Data Revisione: 03 Settembre 2010.
D.1 - Gaia ( , Gaia. A new look at the life on Earth. Oxford University Press 1979, ISBN 0-19286-030-5) è un mosaico le cui tessere sono ecosistemi e antroposistemi.
Gaia va intesa come sistema termodinamico aperto, di scala planetaria, con abbondanza di vita, supportato dal flusso di energia libera proveniente dal Sole.
I confini del sistema Gaia sono i seguenti:
- la frontiera (boundary) superiore è l'interfaccia tra l'atmosfera, fino a circa 600 km dalla superficie terrestre, e lo spazio esterno;
- la frontiera inferiore invece dipende dalla scala temporale dei fenomeni presi in esame:
- per processi di durata minore o uguale a 103 anni, essa arriva a comprendere i suoli continentali e i suoli oceanici;
- per processi di durata superiore a 103 anni e inferiore a 108 anni, essa arriva a comprendere la crosta continentale e la crosta oceanica che interagiscono con i processi superficiali di erosione e sedimentazione;
- per processi di durata uguale o maggiore a 108 anni, ovvero al tempo necessario per il riciclo della crosta terrestre, essa arriva a comprendere la litosfera, ovvero la crosta e la parte rigida del mantello superiore, e l'astenosfera, la parte plastica del mantello superiore.
Gaia coincide con l'ecosfera (Ecosphere), la sfera entro la quale si sviluppano le interazioni tra organismi viventi e ambiente fisico-chimico, ed è diversa sia dal Sistema Terra sia dalla Biosfera, la sfera che contiene gli organismi viventi.
Gaia è un sottosistema del Sistema Terra perchè:
- nel tempo, il Sistema Terra include stati anteriori all'origine della Vita e stati con Vita scarsa, mentre Gaia è definita come sistema con Vita abbondante,
- nello spazio, il Sistema Terra comprende tutto il mantello e il nucleo del Pianeta Terra, mentre la frontiera di Gaia al più si estende fino al mantello superiore, escludendo il mantello inferiore e il nucleo.
Gaia è un soprasistema della Biosfera perchè:
- la frontiera superiore della biosfera è posta nell'atmosfera a circa 50 km sopra la superficie terrestre, in quanto oltre tale limite non sono stati rinvenuti finora organismi viventi, mentre Gaia si estende fino all'interfaccia tra l'atmosfera e lo spazio esterno, ovvero fino a circa 600 km sopra la superficie terrestre, in quanto, per esempio, la produzione di ossigeno da parte di organismi fotosintetizzanti ossigenici invia atomi di ossigeno fino al limite superiore dell'atmosfera;
- la frontiera inferiore, peraltro sconosciuta, è temporaneamente fissata nella crosta terrestre a pochi km di profondità rispetto alla superficie, mentre Gaia, nella sua accezione più ampia, si estende fino all'astenosfera.
D.2 - Gli ecosistemi sono sistemi ambientali dove l'impatto umano non va oltre il prelievo di cibo nella misura attuata da gruppi primitivi di raccoglitori, pescatori e cacciatori (RPC), gruppi di uomini oggi in pratica estinti.
Nel seguito alcune definizioni di ecosistema riportate nella letteratura scientifica:
The term ecosystem was first introduced by Tansley and refers to a spatially explicit unit of Earth that includes all the organisms, along with all components of the abiotic environment within its boundaries. , Landscape ecology in theory and practice: pattern and process. Springer-Verlag 2001, ISBN 0-387-95123-7
Any entity or natural unit that includes living and non living parts interacting to produce a stable system in which the exchange of materials between the living and non living parts follows circular paths is an ecological system or ecosystem. The ecosystem is the largest functional unit in ecology, since it includes both organisms (biotic communities) and abiotic environment, each influencing the properties of the other and both necessary for maintenance of life as we have it on the earth. A lake is an example of an ecosystem. , Fundamental of Ecology. W.B. Saunders 1953, ISBN
An ecosystem is a community of living organisms together with the physical processes that occur within an environment. All organisms are faced with environmental variables to cope with. These are usually divided into abiotic factors, ..., and biotic factors, ... , Conservation biology. Cambridge University Press 2002, ISBN 0-521-64482-8
An ecosystem is the interacting assemblage of living things and their non living environment. ... We human beings are integral, interacting components of ecosystems at every level, and in order to deal adequately with these systems, we have to recognize that simple fact. In most situations, even at the level of the biosphere, we may be an overriding, controlling component, but we are a component nonetheless. , Design for human ecosystems : landscape, land use, and natural resources. Island Press 1999, ISBN 1-559-63720-X
The word ecosystem is a short expression for ecological system. To some people, ecological system has become a synonym for environmental system. Other use the word ecosystem only for those system of nature that generally do not include humans. ... An organized system of land, water, mineral cycles, living organisms, and their programmatic behavioral control mechanisms is called an ecosystem. , Systems Ecology: an introduction. Wiley Interscience 1983, ISBN 0-471-65277-6
Dalle definizioni sopra riportate, rileviamo che il termine ecosistema presenta una definizione base condivisa da tutti e un'estensione che può essere o meno condivisa a seconda degli scopi che ciascuno si prefigge di indagare.
In particolare, la parte di definizione di ecosistema condivisa da tutti prevede quattro elementi:
- una porzione ben delimitata di superficie (volume) planetaria,
- tutti gli organismi viventi in tale porzione di superficie (volume) planetaria, vuoi terrestre, vuoi acquatica,
- tutte le componenti ambientali abiotiche presenti in tale porzione di superficie (volume) planetaria,
- tutte le interazioni tra componenti ambientali abiotiche, tra componenti ambientali abiotiche e organismi e tra organismi e organismi.
L'estensione riguarda il fatto che mentre alcuni includono la specie Homo sapiens tra gli organismi viventi che costituiscono un ecosistema, altri preferiscono escludere tale specie e riservano il termine ecosistema ai soli sistemi naturali in assenza dell'uomo. Ecco quindi che chi include la specie umana tra gli organismi viventi che compongono un ecosistema può usare il termine ecosistema quale sinonimo di sistema ambientale, mentre quanti usano il termine ecosistema per indicare in modo esclusivo un sistema ambientale senza presenza umana, ovvero al più con la presenza umana limitata a gruppi primitivi di raccoglitori, pescatori e cacciatori (RPC), sono tenuti a tenere distinti i termini ecosistema e sistema ambientale. Nel presente scritto ho ritenuto utile e necessario distinguere tra sistema ambientale e sistema ecologico o ecosistema e ho introdotto il nuovo termine antroposistema.
Come ho definito i tre termini: sistema ambientale, ecosistema e antroposistema, termini che verranno frequentemente usati nel seguito?
- Sistema Ambientale (Environmental System)
- Ogni sistema composto da quattro unità:
- un territorio ovvero una porzione di superficie (volume) planetaria sia terrestre, sia acquatica;
- tutti gli organismi viventi presenti su tale porzione di superficie (volume), ivi incluso l'uomo;
- tutti i fattori abiotici presenti su tale porzione di superficie (volume) ivi incluse le infrastrutture, le strutture e gli altri prodotti delle attività umane;
- tutte le relazioni tra fattori biotici, tra fattori biotici e abiotici, e tra fattori abiotici, senza nessun vincolo sui flussi di materia e sull'accumulazione di spazio, energia e risorse.
- Ecosistema (Ecosystem)
- Ogni sistema ambientale dove l'impatto umano non va oltre il prelievo di cibo nella misura attuata
da gruppi primitivi di raccoglitori, pescatori e cacciatori (RPC), gruppi di uomini oggi in pratica estinti, e con in più i
seguenti vincoli sui flussi di materia e sull'accumulazione di spazio, energia e risorse:
- i flussi di materia seguano percorsi circolari ovvero cicli (flussi di materia perfettamenete ciclici non producono rifiuti), e
- non si crei accumulazione di spazio, energia e risorse; la mancanza di nodi di accumulazione permette di massimizzare l'efficienza ovvero di minimizzare i fabbisogni.
- Antroposistema (Anthroposystem)
- Ogni sistema ambientale dove l'impatto umano va oltre il prelievo di cibo nella misura attuata da gruppi primitivi di raccoglitori, pescatori e cacciatori (RPC), temporaneamente senza vincolo sui flussi di materia e sull'accumulazione di spazio, energia e risorse. È evidente però, e si vedrà chiaramente in seguito, che la mancanza del rispetto dei vincoli sui flussi di materia e sull'accumulazione di spazio, energia e risorse, porta all'ingiustizia ambientale (non solo chi provoca il danno si arricchisce, le comunità che lo subiscono lo pagano, ma anche il danno provocato può portare l'ecosfera verso nuove posizioni di equilibrio che rendono il pianeta Terra meno «abitabile» per la popolazione umana) e all'ingiustizia sociale (chi accumula oltre il proprio bisogno strettamente necessario toglie a tutti gli altri, con buona pace per quanti predicano uno stile di vita imperniato sull'essere in sostituzione di uno stile di vita imperniato sull'avere).
Si ponga infine attenzione al fatto che, fino a poco tempo fa, c'erano due modi generali di considerare gli ecosistemi:
- come sistemi ambientali in cui gli organismi viventi non alterano l'ambiente in cui vivono ma si limitano ad adattarsi ad esso;
- come sistemi ambientali in cui gli organismi viventi e l'ambiente in cui vivono (le matrici di Gaia: suoli, acque interene ed esterne alle terre emerse, aria) interagiscono tra loro, influenzandosi e modellandosi a vicenda.
Questo secondo modo è il modo gaiano di intendere gli ecosistemi: l'ambiente è il prodotto degli organismi viventi e, viceversa, gli organismi viventi sono il prodotto dell'ambiente , Gaia. Medicine for an ailing planet. Gaia Books 2005, ISBN 1-856-75231-3.
A riprova di questa verità, riflettiamo sui seguenti fatti: l'aria che respiriamo è costituita al 99% da ossigeno e azoto, gas prodotti quasi totalmente dagli organismi viventi; senza acqua allo stato liquido non ci può essere vita e senza vita non ci può essere acqua allo stato liquido; i suoli sono prodotti dagli organismi viventi, senza organismi viventi non ci sarebbero suoli; quasi tutte le rocce sedimentarie sono state processate in qualche modo dagli organismi viventi.
Oggi non ci sono più dubbi sul modo di considerare gli ecosistemi così come non ci sono più dubbi che evoluzione è coevoluzione.
D.3 - Gli ecosistemi sono organizzabili in livelli ordinati di complessità.
- Ecosistemi elementari su terre emerse:
- grotte sotterranee (caverns or caves),
- deserti (deserts),
- tundre (tundras),
- praterie (grasslands),
- foreste (forests),
- paludi e stagni (wetlands: swamps, marshes, fens, bogs and ponds),
- ghiacciai (glaciers),
- torrenti (streams),
- fiumi (rivers),
- laghi (lakes),
- acque sotterranee (groundwater),
A un livello di complessità superiore, i bacini imbriferi (watersheds), con tutti i loro organismi viventi, che ricomprendono al loro interno gli 11 ecosistemi su terre emerse precedenti.
A un livello di complessità superiore, le catene montuose (mountain ranges), con tutti i loro organismi viventi, che ricomprendono al loro interno più bacini imbriferi.
A un livello di complessità superiore, le isole (islands), e fra queste i continenti che altro non sono che grandi isole, con tutti i loro organismi viventi, che ricomprendono al loro interno più catene montuose.
-
Ecosistemi elementari di interfaccia tra ecosistemi su terre emerse ed ecosistemi oceanici.
- estuari (estuaries),
- lagune (lagoons),
- zone intertidali (intertidal zones).
- Ecosistemi elementari oceanici:
- mari poco profondi sopra le piattaforme isolane (neritic zones, continental shelves), e, ad un livello di complessità inferiore, all'interno delle zone di mare poco profondo sopra le piattaforme isolane: le barriere coralline (barrier reefs),
- scarpate sottomarine (continental slopes and continental rises),
- mari profondi ovvero di oceano aperto (abyssal plains),
- abissi oceanici (oceanic trenches),
- dorsali oceaniche (mid-ocean ridges), e, ad un livello di complessità inferiore, all'interno delle dorsali oceaniche: le bocche idrotermali (hydrothermal vents).
A un livello di complessità superiore, l'Oceano (Ocean), un tempo chiamato Fiume Oceano, con tutti i suoi organismi viventi, che ricomprende al suo interno i 5 ecosistemi elementari oceanici precedenti.
E, infine, ad un livello di complessità superiore, Gaia, ovvero tutta l'ecosfera (Ecosphere), che ricomprende al suo interno tutti i 19 ecosistemi elementari e, in particolare, sia gli 11 ecosistemi elementari su terre emerse, sia i 3 ecosistemi elementari di interfaccia, sia i 5 ecosistemi elementari oceanici.
Gli ecosistemi più antichi sono le zone eufotiche degli oceani dove vivono alghe microscopiche, i sedimenti privi di aria dove vive una moltitudine di batteri anaerobici, i suoli areati dove vivono batteri aerobici. Questi ecosistemi non sono nell'elenco soprariportato in quanto sono ricompresi negli ecosistemi elencati.
D.4 - Gli antroposistemi sono i sistemi ambientali creati dall'uomo sottraendo superficie (volume) agli ecosistemi.
La cosa importante è mettere in evidenza che l'uomo, da quando ha oltrepassato il prelievo di cibo nella misura attuata da gruppi primitivi di raccoglitori, pescatori e cacciatori (RPC), ha cominciato e non ha più smesso di sottrarre superficie agli ecosistemi per realizzare antroposistemi. Ogni volta che l'uomo sottrae superficie agli ecosistemi, crea un danno a livello globale perché toglie gradualmente a Gaia la facoltà di resistere e di reagire tempestivamente per ripristinare le condizioni climatiche di interesse della popolazione umana medesima.
Sono antroposistemi:
- i sistemi di prelievo: pozzi freatici ed artesiani, campi petroliferi, miniere, cave, silvosistemi, sia i boschi governati, sia le piantagioni di alberi da legno, agrosistemi, sia i pascoli, sia i campi coltivati;
- i sistemi di trasformazione o tecnosistemi: aree militari, industriali, artigianali e commerciali, comprese le aree per centrali nucleari, sistemi per la produzione di energia da sole, vento, onde, maree, da acqua in caduta tramite la costruzione di dighe e tubate, sistemi di bonifica del territorio, sistemi di canalizzazioni per drenaggio e irrigazione;
- i sistemi di servizio o sociosistemi: aree urbane e metropolitane, con i servizi di abitazione, vestizione, alimentazione, educazione, salute, cultura, sport, socializzazione, protezione, giustizia, organizzazione, direzione e controllo;
- i sistemi di connessione:
- punti e linee di comunicazione di dati e informazioni: sistemi di telecomunicazione terrestre e satellitare,
- punti e linee di trasporto di prodotti, organismi viventi e membri della popolazione umana: basi aerospaziali per il lancio di missili e di navicelle spaziali, sistemi di collegamento aereo, terrestre, sia stradale che ferroviario, fluviale, lacustre, lagunare e marittimo;
- punti e linee di trasporto di energia e minerali: stazioni e dotti per il trasporto di acqua, gas, petrolio, energia elettrica.
- i sistemi di inserzione: impianti fognari, impianti di trattamento dei rifiuti, impianti di depurazione di fumi, acque e fanghi, discariche, depositi di scorie radioattive.
D.5 - Gli ecosistemi e gli antroposistemi sono mutuamente esclusivi e la loro unione è Gaia, ovvero l'ecosfera.
Quali sono le relazioni tra ecosistemi e antroposistemi? L'ho già detto ma lo ripeto volentieri. In termini di algebra degli insiemi possiamo dire che:
- l'intersezione tra antroposistemi ed ecosistemi è l'insieme vuoto;
- l'unione di tutti gli ecosistemi e di tutti gli antroposistemi è l'ecosfera ovvero, in termini geofisiologici, Gaia;
- l'insieme di tutti gli ecosistemi è chiamato Cerere;
- l'insieme di tutti gli antroposistemi è chiamato Prometeo;
- Cerere e Prometeo sono sottoinsiemi propri di Gaia, e, in particolare, sono classi disgiunte e coprenti Gaia;
- Cerere è l'insieme differenza Gaia - Prometeo, Prometeo è l'insieme differenza Gaia - Cerere;
- l'unione di uno o più ecosistemi con uno o più antroposistemi genera un paesaggio (Landscape o Seascape).
Gli antroposistemi e gli ecosistemi sono sistemi ambientali; tali sistemi si differenziano in base al criterio della presenza umana: dove l'impatto umano si limita all'impatto uomo RPC si ha un ecosistema, dove l'impatto umano va oltre la soglia anzidetta si ha un antroposistema.
D.6 - All'interno di un ecosistema può essere definito un layer antroposistemico; all'interno di un antroposistema può essere definito un layer ecosistemico.
I layers antroposistemici sono punti d'appoggio per l'uomo all'interno di ecosistemi, per esempio: rifugi all'interno di foreste, casere all'interno di praterie, bivacchi in alta montagna, casoni all'interno di lagune.
I layers ecosistemici sono punti d'appoggio per gli organismi viventi diversi dall'uomo all'interno di antroposistemi, per esempio: suoli dotati di sostanza organica, siepi, boschetti, fossi o stagni in agrosistemi, suoli dotati di sostanza organica, alberate, giardini, parchi, canali o fontane in aree urbane.
