno queste specie di pervenire al corpo d'acqua.

Assieme a queste immigreranno altre specie non adatte all'ambiente e saranno quindi

eliminate. Le specie pioniere, trovando condizioni adatte e pochi o nessun

competitore, aumenteranno rapidamente la loro densita` di popolazione. Con

l'aumentare degli organismi la loro influenza sull'ambiente diventera` sempre piu`

profonda. La presenza di determinate specie e le modifiche apportate da queste

all'ambiente offrono condizioni favorevoli all'insediamento di specie che non avrebbero

tollerato le condizioni ambientali antecedenti la colonizzazione. Ad esempio, predatori

e parassiti non avrebbero potuto sopravvivere in mancanza di prede e di ospiti. Le

specie pioniere possono ostacolare l'insediamento di invasori, oppure questi possono

eliminare le specie pioniere. Con il passare del tempo l'influenza della comunita`

sull'ambiente fisico aumenta e l'ambiente fisico modificato esercita una diversa

influenza sulla comunita`. Di conseguenza, l'ecosistema subisce continue variazioni

conservando la sua identita`, se non intervengono cause che ne cambiano

l'evoluzione.

Un ambiente fisico offre alle specie pioniere un numero limitato di nicchie, con

l'aumentare del numero di specie aumenta pure il numero delle nicchie, le relazioni tra

i compartimenti si fanno piu` complesse e aumenta la diversita`. Ad esempio, un

ambiente colonizzato da produttori primari offre nicchie ai loro parassiti, ai carnivori e

3 e di energie (n.d.A.)

47

agli onnivori. L'eliminazione di una specie lascia una nicchia vacante che puo` venire

occupata da un'altra specie. E' pero` possibile che con l'eliminazione di una specie

l'ecosistema perda piu` di una nicchia. Ad esempio, l'eliminazione di una specie che

ospita parassiti provoca la scomparsa della sua nicchia e di quelle dei suoi parassiti.

L'ecosistema aumenta la sua complessita` all'inizio rapidamente, poi sempre piu`

lentamente fino a quando tutte le nicchie sono state occupate. A questo stadio

l'ecosistema ha raggiunto la maturita`. La complessita` di un sistema puo` diminuire,

ma non puo` aumentare oltre un certo limite. Ad esempio, un lago che ha raggiunto lo

stadio di eutrofia eliminando alcune specie perde le loro nicchie e riduce cosi` la sua

diversita`.

Due opinioni e due ottiche nella valutazione dell’ecologia: di un fisico, matematico

e modellista ambientale e di un ecologo che ha fatto la storia dell’ecologia in Italia.

Quanto dicono gli amici Alessandro Marani e Oscar Ravera ci permette di

introdurre il concetto di Ecotossicologia che e’ una logica sequenza delle loro

espressioni.

Gia’ comprendiamo come, nello studio dell’ambiente, manchi all’ecologia lo

studio dei compartimenti e dell'individuo e le sue relazioni tra i diversi compartimenti.

E l’Ecotossicologia si pone proprio come obbiettivo lo studio dei compartimenti

analizzando la loro risposta all’immissione d’inquinanti, le interazioni con le

popolazioni (animali od umane) e gli effetti che tali interazioni provocano sulla qualita’

dell’ambiente e della vita’ umana. In termini generali noi chiamiano questo assieme di

problemi come inquinamento ed effetti del’inquinamento.4

In realta’, gli effetti dell’inquinamento nel degrado della salubrita’ dell’ambiente e

della qualita’ della vita’ e’ ancora in gran parte da scoprire e, soprattutto da

quantificare. Siamo, per certi versi, nel medioevo della nostra conoscenza delle

relazioni alterazione ambiente/alterazione della salute, poiche’ troppe e troppo

complicate sono le interazioni tra i vari parametri ambientali e la salute umana.

L’affermazione che l’inquinamento sia responsabile, direttamente, per lo meno

allo stato attuale delle nostre conoscenze, solo di una frazione (meno del 10%) delle

patologie causa di morte o di morbilita’, non e’ casuale.

Basti solo pensare ai tumori ed alla loro relazione con l’abitudine al fumo, fattore

volontario e non dovuto all’ambiente naturale. Se acquisiamo come nuovo processo

ambientale anche questa piaga epidemiologica (l’abitudine al fumo) allora potremo

4 Vedremo una definizione piu’ propria dell’inquinamento al Cap.VIII

48

dire con certezza che questo nuovo ambiente e’ responsabile di piu’ del 90% delle

morbilita’ e/o mortalita’ dianzi accennate.

D’alto canto, secondo alcuni autori, anche per l’inquinamento l’uomo sarebbe in

grado di sviluppare delle difese naturali come ha fatto, attraverso i millenni, nei

confronti delle malattie infettive e quindi assuefarsi alla presenza di tossici come

accadde per la presenza di alcuni tipi di batteri, oggi non piu’ pericolosi per l’individuo

normale medio.

E’ pero’ da dire che l’uomo d’oggi e’ in realta’ certamente meno resistente alle

malattie, e quindi anche a stress ambientali, di quello del passato.

La tendenza antievoluzionaristica dell’uomo moderno che consente, con la

farmacologia, la sopravvivenza anche di strutture biologiche incapaci di sopravvivere

per carenze immunitarie, ha inserito nella popolazione mondiale soggetti che, in

epoca passata, l’evoluzione avrebbe eliminato5.

Di conseguenza possiamo dire che oggi abbiamo a che fare, rispetto al passato,

con una nuova popolazione media piu’ sensibile e reattiva a stressori biologici,chimici

e fisici nei quali vanno inseriti a pieno diritto quelli ambientali (un indice di questa

nuova reattivita’ e’ dato, per esempio, dall’aumento delle malattie psicosomatiche ed

allergiche).

E’ nei confronti di questa nuova popolazione che la ricerca di tossicologia

ambientale deve lavorare per sapere come, quando, in quale quantita’ ed in che

forma un tossico arrivera’ all’uomo attraverso i vari percorsi ambientali.

Per questo motivo la Ecotossicologia si pone come una scienza che cerca di dare

una risposta alle domande che ci si pone quando si tenta di prevedere il destino della

qualita’ della vita a fronte dell’impatto dei composti tossici generati dall’attivita’

antropica.

E’ una scienza che ha bisogno delle altre discipline, dell’Ecologia e della Chimica

principalmente, ma anche della Biologia, della Fisica e della Matematica. E’ una

scienza che deve, come si suol dire, porre i numeri giusti al posto giusto ossia

quantificare e scientificamente validare il rischio ambientale.

Questi numeri, confrontati con quelli che la scienza medica indica come standard

di qualita’, permetteranno di prevedere, con elevata probabilita’, il livello qualitativo di

5 Chiaramente, sul piano etico, questo e’ altamente qualificante e confortante.

49

una popolazione nell’arco delle famose ottanta replicazioni cellulari che i genetisti ci

propongono come tempo massimo della vita fisiologica.

Proprio per questo l’impostazione moderna della Ecotossicologia ha capovolto

antichi criteri che la volevano come la scienza che esaminava solo gli effetti di

composti chimici o situazioni di stress su una varieta’ di organismi.

In accordo con Calamari, Cairns e Pratt, l’impostazione attuale vuole la

Ecotossicologia come scienza della previsione dei fenomeni ambientali. In grado,

cioe’, sulla base di un numero relativamente ristretto di informazioni sulle

caratteristiche chimiche e chimico-fisiche di un certo composto, di prevederne la

diffusione nell’ambiente, la sua trasformazione per processi chimici e biologicamente

mediati, ed il suo destino finale nei vari comparti e sub-comparti

Lo stesso Oscar Ravera, sottolinea come la ricerca ecotossicologica sia molto

vasta e complessa ed a prova di cio’ enumera soltanto alcuni tra gli argomenti piu’

importanti da considerare nelle indagini ecotossicologiche:

il carico di polluenti che perviene all’ambiente,

la distribuzione dei polluenti nell’ambiente ed i meccanismi che tendono a diminuirli o a concentrarli,

il passaggio dei polluenti da una forma chimica fisica ad altre,

l’influenza dell’ambiente su queste trasformazioni,

l’assunzione dei polluenti da parte degli organismi,

il trasferimento dei polluenti lungo le reti trofiche,

gli effetti diretti dei polluenti a livello delle popolazioni e della comunita’.

In questa ottica appare fondamentale conoscere il movimento dei polluenti

nell’ambiente da quando sono entrati in un punto qualsiasi del sistema globale a

quando pervengono ai vari comparti passando attraverso le varie interfaccie.

50

adsorbimento gas su particelle solideINTERFACCIA 1/8

INTE

RFA

CC

IA 1

/3

volatilizzazione sedimentazione (dustfall) immissione da sorgenti puntuali o diffuse

volatilizzazione sedimentazione (dustfall) solubilizzazione sversamenti

solubilizzazioni adsorbimento

ACQUA2

SUOLO 3

BIOTA 5

ARIA 1

SS 8

SS 7

SED 4

ingestione adsorbimento

INTERFACCIA 3/5

adsorbimento ingestione dissoluzione nei lipidi

INTERFACCIA 2/5

INTERFACCIA 2/4

INTERFACCIA 4/5

INTERFACCIA 2/7

INTERFACCIA 2/3

INTERFACCIA 1/2

Ecosfera ed interazioni tra le sue parti (Idrosfera, Atmosfera, Pedosfera, Biosfera) attraverso le interfaccie o ambiti di resistenza

Lo schema riportato nella figura da' un'idea delle varie parti della nostra ecosfera

ed una indicazione delle interfaccie intercompartimentali critiche ove l’ecotossicologia

deve puntare la sua specifica e puntuale attenzione. Internamente, poi, ai singoli

comparti, e’ importante la conoscenza delle cinetiche di spostamento (advezioni) e

quelle di trasformazione dei composti stessi in altri (chemitrasformazioni e

biotrasformazioni) ai fini di calcolare quantitativamente sia i tempi di migrazione, sia le

trasformazioni sia, infine, le concentrazioni finali che interagiscono con la cellula

vivente di un agente xenobiotico immesso nell'ambiente. In tal modo si potra' valutare,

numeri alla mano, il rischio piu' probabile di tale composto xenobiotico per

l’ecosistema e, quindi, per l’essere umano.

Quest’ultimo punto non va mai dimenticato: il target finale di tutte le valutazioni

ecotossicologiche e’ sempre l’essere umano, alla cui protezione deve tendere

sempre la scienza ambientale.

51

Quindi lo studio della Ecotossicologia dovra’ svilupparsi secondo due direttrici: la

prima che riguarda l’esposizione e la dinamica ambientale dei tossici, e la

seconda, in modo piu’ specifico, gli effetti dei tossici sull’ambiente e sull’uomo.

AC

QU

A P

OTA

BIL

E - A

SSO

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IMEN

TO C

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NEO

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AZI

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E - A

SSO

RB

IMEN

TO C

UTA

NEO

ACQUA

2 BIOTA 5

SED 4

ARIA 1

SUOLO 3

S S 7

INTERFACCIA 1/2

INTERFACCIA 1/3

INTERFACCIA 2/3

INTERFACCIA 3/5

INTERFACCIA 1/8

INTERFACCIA 2/5

INTERFACCIA 2/7

INTERFACCIA 2/4INTERFACCIA 4/5

S S 8

ALI

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ALI

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Ecosfera ed interazioni tra le sue parti (Idrosfera, Atmosfera, Pedosfera, Biosfera) attraverso le interfaccie o ambiti di resistenza e processi terminali all'essere umano attraverso le vie di trsferimento dirette ed indirette

Ancora la Ecotossicologia dovrebbe, a nostro avviso, dare una indicazione

qualitativa delle scelte che si debbono fare per eliminare il problema degli

inquinamenti alla radice. Accertato lo status quo ambientale, attraverso modelli di

calcolo, si potra’ risalire alle condizioni necessarie per eliminare l’inquinamento,

condizioni da porre all’Ingegneria per la soluzione tecnologica dei problemi.

Non ci sembra inutile sottolineare come il concetto di Ecotossicologia debba

essere piu’ orientato ad un concetto applicativo che non ad una semplice filosofia

dell’ambiente con tutto il rispetto per la filosofia. In realta’ per troppo tempo si e’

52

spesso solo parlato di ecologia e troppo poco si e’ attuato in ecologia. Una delle

realta’ dell’ecologia applicata e’ proprio la Ecotossicologia.

La scienza dell’ecotossicologia (applicata) e’ una scienza multidisciplinare e

interdisciplinare e si colloca al vertice della piramide delle scienze proprio per questa

multi/intradisciplinarita’ necessitando della conoscenza di tutte le altre scienze per

realizzarsi.

In realta’ la parte preponderante nell’ Ecotossicologia applicata la fa la chimica, la

termodinamica e la biologia, poiche’ tutti i processi ambientali sono processi chimici

che seguono le leggi della termodinamica o, in grande percentuale, sono

biologicamente mediati; ma la matematica, la fisica, la statistica e le altre scienze

entrano in misura maggiore o minore nei processi dell’ecotossicologia.

Per lo studente di Scienze Ambientali che, dopo i doverosi esami di Chimica,

Chimica-Fisica e Biologia dei primi anni del Curriculum, aveva deciso di "dimenticare"

in buona parte la Chimica e la Biologia (invero piu' la Chimica che la Biologia) puo'

essere non del tutto gradevole riprendere i concetti fondamentali di tali discipline.

Ma la Chimica e Chimico-Fisica sono indispensabili per la comprensione dei

processi ambientali in Ecotossicologia come, in chiave piu' vasta, in Ecologia ed

Ecologia applicata altrimenti si rimane nel solo campo fenomenologico della visione

dei problemi senza una base numerica per la loro comprensione e la loro soluzione.

Per questo motivo abbiamo ritenuto importante inserire all'inizio di questo Corso

richiami di Chimica degli Equilibri Ionici in Soluzione e Principi di Chimica Fisica intesi

come aspetti delle principali reazioni ambientali alla luce dei concetti di equilibrio

termodinamico e del trend dell'energia nei sistemi naturali. L'ottica e' stata quella di

sfoltire la Chimica e la Chimica-Fisica dei concetti che non sono relazionabili ai

processi ambientali evidenziando quelle parti e quelle formulazioni (Tool) che sono di

immediata applicatibilita' ai processi ecotossicologici.

Il richiamo ai principi della Termodinamica e’ fondamentale per spiegare i

processi ambientali.

Per questo nel corso dei vari capitoli verra’ costantemente ripreso il concetto di

energia come elemento condizionante della processistica ambientale.

Tutto il divenire dell’ecosfera, infatti, e’ sempre una conseguenza del II° principio

della Termodinamica che, in sintesi, è la logica ambientale di portare tutti i sistemi al

minimo contenuto di energia, degradandola – se e’ consentito il termine brutale ed

antropizzante – dal livello maggiore e piu’ nobile, a quello finale minimo e, come gia’

detto, degradato, rappresentato dall’energia termica che si disperde nell’universo.

53

Ma e’ questa energia il motore ineluttabile dei processi ambientali (intesi in

senso lato), processi naturalmente entropici che portano, come ben sappiamo dalla

Termodinamica, al caos ed al disordine di sistemi non-strutturati che, per loro propria

natura, sono a livello di minima energia.

Non si muove foglia, che l’energia non voglia – potremmo dire, mutuando e

mutando un noto detto. Il cambio non sembri blasfemo poiche’ Chi ha creato

l’Universo, con ben maggior facilita’ poteva essere o creare la stessa energia che, fra

il resto, e’ ben piu’ semplice, per chi lo puo’, da gestire.

Per questo appare mirabile ed incredibile che, nel generale andamento entropico

del nostro mondo, si possa assistere ad improvvise esplosioni sintropiche ove i

processi vanno in opposizione al II°principio della Termodinamica poortando i sistemi

da bassa energia a energia “nobile”, da sistemi destrutturati e caotici, affidati al caso,

a sistemi in ordine perfetto con perfetta interazione con altri sistemi organizzati.

Queste esplosioni sintropiche sono i momenti della vita.

Come si puo’ leggere , nel disegno che segue, i sistemi degradano da livelli

energeticamente elevati (nobili) e strutturalmente piu’ organizzati a livelli piu’ bassi e

caotici (rappresentato dal rotolare degli orsetti dall’alto al basso) ed esprimono, quindi,

i processi entropici.

Aumento dell’entropia e della sintropia nei processi ambientali e nei

processi vitali

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Di tanto in tanto, pero’, - ma con continuita’ – escono da questa linea i processi

vitali in cui dalla materia disorganizzata (atomi e molecole) ed a livelli di energia bassa

e degradata si passa a strutture di alta qualificazione (cellule e tessuti) in termini

assolutamente sintropici (i picchi su cui si riposano gli orsetti).

Ma anche questi nostri processi sintropici durano il tempo della massima

replicazione cellulare consentita (ossia un tempo infinitesimo se comparato con il

tempo dell’universo ma estremamente importante per noi) e la struttura viva,

terminato il ciclo, ritorna nel cammino entropico del caos e della disorganizzazione e

l’energia, degradata di nuovo al minimo, rientra nel sistema dell’universo.

La conoscenza dell’andamento dell’energia dei sistemi, quindi, ci da’ un mezzo

(tool) importante per tentare di vedere in profondita’ ed al di la’ del dato

fenomenologico.