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Corso di Laurea magistrale in Architettura Ecologia e Sostenibilità AA. 2024-2025 Docente: Dott.ssa Silvia Pulina Silvia Pulina [email protected] Laurea in Scienze Naturali Dottorato di Ricerca in Biologia Ambientale...

Corso di Laurea magistrale in Architettura Ecologia e Sostenibilità AA. 2024-2025 Docente: Dott.ssa Silvia Pulina Silvia Pulina [email protected] Laurea in Scienze Naturali Dottorato di Ricerca in Biologia Ambientale Visiting post-doc all’Università di Helsinki (Finlandia), Centro di Ricerca Marino Visiting post-doc a GEOMAR (Germania), Centro per le Ricerche Oceanografiche Professione attuale: Ecologa, Ricercatrice dell’Università di Sassari Affiliazione: Dipartimento di Architettura, Design e Urbanistica  Cosa è l’ecologia? Ricerca su Google della parola ecologia, 1 ottobre 2024: Gli «ecologi» vengono erroneamente scambiati per «ambientalisti» o «ecologisti», cioè persone che si impegnano in modo particolare in campagne e iniziative per salvaguardare l'ambiente naturale. Ricerca su Google della parola ecologi, 1 ottobre 2024: Gli «ecologi» sono scienziati! Ad esempio, raccolgono campioni, fanno analisi di laboratorio, fanno esperimenti, elaborano statisticamente i risultati, scrivono articoli scientifici.  Perché uno studente di architettura deve studiare ecologia? Cosa viene riportato nella descrizione del percorso formativo del corso di laurea magistrale in Architettura di Alghero: «L’obiettivo chiave del corso di laurea è la formazione di progettisti in grado di confrontarsi con competenza, consapevolezza e autonomia con la complessità dell’ambiente e del patrimonio storico e culturale secondo un approccio incentrato su durabilità e sostenibilità. In particolare, si considera la progettazione del paesaggio naturale e del paesaggio culturale con l'obiettivo di creare dei modelli abitativi individuali e sociali con carattere sostenibile, considerando come imperativa la necessità di utilizzare e recuperare al meglio il patrimonio esistente, senza dover consumare ulteriore territorio.» https://www.architettura.uniss.it/it/corso-di-laurea-magistrale-architettura Perchè la collaborazione tra ecologi e progettisti è importante ? START END? Visione ecocentrica Visione antropocentrica  Perchè la collaborazione tra ecologi e progettisti è importante? È fondamentale conoscere e comprendere il funzionamento dei sistemi naturali per preservarli: per imitarli:  «La legge ecologica più irrevocabile dice che una specie non può occupare una nicchia che si appropria di tutte le risorse, ci deve essere una qualche condivisione. Qualsiasi specie che ignora questa legge finirà per distruggere la sua stessa comunità. Tragicamente questo sarà il nostro destino. Abbiamo iniziato come un piccolo popolo in un enorme mondo e ci stiamo espandendo così tanto da rischiare di distruggerlo: noi siamo tanti e le nostre abitudini non sono sostenibili» «Abbiamo volato come un uccello nel 1903 e nel 1914 stavamo lanciando bombe dal cielo» Janine Benyus (1958-oggi) americana biologa, scrittrice «Noi siamo lì, in quella pallina che non conta niente, nel buio dell’universo. Un granellino che gira a 100000 km/h intorno al sole da miliardi di anni. E lì, sotto questa atmosfera così sottile, noi continuiamo a litigare, a prenderci a sassate, ad ammazzarci» Piero Angela – Divulgatore scientifico  It’s a wrong message Ci sentiamo dire tutti i giorni che DOBBIAMO SALVARE IL PIANETA!!! In realtà DOBBIAMO SALVARE LA SPECIE UMANA (HOMO SAPIENS)!!! L’uomo sta cambiando drasticamente le condizioni ambientali che ci consentono di vivere sul pianeta Terra. Molto probabilmente, però, il pianeta Terra continuerà ad esserci e ad essere abitato da specie in grado di sopravvivere alle nuove condizioni ambientali da noi create e per noi non vivibili. Infatti, il pianeta Terra ha più di 4 miliardi di anni, mentre la specie umana ha solo circa 200 mila anni. Questo significa che il pianeta Terra può esistere anche senza la specie umana. Inoltre, gli studi scientifici hanno dimostrato che inizialmente nel pianeta Terra non c’era ossigeno (le condizioni ambientali erano diverse) e che i primi esseri viventi apparsi su questo pianeta erano batteri capaci di vivere senza respirare l’ossigeno. Ad oggi sono state scoperte 1,5 milioni di specie di esseri viventi. La specie umana appartiene al gruppo dei Chordates. Questo grafico riporta il numero di specie per gruppo di organismi viventi  Cosa possiamo fare per salvare la specie umana? È necessario passare dalla visione egocentrica dell’antropocentrismo ad una visione biocentrica. BIO L’uomo si mette all’apice di una L’uomo riconosce piramide che ogni specie ha gerarchica un ruolo rispetto alle altre fondamentale. specie.  Cosa possiamo fare per salvare la specie umana? Il primo passo da fare è conoscere i sistemi naturali Dobbiamo conoscere e comprendere come funzionano gli ecosistemi naturali per: 1. poterli preservare e per evitare situazioni gravi come l’attuale crisi climatica in corso Baba Dioum, naturalista ed educatore senegalese ha detto: «alla fine conserveremo soltanto ciò che amiamo, ameremo solo ciò che comprendiamo e comprenderemo solo ciò che ci è stato insegnato» 2. poterci ispirare, imitando gli altri organismi viventi. LA NATURA È IL MIGLIOR ESEMPIO DI SOSTENIBILITÀ CHE ABBIAMO IN QUESTO PIANETA!!!  https://uniss.coursecatalogue.cineca.it/ Quali sono gli impatti delle attività antropiche sul territorio? agricoltura zootecnia introduzione di specie aliene  https://uniss.coursecatalogue.cineca.it/ energia rinnovabile concetto di rifiuto frammentazione degli habitat Ecological systems versus Human-made systems Adapted to constant change Resistent to change Rigenerative Extractive Run on current solar income Fossil-fuel dependent Closed-loop/feedback-rich flows of Linear flows of resources resources Everything is nutrient Wasteful Michael Pawlyn (2016). Biomimicry in Architecture. RIBA Publishing, London, 165 pp. Il progetto «Cardboard to Caviar» Il progetto «Cardboard to Caviar»  Il progetto «Cardboard to Caviar» È un esempio ispirato di come i sistemi lineari e «wasteful» possono essere trasformati in sistemi a circuito chiuso che non creano rifiuti e hanno una produttività molto maggiore. Ideato nell'Inghilterra settentrionale, il programma è nato come un modo per coinvolgere le persone con disabilità in un'iniziativa di riciclaggio. Il cartone di scarto viene raccolto da negozi e ristoranti ed è triturato per essere venduto ai centri ippici come lettiera per cavalli. La seconda fase consiste nel compostare la lettiera usata attraverso la vermicoltura. Inizialmente, l'idea era di vendere i vermi in eccedenza a un fornitore di esche da pesca. All’ultimo momento il fornitore si è tirato indietro, per cui si è deciso di tagliare fuori l'intermediario e creare un proprio allevamento di pesci. Lavorando con tossicodipendenti in via di guarigione, è stato fondato un allevamento ittico per allevare storioni siberiani e produrre caviale. Molti dei ragazzi più giovani ogni giorno andavano a lavorare portandosi cibo spazzatura, quindi si è deciso di coinvolgerli nella coltivazione di ortaggi e nell'imparare a mangiare in modo più sano. Sono stati creati orti nelle vicinanze e i rifiuti vegetali sono stati utilizzati per integrare il cibo per i vermi e ridurre la dipendenza dal cibo commerciale per pesci. Si rese conto che il tasso di crescita dei pesci è rallentato durante l'inverno perché l'acqua era troppo fredda. Ha ottenuto altri 10 ettari di terreno adiacente per piantare salici che hanno alimentato una caldaia a biomassa. È stato progettato un sistema di filtrazione per pulire l’acqua delle vasche dei pesci. Azoto e fosforo in eccesso sono rimossi facendo passare l'acqua filtrata attraverso vasche piantumate con crescione, creando un altro prodotto alimentare, oltre all'acqua pulita, per le vasche dei pesci. I fanghi del nuovo sistema vengono immessi nei letti di compostaggio di vermi e alcuni sono collocati in secchi d'acqua per attirare le zanzare al fine di creare un approvvigionamento regolare di larve per i piccoli di pesce Sono stati creati orti nelle vicinanze e i rifiuti vegetali sono stati utilizzati per integrare il cibo per i vermi e ridurre la dipendenza dal cibo commerciale per pesci. Il progetto Cardboard to Caviar ha imitato un sistema naturale. Si è sviluppato in un complesso sistema di attività interdipendenti e più il progetto è cresciuto, più le possibilità sono aumentate. Si è trasformato in una serie di flussi di rifiuti in espansione che sono stati convertiti in prodotti di valore riattivando quella che è probabilmente la forma più deplorevole di rifiuti: risorse umane sottoutilizzate con grandi capacità da offrire e desiderio di essere coinvolte. Il sito è stato trasformato da un sito industriale degradato in un paradiso per la biodiversità. La produzione di caviale dallo storione ha dimostrato il potenziale per trasformare un materiale di scarto in un prodotto di alto valore producendo benefici sociali, economici e ambientali.  Un esempio di città sostenibile: The Mobius project È un sistema di infrastrutture urbane replicabile con il potenziale per gestire una grande quantità di produzione di rifiuti biologici di una città attraverso un approccio di economia circolare a circuito chiuso: cibo, energia, acqua e rifiuti vengono gestiti in maniera sinergica. Questo progetto potrebbe svolgere un ruolo importante nel generare un senso di comunità e nel ricollegare le persone con il cibo, affrontando nel contempo molti dei requisiti infrastrutturali della vita sostenibile nelle aree urbane. L’ecologia industriale Eco-industrial parks (EIPs) Kim et al. (2018), Sustainability, 10, 4545.  L’ecologia industriale «Eco-industrial park» (EIP): è una rete di imprese che interagiscono in un processo industriale con l’obiettivo comune di ridurre gli sprechi e l'inquinamento, condividere in modo efficiente le risorse (come informazioni, materiali, acqua, energia, infrastrutture e risorse naturali) e aiutare a raggiungere uno sviluppo sostenibile, con l'intenzione di aumentare i guadagni economici e migliorare la qualità ambientale. Ogni output diventa l’input di un’altra fase del processo industriale. All'ecologia industriale viene applicato il concetto di rete alimentare (rete trofica in ecologia). Le reti alimentari possono essere utilizzate proprio per descrivere gli EIPs. Ogni elemento industriale è analogo a una specie e lo scambio di risorse tra di loro equivale al rapporto predatore/preda. Gli EIPs imitano gli ecosistemi. PREDA = compagnie che producono le risorse. PREDATORE = compagnie che consumano le risorse. Gli EIPs sono molto meno complessi delle reti alimentari biologiche: sono reti più piccole, c'è un grado di ciclicità inferiore, ci sono molte più aziende che forniscono risorse (prede) rispetto quelle che le consumano (predatori). Un'area importante da sfruttare sia dal punto di vista biomimetico che commerciale è la mancanza di "detritivori" negli EIPs, rispetto alle loro controparti biologiche. I detritivori sono organismi, come lombrichi, funghi e batteri, che si nutrono di materia organica morta, ma sono anche, come gruppo, «fondamentalmente diversi da qualsiasi altro gruppo funzionale presente: consentono all'energia di fluire senza restrizioni in qualsiasi punto del sistema e processare una grande percentuale dell'energia totale». Si tratta di un evidente potenziale sottosviluppato e l'equivalente in un EIP sarebbe il trattamento dei rifiuti e le forme di recupero o riciclaggio. Nei sistemi naturali, la morte di un organismo è un punto di transizione piuttosto che un punto di arrivo. Se la biologia è il modello da imitare, allora dobbiamo fare in modo che ci siano numerose forme di detritivori, che ci sia un alto grado di ciclicità e che ci sia il giusto equilibrio tra predatori e prede.  https://uniss.coursecatalogue.cineca.it/ Ecologia del fitoplancton per progettare aquiloni Asterionella formosa Thalassiosira rotula  https://uniss.coursecatalogue.cineca.it/ Cochlodinium sp. Nodularia spumigena  L’ESAME FINALE L’esame finale consisterà in una prova scritta con la quale si può raggiungere l’idoneità necessaria per superare l’esame di Progetto e sostenibilità ambientale (Laboratorio di progettazione) NON RICEVERETE UNA VALUTAZIONE IN TRENTESIMI per il modulo «Ecologia e Sostenibilità»  DA DOVE STUDIO? Studio dalle slide della docente (verranno caricate su Teams dopo ogni lezione). Se ho un particolare interesse oppure la necessità di approfondire alcuni argomenti posso consultare i seguenti libro di testo: Thomas M. Smith, Robert L. Smith (2023). ELEMENTI DI ECOLOGIA, Pearson Editore. Michael Pawlyn (2019). BIOMIMICRY IN ARCHITECTURE, RIBA Publishing. Janine M. Benyus (2002). BIOMIMICRY. INNOVATION INSPIRED BY NATURE, Harper Collins Publishers Inc. Janine Benyus «Tutte le nostre invenzioni sono già presenti in Natura (1958-oggi) in una forma più elegante e con meno costi per il americana Pianeta» biologa, scrittrice, «nature nerd» È una biologa americana (insegna all’Università del Montana) fondatrice del concetto di «Biomimicry» nel quale è compreso il significato di imitazione della natura e degli organismi viventi ma l’approccio è profondamente etico di sviluppo sostenibile. Ha scritto sei libri sulla Biomimetica , tra i quali il più famoso è il primo «Biomimicry: Innovation Inspired by Nature» scritto nel 1997. Nel 2006, ha fondato il Biomimicry Institute, un'organizzazione no-profit dedicata a rendere la biologia una parte naturale del processo di progettazione. L‘istituto ospita ogni anno sfide globali di progettazione con un approccio biomimetico su enormi problemi di sostenibilità ambientale, mobilitando decine di migliaia di studenti e professionisti attraverso il Global Biomimicry Network per risolvere tali sfide e fornendo a tali professionisti il database di ispirazione per la biomimetica più completo al mondo, AskNature. https://biomimicry.org/ https://asknature.org/  Corso di Laurea magistrale in Architettura Ecologia e Sostenibilità AA. 2024-2025 Docente: Dott.ssa Silvia Pulina La BIOMIMETICA Dal greco: bios = vita, mimesis = imitazione La BIOMIMETICA è l’uomo che si ispira alla Natura e agli Esseri Viventi e li imita Biomimetica/Biomimesi/Bionica/Biodesign/Biomimicry Esistono tanti nomi per indicare questo concetto, il significato è molto simile, per cui spesso alcuni vengono considerati come sinonimi. In realtà, ognuno di questi ha delle sfaccettature particolari e diverse tra loro. Il termine «BIOMIMETICA» è quello che racchiude il significato più generale e comprende tutti gli altri.  I principali campi di azione della Biomimetica ESTETICA: riproduzione di forme, geometrie e dettagli strutturali degli organismi viventi MATERIALI: imitare gli organismi viventi nella produzione di materiali nei sistemi naturali SOLUZIONI FUNZIONALI: imitare i meccanismi dei processi che avvengono nei sistemi naturali per la risoluzione di problematiche; nuove tecnologie L’approccio biomimetico è un approccio “problem solving”  STARTING POINTS IN BIOMIMICRY: Ho un problema da risolvere Osservo in natura una soluzione utile ACTIONS IN BIOMIMICRY: Ho un problema da risolvere Osservo in natura una soluzione utile Controllo come le altre specie lo Per cosa mi puó essere utile? hanno risolto Biomimetica è multidisciplinarità Architetto Chimico Psicologo Naturalista Ingegnere Fisico Filosofo  Biomimetica è multidisciplinarità La BIOMIMETICA è una disciplina molto ampia: convoglia una moltitudine di aspetti. È possibile approcciarsi alla BIOMIMETICA da diversi lati, in relazione alla propria esperienza scientifica e professionale. Caratteristica della BIOMIMETICA è la multidisciplinarità, cioè richiede un insieme di competenze diverse che interagiscono tra loro: es. il biologo, l’esperto di materiali (il fisico, il chimico, l’ingegnere), l’architetto, il designer, ecc. In termini operativi, significa sviluppare un programma di ricerca e di sviluppo multi- disciplinare dove il biologo gioca un ruolo centrale per l´identificazione dei processi naturali (mette a disposizione i contenuti scientifici) e viene affiancato da ingegneri, designers, economisti ed altre professioni coinvolte ad hoc in funzione del problema specifico da affrontare.  La Biomimetica nella letteratura scientifica Utilizzando solo il termine di ricerca «biomimetics», possono essere trovati più di 250.000 documenti nel database Google Scholar. Se selezioniamo uno specifico intervallo temporale si nota una crescita esponenziale dell’interesse in campo biomimetico negli ultimi 8 anni. La Biomimetica nella letteratura scientifica  La Biomimetica nella letteratura scientifica Lepora N.F., Verschure P. and Prescott T.J. (2013). The state of the art in biomimetics. Bioinspiration and Biomimetics, 8 (1). La nuvola di parole mostra i termini più popolari che compaiono nei titoli degli articoli sulla ricerca biomimetica. La dimensione della parola è proporzionale alla frequenza di occorrenza della parola. Gli studi in campo biomimetico sono principalmente di tipo ingegneristico.  La Biomimetica nella letteratura scientifica Nature (2016), 529: 277–278 Journal of Engineering Design (2019), 1–22 In realtà, i biologi coinvolti in gruppi di lavoro di biomimetica sono molto pochi!!! Articoli scientifici recenti sono molto critici rispetto questo aspetto. Dimostrano come ci sia ancora tanto da fare evidenziando risultati migliori ottenuti quando i biologi fanno parte diretta del team di lavoro. Perché ha senso imparare dalla Natura e ispirarsi ad essa? 1) La Natura affronta gli stessi problemi che le persone affrontano quotidianamente 2) La Natura offre risposte alla risoluzione di specifici problemi Accesso ad energia Accesso ad acqua Gestione dei «rifiuti» Costruire strutture Produrre materiali Gestione eventi distruttivi «Ogni cosa che puoi immaginare, la Natura l’ha già creata» Albert Einstein  Perché ha senso imparare dalla Natura e ispirarsi ad essa? La Natura usa infinite strategie in risposta alle sfide funzionali che si trova ad affrontare. Tutti i meccanismi che utilizza la natura per poter superare con successo le sfide possono essere un modello di ispirazione per le attività umane. Un organismo sopravvive perché ha imparato a risolvere non uno ma una moltitudine di problemi e perché tutte le sue esigenze per sopravvivere sono in qualche modo soddisfatte. Abbiamo 1,5 milioni di specie a cui ispirarci e 7 milioni di specie non ancora scoperte!  Perché è conveniente imparare dalla Natura e ispirarsi ad essa? La Natura lavora in modalità sostenibile. È il miglior esempio di sostenibilità che abbiamo su questo Pianeta! Ecological systems versus Human-made systems Rigenerative Extractive Run on current solar income Fossil-fuel dependent Closed-loop/feedback-rich flows of Linear flows of resources resources Everything is nutrient Wasteful Michael Pawlyn (2016). Biomimicry in Architecture. RIBA Publishing, London, 165 pp.  Perché è conveniente imparare dalla Natura ed ispirarsi ad essa? La Natura ha capito di trovarsi in un Pianeta in cui le risorse sono finite (acqua e materiali) e le soluzioni che ha inventato sono tutte basate sul riutilizzo e la rigenerazione di tali risorse. Utilizza solo energia rinnovabile, la luce del sole. SPUNTO DI RIFLESSIONE SULL’INTELLIGENZA DELLA SPECIE UMANA J La Natura non inquina: produce materiali e tecnologie non inquinanti, materiali interamente riciclabili. In Natura il flusso delle risorse è ciclico, infatti non esiste il concetto di rifiuto! Anche il corpo di un animale morto rappresenta un’opportunità per qualcun altro. Negli Stati Uniti la quantità di materiale per persona utilizzata ogni giorno è 20 volte il peso medio corporeo di un cittadino. Di questa quantità, solo l’1% è ancora in uso dopo sei mesi (Lovins Amory, Schumacher College). All’interesse per l’eleganza si affianca un preciso significato di utilità e risparmio energetico. Utilizza tecniche/strategie che richiedono una quantità ridotta di energia. La Natura costruisce sempre in base ad una regola di economia ed ecologia dei materiali. Perché ispirarsi alla Natura adesso? Motivazioni sociali Biofilia: è una SCIENZA che studia il nostro legame con la Natura Si basa sul fatto che la struttura psichica dell’uomo è geneticamente predisposta per essere rigenerata dalla Natura. Esistono innumerevoli studi di psicologia e pedagogia che dimostrano un «disturbo da deficit di Natura» in molti bambini che non hanno vissuto l’ambiente naturale (ad esempio non si sono mai arrampicati su un albero in un’ambiente campestre o montano), con danni nello sviluppo psichico e fisico. L’Ecologia Affettiva studia le relazioni affettive e cognitive che gli esseri umani instaurano con il mondo vivente e non vivente. Perché adesso? Motivazioni sociali Biophilic design: progettare secondo natura Gli studi dello psicologo svedese Roger Ulrich hanno rivelato che la degenza in ospedale di pazienti in stanze con vista su un ambiente naturale è mediamente dell’8,5% più breve (14 ore in meno di degenza a settimana) rispetto a quella di chi è ricoverato in stanze senza vista. Inoltre, i pazienti con vista su un ambiente naturale richiedono un quantitativo significativamente minore di antidolorifici post operatori. Non stiamo parlando di aggiungere un po’ di verde qua e là in una stanza. Occorre studiare un progetto armonioso rispetto a degli obiettivi chiari. La progettazione biofila ha una solida base scientifica, al pari della progettazione ingegneristica. Perché adesso? Motivazioni sociali Più gli uomini vivono a contatto con la Natura, più tendono ad imitarla in modo naturale. Le prime civiltà vivevano in capanne completamente immerse nella Natura, per cui l’uomo veniva ispirato in maniera inconscia, involontaria. Ad esempio, il tetto delle capanne è molto probabilmente stato creato come riparo dalla pioggia, imitando le fronde degli alberi. La punta delle frecce delle armi degli uomini primitivi sono state molto probabilmente costruite imitando la funzione dei denti e/o delle unghie degli animali. Perché adesso? Motivazioni sociali In seguito all’espansione delle città e all’industrializzazione questa ispirazione involontaria ed inconscia si è ridotta notevolmente e ci siamo dimenticati un po’ tutto. Perché adesso? Motivazioni pratiche Oggi abbiamo strumentazioni più sofisticate per studiare i meccanismi dei processi naturali. Oggi abbiamo tecnologie avanzate che ci permettono di imitare la natura a livello microscopico. Oggi la collaborazione tra gruppi di ricerca (tra discipline) è più facile e veloce (internet e riunioni on-line).  Corso di Laurea magistrale in Architettura Ecologia e Sostenibilità AA. 2024-2025 Docente: Dott.ssa Silvia Pulina Perchè la collaborazione tra ecologi e progettisti è importante ? START END? Visione ecocentrica Visione antropocentrica  Perchè la collaborazione tra ecologi e progettisti è importante? È fondamentale conoscere e comprendere il funzionamento dei sistemi naturali per preservarli: per imitarli:  I cambiamenti climatici La popolazione umana sta attualmente affrontando una profonda crisi ambientale, sociale ed economica legata ai cambiamenti climatici in atto. Il Pannello Intergovernativo sui Cambiamenti Climatici (IPCC) è un organo delle Nazioni Unite che fornisce dati scientifici sul cambiamento climatico. https://www.ipcc.ch Si tratta di un gruppo multidisciplinare di esperti altamente qualificati (biologi, geologi, ecologi, economi, sociologi) che periodicamente stilano un report con informazioni importanti sul cambiamento climatico, sui suoi effetti sugli ecosistemi e sulla società, con l’elaborazione di scenari futuri. L’ultimo report è stato prodotto a marzo 2023 ed è disponibile on-line a questo link: https://www.ipcc.ch/report/sixth-assessment-report-cycle/  Il riscaldamento globale Nell’ambito generale dei cambiamenti climatici, gli studi dimostrano che il riscaldamento globale che stiamo osservando è il risultato dell’emissione totale di anidride carbonica in atmosfera registrato dall’inizio dell’industrializzazione ad oggi.  L’effetto serra I gas serra (ad esempio anidride carbonica, metano, ossido nitroso) sono gas naturalmente presenti in atmosfera che trattengono il calore proveniente dal sole e riflesso dalla superficie terrestre, mantenendo la temperatura superficiale del Pianeta sufficientemente calda per consentirci la vita. Se non ci fossero, le temperature sarebbero troppo basse. L’immissione di gas serra in atmosfera da parte delle attività antropiche, sta esasperando l’effetto serra con un conseguente aumento esagerato della temperatura. Questo grafico mostra come le emissioni di gas serra in atmosfera siano aumentate vertiginosamente dopo gli anni ‘50, con l’inizio dell’industrializzazione (IPCC 2023). L’emissione totale di anidride carbonica in atmosfera registrata dall’inizio dell’industrializzazione ad oggi è avvenuta ad opera delle attività antropiche, principalmente di quelle legate all’utilizzo dei combustibili fossili (petrolio, carbone, metano) per la produzione di energia e di altre attività industriali (IPCC 2023). Nel 2019 la concentrazione di anidride carbonica (CO2) in atmosfera ha raggiunto un valore di 410 ppm che rappresenta il valore più alto degli ultimi 200 milioni di anni (IPCC 2023). Dal periodo 1850-1900 al 2020, la temperatura superficiale globale è aumentata di circa 1.1 °C. Interessante è però sottolineare che l’80% di questo incremento è stato registrato nel solo periodo 1960-2019, proprio in concomitanza con l’aumento delle concentrazioni di anidride carbonica in atmosfera ad opera delle attività antropiche. Un aumento di temperatura così significativo osservato in così poco tempo (numero di anni) c’è stato anche 125000 anni fa. In questo caso, gli studi hanno dimostrato che sia stato determinato da movimenti orbitali molto lenti (millenari) del Pianeta. Il grafico D mostra la variazione della temperatura attribuita a: responsabilità totale umana e la sua scomposizione in variazioni nelle concentrazioni di gas serra e altri fattori umani (aerosol, ozono e cambiamento dell'uso del suolo); fattori solari e vulcanici; variabilità climatica interna.  Scenari futuri Questo grafico mostra i quattro diversi scenari di temperatura al 2100 che dipendono strettamente dalle concentrazioni di gas serra in atmosfera. Lo scenario peggiore è quello che prevede che la temperatura nel 2100 sarà fino a 5°C più alta, rispetto al periodo pre-industriale, ed è previsto accadere nel caso in cui le concentrazioni di anidride carbonica in atmosfera supereranno un valore di 1000 ppm. RCP = Representative Concentration Pathways Quali sono gli effetti del cambiamento climatico? I cambiamenti climatici determinano cambiamenti nell’intensità e nella probabilità degli eventi estremi. Questo grafico (FAQ 11.3) è un esempio di come gli eventi estremi di temperatura differiscono tra un clima con gas serra nel periodo pre-industriale (mostrato in blu) e il clima attuale (mostrato in arancione) per una determinata regione. L'asse orizzontale mostra l'intervallo di temperature estreme, mentre l'asse verticale mostra la probabilità annuale che si verifichi ogni evento di temperature estrema. Spostandosi verso destra si indicano eventi estremi sempre più caldi che sono più rari (meno probabili). Il grafico ci dice due cose: 1. un evento estremo di temperatura nel clima pre-industriale è più frequente (freccia verticale) nel clima attuale. Cioè, oggi accadono più frequentemente gli eventi di temperature estreme che accadevano più raramente in passato (nel grafico: same temperature but more probable today); 2. un evento di una certa frequenza nel clima pre-industriale è più caldo (freccia orizzontale) nel clima attuale. Cioè gli eventi di temperature estrema che oggi accadono con la stessa frequenza del passato, oggi sono più caldi (nel grafico: same probability but hotter). L’innalzamento del livello del mare Il livello del mare è un indice molto sensibile del cambiamento climatico. Il riscaldamento globale ha infatti come conseguenza l'espansione termica degli oceani e l’aumento del deflusso di acqua dolce nel mare per via dello scioglimento dei ghiacciai e delle calotte glaciali nei diversi continenti. Nello specifico, l’innalzamento del livello del mare è dovuto a diversi fattori che si sommano: lo scioglimento dei ghiacciai e delle calotte glaciali; il riscaldamento superficiale delle acque che determina l'espansione termica, ossia l’aumento del volume di un liquido all’aumentare della temperature; i movimenti tettonici verticali: i movimenti delle placche tettoniche alzano o abbassano le coste del globo terrestre. Beni ecosistemici Servizi ecosistemici  Servizi e beni ecosistemici I sistemi naturali forniscono beni e servizi indispensabili per l’umanità. Per vivere abbiamo bisogno di acqua e cibo (animale e/o vegetale e/o suoi derivati). Che cosa sono acqua e cibo? Sono risorse naturali, cioè risorse disponibili in natura, cioè risorse offerte dai sistemi naturali. Esempi di servizi ecosistemici sono la pesca, con tutte le attività ad essa connesse, e tutti i contesti ricreazionali che possono svilupparsi nell’ecosistema, come la balneazione e le attività di educazione ambientale. Un esempio di bene ecosistemico è il pesce e il cibo in generale raccolto in mare, ma anche la frutta e la verdura che mangiamo.  Gli effetti del cambiamento climatico sugli ecosistemi Nella tabella vengono riportati gli impatti che gli esperti si aspettano con un aumento di temperatura di +1.5 °C o +2 °C (rispetto al periodo 1850-1900) entro il 2100. Secondo gli esperti, l’aumento di 1.5 °C rappresenta lo scenario futuro migliore, che corrisponde a emissioni 0 di anidride carbonica da adesso in poi. Gli effetti del cambiamento climatico sulla società probabilità Un esempio molto vicino a noi, è la siccità (uno degli eventi climatici estremi previsto accadere più di frequente in futuro) e le sue conseguenze: questo è il Lago Bidighinzu (Ittiri, SS) il 16 ottobre 2024: una pozzanghera con fioritura algale e esalazioni gassose. Questo è uno dei laghi artificiali da cui noi sardi ricaviamo l’acqua potabile. La crisi ambientale è un’emergenza sanitaria! Di fronte a questa crisi climatica e ambientale che stiamo affrontando è necessario progettare in maniera sostenibile La sostenibilità è un concetto complesso, spesso non chiaro, che abbraccia molteplici dimensioni, riflettendo l'interdipendenza tra attività umane e ambiente naturale. Per comprendere meglio il significato di sostenibilità, è utile articolare il concetto in tre pilastri fondamentali: ambientale, economico e sociale. Questa tripartizione aiuta a catturare la vastità e la complessità delle sfide associate alla realizzazione di un futuro sostenibile. SOSTENIBILITÀ: ABILITÀ DI MANTENERE O SOSTENERE UN PROCESSO NEL TEMPO Integrare queste tre dimensioni richiede un approccio olistico alla pianificazione e alla decisione, considerando gli impatti a lungo termine delle azioni odierne su ciascun pilastro. La vera sfida della sostenibilità sta nel trovare un equilibrio tra queste esigenze spesso contrastanti, in modo che le attuali esigenze siano soddisfatte senza compromettere la capacità delle generazioni future di soddisfare le proprie. Sostenibilità Ambientale: è la capacità di gestire correttamente le risorse naturali per soddisfare i bisogni crescenti dell’umanità. Questo aspetto si concentra sulla conservazione delle risorse naturali e sulla protezione degli ecosistemi per garantire che la capacità dell'ambiente di mantenere la vita umana e delle altre specie venga preservata. Include pratiche come il riciclo, l'uso efficiente dell'energia, la conservazione dell'acqua, la protezione della biodiversità e la riduzione dell'inquinamento e delle emissioni di gas serra. L'obiettivo è quello di mantenere l'equilibrio degli ecosistemi naturali e assicurare che le attività umane non sfruttino eccessivamente le risorse naturali, superando la capacità di queste di rigenerarsi. Sostenibilità Economica: si riferisce alla gestione efficace ed efficiente delle risorse in modo che possano sostenere un'economia resiliente e a lungo termine. Questo significa promuovere pratiche economiche che generino valore nel modo più efficiente possibile, minimizzando gli sprechi e incentivando il riutilizzo e il riciclo. La sostenibilità economica mira anche a garantire che le opportunità economiche siano accessibili a tutti, favorendo l'equità e riducendo le disuguaglianze. Implica un'economia che cresce in armonia con l'ambiente naturale, piuttosto che a suo discapito. Sostenibilità Sociale: questa dimensione enfatizza il miglioramento della qualità della vita per tutte le persone, assicurando l'accesso equo alle risorse essenziali, la giustizia sociale, i diritti umani e le opportunità economiche. Include anche la promozione di pratiche di lavoro equo, l'istruzione, la sanità, la sicurezza e la partecipazione attiva delle comunità nella presa di decisioni che le riguardano. La sostenibilità sociale si occupa di costruire e mantenere comunità resilienti che possano affrontare sfide economiche, ambientali e sociali. L’Agenda 2030 per lo sviluppo sostenibile L'Agenda 2030 per lo Sviluppo Sostenibile è un piano d'azione globale adottato da tutti gli stati membri delle Nazioni Unite nel settembre 2015, durante il vertice dell'ONU sulla sostenibilità tenutosi a New York. Questo documento ambizioso e trasformativo mira a orientare le politiche e le azioni globali nei successivi quindici anni, fino al 2030, con l'obiettivo di porre fine alla povertà, proteggere il Pianeta e assicurare prosperità per tutti. L'Agenda 2030 si fonda su 17 Obiettivi di Sviluppo Sostenibile (SDGs - Sustainable Development Goals), che sono interconnessi e riconoscono che le sfide al conseguimento dello sviluppo sostenibile sono globali e che nessun Paese può affrontarle da solo. L'importanza dell'Agenda 2030 risiede nella sua universalità e nel suo impegno a non lasciare indietro nessuno, riconoscendo che il miglioramento della qualità della vita e l'accesso equo alle opportunità per tutti sono centrali per lo sviluppo sostenibile. Inoltre, stabilisce un chiaro richiamo all'azione per tutti i paesi e le parti interessate a collaborare in partenariato per raggiungere questi obiettivi attraverso strategie che bilancino le tre dimensioni della sostenibilità: economica, sociale e ambientale. Da quando è stata adottata, l'Agenda 2030 è diventata un punto di riferimento per i governi, il settore privato, la società civile e gli individui in tutto il mondo, fornendo una cornice comune per guidare il progresso verso un futuro più sostenibile e quindi giusto per tutti. La necessità di definire obiettivi globali per uno sviluppo sostenibile è emersa in seguito ai segnali allarmanti forniti dai dati scientifici, che mostrano un consumo incontrollato di risorse primarie da parte dell'umanità. Queste risorse si esauriscono ogni anno, prima di quanto dovrebbero, fenomeno evidenziato dal concetto di "Earth Overshoot Day” cioè “il giorno dell’anno in cui si esauriscono le risorse che il pianeta può rigenerare in un anno”, sottolineando l'utilizzo insostenibile che ne facciamo. La popolazione mondiale, che ha raggiunto gli 8 miliardi nel 2023, vive in un'era di disparità significativa nell'uso delle risorse. Ad esempio, un report del 2017 di WaterAid ha rivelato che una persona su dieci nel mondo non ha accesso all'acqua potabile. Questa distribuzione diseguale si estende anche all'accesso all'elettricità, con il 13% della popolazione mondiale ancora senza elettricità e il 40% che dipende da fonti di energia che contribuiscono all'inquinamento atmosferico. L'Organizzazione Mondiale della Sanità ha messo in luce un aspetto ancora più grave: 7 milioni di persone muoiono ogni anno a causa dell'inquinamento, e circa il 90% della popolazione mondiale respira aria che non rispetta gli standard di qualità suggeriti. La produzione alimentare ed energetica inefficiente e i sistemi di trasporto obsoleti sono le principali fonti di questo inquinamento. È impellente, dunque, agire con decisione per affrontare e risolvere questi problemi, il che rappresenta il cuore stesso degli Obiettivi di Sviluppo Sostenibile. La loro implementazione è essenziale per garantire un futuro equo e sostenibile per tutti gli abitanti del nostro pianeta.  THE STARTING POINT NOW Durante la COP28 (28a conferenza delle Nazioni Unite sui cambiamenti climatici) svoltasi a Dubai il 13 dicembre 2023, è emersa la necessità di azzerarae le emissioni globali di gas serra al fine di limitare il riscaldamento globale a +1,5°C (rispetto al periodo 1850-1900) entro la fine del secolo (2100). Tuttavia, nonostante ciò, i paesi partecipanti, non hanno ancora compiuto sufficienti sforzi per conseguire miglioramenti sostenibili per l'ambiente. In relazione a ciò, diventa fondamentale adottare un'architettura sostenibile, poiché l'estrazione dei combustibili fossili rappresenta una delle principali cause di danni ambientali. Pertanto, i progettisti devono promuovere la sensibilizzazione per ridurre l'attività estrattiva e incentivare l'utilizzo di materiali sostenibili, rinnovabili e riciclati, oltre a favorire un utilizzo efficiente dell'energia e delle risorse minerarie. È importante comprendere che l'architettura può essere parte integrante di un approccio sostenibile alla salvaguardia dell'ambiente. Per seguire questa tematica sui social: Per approfondire: https://youtube.com/shorts/W6YcAF3fyII?si=k2_VnFywPh6U08pU https://youtu.be/WQyFw_5e5Rg?si=ZwAGb1296mbEIQi7  Corso di Laurea magistrale in Architettura Ecologia e Sostenibilità AA. 2024-2025 Docente: Dott.ssa Silvia Pulina  Biophilic Design La Progettazione Biofila Viviamo in un’era di forte disconnessione dalla Natura. Oggi, grazie alla ricerca in campo medico sappiamo che la disconnessione dalla Natura provoca danni sia fisici che psicologici. La nostra disconnessione dalla Natura è stata spesso un elemento decisivo di comportamenti che hanno portato anche a cambiamenti ambientali e climatici del Pianeta Terra, tanto che gli scienziati hanno definito l'attuale era geologica come Antropocene. Quando una persona prende coscienza del danno che arreca alla Natura, può provare un particolare senso di colpa, un sentimento specifico oggi noto come “solastalgia”. In molte attività umane, come nella progettazione degli edifici in cui trascorriamo gran parte del nostro tempo (ad esempio le nostre case, scuole, uffici e ospedali), dimostriamo il bisogno di riconnetterci con la Natura. Ad esempio, anche le sale d’attesa degli aeroporti o i grandi centri commerciali sono diventati oggetto di interesse nel campo architettonico del Biophilic Design o Progettazione Biofila, vale a dire “il tentativo di comprendere una caratteristica umana innata che è la capacità di associarsi ai sistemi e ai processi naturali, nota come Biofilia, nella progettazione dell'ambiente costruito”. Da una ventina di anni si osserva una grande crescita di interesse a questa tematica. Questo però, non è stato accompagnato da un’adeguata crescita della consapevolezza che la progettazione biofila richiede un approccio scientifico rigoroso, basato sull’Ipotesi della Biofilia e sulle sue verifiche sperimentali. La base scientifica del biophilic design risiede nella Biofilia, e la Biofilia è stata verificata scientificamente e sperimentalmente. L’Ipotesi della Biofilia è ora accettata come scientificamente solida e fornisce il quadro concettuale all’interno del quale la progettazione biofila può essere rigorosamente testata.  La Biofilia La biofilia è “amore per la vita”. Il termine 'biofilia' è la combinazione di due parole greche antiche, 'vita' (βίος) e 'amore' (φιλία), ed è stato coniato dallo psicologo tedesco Erich Fromm (1900-1980) per descrivere l'orientamento psicologico dell'essere attratto da tutto ciò che è vivo e vitale. Successivamente, il biologo americano Edward O. Wilson (1929-2021) ha introdotto il concetto di biofilia per descrivere che cosa ci permette di sviluppare un legame psichico con il mondo vivente e con la Natura dal punto di vista biologico ed evolutivo. Di conseguenza, la biofilia si trova al confine tra biologia e psicologia.  La teoria evoluzionistica di Darwin È stato Darwin a spiegare per primo l’origine delle diverse specie. Secondo Darwin, in un branco di giraffe con il collo corto un giorno ne nacque una col collo più lungo. Grazie a questa particolarità quella giraffa poté arrivare più facilmente alle foglie più tenere degli alberi e quindi nutrirsi meglio delle compagne, diventando così più forte e robusta, in periodo di siccità e di assenza di erba sul suolo. I figli di questa giraffa ereditarono il collo allungato e lo trasmisero a Charles Darwin (1809-1882) loro volta ai propri figli, finché la particolarità “collo Scienziato britannico. lungo” divenne una caratteristica di tutta la specie. Darwin ha spiegato la sua teoria attraverso due concetti: il caso = in realtà si tratta delle mutazioni genetiche (ma Darwin a quei tempi non le conosceva); la necessità = la selezione naturale. Secondo la chiesa, Dio ha creato tutte le specie. Secondo la scienza, si è passati da un’unica specie a più specie tramite l’interazione con l’ambiente e la selezione naturale del più forte, inteso come il più adatto a vivere in quelle condizioni ambientali. In natura ogni individuo compete con gli altri per l'uso delle risorse (ad esempio per il cibo, per la luce, per il territorio). In questa competizione vince chi ha le caratteristiche che meglio si adattano all'ambiente (alle condizioni fisico- chimiche e alle interazioni con le altre specie). L’ambiente seleziona la specie più adatta. Le mutazioni genetiche determinano la comparsa di una caratteristica nuova in un individuo che trasmettendola alla prole può portare allo sviluppo di una nuova specie (perché geneticamente diversa da quella iniziale) se tale caratteristica è favorita dall’ambiente. Il processo di cambiamento adattivo per il quale tutte le specie viventi – e solo queste – mutano di generazione in generazione per adattarsi all’ambiente in continua trasformazione si chiama evoluzione.  L’ipotesi della biofilia L’ipotesi della biofilia è stata formalmente presentata nel 1993 da Stephen R. Kellert e Edward O. Wilson in un libro che raccoglie contributi di biologi evoluzionisti (Lynn Margulis, Michael E. Soulé), psicologi ambientali (Roger Ulrich), antropologi (Jared Diamond, Richard Nelson), ecologi (Gordon Orians, Gary Paul Nabhan, Madhav Gadgil, Paul Shepard, David Orr) e filosofi (Holmes Rolston III) per descrivere la biofilia da diversi punti di vista. Wilson successivamente perfezionò ulteriormente l'ipotesi, definendo la biofilia come “la nostra innata tendenza a concentrarci sulla vita e sulle forme simili alla vita e, in alcuni casi, ad affiliarci emotivamente ad esse”. Questa definizione di biofilia è di grande importanza, perché identifica due costrutti fondamentali della biofilia: il fascino che la Natura evoca nell'essere umano e il sentimento di appartenenza che gli esseri umani provano per la Natura in determinate circostanze.  FASCINAZIONE = forma di attrazione attenzione involontaria (no sforzo) riposo recupero affaticamento mentale AFFILIAZIONE = legame affettivo conivolgimento emotivo empatia La “fascinazione” è la forma di attrazione capace di attivare l’attenzione involontaria, cioè un’attenzione che non richiede alcuno sforzo. Le persone rispondono agli ambienti naturali con attenzione involontaria, che a sua volta consente un'attenzione diretta al riposo e al recupero dall'affaticamento mentale sia negli adulti che nei bambini. L’“affiliazione” è un legame affettivo che si instaura con particolari forme di vita e che si realizza in determinate circostanze. Da un punto di vista evolutivo, il sentimento di appartenenza risiede nella nostra capacità di entrare in empatia con le altre creature e di rispondere ai loro bisogni come se fossero i nostri. La capacità di essere empatici può essere un buon predittore della capacità di affiliarsi alla Natura poiché l’empatia è uno stato emotivo innescato dalla situazione emotiva di un’altra persona. Sperimentare il coinvolgimento emotivo con la Natura è il primo passo per sviluppare un sentimento di affiliazione con la Natura. L'empatia normalmente si sviluppa tra due esseri umani; tuttavia, la capacità di provare empatia non è limitata agli esseri umani. Forme di coinvolgimento emotivo e di empatia sono diffuse nei mammiferi. La Natura, soprattutto quella addomesticata, offre ampie opportunità di contatto empatico e può aiutare a ridurre la risposta allo stress. Biofilia e Biofobia La biofilia è innata ma non istintiva Biofilia e biofobia Secondo Wilson “la biofilia non è un singolo istinto ma un complesso di regole di apprendimento che possono essere smontate e analizzate individualmente. I sentimenti modellati dalle regole di apprendimento rientrano in diversi spettri emotivi: dall'attrazione all'avversione, dallo stupore all'indifferenza, dalla tranquillità all'ansia guidata dalla paura”. Da questa affermazione, possiamo dedurre quanto segue: (1) la biofobia – cioè paura e forti risposte di evitamento verso certi stimoli naturali che presumibilmente costituivano rischi durante l’evoluzione è intrinseca e complementare alla biofilia; (2) la biofilia è innata ma non istintiva – è innata perchè ha superato il vaglio della selezione naturale e può essere studiato da una prospettiva filogenetica (cioè c’è una storia evolutiva per cui possiamo studiare la discendenza di questo carattere tra le generazioni umane). Non è istintiva perché non dà luogo a comportamenti rigidi e fissati in maniera deterministica. Nel corso dell’evoluzione, la biofilia è diventata parte del corredo genetico umano, conferendo un vantaggio reale a coloro che sono individui capaci di affiliarsi emotivamente e creativamente con l'ambiente. La biofilia è innata ma non istintiva Sebbene la biofilia sia innata, non è istintiva. L’istinto guida il comportamento in maniera precisa, ma un comportamento troppo preciso è incapace di trarre beneficio dall’apprendimento e dall’esperienza. L’istinto può essere modificato dall’intelligenza attraverso l’esperienza e questo ci distingue dagli altri esseri viventi. Siamo geneticamente predisposti ad apprendere ciò che la Natura può insegnarci, ad acquisire conoscenza dalle nostre esperienze: il codice di comportamento è genetico, ma la sua espressione dipende dalle nostre specifiche esperienze con la Natura. La biofilia consiste in “regole di apprendimento deboli” che lasciano ampia libertà all’individuo. Quelle che sono state selezionate ed ereditate non sono sequenze di risposte o comportamenti particolari ma piuttosto una maggiore suscettibilità verso alcuni stress ambientali e verso la possibilità di stabilire specifici legami tra reazioni individuali e contingenze situazionali. Il comportamento umano non è influenzato dall’istinto come lo è quello animale. L'educazione è fondamentale per la formazione del carattere, e può favorire o meno la formazione di una personalità biofila. L’educazione biofilica non può avvenire in assenza di contatto con la Natura perché “quando gli esseri umani si allontanano dall’ambiente naturale, le regole di apprendimento biofilico non vengono sostituite da versioni moderne altrettanto ben adattate agli artefatti”.  La biofilia è innata Molte prove indicano che la biofilia è un tratto ereditario. In primo luogo, la biofilia è onnipresente nelle culture umane, è un “universale assoluto”; non è nota l'esistenza di culture prive di tratti biofili. Quando una qualità psichica è un universale in assoluto, possiamo ipotizzare che si tratti di un tratto psicobiologico, forgiato nel corso dell'evoluzione. In secondo luogo, la biofilia possiede le caratteristiche considerate tipiche di una caratteristica innata: (1) è presente fin dalla prima infanzia; (2) ha una controparte negli animali, ad esempio si manifesta in comportamenti associati all'allevamento della prole e alla ricerca di riparo e risorse; (3) è soggetto a cambiamenti causati dalla maturazione dell’individuo e dalle interazioni con l’ambiente specifiche di ciascuna persona. Pertanto, la biofilia potrebbe essere un tratto relativamente stabile della personalità di base che si esprime nelle reazioni di un individuo con la Natura e nel comportamento che ne deriva.  La biofilia è un adattamento evolutivo Per circa il 95% della nostra storia evolutiva, gli esseri umani sono sopravvissuti adottando stili di vita di cacciatori-raccoglitori e hanno vissuto secondo la cultura paleolitica. Le loro condizioni di vita richiedevano loro di perfezionare una serie di risposte adattative ai diversi ambienti selvaggi che consentissero loro di riconoscere le qualità di un ambiente in termini di rifugi e risorse che offriva. PALEOLITICO Ambienti sicuri e ricchi di risorse sono una delle precondizioni della biofilia; la loro presenza riduce la risposta allo stress e favorisce il ripristino dei processi cognitive; consentono di riprendersi dall’affaticamento mentale più rapidamente. La capacità di trovare in natura ambienti sicuri e ricchi di risorse si è rivelata efficace nella lotta per la sopravvivenza, conferendo un grande vantaggio evolutivo. Il nostro rapporto con la Natura è cambiato durante il Neolitico, che copre il restante 5% della storia evolutiva dell’umanità. In seguito all’invenzione dell’agricoltura e dell’allevamento del bestiame, circa 14.000 anni fa, gli esseri umani iniziarono a distinguere la Natura domestica (buona) dalla Natura selvaggia (cattiva). Ciò potrebbe aver spinto il tratto biofilo a entrare in un nuovo ciclo di adattamento che ha consentito lo sviluppo di nuovi usi di precedenti adattamenti in risposta alle richieste del nuovo stile di vita neolitico. NEOLITICO Con la Rivoluzione Industriale, iniziata nella seconda metà del XVIII secolo, un periodo irrilevante dal punto di vista evolutivo, corrispondente a meno dello 0,1% della nostra storia, l’uomo cominciò a creare ambienti urbani, caratterizzati da un aumento della densità di popolazione e diminuzione degli spazi verdi. Durante questo periodo, le dimensioni degli agglomerati urbani sono cresciute e attualmente rappresentano l’ambiente di vita di più della metà della popolazione mondiale. La Natura visibile è quasi, anche se non del tutto, scomparsa dagli ambienti urbani, così si è fortemente ridotta l’abbondanza di stimoli naturali favorevoli allo sviluppo della biofilia. RIVOLUZIONE INDUSTRIALE Il Neolitico e la Rivoluzione Industriale hanno generato due momenti di rottura con la Natura, prima con la Natura selvaggia (la natura selvaggia) e poi con la Natura domestica (terreni agricoli). Sebbene questi due momenti di rottura abbiano fortemente influenzato i processi di inculturazione, la predisposizione ad apprendere dalla Natura è rimasta intatta. Infatti, sebbene la natura della Natura da cui possiamo imparare sia cambiata, ci sono molti segnali che suggeriscono che l’impronta della Natura selvaggia rimane profondamente radicata nella psiche umana.  Dalla biofilia alla progettazione biofila Stephen R. Kellert (1943-2016), ecologo della Yale University e co-autore di The Biophilia Hypothesis, è il padre del Biophilic Design. Nel 2006, Kellert ha organizzato una conferenza durante la quale il termine “Biophilic Design” è stato utilizzato per la prima volta per definire un sistema di progettazione ispirato alla biofilia. Nel libro Biophilic Design (2008), Kellert raccoglie le esperienze di biologi, psicologi e architetti, tutti accomunati dal comune interesse per gli ambienti artificiali che rispettano la biofilia umana. L’obiettivo del Biophilic Design è solo apparentemente semplice. Kellert ha riconosciuto due fattori che limitano il potenziale di sviluppare un efficace progetto biofilico: “i limiti della nostra comprensione della biologia dell’inclinazione umana ad attribuire valore alla Natura e i limiti della nostra capacità di trasformare questa comprensione di approcci specifici per la progettazione dell’ambiente costruito”. Kellert ha prodotto 72 attributi di Biophilic Design, che sono stati poi implementati in vari sistemi di certificazione degli edifici e hanno fornito una base per il Biophilic Quality Index. Kellert ha proposto una serie di suggerimenti volti ad aiutare i progettisti a incorporare l’affinità dell’uomo con la Natura nell’ambiente costruito. Questi suggerimenti offrono una serie di opzioni per utilizzare il Biophilic Design in modo efficace, purché sia fatto in modo da rispettare la specificità di ciascun progetto, piuttosto che come una checklist da applicare indiscriminatamente.  La Terrapin Bright Green (TBG) Si tratta di una società di consulenza ambientale e pianificazione strategica impegnata a migliorare l’ambiente umano, fondata da Bill Browning e Cook & Fox Architects. Hanno effettuato una revisione approfondita della letteratura in psicologia ambientale, vale a dire degli studi che indagano gli effetti dell’ambiente costruito sugli esseri umani, con lo scopo di identificare modelli di progettazione che hanno una base scientifica e che gli architetti possano applicare al Biophilic Design. “I 14 Pattern della Progettazione Biofilica” di la Terrapin Bright Green, articolano le relazioni tra la natura, la biologia umana e la progettazione dell’ambiente costruito cosicché possiamo sperimentare i benefici della biofilia per l’essere umano nelle sue applicazioni alla progettazione. Si nota che quattro aspetti (luce, aria, vista e protezione) sono considerati essenziali anche nella Psicologia Evoluzionistica per la ricerca di riparo, mentre tre aspetti (verde, materiali e curiosità) sono considerati essenziali per la ricerca di risorse. Da ciò si può notare, non sorprendentemente, che le caratteristiche del Biophilic Design considerate universali sono, infatti, in linea con l’evoluzione di Homo sapiens nella ricerca di un habitat con rifugi sicuri e risorse affidabili.  Prove sperimentali di Biophilic Design in Italia Il Laboratorio di Ecologia Affettiva (GREEN LEAF) dell’Università della Valle d’Aosta, ha sviluppato due approcci per testare sperimentalmente il Biophilic Design. Una linea di ricerca di base è stata condotta nell'ambito del progetto Biosphera L’altra linea di ricerca riguarda la Progettazione Biofila nel contesto delle scuole, o Ambienti di Apprendimento Innovativi (ILE) basati sulla Natura Prima della riqualificazione biofila Dopo la riqualificazione biofila Il Progetto Biosphera, di proprietà di AktivHaus®, realizza unità abitative sperimentali energeticamente autonome utilizzando le tecnologie più avanzate e innovative oggi disponibili. Il prototipo è 'Biosphera 2.0': un modulo abitativo trasportabile di 25 mq, dotato di tutti i servizi essenziali utili alla vita di tutti i giorni e di installazioni all'avanguardia, come pannelli solari fotovoltaici, illuminazione a LED e sensori di nuova generazione per ridurre l'inquinamento acustico e ottimizzare le prestazioni energetiche, oltre alla strumentazione scientifica necessaria per studiare le reazioni dell'organismo umano ai cambiamenti delle condizioni ambientali esterne al modulo. Il modulo è energeticamente autosufficiente ed è in grado di mantenere una temperatura interna di 21°C in inverno e di 25°C in estate senza ricorrere a fonti energetiche esterne. Il compito dei biologi nel progetto Biosphera è stato quello di eliminare i fattori di stress ambientale nella fase di progettazione, un prerequisito per creare un ambiente progettato biofilicamente. Per testare l'efficacia del lavoro, sono state monitorati 29 volontari (14 maschi e 15 femmine; età media 33,7 anni) che hanno accettato di trascorrere alcuni giorni e notti in Biosphera 2.0. I risultati hanno mostrato che i partecipanti hanno riconosciuto e apprezzato l’assenza di fattori di stress ambientale. Visita la pagina: https://youtu.be/RueMJj7n01I?feature=shared  Il progetto Gressoney-La-Trinité L’esperienza maturata dal progetto Biosphera e da altri progetti è stata successivamente applicata in un progetto in cui è stata ristrutturata una scuola primaria a Gressoney-La Trinité in Valle d'Aosta, con il quale sono stati studiati gli effetti del Biophilic Design sulle prestazioni attenzionali degli studenti e sulla loro affiliazione con la Natura. Un ambiente di apprendimento convenzionale è stato confrontato con un ambiente ILE basato sulla natura e costruito secondo l'approccio Biophilic Design di Terrapin Bright Green e il Biophilic Quality Index. Le osservazioni sperimentali sono state condotte durante tre anni scolastici: sono state condotte in un ambiente di apprendimento convenzionale nel primo anno e in un ambiente biofilo nei due anni successivi. Gli studenti sono stati valutati a intervalli regolari in tre momenti diversi (in autunno, inverno e primavera) di ogni anno scolastico. I risultati hanno mostrato che oltre ad essere preferiti e percepiti come più rigenerativi, gli ambienti di apprendimento progettati biofilicamente erano più efficaci nel supportare le prestazioni attentive degli studenti rispetto agli ambienti di apprendimento convenzionali; inoltre, nel tempo, hanno rafforzato il sentimento di affiliazione degli studenti con la Natura. Il progetto Gressoney-La-Trinité è stato successivamente ampliato coinvolgendo nove scuole della Valle D’Aosta, dove la Progettazione Biofila si è integrata con le tradizioni locali in un progetto realizzato da Vernacular Design. Visita la pagina: https://www.rainews.it/tgr/vda/video/2023/06/ultimo-giorno-di-scuola-nella-primaria-biofila-di- gressoney-la-trinite-e5918f57-f203-4c7a-b437-6b3a97a0d8b2.html  Take home messages L’obiettivo del Biophilic Design è progettare ambienti artificiali che abbiano un effetto positivo sulla salute e sul benessere di chi occupa gli spazi. Questi effetti positivi devono essere misurabili. Inoltre, per garantire che la qualità biofila dei progetti architettonici continui a migliorare, è necessario sviluppare linee guida basate sui risultati di test appositamente sviluppati e condotti secondo criteri scientifici. Queste linee guida potrebbero poi essere convertite in un manuale per assistere i progettisti e garantire il successo del loro lavoro. Il Biophilic Design è considerato di successo quando è in grado di riconnettere gli esseri umani alla Natura, un obiettivo molto più ambizioso che semplicemente portare la Natura negli spazi creati dall’uomo.  Take home messages La Progettazione Biofila tocca le corde più profonde della psiche umana. Queste corde toccate sono legate al nostro bisogno di riscoprire un'affinità con la Natura e di sentirci nuovamente uniti ad essa, che comporta anche l'accettazione del lato pericoloso della Natura, che suscita in noi reazioni biofobiche. Riconnettersi con la Natura non significa ritornare allo stile di vita dei cacciatori/raccoglitori del Paleolitico ma conoscere e valorizzare gli aspetti di riconnessione che ci permettono di raggiungere l'equilibrio fisico e mentale in modo più rapido ed efficace.  Corso di Laurea magistrale in Architettura Ecologia e Sostenibilità AA. 2024-2025 Docente: Dott.ssa Silvia Pulina  Ecologia Il termine ecologia deriva dalle parole greche oikos che significa «casa», e logos che significa «studio». Ha la stessa etimologia di economia che significa «gestione della casa». L’ecologia è la scienza che studia le relazioni tra gli organismi viventi e l’ambiente.  Elementi di Ecologia © Pearson Italia S.p.A. Condizioni ambientali di preferenza Competizione tra specie per le risorse Interazione tra le specie Modifica dell’ambiente  Ecologia L’ecologia è la scienza che studia le relazioni tra gli organismi viventi e l’ambiente. Questa definizione è soddisfacente finché si considerano «relazioni» e «ambiente» nei loro significati più completi. Ambiente: comprende le condizioni fisico-chimiche, ma anche le componenti biologiche (viventi) che caratterizzano il contesto in cui vive un organismo. Relazioni: include sia le interazioni con il mondo fisico-chimico sia quelle con i membri della propria specie e di altre specie. In senso ampio si considerano due componenti basilari interagenti: quella vivente o biotica, e quella non vivente (fisica e chimica) o abiotica. Gli organismi sia animali che vegetali interagiscono con l’ambiente. Tutte le condizioni fisiche e chimiche che circondano gli organismi viventi, come la temperatura ambientale (condizione fisica), l’intensità luminosa (condizione fisica), la concentrazione di ossigeno (condizione chimica) e di anidride carbonica (condizione chimica), influenzano processi fisiologici basilari (ad esempio la respirazione, la termoregolazione corporea), determinanti per la sopravvivenza e l’accrescimento. Tra gli organismi viventi, ogni specie ha delle condizioni ambientali di preferenza, cioè ad esempio, ogni specie necessita di una determinata temperatura, intensità luminosa e quantità di cibo per la sua sopravvivenza. Inoltre, ogni specie compete per queste risorse con altre determinate specie e ha determinati predatori da evitare. Questo è il motivo per cui in aree geografiche diverse, che hanno diverse condizioni ambientali e biologiche, troviamo specie di animali e vegetali diverse. Lo scopo ultimo di tutti gli organismi viventi è riprodursi, cioè trasmettere i propri geni alle generazioni successive. Questo permette la sopravvivenza della specie. Le relazioni tra gli organismi viventi sono complesse, poiché ciascun organismo non solo risponde all’ambiente fisico-chimico, ma al tempo stesso lo modifica, determinandone alcune caratteristiche e quindi diventandone parte. Ad esempio, le chiome degli alberi che costituiscono la chioma di una foresta intercettano la luce per poter svolgere la fotosintesi clorofilliana. Nel fare questo, modificano l’ambiente sottostante, riducendo l’irraggiamento solare e abbassando la temperatura dell’aria. Alcuni uccelli che si nutrono di insetti ne riducono il numero nello strato di foglie morte della lettiera. In questo modo, da un lato modificano l’ambiente per gli altri organismi che dipendono da questa risorsa trofica (alimentare) condivisa, dall’altro influenzano anche indirettamente le interazioni tra le diverse specie di insetti che vivono nel tappeto forestale.  L’ecologia in architettura Ogni specie vivente: necessita di determinate risorse ambientali per vivere; compete con le altre specie per queste risorse; evita la predazione; modifica l’ambiente in cui vive. L’uomo è una delle tante specie di animali viventi. Necessita di precise condizioni ambientali per vivere, compete con altre specie per le risorse vitali, ha determinati predatori da evitare. L’attività dell’uomo modifica l’ambiente e le risorse necessarie per la vita delle altre specie. L’organizzazione gerarchica dei sistemi ecologici Individuo: Paesaggio: È il livello più basso di È un mosaico di comunità ed organizzazione dei ecosistemi su una precisa sistemi ecologici. porzione di ambiente terrestre o acquatico. Popolazone: Bioma: È un gruppo di individui della Sono ampie regioni stessa specie che occupa una caratterizzate da tipologie simili determinata area. di ecosistemi (ad esempio il bioma a prateria comprende tutte le praterie del globo). Comunità: È l’insieme delle popolazioni di Biosfera: specie diverse che occupa una È il sottile strato del pianeta determinata area. Terra in cui sono presenti tutte le forme viventi (idrosfera, litosfera, atmosfera). Ecosistema: La Biosfera è il livello più alto di È il contesto in cui gli organismi interagiscono con l’ambiente (ad organizzazione dei sistemi ecologici. esempio un lago, una prateria, ma anche una pozzanghera).  Le comunità e la loro struttura biologica La comunità è definita nel senso più ampio come un insieme di specie che occupano una determinata area e interagiscono tra loro direttamente o in maniera indiretta. L’habitat descrive il luogo fisico, caratterizzato da un insieme di condizioni ambientali (fisico- chimiche), in cui un particolare organismo vive e si riproduce. La nicchia ecologica di una specie è la gamma delle condizioni fisiche e chimiche che le permettono di persistere (sopravvivere e riprodursi). Nello specifico, l’insieme delle condizioni ambientali in cui una specie può persistere definisce la nicchia fondamentale. Tuttavia, la risposta di una specie all’ambiente può essere modificata dalle interazioni con le altre specie. La nicchia realizzata è la porzione della nicchia fondamentale che una specie effettivamente sfrutta per effetto delle interazioni con altre specie. Elementi di Ecologia © Pearson Italia S.p.A. Ad esempio, due specie di tifa (pianta) crescono lungo i bordi degli stagni del Michigan: Typha latifolia domina nelle acque più basse, mentre Typha angustifolia occupa le acque più profonde e più lontane dalla riva. Quando ciascuna delle due specie viene fatta crescere sperimentalmente in assenza dell’altra, il confronto dei risultati sperimentali con la loro distribuzione in natura dimostra che la competizione tra le due specie determina la loro nicchia realizzata. Infatti, entrambe le specie possono vivere in acque basse, ma solo la T. angustifolia può svilupparsi anche in acque più profonde di 80 cm. Quando le due specie crescono insieme, T. latifolia ha il sopravvento su T. angustifolia nell’utilizzo della luce, dei nutrienti e dello spazio, limitando la distribuzione di T. angustifolia in acque più profonde. La massima abbondanza di T. angustifolia si osserva in acque profonde, dove T. latifolia non può sopravvivere. In caso di competizione per le risorse tra le specie, la nicchia realizzata delle specie che competono è una riduzione della loro nicchia fondamentale. Ecological systems vs Conventional human-made systems  Ecological systems Human-made systems Densely interconnected and symbiotic Disconnected and mono-functional Lao et al. 2020. PlosOne 15(8): e0232384 Multiple relationships Interconnected networks  Interazioni tra specie Le specie non possono essere considerate isolate tra loro. In natura non esiste l’isolamento. Le specie che occupano lo stesso spazio fisico, sia esso un lago, un torrente, una foresta o un campo coltivato, interagiscono in vari modi. Elementi di Ecologia © Pearson Italia S.p.A. La competizione è una relazione in cui due o più individui o due o più specie sono influenzate negativamente in quanto condividono una risorsa che scarseggia (ad esempio cibo, luce, territorio). Simbiosi: è l’associazione intima e protratta tra due o più organismi di specie differenti. Mutualismo: è una relazione simbiotica tra organismi di specie diverse. Entrambe le specie traggono vantaggio da questa associazione stretta e prolungata. Simbiosi mutualistica: pesce remora e squalo Simbiosi mutualistica: airone guardaboi e il bestiame La relazione di competizione per il cibo Autotrofi/Produttori primari = organismi (piante, alghe e cianobatteri) che ottengono l’energia di cui hanno bisogno dalla luce solare. Utilizzano i nutrienti inorganici (azoto, fosforo) e sali minerali disponibili nell’ambiente (nel suolo, in acqua) e li trasformano in sostanza organica attraverso il processo di fotosintesi clorofilliana (luce + anidride carbonica = composti organici + ossigeno). Eterotrofi/Produttori secondari = organismi predatori che ricavano energia dal consumo di tessuti vegetali e/o animali. Vengono suddivisi in erbivori, carnivori e onnivori sulla base del fatto che consumino tessuti vegetali, animali, o di ambedue i tipi. Decompositori = organismi (batteri e funghi) che si cibano di sostanza organica morta, sia animale che vegetale, e che la decompongono. Attraverso il processo di decomposizione trasformano la sostanza organica morta rilasciando i nutrienti inorganici necessari per la vita dei vegetali (rimettono in circolo i nutrienti). Saprofagi = organismi (avvoltoi, lombrichi) che si nutrono di materia organica morta, animale o vegetale, in avanzato stato di decomposizione. Predatori, decompositori e saprofagi sono tutti eterotrofi, ma i predatori si nutrono di organismi vivi, mentre i decompositori e i saprofagi di organismi morti. LA «CATENA ALIMENTARE» È UNA SEMPLIFICAZIONE DELLA REALTÀ  Le reti trofiche Una rete trofica rappresenta l’interazione delle diverse specie di una comunità nel processo di acquisizione delle risorse trofiche. La rappresentazione grafica è in genere un diagramma descrittivo: una serie di frecce, ciascuna rivolta da una specie verso l’altra, che rappresenta il flusso di energia in forma di cibo dalle prede (gli organismi che vengono consumati) ai predatori (i consumatori). Elementi di Ecologia © Pearson Italia S.p.A. Per esempio le cavallette si cibano di erba, i passeri mangiano le cavallette e i falchi predano i passeri. Queste relazioni possono essere scritte come segue: erba cavalletta passero falco Tuttavia le relazioni trofiche in natura non sono catene alimentari rappresentabili come semplici linee dritte, ma piuttosto coinvolgono numerose catene alimentari connesse in una complessa rete trofica con collegamenti che portano dai produttori primari (autotrofi) a una serie di consumatori (eterotrofi). Queste reti trofiche sono altamente intrecciate, con connessioni che rappresentano un’ampia varietà di connessioni tra specie. Terminologia fondamentale utilizzata per descrivere la struttura delle reti trofiche Elementi di Ecologia © Pearson Italia S.p.A.  I livelli trofici SPECIE TERMINALI o APICALI solo predatori una catena a si nutrono di produttori secondari/animali si nutrono di produttori SPECIE INTERMEDIE primari/vegetali sia prede che predatori SPECIE BASALI solo prede Nella realtà, cioè in natura, le rete trofiche sono molto complesse, quindi gli ecologi spesso semplificano la rappresentazione delle reti trofiche includendo le specie in categorie più ampie, che rappresentano gruppi generali basati sulle fonti nutrizionali. Questi gruppi sono definiti livelli trofici, dalla parole greca «trophikos» che significa «nutrimento». Le specie chiave Elementi di Ecologia © Pearson Italia S.p.A. Si definiscono specie chiave (keystone species) quelle che svolgono un ruolo particolare e significativo, con un effetto sulla comunità sproporzionato rispetto alla loro abbondanza numerica. La loro rimozione determina cambiamenti nella struttura della comunità e spesso provoca una perdita consistente di diversità. Il loro ruolo nella comunità può essere quello di creare o modificare gli habitat o di influenzare le interazioni tra le altre specie. Ad esempio, l’elefante africano ha un ruolo fondamentale nelle comunità di savana dell’Africa meridionale. Questo animale è erbivoro e si nutre delle parti brucabili di piante legnose come alberi e arbusti. Gli elefanti hanno una modalità di alimentazione distruttiva e spesso sradicano, rompono e distruggono le piante di cui si nutrono. La riduzione di alberi e arbusti determinata dal consumo degli elefanti favorisce la crescita di piante erbacee (aumento della produttività della prateria) perché si riducono le zone d’ombra determinate dalla presenza degli alberi e arbusti e questo favorisce la presenza di altri erbivori che si nutrono delle piante erbacee. Inoltre, la distruzione degli alberi crea una varietà di habitat per i vertebrati di taglia più piccola, ad esempio per le lucertole arboricole. Si è anche osservato un aumento della diversità di piante erbacee e di uccelli in siti occupati dagli elefanti. Elementi di Ecologia © Pearson Italia S.p.A. Un altro esempio di keystone species è quello della lontra di mare nelle comunità delle foreste delle alghe brune presenti nelle acque costiere del Pacifico nord- occidentale. Elementi di Ecologia © Pearson Italia S.p.A.  Interazioni tra specie, perché ci interessa? Dobbiamo essere consapevoli che se l’uomo interviene su una specie, in realtà interviene su più specie, quelle in relazione con esse. Ad esempio se tagliamo un albero, non stiamo solo agendo negativamente sull’albero ma anche su tutte quelle altre specie di vegetali e animali in relazione con quell’albero (ad esempio le specie di uccelli e di insetti che vivono nell’albero). Quando introduciamo una specie in un ecosistema dobbiamo considerare gli effetti di questa specie sulle altre in termini di relazioni, di competizione per le risorse (ad esempio il territorio, il cibo). Carpobrotus edulis è originaria del Sud Africa che è stata introdotta nel bacino del Mediterraneo nel ‘900 a scopo ornamentale. Essendo una specie invasiva, oggi ha completamente sostituito diverse specie di piante autoctone causando una forte riduzione della biodiversità in ambienti costieri. Ecological systems vs Conventional human-made systems Ecological systems Human-made systems Distributed and diverse Often centralised and mono-cultural Biodiversity Multidisciplinarity Architect Chemist Urbanist Ecologist Engineer Physicist Geologist Each species is important High degree of biological diversity  La biodiversità Il termine biodiversità è una versione abbreviata delle due parole "diversità biologica", coniate da Edward O. Wilson negli anni '80. La definizione formale data dalla Convenzione sulla Diversità Biologica è che “diversità biologica significa la variabilità tra gli organismi viventi di qualsiasi tipo, includendo gli ecosistemi terrestri, marini e altri ecosistemi acquatici e i complessi ecologici di cui fanno parte; ciò include la diversità all'interno delle specie, tra le specie e degli ecosistemi”. La Convenzione sulla Diversità Biologica è un trattato internazionale adottato nel 1992 al fine di tutelare la diversità biologica. Wilson and Primack 2019, Conservation Biology in Sub-Saharan Africa, Cambridge, UK.  Diversità genetica a livello di popolazione intesa come varietà dell’informazione genetica contenuta nei diversi individui di una stessa specie Wilson and Primack 2019, Conservation Biology in Sub-Saharan Africa, Cambridge, UK.  Diversità specifica a livello di comunità intesa come diversità di specie in una comunità A - Panthera tigris, B - Panthera uncia, C - Panthera pardus, D - Panthera onca, E - Panthera leo Wilson and Primack 2019, Conservation Biology in Sub-Saharan Africa, Cambridge, UK.  Diversità ecosistemica a livello di ecosistema intesa come diversità di comunità in un ecosistema, ma anche come diversità di ecosistemi in un’area Wilson and Primack 2019, Conservation Biology in Sub-Saharan Africa, Cambridge, UK.  La biodiversità alle diverse scale spaziali: Diversità Alpha (α) Diversità Gamma (γ) Diversità Beta (β) è la diversità specifica di è la diversità specifica di Si calcola dividendo la diversità una comunità locale, in un’intera regione che γ per la α e descrive come varia un’area più o meno include più ecosistemi, la diversità specifica tra habitat uniforme, come un lago come un continente. o tra ecosistemi attraverso o una foresta. un’intera regione. Wilson and Primack 2019, Conservation Biology in Sub-Saharan Africa, Cambridge, UK.  Quali sono le caratteristiche degli ecosistemi con elevata biodiversità? 1. Superficie estesa 2. Ridotto isolamento 3. Maggiore stabilità a lungo termine  Come è distribuita e varia la biodiversità La ricchezza in specie aumenta con la complessità della struttura vegetale. La biodiversità di un ecosistema, in genere, aumenta con l’estensione della sua superficie perché aumenta la sua eterogeneità ambientale strutturale (habitat diversi = vegetali diversi = animali diversi) e la disponibilità di risorse. La biodiversità tende ad essere ridotta in aree isolate perché l’immigrazione di specie da aree vicine è più bassa. Una maggiore stabilità a lungo termine determina una maggiore biodiversità. Infatti, una comunità più vecchia è più diversificata. Questo ad esempio è dovuto al fatto che un lungo periodo temporale è necessario per osservare speciazioni (evoluzione di nuove specie), per la strutturazione delle interazioni biologiche, per osservare l’immigrazione di specie da aree vicine. MAGGIORE STABILITÀ SIGNIFICA ANCHE PREVEDIBILITÀ (la variabilità stagionale è ad esempio prevedibile). Questo spiega perché la biodiversità è maggiore alle basse latitudini ed esiste un gradiente latitudinale in declino verso le alte latitudini. Infatti, la grande diversità di specie delle regioni tropicali viene spiegata in parte dai lunghissimi periodi durante i quali le condizioni climatiche e ambientali si sono mantenute relativamente costanti consentendo l’evoluzione di un’ampia e specializzata varietà di forme viventi. Al contrario nell’emisfero boreale le grandi glaciazioni quaternarie hanno provocato numerosi cambiamenti ambientali e la scomparsa di molte specie alle alte latitudini.  Foreste pluviali equatoriali Comprendono circa il 50% delle specie attualmente riconosciute su una superficie pari al 7% delle terre emerse. Nuameh-Agbolosoo et al. 2015. The international journal of humanities & social studies, 3: 285-293.  Barriere coralline La più importante si trova lungo la costa orientale dell’Australia e comprende l’8% delle specie di pesci globalmente riconosciute nel pianeta su un’area pari allo 0,1% degli oceani. Environmental Protection Agency’s (EPA), Coral Reef Biocriteria Working Group, United States, July 2007  Mari profondi Sono ambienti antichi, vasti e stabili. Harden-Davies et al. 2020, Report for the Alliance of Small Island States, University of Wollongong, Australia, October 2020. Un alto grado di diversità biologica rende un sistema naturale resistente e resiliente. RESISTENZA: rappresenta la capacità di un ecosistema di resistere a perturbazioni e mantenere intatte la sua struttura e le sue funzioni. Viene misurata dal grado di cambiamento rispetto alla situazione di equilibrio (es., la capacità di una foresta di resistere alla siccità o ad attacchi di parassiti). RESILIENZA: è la capacità di un ecosistema di ritornare allo stato precedente dopo le modifiche causate da un fattore perturbante. Rappresenta quindi la capacità di recupero quando il sistema è modificato da una perturbazione (es., la capacità di una foresta di riprendersi dopo un intenso incendio). Una maggiore diversità di specie implica una maggiore probabilità della presenza di specie che svolgono ruoli importanti per l’ecosistema e una più vasta gamma di caratteristiche funzionali e interazioni trofiche che creano vie alternative al flusso di energia, aumentando così la capacità dell’ecosistema di resistere al disturbo.  Conservazione della biodiversità Durante la XV Conferenza delle Nazioni Unite sulla Biodiversità (Montreal, dicembre 2022) la biodiversità è stata definita come: la chiave di successo dei sistemi naturali una ricchezza da tutelare La perdita di biodiversità si verifica quando una specie, o solo una parte del suo patrimonio genetico, o quando un ecosistema scompare per sempre. The International Union for Conservation of Nature (IUCN) Fonte IUCN  Cause di riduzione della biodiversità Cambiamento climatico Alterazione fisica degli habitat Inquinamento Caccia eccessiva Introduzione di specie esotiche La IUNC aggiorna periodicamente una lista rossa di specie a rischio estinzione consultabile a questo link: https://www.iucnredlist.org/search?permalink=0b9e6be2-95dc-41de-bed8- 8d6985dbf8c6 Nello stesso sito vengono riportate le linee guida per la tutela della biodiversità. IUCN Red List of Threatened Species Gli hotspots di biodiversità (34) sono aree caratterizzate da: alta concentrazione di specie endemiche (almeno 1500 specie vegetali endemiche, pari allo 0,5% del totale mondiale); esposte a rapida perdita di habitat (deve aver subito la perdita di almeno il 70% del suo habitat originale). Una specie è endemica se presente solo su un’area geografica ben definita, particolarmente suscettibile di estinzione. Posidonia oceanica è una pianta acquatica endemica del Mediterraneo Anche il bacino del Mediterraneo è riconosciuto come hotspot di biodiversità: 10% delle piante superiori conosciute, corrispondendo a solo l’1,6% delle terre emerse dal 4 al 18% di specie conosciute di organismi marini macroscopici, su un’area pari allo 0,82% degli oceani oltre 22.500 specie di piante vascolari, di cui 11.700 endemiche (oltre il 50%), concentrate soprattutto nelle isole, penisole, scogliere rocciose e sulle vette delle montagne. Principali minacce: cambiamento climatico antropizzazione delle coste urbanizzazione uso intensivo in agricoltura di fertilizzanti ricchi di azoto e fosforo e la conseguente eutrofizzazione inquinamento causato dalle acque di scarico crescente espansione turistica sversamenti di idrocarburi prelievo delle risorse ittiche  TAKE HOME MESSAGE La biodiversità è un bene prezioso e deve essere conservata perché rende un sistema naturale resistente e resiliente e un sistema resistente e resiliente garantisce l’efficacia dei servizi svolti dagli ecosistemi naturali e indispensabili per l’umanità Servizi ecosistemici Beni ecosistemici  Servizi e beni ecosistemici La biodiversità è un bene prezioso e va conservato perché rende il sistema più stabile e perciò garantisce l’efficacia dei servizi svolti dagli ecosistemi naturali e indispensabili per l’umanità. La funzione ecosistemica è la capacità dei processi e delle componenti naturali di fornire beni e servizi che soddisfino i bisogni umani, sia direttamente che indirettamente. Su scala globale, si stima che gli ecosistemi marini producano il 63% di tutti i servizi ecosistemici mondiali, con un valore annuo totale di 33 trilioni di dollari USA. Esempi di servizi ecosistemici sono la pesca, con tutte le attività ad essa connesse, e tutti i contesti ricreazionali che possono svilupparsi nell’ecosistema, come la balneazione e le attività di educazione ambientale. Un esempio di bene ecosistemico in ambiente marino è il pesce ed il cibo in generale raccolto in mare. Le funzioni ecosistemiche e i relativi servizi e beni, hanno una stretta relazione con la struttura della comunità e, quindi, con la biodiversità. La conoscenza delle risorse biologiche è perciò centrale non solo nei settori della biologia della conservazione, ma anche per lo sviluppo della società umana. La biodiversità, perché dobbiamo preservarla? ecosistema con alto grado di diversità = ecosistema stabile = funzione ecosistemica più efficace = garantisce servizi e beni ecosistemici indispensabili per l’umanità La fattoria dei nostri sogni Film di John Chester (2018)  Corso di Laurea magistrale in Architettura Ecologia e Sostenibilità AA. 2024-2025 Docente: Dott.ssa Silvia Pulina Le comunità biologiche hanno caratteristiche fisiche. In ambiente terrestre, la struttura fisica delle comunità è definita dalla disposizione spaziale degli organismi (fattori biotici). La forma e la struttura fisica delle comunità terrestri sono definite soprattutto dalla vegetazione. In una foresta, ad esempio, la dimensione, l’altezza delle specie arboree così come la loro numerosità e distribuzione spaziale definiscono gli attributi fisici della comunità (per comunità intendiamo tutte le specie vegetali Foresta decidua temperata e animali che vivono in una determinata area). Nell’immagine a fianco è rappresentata la stratificazione verticale della vegetazione. Savana tropicale Elementi di Ecologia © Pearson Italia S.p.A.  La struttura verticale dei vegetali fornisce l’habitat fisico nel contesto del quale vivono molti animali. Elementi di Ecologia © Pearson Italia S.p.A. Dinamiche spaziali delle comunità  Zonazione Spostandosi nello spazio attraverso il paesaggio (orizzontalmente e verticalmente), la struttura fisica delle comunità cambia. Elementi di Ecologia © Pearson Italia S.p.A. Questi cambiamenti sono dovuti alla presenza di diverse condizioni ambientali lungo un gradiente spaziale (orizzontale e verticale). Lungo un gradiente spaziale possono variare variabili abiotiche, come ad esempio la topografia, la profondità dell’acqua, l’ossigenazione del sedimento e la salinità, ma anche le interazioni tra specie (variabili biotiche). Questo può produrre cambiamenti nelle specie presenti e nella loro abbondanza relativa. Questi cambiamenti nello spazio della struttura fisica delle comunità sono noti come zonazione. Zonazione lungo un gradiente tidale (di marea) Take-home message: L’eterogeneità ambientale determina la diversità delle comunità. Poiché le condizioni ambientali cambiano da luogo a luogo (nello spazio), da luogo a luogo cambiano anche le specie vegetali e animali presenti e le modalità con cui esse interagiranno. Dinamiche temporali delle comunità La struttura delle comunità varia nel tempo così come nello spazio. I campi abbandonati ed i pascoli, per esempio, sono aspetti comuni delle regioni agricole delle zone temperate, che in passato erano ricoperte da foreste. Quando il terreno dei campi o dei pascoli non viene più curato si sviluppano specie erbacee ed erbe infestanti. In pochi anni, gli stessi campi, ora ricoperti di erbacee, vengono invasi dagli arbusti. Questi arbusti vengono infine sostituiti da varie specie di pino che con il tempo formano una foresta. Molti anni dopo, questo terreno abbandonato ospiterà una foresta di aceri, querce ed altre specie arboree. Elementi di Ecologia © Pearson Italia S.p.A. Una sere costituita da diversi stadi serali: TEMPO Stadio giovanile Stadio maturo Stadio stazionario Specie pioniere Specie buoni competitori Climax alta richiesta di luce più tolleranti l’ombra tollerano l’ombra annuali biennali o perenni vita lunga rapida crescita taglia maggiore grossa taglia riproduzione precoce investono in biomassa radici ben sviluppate taglia piccola (radici, legno, foglie) il sistema più resistente chi arriva prima, occupa