Condizioni ambientali e risorse

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1 Condizioni ambientali e risorse Interazione tra organismi e ambiente fisico le condizioni ambientalisono caratteristiche chimico-fisiche dell ambiente che non vengono consumate ma possono essere alterate dall attività degli organismi le risorsesono componenti dell ambiente utilizzate e consumate dagli organismi per il loro accrescimento e mantenimento Corso di Ecologia modulo 6: condizioni ambientali e risorse [ 2] 1

2 Temperatura la temperatura ha due effetti opposti sulle reazioni biochimiche: aumentando l energia cinetica delle molecole aumenta la velocità delle reazioni diminuisce la stabilitàdegli enzimi fino a modificarne la forma e comprometterne la funzionalità la temperatura ottimaleè quella che massimizza i tassi di reazione Corso di Ecologia modulo 6: condizioni ambientali e risorse [ 3] Regolazione della temperatura nelle piante stomi fogliari foglie di faggio foglie di acacia Corso di Ecologia modulo 6: condizioni ambientali e risorse [ 4] 2

3 Regolazione della temperatura negli animali meccanismo che determina la temperatura ectotermia assorbimento di calore dall'esterno endotermia produzione di calore metabolico ecto-endotermia meccanismo misto in base alle condizioni ambientali andamento della temperatura pecilotermia temperatura corporea variabile omeotermia temperatura corporea costante eterotermia temperatura corporea variabile o costante Corso di Ecologia modulo 6: condizioni ambientali e risorse [ 5] Strategie serpente giarrettiera Corso di Ecologia modulo 6: condizioni ambientali e risorse [ 6] 3

4 Sangue caldo o freddo? pro e contro pecilotermi omeotermi più energia disponibile per l accrescimento a parità di peso devono mangiare meno (possono digiunare a lungo) sono più lenti e torpidi a basse temperature molta energia persa in respirazione per generare calore a parità di peso devono mangiare di più sono indipendenti dalla temperatura esterna e più reattivi in un ampio spettro di condizioni ambientali Corso di Ecologia modulo 6: condizioni ambientali e risorse [ 7] Acqua Corso di Ecologia modulo 6: condizioni ambientali e risorse [ 8] 4

5 Luce: la fotosintesi Corso di Ecologia modulo 6: condizioni ambientali e risorse [ 9] Luce: radiazione fotosinteticamente attiva PAR Corso di Ecologia modulo 6: condizioni ambientali e risorse [ 10] 5

6 Luce: perché le foglie sono verdi? Corso di Ecologia modulo 6: condizioni ambientali e risorse [ 11] Luce: attenuazione nei corpi d acqua 0 Intensità luminosa 0% 20% 40% 60% 80% 100% Legge di Beer: I(z) = I 0 exp(-kz) Profondità (m) acqua pura oceano acque costiere Corso di Ecologia modulo 6: condizioni ambientali e risorse [ 12] 6

7 Luce: l effetto della vegetazione Corso di Ecologia modulo 6: condizioni ambientali e risorse [ 13] Luce: adattamento al fotoperiodo sincronizzare la propria attività con i ritmi giorno/nottee con le stagioniconsente di prepararsi in anticipo ai cambiamenti periodici dell ambiente lo scoiattolo volante comincia la sua attività notturna sempre più tardi al crescere della durata del giorno sfuggire ai predatori cogliere il momento giusto per nutrirsi o per riprodursi preparare l organismo a sopravvivere a condizioni più aspre Corso di Ecologia modulo 6: condizioni ambientali e risorse [ 14] 7

8 Orologi multipli Livello di attività spontanea organismi intertidali come il granchio violinista hanno un orologio circadiano(24 h) e uno lunare(2 cicli da 12.4 h) in condizioni di luce e temperatura costanti si fa sentire solo l orologio lunare, e i picchi di attività si sfasano rispetto al giorno solare di circa 51 minuti ogni giorno Tempo (ore) Corso di Ecologia modulo 6: condizioni ambientali e risorse [ 15] Nutrienti principali elementi essenzialiper piante e animali: C, O, H> tutta la sostanza organica N> clorofilla, proteine, basi azotate P> DNA, trasferimenti di energia nella cellula S> proteine Ca> scheletri Mg> clorofilla K, Na, Cl> bilanci ionici Corso di Ecologia modulo 6: condizioni ambientali e risorse [ 16] 8

9 La legge del minimo la crescita di un organismo è limitata non dalla disponibilità complessiva di risorse ma dalla risorsa che è presente nell ambiente in minore quantità rispetto alle necessità dell organismo (risorsa limitante) esempio: il fabbisogno di azoto di una pianta è pari all 1.5%, mentre quello di fosforo è pari allo 0.5% (in peso) qual è il fattore limitante in un terreno con 200 unità di azoto e 100 di fosforo? nota anche come legge di Liebig, (formulata originariamente nel 1828 dall agronomo tedesco Carl Sprengel) Corso di Ecologia modulo 6: condizioni ambientali e risorse [ 17] Nutrienti limitanti in ambiente acquatico N/P < 29 Corso di Ecologia modulo 6: condizioni ambientali e risorse [ 18] 9

10 La risalita delle acque profonde (upwelling) el Niño Corso di Ecologia modulo 6: condizioni ambientali e risorse [ 19] La stratificazione delle acque Corso di Ecologia modulo 6: condizioni ambientali e risorse [ 20] 10

11 Nutrienti limitanti in ambiente terrestre noduli radicali prodotti dalla simbiosi con Rhizobium trifoglio dei prati Corso di Ecologia modulo 6: condizioni ambientali e risorse [ 21] 11