unità 15. Le popolazioni e le comunità

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1 Le popolazioni sono caratterizzate da sono modellate da densità modelli di dispersione fattori limitanti interazioni tra individui aggregato regolare casuale densità-dipendenti o densità-indipendenti della stessa specie di specie diverse competizione intraspecifica competizione interspecifica predazione simbiosi parassitismo mutualismo commensalismo Le successioni ecologiche includono successioni primarie comportano formazione del suolo sulla roccia nuda tramite specie pioniere (muschi, licheni) successioni secondarie avvengono in aree dove il suolo è rimasto intatto in seguito ad esempio a sostituite nel tempo da nuove specie formazione di una comunità stabile (climax) incendi forestali disboscamento, conversione a terreni agricoli e successivo abbandono portano alla formazione di una nuova comunità (ricostituzione della foresta) 1

2 Le popolazioni e le loro dimensioni Le comunità biologiche sono formate da gruppi di individui appartenenti a specie diverse che vivono insieme in una determinata area. Ciascun gruppo della stessa specie è detto popolazione. Alcune popolazioni sono formate da individui concentrati in un area ristretta (come gli anenomi di mare in una pozza d acqua marina). Altre, invece, comprendono individui distribuiti su aree vaste, come la popolazione di orsi bruni presente sulle Alpi. Indipendentemente dall area considerata, tutte le popolazioni hanno due caratteristiche importanti: la densità degli individui che la compongono; la modalità della loro distribuzione nello spazio. Entrambe queste caratteristiche sono tipiche di ciascuna specie (dipendono da caratteri fisici e comportamentali degli individui). Per calcolare la densità di una popolazione in alcuni casi è possibile contare effettivamente tutti gli individui presenti nell area scelta e per calcolare la densità è sufficiente dividere il loro numero per la superficie. In genere, però, contare tutti gli individui di una popolazione non è facile, soprattutto se si tratta di animali, che durante i conteggi si spostano o si nascondono, oppure di organismi molto numerosi e di piccole dimensioni. In tali casi si ricorre al campionamento, cioè si contano gli individui presenti su aree campione: piccole superfici scelte all interno dell area occupata dalla popolazione. Maggiori sono il numero e le dimensioni delle aree campione, più preciso è il calcolo della densità, che viene ottenuta facendo la media delle diverse aree campione. Talvolta, anziché contare gli organismi, la densità è ricavata a partire da indicatori indiretti, come le tracce (impronte, escrementi) o il numero di nidi o tane. Il modo in cui i membri di una popolazione sono disposti in una certa area definisce il modello di dispersione di quella popolazione. I modelli di dispersione sono tre: gli individui possono mostrare una distribuzione aggregata, essere distribuiti in maniera uniforme oppure occupare lo spazio in modo casuale. Diversi fattori, biotici e abiotici, influiscono sulla distribuzione spaziale di una popolazione; per esempio la presenza di acqua è fondamentale per determinare la dispersione delle piante. Nei vertebrati i modelli di dispersione riflettono spesso i comportamenti sociali. Il modello aggregato, in cui gli individui sono distribuiti a gruppi, è il più comune in natura ed è causato da una distribuzione non omogenea delle risorse ambientali. È il caso di questi pioppi, distribuiti lungo un corso d acqua, nelle zone con terreno umido e sabbioso. Il modello regolare, comune nelle piante è il risultato della competizione per la luce, l acqua e per le sostanze nutritive. È il caso di questi arbusti in una zona desertica, che hanno bisogno di una porzione di suolo ampia a sufficienza per lo sviluppo delle proprie radici. Il modello casuale di dispersione si verifica quando gli individui di una popolazione sono distribuiti in modo non uniforme nello spazio. È un modello poco comune in natura, che caratterizza per esempio le vongole durante la stagione riproduttiva. 2

3 La dinamica delle popolazioni La densità di una popolazione può subire delle fluttuazioni nel corso del tempo. Il cambiamento delle dimensioni delle popolazioni e i fattori che le regolano rappresentano ciò che gli ecologi indicano con il termine di dinamica delle popolazioni. La variazione della densità di una popolazione è influenzata da quattro fattori principali: la natalità, l immigrazione, la mortalità e l emigrazione. La natalità e l immigrazione, tendono ad aumentare il valore della densità, gli altri due, la mortalità e l emigrazione, tendono a diminuirlo. A loro volta, questi fattori dipendono da fenomeni detti fattori limitanti. I fattori limitanti sono di due tipi: fattori densità-dipendenti e fattori densità-indipendenti. I fattori densità-dipendenti influiscono su una percentuale maggiore di individui a mano a mano che il numero degli individui di una popolazione cresce. Per esempio, quando una popolazione aumenta di dimensioni può arrivare a esaurire le riserve di cibo; questo produce un aumento della competizione tra gli individui che porterà a una minore natalità o a una maggiore mortalità, con l effetto finale di una riduzione della densità. I fattori densità-indipendenti sono quelli che determinano variazioni della natalità o della mortalità in una popolazione indipendentemente dalle sue dimensioni o dalla sua densità; tra questi vi sono fattori abiotici come il clima, le condizioni meteorologiche, gli incendi, la distruzione degli habitat. A lungo termine le popolazioni vengono regolate da entrambi i tipi di fattori. numero di lepri (migliaia) lepri linci 9 6 numero di linci (migliaia) La densità di due popolazioni di lepri e linci in Nord America hanno sempre subito oscillazioni cicliche. Ogni dieci anni le popolazioni aumentano rapidamente e poi si riducono drasticamente. Gli «alti» e i «bassi» delle due popolazioni non coincidono: hanno un piccolo sfasamento. L aumento della popolazione di lepri porta a un aumento della popolazione di linci anni 0 Quando il numero di prede diminuisce, cala anche quello dei predatori. crescita esponenziale calo improvviso C2_P.31_doc.02.b In primavera le popolazioni di afidi crescono con rapidità. In estate, quando il clima diventa caldo e asciutto, la popolazione declina rapidamente. I pochi individui che sopravvivono possono consentire alla popolazione di crescere di nuovo se le condizioni ambientali tornano favorevoli. Le condizioni climatiche sono fattori densitàindipendenti. numero di afidi A M G L A S O N D mesi 3

4 Le interazioni tra gli organismi di una comunità Una comunità biologica è l insieme di tutti gli organismi che vivono in un determinato territorio. La varietà di organismi di una comunità è detta biodiversità o diversità biologica. La biodiversità dipende sia dal numero totale di specie presenti sia dal numero di individui di ciascuna specie. Gli organismi di una comunità sono legati tra loro da tre tipi principali di interazioni: la competizione; la predazione; la simbiosi. L interazione che si stabilisce tra gli individui di due specie diverse che sfruttano le stesse risorse che siano disponibili in quantità limitata è chiamata competizione interspecifica. A seconda della specie considerata, possono considerarsi risorse limitate il cibo, l acqua, lo spazio, la luce solare. La competizione contribuisce a modellare la struttura delle comunità; in alcuni casi può addirittura determinare la scomparsa di una specie, in altri può limitarsi a ridurre il numero di individui presenti. A volte la competizione coinvolge i membri di una stessa popolazione; in questo caso si parla di competizione intraspecifica. I casi di competizione tra membri di una stessa specie sono molto comuni tra i vertebrati. Ne sono un esempio le lotte tra i maschi di alcune specie di mammiferi per assicurarsi l accoppiamento con le femmine. L interazione tra organismi in cui una specie si nutre di un altra è detta predazione. La predazione non riguarda solo gli animali; lo stesso termine viene utilizzato in biologia anche per descrivere il rapporto tra un erbivoro (che in questo caso è il predatore) e la pianta di cui si nutre (la preda). L interazione stretta e permanente che si stabilisce tra organismi di specie differenti nell ambito di una comunità, quando una specie vive all interno o sul corpo di un altra, è detta simbiosi. Esistono tre tipi principali di simbiosi. 1. Il parassitismo è una relazione preda-predatore nella quale un organismo si nutre a spese dell ospite. I parassiti, in genere, sono più piccoli dei loro ospiti. 2. Nel mutualismo due popolazioni di organismi traggono reciproco beneficio dalla convivenza. 3. Nel commensalismo un organismo trae vantaggio da un altro senza danneggiarlo. [Arco Digital Images / Tips] [MG photo studio / Alamy] Degli afidi si nutrono a spese di una pianta, succhiandone la linfa dagli steli lungo i quali essa scorre: è un caso di parassitismo. Un esempio di mutualismo è fornito dai mammiferi della savana, come le gazzelle, e dalle bufaghe. Questi uccelli si nutrono degli insetti parassiti presenti sulla pelle dei mammiferi, mentre questi ultimi ne vengono ripuliti. Molte specie di orchidee per potersi sviluppare si appoggiano al tronco di altre piante. Queste ultime non traggono alcun beneficio dalla relazione con l orchidea, ma nemmeno ne vengono danneggiate: è un caso di commensalismo. 4

5 unità 15. Le popolazioni e le comunità I cambiamenti nel tempo delle comunità Molte comunità sono stabili, cioè possiedono una grande capacità di resistere ai cambiamenti e di ritornare alla loro originaria composizione di specie quando vengono perturbate. Tuttavia alcuni eventi perturbativi, naturali o legati all attività umana, possono determinare la scomparsa di specie vegetali e animali o la loro introduzione in luoghi diversi da quelli di origine: gli incendi, le inondazioni, le eruzioni vulcaniche intervengono sulle comunità alterandone l equilibrio. Talvolta questi eventi agiscono in modo così radicale da provocare un completo cambiamento della comunità biologica che vive in un determinato ambiente. In queste condizioni, l area perturbata può essere colonizzata da nuove specie, che in seguito potranno essere a loro volta rimpiazzate da altre specie. I cambiamenti che si verificano nella composizione in specie di una comunità biologica sono chiamati successione ecologica. A seconda delle condizioni del territorio di partenza le successioni ecologiche sono dette primarie o secondarie. Una successione ecologica che interessa una comunità il cui sviluppo inizia in un area praticamente priva di forme di vita e anche di suolo è chiamata successione primaria. I muschi e i licheni sono detti specie pioniere. Sono organismi in grado di resistere a condizioni ambientali estreme (la mancanza di suolo, il forte vento, la scarsità d acqua ecc.) e per questo sono i primi a colonizzare la roccia nuda. Dopo la formazione del suolo, altre specie vegetali (come questo larice) riescono a insediarsi tra le rocce. La comunità biologica dell area comincia a subire forti modificazioni. Se un evento perturbativo distrugge una comunità presente in una certa area ma lascia intatto il suolo il processo attraverso cui si riforma una nuova comunità è chiamato successione secondaria. Oggi, i fattori che hanno il maggiore impatto sulle comunità e sulle successioni ecologiche sono le perturbazioni provocate dagli esseri umani. 5

6 unità 15. Le popolazioni e le comunità 1 Abbina i disegni raffiguranti i diversi modelli di distribuzione di una popolazione alle foto corrette. Indica anche il nome di ciascun modello. 1 A... B... 2 C Traccia in ognuno dei due riquadri la curva di crescita corretta, basandoti sui testi presenti. Quale delle MODELLO Teoricamente, una popolazione in un ambiente con risorse illimitate potrebbe crescere indefinitamente tempo dimensione della popolazione dimensione della popolazione due rappresenta il modello esponenziale e quale quello logistico? MODELLO 3. La crescita rallenta 1. All inizio il tasso di crescita accelera 2. Si raggiunge il tasso di crescita massimo tempo 6

7 3 Completa le seguenti frasi scegliendo i termini corretti tra quelli indicati nei corrispondenti riquadri. A. La varietà di organismi di una comunità è detta. Essa dipende sia dal numero totale di presenti sia dal numero di di ogni specie. Biodiversità, competizione, specie, individui, comunità, ecosistemi B. La competizione è un interazione che si stabilisce tra gli individui di due specie diverse che sfruttano entrambe le stesse disponibili in quantità limitata. Intraspecifica, interspecifica, biodiversità, risorse, specie C. I cambiamenti della composizione in specie di una biologica rappresentano una. Simbiosi, comunità, successione ecologica, biodiversità D. Ogni popolazione è caratterizzata da una, cioè da un certo numero di individui per unità di. Distribuzione, densità, composizione, superficie, habitat, dispersione E. Il delle dimensioni delle popolazioni e i fattori che le regolano rappresentano ciò che gli ecologi indicano con il termine di delle popolazioni. Ciclo, cambiamento, dinamica, genetica, densità F. La di una popolazione è limitata da una serie di fenomeni che vengono chiamati dagli ecologi. Crescita, composizione, densità, fattori limitanti, dinamica delle popolazioni 7