1. 13/11/11 1 1

2. Il nuovo Invito alla biologia.blu
13/11/11
H. Curtis, N. S. Barnes, A. Schnek, A. Massarini
Il nuovo Invito alla biologia.blu 2 2 2

3. Risorse e problematiche dei sistemi ambientali
13/11/11
Capitolo E10
Risorse e problematiche dei sistemi ambientali 3
Curtis et al., Il nuovo Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2017 3 3

4. Le risorse naturali Lezione 1 4 13/11/11 4
Curtis et al., Il nuovo Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2017 4 4

5. L’ambiente e le attività umane
13/11/11
L’ambiente e le attività umane
Le attività umane stanno esercitando una profonda influenza
sugli equilibri della biosfera, alterando i flussi energetici e i cicli biogeochimici del pianeta.
Bruciando combustibili fossili abbiamo modificato il ciclo del carbonio estraendolo dal sottosuolo e immettendolo in atmosfera sotto forma di CO2.
L’uso massiccio di fertilizzanti in agricoltura ha alterato i cicli dell’azoto e del fosforo.
Nuova era geologica: Antropocene. 5
Curtis et al., Il nuovo Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2017 5 5

6. Risorse rinnovabili e non rinnovabili
13/11/11
Risorse rinnovabili e non rinnovabili
Risorse rinnovabili: possono essere rigenerate con sufficiente rapidità da non esaurirsi secondo la nostra scala temporale (radiazione solare, vento, maree, energia potenziale dell’acqua).
Risorse non rinnovabili: non sono illimitate e possono esaurirsi, perché il pianeta non è in grado di rigenerarle nell’arco di qualche generazione (combustibili fossili, suolo fertile). 6
Curtis et al., Il nuovo Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2017 6 6

7. I servizi ecosistemici /1
13/11/11
I servizi ecosistemici /1
Gli ecosistemi offrono alcuni benefici, chiamati servizi ecosistemici:
servizi di supporto (riciclo dei nutrienti, produzione primaria, formazione dei suoli, impollinazione delle colture);
fornitura di beni (cibo, acqua, legname, combustibili);
servizi di regolazione (del clima, della depurazione dell’acqua e dell’aria, del riciclo di rifiuti…);
servizi culturali (benefici non materiali, ma di natura estetica, spirituale, educativa e ricreativa). 7
Curtis et al., Il nuovo Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2017 7 7

8. I servizi ecosistemici /2
13/11/11
I servizi ecosistemici /2
Secondo gli esperti del Millennium Ecosystem Assessment circa il 60% dei servizi ecosistemici del pianeta è stato degradato, minandone la capacità di offrire beni e servizi alle comunità umane, in particolare a quelle più povere
e vulnerabili.
Esempi di degrado:
perdita di biodiversità;
scomparsa delle api (effetti sull’impollinazione). 8
Curtis et al., Il nuovo Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2017 8 8

9. Lo sviluppo sostenibile
13/11/11
Lo sviluppo sostenibile
Sviluppo sostenibile: un modello di sviluppo «che permetta di soddisfare i bisogni del presente senza compromettere la stessa possibilità alle generazioni future». (dal rapporto Our Common Future, 1987, Nazioni Unite)
I problemi ambientali e quelli socioeconomici (povertà e iniquità nell’accesso alle risorse) sono interdipendenti.
Agenda 21, dopo la Conferenza di Rio de Janeiro del 1992: programma d’azione per il XXI secolo per favorire la conservazione delle risorse e la riduzione della povertà. 9
Curtis et al., Il nuovo Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2017 9 9

10. Inquinamento e rifiuti Lezione 2 10 13/11/11 10
Curtis et al., Il nuovo Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2017 10 10

11. L’inquinamento ambientale
13/11/11
L’inquinamento ambientale
L’inquinamento ambientale è definito come l’alterazione o la contaminazione di un ambiente (naturale o antropico) da parte di agenti inquinanti prodotti da attività umane.
Secondo l’OMS, l’inquinamento atmosferico è responsabile di 7 milioni di morti premature ogni anno.
L’inquinamento idrico causa il degrado di ecosistemi marini, fluviali e lacustri, soprattutto per effetto di agenti chimici derivanti da attività industriali.
L’inquinamento del suolo è aggravato dal possibile accumulo di agenti inquinanti, che possono risalire lungo la catena alimentare. 11
Curtis et al., Il nuovo Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2017 11 11

12. 13/11/11
I rifiuti
I rifiuti prodotti dalle attività umane sono una fonte importante di inquinamento.
Secondo la normativa italiana, i rifiuti si distinguono in:
rifiuti urbani (domestici e non);
rifiuti speciali (prodotti da imprese commerciali, artigiane o industriali).
Sono classificati in non pericolosi e pericolosi (scorie di combustione, scarti della attività estrattive, residui della lavorazione di materiali plastici o metallici, rifiuti chimici, fanghi di depurazione delle acque, rifiuti elettronici, rifiuti nucleari). 12
Curtis et al., Il nuovo Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2017 12 12

13. La gestione dei rifiuti urbani
13/11/11
La gestione dei rifiuti urbani
La produzione di rifiuti aumenta con la popolazione, ma è correlata anche agli stili di vita e di consumo.
Recupero dei rifiuti o riciclo: dopo opportuni trattamenti, i rifiuti tornano ad avere un valore economico e possono quindi rientrare nel circuito produttivo.
Smaltimento dei rifiuti: i rifiuti sono restituiti all’ambiente mediante conferimento in discarica o incenerimento.
Raccolta differenziata: facilita il recupero dei rifiuti. 13
Curtis et al., Il nuovo Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2017 13 13

14. I cambiamenti climatici
13/11/11
Lezione 3
I cambiamenti climatici 14
Curtis et al., Il nuovo Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2017 14 14

15. 13/11/11
L’effetto serra
In ogni epoca storica la temperatura del pianeta risulta correlata alla concentrazione atmosferica di CO2. A ogni aumento dei livelli di CO2 in atmosfera si osserva un aumento della temperatura media globale.
Alcuni gas in atmosfera (tra cui CO2) trattengono parte del calore emesso dalla Terra sotto forma di radiazione infrarossa (effetto serra). 15
Curtis et al., Il nuovo Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2017 15 15

16. Il riscaldamento globale
13/11/11
Il riscaldamento globale
Negli ultimi decenni i climatologi hanno osservato un’accelerazione del riscaldamento globale, attribuita alle emissioni antropiche di gas serra che si accumulano in atmosfera (CO2, metano, vapore acqueo, diossido di azoto).
Nel quinto rapporto dell’IPCC (Intergovernmental Panel on Climate Change), pubblicato fra il 2013 e il 2014, si conclude che il riscaldamento globale è ormai «inequivocabile» ed è dovuto in gran parte alle attività umane. 16
Curtis et al., Il nuovo Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2017 16 16

17. Scenari climatici futuri
13/11/11
Scenari climatici futuri
Il clima dei prossimi decenni dipenderà soprattutto dalla concentrazione atmosferica dei gas serra.
Secondo l’ultimo rapporto dell’IPCC, le previsioni indicano che entro la fine del secolo la temperatura media globale aumenterà fra un minimo di 1,5 °C e un massimo di 4,8 °C rispetto ai livelli preindustriali.
Andamento della CO2 negli
ultimi milioni di anni. 17
Curtis et al., Il nuovo Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2017 17 17

18. Gli effetti del riscaldamento globale
13/11/11
Gli effetti del riscaldamento globale
Gli effetti negativi del riscaldamento globale sono già molto evidenti sugli ecosistemi più vulnerabili, come le regioni artiche e le barriere coralline:
fusione dei ghiacci;
innalzamento del livello medio dei mari;
acidificazione degli oceani;
aumento dei fenomeni meteorologici estremi. 18
Curtis et al., Il nuovo Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2017 18 18

19. Le politiche di mitigazione
13/11/11
Le politiche di mitigazione
Per limitare gli impatti dei cambiamenti climatici occorre ridurre le emissioni con opportune politiche, strategie e misure di mitigazione.
Per contenere l’aumento delle temperature medie entro la soglia di 2 °C rispetto ai livelli preindustriali, entro il 2050 dovremo ridurre le emissioni di CO2 del 40-70% rispetto ai livelli del 2010, e azzerarle del tutto entro il 2100.
Conferenza di Parigi sui cambiamenti climatici (12/12/2015): nuovo accordo sul clima, che impegnerà tutte le nazioni. 19
Curtis et al., Il nuovo Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2017 19 19

20. Adattamento ai cambiamenti climatici
13/11/11
Adattamento ai cambiamenti climatici
Oltre alle politiche di mitigazione, è necessario sviluppare anche strategie di adattamento ai cambiamenti climatici.
Il riscaldamento globale minaccia soprattutto le comunità più povere e vulnerabili, che hanno meno risorse per difendersi dagli impatti dei cambiamenti climatici (siccità, innalzamento dei mari).
Barriere di protezione contro l’innalzamento
del mare nell’atollo di Kiribati. 20
Curtis et al., Il nuovo Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2017 20 20

21. La sfida energetica Lezione 4 21 13/11/11 21
Curtis et al., Il nuovo Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2017 21 21

22. I combustibili fossili /1
13/11/11
I combustibili fossili /1
Oggi i combustibili fossili (carbone, petrolio e gas), che forniscono circa l’80% dell’energia primaria consumata nel mondo, hanno il grande vantaggio di fornire energia a basso costo in forma concentrata, trasportabile e immagazzinabile.
Oltre ai giacimenti tradizionali, oggi le compagnie petrolifere puntano sui giacimenti sottomarini o sull’estrazione di greggio impregnato nelle sabbie bituminose. 22
Curtis et al., Il nuovo Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2017 22 22

23. I combustibili fossili /2
13/11/11
I combustibili fossili /2
Il gas naturale non sembra prossimo all’esaurirsi, e le nuove tecniche di fratturazione idraulica (o fracking) permettono di estrarre anche il gas intrappolato nelle rocce scistose. 23
Curtis et al., Il nuovo Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2017 23 23

24. Le energie rinnovabili
13/11/11
Le energie rinnovabili
L’impatto ambientale delle fonti energetiche fossili rende necessario trovare fonti di energia alternative meno inquinanti.
Negli ultimi anni si è così assistito a un significativo sviluppo delle tecnologie per sfruttare le fonti energetiche rinnovabili:
radiazione solare;
vento;
correnti marine;
calore geotermico;
biomasse;
energia potenziale dell’acqua. 24
Curtis et al., Il nuovo Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2017 24 24

25. 13/11/11
Le smart grid
Per sfruttare le fonti rinnovabili, che sono spesso intermittenti, occorrono accumulatori di elettricità efficienti e nuove reti elettriche.
Le smart grid sono reti elettriche in grado di controllare in tempo reale i flussi bidirezionali e intermittenti prodotti dagli impianti che dipendono dal Sole e dal vento. 25
Curtis et al., Il nuovo Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2017 25 25

26. L’impatto umano sull’ambiente /1
13/11/11
L’impatto umano sull’ambiente /1
Nel 1971, l’ecologo Paul Ehrlich e l’esperto di politiche energetiche John Holdren proposero di quantificare l’impatto umano sull’ambiente (I) come il prodotto di tre fattori: le dimensioni della popolazione umana (P), il consumo pro capite o affluenza (A) e l’inquinamento causato dalle tecnologie con cui produciamo ciò che ci serve (T).
I = P x A x T 26
Curtis et al., Il nuovo Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2017 26 26

27. L’impatto umano sull’ambiente /2
13/11/11
L’impatto umano sull’ambiente /2
I principali fattori su cui dobbiamo intervenire per ridurre il nostro impatto ambientale:
incremento demografico,
consumi di risorse naturali,
tecnologie più inquinanti.
Decoupling: strategia per disaccoppiare la crescita economica dal degrado ambientale grazie a tecnologie meno inquinanti. 27
Curtis et al., Il nuovo Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2017 27 27

28. Agricoltura e ambiente
13/11/11
Lezione 5
Agricoltura e ambiente 28
Curtis et al., Il nuovo Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2017 28 28

29. L’impatto dell’agricoltura sull’ambiente
13/11/11
L’impatto dell’agricoltura sull’ambiente
Con la nascita dell’agricoltura, circa anni fa, abbiamo cominciato a modificare profondamente l’ambiente.
La perdita di biodiversità è tra le conseguenze più gravi delle attività agricole.
Oggi l’agricoltura intensiva richiede enormi quantità di energia e quasi il 90% delle risorse idriche, fa largo impiego di fitofarmaci e fertilizzanti chimici inquinanti, produce il 30-35% di gas serra (deforestazione, emissioni di metano negli allevamenti). 29
Curtis et al., Il nuovo Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2017 29 29

30. L’aumento demografico
13/11/11
L’aumento demografico
La popolazione è uno dei fattori che più contribuisce al nostro
impatto ambientale. Se continuerà ad aumentare, diventerà sempre più difficile ridurre il consumo di risorse naturali e contenere le emissioni.
Crescita della popolazione umana negli ultimi anni. 30
Curtis et al., Il nuovo Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2017 30 30

31. Aumentare la produzione alimentare
13/11/11
Aumentare la produzione alimentare
La sfida per il futuro è trovare il modo di la popolazione in crescita senza compromettere ulteriormente l’ambiente.
Diversi approcci possibili (con pro e contro):
piante geneticamente modificate per aumentare i raccolti o crescere in condizioni sfavorevoli;
agricoltura biologica, meno inquinante ma con rese minori;
lotta integrata;
riduzione dello spreco alimentare. 31
Curtis et al., Il nuovo Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2017 31 31

32. Le risorse idriche Per preservare le risorse idriche:
13/11/11
Le risorse idriche
Per preservare le risorse idriche:
ridurre gli sprechi;
sviluppare tecniche di irrigazione più efficienti (89% dell’acqua dolce disponibile è impiegata nell’agricoltura).
Acqua virtuale: acqua impiegata per la produzione di beni alimentari. 32
Curtis et al., Il nuovo Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2017 32 32