Dinamica delle Popolazioni Interazioni tra individui e specie

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1 Dinamica delle Popolazioni Interazioni tra individui e specie

2 Crescita delle popolazioni di tipo geometrico N i+1 = R 0 N i Tasso di crescita dn = dt rn Solo in caso di risorse illimitate

3 Può esistere un capacità di carico massimo dell ecosistema. In questo caso inizialmente la crescita della popolazione è geometrica, poi subentrano fattori limitativi come malattie e stress. Il tasso di crescita allora diminuisce fino ad arrivare a zero (la popolazione non cresce più)

4 Questo tipo di crescita è chiamata logistica K è la capacità portante dell ecosistema ed indica il numero massimo di individui (o di biomassa) possibile dall ecosistema.

5 Il tasso di crescita R 0 è inversamente e linearmente proporzionale alla dimensione della popolazione ed è 1 quando la popolazione è alla capacità portante (N i+1 = N i ) Per cui N i+1 = R 0 N i diventa: N i+1 = 1 - B(N N K ) N i

6 N i+1 = 1 - B(N N K ) N i Se B supera il valore di equilibrio (dove N = NK) la popolazione può crescere oltre il livello K per poi oscillare intorno a questo valore. Più in generale la crescita di questo tipo può essere espressa dall equazione: dn rn(k N) = dt K

7 Interazioni tra specie In alcuni ambienti i fattori fisici sono di primaria importanza nel determinare le caratteristiche della comunità biotica, ma nella maggior parte degli ecosistemi gli stessi organismi e il modo in cui interagiscono tra loro sono ugualmente importanti. La presenza di altre specie può essere essenziale per la ricerca o l approvvigionamento di cibo o di rifugi, oppure può costituire una minaccia maggiore in termini di malattie, predazione, parassitismo o competizione. Le interazioni tra le varie specie possono essere classificate a seconda che: - siano vantaggiose o svantaggiose - richiedano un'interazione permanente o temporanea - siano obbligatorie o facoltative.

8 A - Interazioni simbiotiche La simbiosi può essere suddivisa in due tipologie: mutualismo e commensalismo 1) Mutualismo Questo tipo di simbiosi include tutte le interazioni in cui entrambi gli organismi ne traggono beneficio. Può prevedere contatto continuo tra i due individui o no. Uno dei più conosciuti a contatto continuo è l'unione che si sviluppa quando le radici secondarie di un albero sono attaccate da un fungo micorrizogeno durante il periodo giovanile. La micorriza facilita la solubilità dei minerali, migliora l'apporto nutritivo della pianta ospitata, protegge le radici dai patogeni, facilita il movimento dei carboidrati verso il fungo. Per alcune specie di alberi (ad esempio i pini ed alcune specie del genere Quercus e Fagus) la relazione con i funghi micorrizogeni è generalmente obbligatoria; molti rimboschimenti, con varie specie di pino, su suoli non forestali, fallirono finché le piantine non furono inoculati con l'appropriato fungo micorrizogeno.

9 La difficoltà di ottenere l'azoto per lo sviluppo delle piante ha condotto alla formazione di relazioni mutualistiche tra batteri fissatori eterotrofi e piante autotrofiche incapaci di sfruttare l' N2 atmosferico. I batteri ottengono da questa relazione mutualistica protezione e carboidrati dalla pianta la quale a sua volta ottiene una fonte di azoto sicura e stabile. Gli erbivori ruminanti possono nutrirsi di specie legnose perché i batteri nel loro stomaco alterano la cellulosa in forme chimiche che l'animale ospite può digerire. Altre relazioni mutualistiche avvengono senza un contatto continuo tra i due organismi. Molti erbivori permettono ad alcune specie di uccelli di vivere su di essi per nutrirsi dei parassiti esterni come le zecche; molte relazioni simbiotiche sono state scoperte tra le formiche ed altre forme di vita (afidi, funghi, etc.)

10 2) Commensalismo Arreca vantaggi ad un solo organismo (parassita) e non arreca né danni né vantaggi all'altro organismo (ospite). Come per il mutualismo, il commensalismo non è una relazione fissa. Se il parassita diventa troppo prolifico può danneggiare l'organismo che lo ospita e la relazione diviene antagonistica. Un esempio: crescita non parassitica di una specie vegetale su di un'altra. In modo simile i pesci remora, che si attaccano con una ventosa agli squali e alle balene, traggono beneficio in termini di trasporto e protezione, oltre a beneficiare degli avanzi di cibo degli organismi ospiti.

11 B - Interazioni antagoniste Tutti le relazioni in cui almeno uno degli organismi è sfruttato. Simili relazioni svolgono un ruolo maggiore nel determinare l'abbondanza, la distribuzione e la diversità delle specie in una comunità. Inoltre sono importanti nell'evoluzione delle caratteristiche delle specie. Le relazioni antagonistiche possono essere suddivise in: 1) sfruttamento fisico senza consunzione 2) sfruttamento fisico con consunzione (include parassitismo e predazione) 3) antibiosi (che include allelopatia) 4) Competizione I primi tre tipi di relazioni generalmente arrecano beneficio ad un organismo e ne danneggiano un altro. Il quarto tipo provoca effetti reciprocamente avversi.

12 1) Sfruttamento fisico senza consunzione Lo sfruttamento fisico è presente in molte specie di uccelli: - il pinguino antartico ruba ad altri esemplari il materiale per costruire il nido e può anche appropriarsi di uova incustodite. - uccelli quali l'aquila, lo stercorario e il gabbiano attaccano gli uccelli predatori più piccoli che stanno trasportando il pesce al nido e li costringono a lasciare la preda per consumarla essi stessi. Il cuculo (Cuculus canorus) sfrutta gli uccelli di altre specie in un modo particolarmente insidioso.

13 2) Sfruttamento fisico con consunzione Parassitismo. Include relazioni in cui un organismo consuma parte di un altro organismo che lo ospita, indebolendolo o uccidendolo. Non c'è una netta distinzione tra parassiti e predatori. In genere i parassiti sono molto più piccoli degli organismi che li ospitano. Quando una relazione ospite-parassita dura da molte generazioni, il parassita è raramente letale anche se può comunque debilitare l'ospite che può soccombe per altre cause. La situazione è molto differente quando si instaura una nuova relazione ospite-parassita; Fase epidemica transitoria - selezione naturale - riduzione della virulenza del parassita. resistenza dell'organismo che ospita e Predazione. Effetto feed-back nei cicli predatore-preda

14 3) Antibiosi Tutti gli organismi interagiscono gli uni con gli altri sia chimicamente che fisicamente. Le interazioni chimiche sono definite antibiosi. Ad esempio la produzione della pennicellina da parte di alcuni funghi impedisce la crescita dei batteri nella vicinanza di questi funghi. Molte piante contengono sostanze chimiche che le rendono sgradevoli agli erbivori. Ad esempio le larve della Galena possono nutrirsi solo delle foglie giovani di quercia perché le foglie vecchie contengono un alto livello di tannino che rende le foglie sgradevoli

15 4) Allelopatia (antibiosi tra le piante) Le sostanze chimiche che impediscono la germinazione, la crescita e la riproduzione di altre piante sono definite allelochimiche ed il fenomeno e chiamato antibiosi allelochimico, o allelopatia. Uno dei casi più conosciuti è quello del noce comune (Juglans regia). E' stato a lungo osservato che poche specie di piante erbacee ed arbusti crescono sotto gli alberi di noce, ciò non è dovuto ad una semplice competizione per la luce, per l'umidità e per le sostanze nutritive. Il noce produce un allelochimico chiamato juglone che dilavata al suolo dalla pioggia ed ossidata può impedire la germinazione e la crescita di molte specie nell area limitrofa alla pianta.

16 5) Competizione La competizione tra le specie si verifica quando due differenti specie cercano di utilizzare la stessa fonte energetica presente in quantità limitata. La competizione avviene anche quando la fonte energetica non è disponibile in quantità limitata, ma le due specie interferiscono l'una con l'altra per il suo utilizzo. Nicchie ecologiche