Introduzione all'Ecologia

Ecco gli appunti di studio dettagliati del testo fornito:

Definizione e Storia dell'Ecologia

• Il termine "ecologia" deriva dal greco oikos (casa, ambiente) e logos (discorso), coniato da Ernst Heinrich Haeckel (1834-1919).
• Haeckel definì l'ecologia come "Scienza dei rapporti dell'organismo con l'ambiente".
• Altre definizioni includono lo studio delle interazioni che determinano la distribuzione e l'abbondanza degli organismi (Krebs), lo studio di struttura e funzionamento degli ecosistemi (Odum), e lo studio scientifico della distribuzione e dell'abbondanza degli organismi e delle interazioni che determinano distribuzione ed abbondanza(Begon).

Gerarchia Biologica

• Il mondo dei viventi è organizzato in una gerarchia biologica: cellule, tessuti, organi, sistemi di organi, organismi, popolazioni, comunità, ecosistemi, biosfera.

Livelli di Organizzazione Ecologica

• Biosfera: La porzione della crosta terrestre, delle acque e dell'atmosfera abitata da forme viventi.
• Ecosistema: Comprende la comunità dei viventi e l'ambiente fisico in cui essi interagiscono.
• Comunità: Insieme di popolazioni di specie diverse che interagiscono in una determinata area.
• Popolazione: Insieme di organismi della stessa specie che vivono in una determinata area.
• Organismo: Individuo singolo, con sistemi di organi nelle specie complesse.
• Sistema di organi: Insieme di organi che lavorano insieme per funzioni complesse.
• Organo: Insieme di tessuti organizzati per funzioni specifiche.
• Tessuto: Gruppo di cellule con struttura e funzione comuni.
• Cellula: Unità strutturale e funzionale di ogni organismo vivente.
• Molecola: Unione di due o più atomi dello stesso o di elementi diversi.
• Atomo: Unità più piccola di un elemento chimico, con elettroni, protoni e neutroni

Suddivisioni dell'Ecologia

• Autoecologia: Studia gli adattamenti di una specie all'ambiente (es. range di temperature ottimali).
• Sinecologia: Studia le relazioni tra i membri di una comunità.

Tipi di Organismi

• Unitari: Hanno forme prevedibili e determinate (es. orso).
• Modulari: Si accrescono ripetendo moduli, formando strutture ramificate con sviluppo non prevedibile (es. coralli, idra, piante annue, felci, piante ad alto fusto).
• Genet: L'individuo che inizia come zigote unicellulare.
• Ramet: Membro di un'unità modulare di un clone, capace di vita indipendente se separato.
• Modulo: Membro di un'unità modulare di un clone, non capace di vita indipendente se separato.

Popolazioni e Metapopolazioni

• Popolazione: Organismi della stessa specie che vivono nello stesso spazio e tempo, con pari probabilità di scambiare geni.
• Metapopolazione: Insieme di popolazioni interconnesse geneticamente tramite lo spostamento di individui. Lo scambio genetico varia tra le popolazioni.
• Popolazione pozzo: Generano meno discendenti di quanti ne sarebbero necessari per autoregolare la specie.
• Popolazione sorgente: Capace di sovrapprodurre gli individui e sovraregolare la specie.

Comunità Ecologiche

• Insieme di organismi che occupano un'area e interagiscono direttamente o indirettamente.
• Struttura della comunità dipende da numero di specie, abbondanza relativa, e interazioni tra le specie.
• Comunità possono essere biologicamente o fisicamente condizionate.
• Specie chiave influenzano la struttura in modo sproporzionato.

Ecosistemi

• Insieme di comunità biologica e ambiente fisico.
• La distribuzione, l'abbondanza delle specie e la struttura biologica rispondono alle condizioni ambientali.
• Gli organismi modificano in parte l'ambiente abiotico.

Biomi

• Comunità caratteristiche di ampie regioni climatiche, classificate in base a temperatura e piovosità medie annue e possono essere classificati in base alla piante dominanti.

Biosfera

• Insieme di ecosistemi globali interagenti.
• Esiste un'unica Biosfera a scala globale.
• "Biosfera 2" era un progetto per creare un ecosistema autosufficiente per studiare la colonizzazione spaziale e la crescita di elementi vitali.

Fattori Ecologici

• Ogni variabile fisica, chimica o biologica che influenza la vita di un organismo in almeno una fase del suo ciclo vitale.
• Abiotici: Luce, temperatura, caratteristiche chimico-fisiche del suolo.
• Biotici: Competizione, predazione, parassitismo.
• Condizione: Quantità non consumabile né esauribile (es. temperatura).
• Risorsa: Quantità consumabile ed esauribile (es. spazio, cibo).
• Fattore limitante: Impedisce la vita, crescita o dispersione se supera i limiti di tolleranza.

Concetti Chiave

• Fitness: Capacità di un individuo di produrre figli che raggiungono la maturità sessuale.
• Le risorse possono essere essenziali, perfettamente sostituibili, complementari o antagoniste.
• Risorse essenziali: Entrambe necessarie per il ciclo biologico (es. foglia per il bruco, nettare per la farfalla).
• Risorse perf. sostituibili: Una risorsa può sostituire l'altra (es. semi di frumento o orzo per i polli).
• Risorse complementari: Aumentano in modo sinergico la disponibilita proteine (es fagioli + lisina nel riso).
• Risorse antagoniste: Le risorse, assunte insieme, interagiscono sinergicamente producendo una sostanza tossica.

Q10

• Coefficiente metabolico negli eterotermi (es. coleotteri).
• Il consumo di O2 riflette l'attività metabolica influenzata dalla temperatura.

Adattamenti al Freddo

• Zero fisiologico: Temperatura minima per l'accrescimento.
• Tempo fisiologico: Tempo x temperatura.
• Acclimatazione: Esposizione a basse temperature per variare la risposta di difesa.
• Compreso l'uso di composti anticongelanti (glicerolo)
• Strategie degli Icefish (Nototenioidei): Assenza di eritrociti, emoglobina, +40% NaCl, +5 urca + peptidi

Regole Ecogeografiche

• Regola di Allen: Endotermi in climi freddi hanno appendici più brevi per conservare calore.
• Regola di Bergmann: Endotermi in climi freddi sono più grandi per ridurre il rapporto superficie/volume e conservare calore.

Strategie di Sopravvivenza

• Letargo: In inverno riducono le funzioni vitali nutrendosi di riserve (orsi, pipistrelli).
• Ibernazione: Invertebrati, anfibi, rettili e mammiferi riducono attività metaboliche grazie alls presenza di sostanze antigelo.
• Estivazione: In ambienti caldi, i gasteropodi acquatici si rinchiudono e le piante xerofite abbassano transpirazione.
• Gli animali attuano comportamenti per stare sotto la soglia dei +50 gradi

Ambienti Estremi

• Camini idrotermali oceanici supportano organismi specializzati (es: Alvinella pompejana) che tollerano alte temperature.
• I camini neri sono ad alte temperature
• I camini bianchi in oceano atlantico.
• Specie su carcasse dei cetacei
• Ad alte temperature l'acqua è preziosa.
• Composti azotati devono essere eliminati nelle forme ammoniaca, urea e acido urico.

Metodi di Adattamento

• Criptobiosi: Perdita d'acqua, inattività enzimatica (Tardigradi, Rotiferi).
• Diapausa: Arresto dello sviluppo (fotoperiodo).
• Migrazione: Spostamenti ciclici o unici nella vita (Vanessa atalanta, Anguilla anguilla).

Tipi Biologici

• Raunkiaer classifica le forme vegetali in base alla posizione delle gemme: fanerofite, camefite, emicriptofite, geofite, terofite, epifite.

Nicchia Ecologica

• Ambito dei valori che favorisce la sopravvivenza della specie.
• Ha dimensioni multiple.
• Nicchia fondamentale (o teorica): l'ambito dei fattori ecologici che permettono l'esistenza di una specie in assenza di competizione con un'altra specie.
• Nicchia realizzata: l'ambito reale occupato considerando predatori, competitori e altri fattori

Competizione ed Esclusione

• Gause: Se specie in competizione coesistono, è dovuto a un differenziamento delle nicchie.
• Guild (corporazione): Gruppo di specie ecologicamente simili.
• Equivalenti ecologici: Specie con nicchie simili in regioni geografiche diverse.

Balani(spp)

• 2 specie appartenenti a nicchie ecologiche(spp) diverse: Balanus spp e Chthalamus spp
• Competizione intraspecifica
• Le larve di Chtamalus creano protezioni da essiccamento molto in fretta
• Le profondità a cui le larve di Balanus si creano dipende dallo spessore
• Il limite superiore mitili è decisa da essicamento
• I limiti inferiori Mitili deciso dalla predazione di stelle marine.

Studio delle popolazioni

• Densità, numero di individui in un dato spazio.
• Metodo cattura-marcatura-ricattura (Petersen)(N)N1/N
• Presupposizioni fondmentali Petersen, che la popolazione sia chiusa, stabile nell'istante
• Marcatura con targhette, coloranti etc
• Il tasso di natalità a e mortalita a d, iindicanti con le lettere B, b, D, d maiusciola o minuscola , si riferiscono alla natalità e mortalita complessiva della popolazione oppure dei singoli
• Nt=No ert, t= tempo
• r= constante Malthusiana

Organismi(K) a curva a J

• Organismi r si riproducono velocemente usando molte uova
• Organismi K a curva
• Strageghi si accrescono velocemente, sono piccoli, con molte uova
• Organismi K hanno K capacita costante

Curve di isoclina complessa

• Competizione interspecifiche a e R
• Specie che convivono con coesistenza .