Ecologia di Popolazioni - Dispensa PDF

## 42. Ecologia di popolazioni ### Introduzione - L’ecosfera è definita da diversi livelli di organizzazione ecologica - **Popolazione:** un gruppo di individui della stessa specie che occupa una particolare area in un determinato periodo di tempo. - **Comunità:** più popolazioni format...

## 42. Ecologia di popolazioni ### Introduzione - L’ecosfera è definita da diversi livelli di organizzazione ecologica - **Popolazione:** un gruppo di individui della stessa specie che occupa una particolare area in un determinato periodo di tempo. - **Comunità:** più popolazioni formate da individui di specie diverse che occupano nello stesso tempo la stessa area - **Ecosistema:** un'unità funzionale completa che comprende sia la comunità che le componenti fisiche e chimiche dell'ambiente in cui vive. - La vastissima Pianura del Serengeti, nell'Africa orientale, è un esempio di ecosistema. ### Distribuzione spaziale delle popolazioni **Area geografica** - Ogni specie animale occupa una determinata area geografica caratterizzata da condizioni ambientali ad essa confacenti sia da un punto di vista biologico che fisico. - Tutti gli elementi dell'ambiente possono influenzare le popolazioni animali. **Fattori limitanti** - L'intervallo compreso tra le condizioni estreme all'interno del quale determinate popolazioni possono crescere e diffondersi è chiamato **intervallo di tolleranza della specie.** - Il fattore nei confronti del quale una specie mostra il minor livello di tolleranza esercita la più forte influenza fisica sulla distribuzione della specie stessa. - Questo concetto prende il nome di **legge della tolleranza.** **Habitat & Accesso** - L'habitat è l'area ben precisa in cui gli individui normalmente vivono. - L'habitat di una specie può essere assai circoscritto, come l'intestino di una termite oppure più ampio, come una foresta per i cervi. - Un'area geografica, anche se possiede requisiti fisici e biologici necessari, non è detto che sia accessibile a determina- ta specie a causa di barriere geografiche o fisiche. ### Modelli di dispersione - I fattori biotici ed abiotici non agiscono in modo uniforme nell'areale di una specie. - Le popolazioni e gli individui si addensano attorno a queste risorse. - I modelli di dispersione individuali sono: - Casuale - Aggregata - Regolare ### Densità - Gli ecologi devono conoscere quanti individui vivono in una determinata area. - La densità viene espressa come il numero medio di individui stimato per unità di area. - Si usano metodi di trappolaggio e marcatura. ### Dinamica di popolazioni - La distribuzione di una popolazione e la sua densità possono variare da generazione in generazione o entro periodi di tempo più lunghi. - Gli individui nascono, si riproducono e muoiono; alcuni si allontanano ed altri si aggiungono a una popolazione. - I fattori di nascita e morte, emigrazione ed immigrazione sono fattori importanti. **Tassi di nascita & morte** - Il numero di individui che nascono è la **natalità** di una popolazione. - Il numero di individui che muoiono è la **mortalità** di una popolazione. - **Fecondità** indica il numero di individui che una singola femmina produce. - **Fecondità potenziale** indica il numero massimo teorico di figli che può essere prodotto da una singola femmina. - **Fecondità reale** indica il numero di figli che nascono in natura, assai più bassa della fecondità potenziale. - La **longevità fisiologica** individua gli individui che muoiono in età avanzata, rara in natura. **Curve di sopravvivenza** - La **curva di sopravvivenza** è una rappresentazione grafica della sopravvivenza di una popolazione in funzione dell'età. - Esistono tre tipi di curve: - **Concava:** caratteristica delle popolazioni che hanno un'alta mortalità neonatale. - **Costante:** caratteristica di popolazioni in cui la mortalità rimane costante nel tempo. - **Convessa:** caratteristica delle popolazioni che hanno un'alta sopravvivenza fino all'età riproduttiva, tipica delle popolazioni umane. **Distribuzione per età e sesso** - La distribuzione per età e sesso della popolazione è importante per prevedere come cambierà la popolazione. - Le popolazioni con poche femmine o con la maggior parte degli individui che hanno superato l'età riproduttiva hanno un potenziale di crescita assai inferiore. - La popolazione è in genere in lenta crescita nei paesi più sviluppati e in rapida crescita nei paesi meno sviluppati. ### Crescita della popolazione **Tassi intrinseci di crescita** - Il **tasso di crescita** indica in che modo ciascun individuo contribuisca alla crescita della popolazione. - **R** è un dato astratto che prende il nome di **tasso di crescita**, o **tasso intrinseco di crescita**. - Quando `r` è uguale a 0, la popolazione mantiene una dimensione stabile; se `r` è maggiore di 0, la popolazione cresce; se `r` è inferiore a 0, la popolazione diminuisce. **Crescita esponenziale** - La crescita esponenziale di una popolazione è illustrata in laboratorio. - Il modello matematico della crescita esponenziale si basa sull'assunto che `r` (tasso di crescita) sia una costante. - Un semplice modello di crescita è rappresentato da una S con un tratto quasi verticale al centro che indica una crescita esponenziale ed uno quasi orizzontale in alto che indica un rallentamento della crescita. **Crescita logistica** - La crescita logistica considera la resistenza dell'ambiente alla crescita della popolazione. - Essa viene raffigurata con una curva ad S. - **Capacità portante (K)** è la dimensione della popolazione che l'ambiente può sostenere. - La crescita logistica è rappresentata dall'equazione: ` dN /dt = rN [(K - N) / K]` **Modelli di dispersione in natura** - La crescita esponenziale e logistica presumono che vi siano condizioni ideali, cosa che non accade nella realtà. - Le fluttuazioni temporali o annuali possono influenzare la crescita di una popolazione. **Fluttuazioni di una popolazione** - I fattori stocastici possono influenzare le popolazioni e portano a grandi oscillazioni della densità di quest'ultima. ### Selezione-K e selezione-r - Le specie che vivono in ambienti diversi hanno modalità di vita differenti. - Le specie che vivono in ambienti stabili sono **K-selezionate** e quelle che vivono in ambienti instabili sono **r-selezionate**. - Le specie K-selezionate hanno una crescita lenta, un numero di figli limitato, e una capacità di competere per le risorse. - Le specie r-selezionate hanno una crescita rapida, un numero di figli elevato, e una capacità di colonizzare nuovi habitat. ### Popolazione umana - La popolazione umana è cresciuta in modo esponenziale. - La crescita della popolazione umana costituisce il problema ecologico più serio che l'umanità deve affrontare. - La crescente popolazione esaurisce le risorse naturali e crea numerosi problemi. ### Comunità ed ecosistemi ### Comunità - Le comunità sono un insieme di popolazioni che interagiscono tra loro condividendo uno spazio ed un habitat. - Le comunità hanno condizioni fisiche e biologiche simili. - L'ambiente influenza le comunità ed i suoi componenti ne sono in parte il risultato. - **Dominanza** descrive il momento in cui una o più specie influenzano gli aspetti biotici e fisici di una comunità. - La successione ecologica è il cambiamento che si verifica in una serie di comunità che portano ad una comunità climax stabile. ### Successioni ecologica - Esistono due tipi di successioni: - **Primaria:** si verifica in tutti gli ambienti non ancora modificati dall'azione di una comunità. - **Secondaria:** si verifica quando un terreno già formato viene modificato da un evento distruttivo. ### Comunità climax - **Comunità climax** è la comunità stabile finale della successione. - Le comunità climax sono state interpretate come sistemi stabili, ma sono in realtà sistemi dinamici in continuo mutamento. - I fattori dipendenti dalla densità (cibo, spazio, ecc) controllano la dimensione di una comunità. - I fattori indipendenti dalla densità (incendi, tempeste ecc) possono avere un gran impatto sulla dimensione e sulla composizione di una comunità. ### Diversità - La **diversità** di una comunità può variare. - Esistono diversi modelli di diversità. - La diversità nelle comunità tropicali è più alta rispetto a quella delle comunità a latitudini più elevanti. ### Distribuzione delle risorse - Gli ecologi tentano sempre di spiegare come numerose specie possono coesistere in un unico ambiente, in particolare quando vi è una scarsità di risorse. - Due o più specie possono utilizzare le stesse risorse in modi differenti. - Esistono diverse ipotesi sull'origine della diversità. ### Gli importanti ecosistemi terrestri - **Bioma** descrive ecosistemi simili che si ritrovano in diverse aree geografiche. - La distribuzione dei biomi terresteri dipende dai fattori di temperatura e precipitazioni. - I più importanti biomi sono: - **Foreste tropicali pluviali** - **Foreste temperate decidue** - **Foreste boreali di conifere** - **Tundra** - **Praterie e savane** - **Deserti** - **Biomi arbustivi aridi** ### Ecosistemi acquatici - Gli oceani sono gli ecosistemi più importanti della Terra. - Gli ecosistemi acquatici sono classificati in: - **Zone marine**: - **Neritica**: acque poco profonde sul fondo continentale - **Oceanica**: acque profonde sul fondo oceanico - **Zone d'acqua dolce**: - Laghi - Fiumi ### Flusso di energia attraverso le reti alimentari - Le **reti alimentari** descrivono come l'energia passa da un livello trofico ad un altro. - L'energia solare è la fonte di energia per tutte le reti alimentari. - I **produttori** (piante) catturano l'energia solare, trasformandola in energia chimica. - Il flusso di energia di una rete alimentare è simile a un'energia che scorre lungo una lunga serie di gradini di una scala, perdendo parte della sua energia ad ogni gradino. - L'energia viene persa come calore. - L'energia viene misurata in **biomassa** (la quantità di materia organica presente in un organismo). - Le piramidi di biomassa e di numeri descrivono il flusso di energia in una rete alimentare. - L'efficienza con cui un livello trofico assimila ed utilizza l'energia varia a seconda del livello, del tipo di cibo e della fisiologia dell'organismo. - L'efficienza del trasferimento di energia da un livello trofico a quello successivo in genere si aggira intorno al 10%. ### Cambiamenti del Pianeta - La popolazione umana cresce a livello esponenziale. - Le principali cause del cambiamento del Pianeta sono: - La crescente popolazione - L'inquinamento - Il saccheggio delle risorse - La distruzione degli habitat - L'effetto serra è uno dei cambiamenti più preoccupanti e potrebbe portare all'aumento a livello globale della temperatura e all'innalzamento del livello dei mari. ### Bibliografia - Brewer, R. (1988). The Science of Ecology. Philadelphia: Saunders College Publishing. - Colinvaux, P. (1986). Ecology. New York: John Wiley & Sons. - Editors of Scientific American (1989). Managing Planet Earth. Scientific American 261. - Ehrlich, P.R., Roughgarden, J. (1987). The Science of Ecol- ogy. New York: Macmillan Publishing Co. - Gross, M.G. (1990). Oceanography: A View of the World, 5th ed. Englewood Cliffs, N.J.: Prentice-Hall. - Kemp, D. (1990). Global Environmental Issues: A Clima- tological Approach. London and New York: Routledge. - Krebs, C.J. (1999). Ecology: The Experimental Analysis of Distribution and Abundance. 4th ed. New York: Harper & Row. - McConnaughey, B.H., Zottoli, R. (1999). Introduction to Marine Biology, 5th ed. Prospect Heights, Ill.: Waveland Press. - Miller, G.T. (1988). Environmental Science: An Introduc- tion, 2nd ed. Belmont, Calif.: Wadsworth Publishing Co. - Nebel, B.J. (1987). Environmental Science: The Way the World Works, 2nd ed. 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