Ecologia di specie interagenti (1/2) Nota: parassitoide!

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1 Ecologia di specie interagenti (1/2) Nota: parassitoide! Predazione + Parassitismo + A - B A - B

2 Ecologia di specie interagenti (2/2) Competizione A - - B Mutualismo + A B +

3 erbivoro Diversificazione dei consumatori scavenger (spazzino) carnivoro

4 La predazione: reti trofiche e piramidi ecologiche Quali relazioni fra le popolazioni di un ecosistema Cos è una rete trofica? Keystone species Approccio funzionalistico allo studio degli ecosistemi Piramidi ecologiche e bilanci energetici

5 Cos è una rete trofica? E una catena? Elton (1923): who eats whom? seppure la più semplice rimase incompleta: osservazione + contenuti stomacali o pellet convenzioni (frecce) Reti trofiche in comunità tropicali ed esplosiva (i.e., esponenziale) difficoltà Catene trofiche: livelli e ambiguità (secondo i cammini), lunghezza media

6 Esempio: Relazioni trofiche nella tundra a Barrow (Alaska) Gufo delle nevi Gufo dalle orecchie corte Cacciatore di Pomerania Gabbiano glauco Volpe artica Volpe rossa Donnola dalla coda corta Donnola minore Cacciatore di Pomerania parassita Cacciatore di Pomerania dalla coda lunga Lemming (specie Lemmus e Dicrostonyx ) Vegetazione a tundra

7 Catene di pascolo e di detrito a Wytham Woods Luce Lettiera Produttori primari Erbe Alberi e cespugli Querce Consumatori primari Consumatori secondari Insetti Arvicole e topi Falene invernali Tortrix Ragni Cinciallegre Cyzenis Altri defoliatori Philonthus Abax Feronia Vermi del suolo Funghi Insetti del suolo Consumatori terziari Parassiti Gufi Donnole Iperparassiti Topiragno Talpe

8 Interazioni forti, keystone species e rischi Si può semplificare la struttura tenendo conto dei soli legami forti Keystone species : cosa sono? (Paine, 1966) Heliaster (stella marina) Muricanthus (gasteropode) Hexaplex (gasteropode) Acanthina tuberculata (gasteropode) Morula (gasteropode) Cantharus (gasteropode) Acanthina angelica (gasteropode) Heliaster sp. Columbellidae (gasteropodi) 5 specie Bivalvi 13 specie Gasteropodi erbivori 14 specie Cirripedi 3 specie Chitoni 2 specie Brachiopodi 1 specie

9 Specie esogene e semplificazione di reti trofiche: Il pesce persico nel lago Vittoria

10 Approccio funzionalistico (1/3) Cosa sono gli organismi? Flussi di materia e di energia (differenze e difficoltà) Catene di pascolo e di detrito Schema semplificato dei flussi energetici R R R R C2 C1 H M M M R R R CD2 CD1 D M M M P M MOM SOLE

11 Equazione di bilancio Approccio funzionalistico (2/3) Da cui de F F in dt = out dp = ef s s µ P P F H dt dh = e F µ H F dt dc dt dc2 = ec2fc2 µ C2C2 dt H H H C1 1 = ec1fc1 µ C1C1 FC2 Significato dei parametri Relazioni di equilibrio e degradazione (piramidi energetiche)

12 Approccio funzionalistico (3/3) Prateria in estate C2 = 1 C1=90000 H= P = Piramidi di numeri (individui in 0.1 ha) C2 = 2 C1= H = P = 200 Foresta temperata (Wytham Woods) in estate Inverno C1=3 H = 10 P=2 Estate C1=6 H = 12 P = 100 Piramidi di biomassa (mg peso secco per m 3 nel lago e g peso secco per m 2 in foresta) C1=1 D=10 H=4 Foresta tropicale (Panama) P = Plancton nel lago Maggiore Biomassa C2=1.5 C1=11 D=5 H=37 P = 809 Piramidi di biomassa (kcal per m 2 ) e di flussi energetici entranti nei diversi comparti (kcal per m 2 per anno) a Silver Spring (Florida) D=5060 C2=1 C1=383 H=3368 P = Flussi

13 Approccio popolazionistico (1/3) Vito Volterra (1928) predator density prey density Can we reproduce oscillations at least in laboratory populations?

14 Approccio popolazionistico (2/3) No mathematical theories can be accepted by biologists without a most careful experimental verification Gause, 1934 (Chapter 4) Paramecium caudatum Didinium nasutum

15 Approccio popolazionistico (3/3) Eotetranychus sexmaculatus Typhlodromus occidentalis

16 Modelli consumatori risorsa Ipotesi Forma generale Il modello di Lotka-Volterra K

17 Il concetto di risposta funzionale Holling 1959

18 Tre tipi di risposta funzionale

19 Il modello del chemostato (o dell agricoltore!) dx αx =φin δx y dt x + β dy αx = µ y+ ey dt x + β