Popolazioni e demografia

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1 Popolazioni e demografia Gli ambiti di studio della biologia e dell ecologia ecologia biosfera biomi ecosistemi comunità popolazioni organismi organi tessuti cellule molecole Corso di Ecologia modulo 12: popolazioni e demografia [ 2 ] 1

2 Il concetto di popolazione una popolazioneè un insieme di organismi della stessa specie che vivono in una determinata area è l unità fondamentale dell ecosistema l ecologia delle popolazioni studia i cambiamenti (in termini di abbondanza e distribuzione) delle popolazioni nel tempo e nello spazio Corso di Ecologia modulo 12: popolazioni e demografia [ 3 ] Grandezze caratteristiche di una popolazione numero di individui biomassa totale densità distribuzione per età per taglia per stadio di sviluppo spaziale Corso di Ecologia modulo 12: popolazioni e demografia [ 4 ] 2

3 Organismi modulari: genet e ramet Pando, un unico genet di pioppo (Populus tremuloides) è considerato l organismo vivente più pesante del mondo e uno dei più antichi (circa anni) Corso di Ecologia modulo 12: popolazioni e demografia [ 5 ] Il ruolo dello spazio la distribuzione degli individui nello spazio può essere casualeo essere determinata dalle interazioni (positive o negative) tra gli individui Corso di Ecologia modulo 12: popolazioni e demografia [ 6 ] 3

4 Il ruolo dello spazio conseguenze sulla stima delle densità Corso di Ecologia modulo 12: popolazioni e demografia [ 7 ] L espansione della tortora dal collare Corso di Ecologia modulo 12: popolazioni e demografia [ 8 ] 4

5 Dinamica di una popolazione: l equazione di bilancio immigrazione natalità dimensione della popolazione mortalità emigrazione N(oggi) = N(ieri) + nati morti + immigrati emigrati Corso di Ecologia modulo 12: popolazioni e demografia [ 9 ] Dinamica malthusiana descrive la dinamica demografica di una popolazione in cui sopravvivenza e riproduzione non sono influenzate dalle interazioni tra individui della stessa specie «Population, when unchecked, increases in a geometrical ratio...» Thomas Robert Malthus ( ) Malthus, T.R.(1798) An essayon the principleofthe populationasitaffects the future improvement of society crescita di un branco di renne a St. Paul (Alaska) nel 1910 Corso di Ecologia modulo 12: popolazioni e demografia [ 10] 5

6 Un esempio: il ciclo vitale della cavalletta Chorthippus brunneus stadio 1 stadio 2 teche e uova adulto stadio 3 stadio 4 Corso di Ecologia modulo 12: popolazioni e demografia [ 11] Un esempio: il ciclo vitale della cavalletta adulti (anno t) + 0 adulti (anno t+1) teche 11 uova 0.08 stadio stadio stadio stadio 2 Corso di Ecologia modulo 12: popolazioni e demografia [ 12] 6

7 Il tasso (finito) di crescita λ> λ> 1: la popolazione cresce λ= 1: la popolazione resta costante λ< 1: la popolazione si estingue generalizzando: N(oggi) = λ N(ieri) N(t+1)= λn(t) N(t+2)= λn(t+1)= λ 2 N(t)... N(t+Δt)= λ Δt N(t) Corso di Ecologia modulo 12: popolazioni e demografia [ 13] Proiezioni demografiche: i conigli di Fibonacci «Quante coppie di conigli si avranno dopo un anno partendo da una sola coppia, sapendo che ogni coppia genera un altra coppia ogni mese e che i conigli sono riproduttivi a un mese dalla nascita?» Leonardo Fibonacci ( ca.) Corso di Ecologia modulo 12: popolazioni e demografia [ 14] 7

8 La serie di Fibonacci in natura Corso di Ecologia modulo 12: popolazioni e demografia [ 15] L importanza dell età (o della taglia) cervo mulo (Odocoileus hemionus) scoiattolo grigio (Sciurus carolinensis) Corso di Ecologia modulo 12: popolazioni e demografia [ 16] 8

9 Le tabelle di vita scoiattolo grigio (Sciurus carolinensis) x età n x numero di individui sopravvissuti l x frazione di sopravvissuti d x numero di individui morti q x tasso di mortalità l x = n x n 0 d x = n x n x+1 q x = d x / n x Corso di Ecologia modulo 12: popolazioni e demografia [ 17] L aspettativa di vita L x = (n x + n x+1 ) / 2 e 0 = 1.09 e 1 = 1.47 aspettativa di vita alla nascita: e x = max L / n 0 x= 0 x 0 aspettativa di vita all età x: x e x max = ξ ξ= x L / n x Corso di Ecologia modulo 12: popolazioni e demografia [ 18] 9

10 Il fattore età nelle popolazioni umane: un punto chiave Corso di Ecologia modulo 12: popolazioni e demografia [ 19] Progettare... sì, ma per chi? Corso di Ecologia modulo 12: popolazioni e demografia [ 20] 10

11 Popolazione in India, 1950 Classi di età uomini donne 15% 10% 5% 0% 5% 10% 15% Distribuzione percentuale Popolazione totale: fonte: UnitedNations(2010) World PopulationProspects: The 2008 revision, Vol. II: Sex and Age Distribution of the World Population Corso di Ecologia modulo 12: popolazioni e demografia [ 21] Popolazione in Italia, 1950 Classi di età uomini donne 15% 10% 5% 0% 5% 10% 15% Distribuzione percentuale Popolazione totale: fonte: UnitedNations(2010) World PopulationProspects: The 2008 revision, Vol. II: Sex and Age Distribution of the World Population Corso di Ecologia modulo 12: popolazioni e demografia [ 22] 11

12 Popolazione in India, 2000 Classi di età uomini donne 15% 10% 5% 0% 5% 10% 15% Distribuzione percentuale Popolazione totale: fonte: UnitedNations(2010) World PopulationProspects: The 2008 revision, Vol. II: Sex and Age Distribution of the World Population Corso di Ecologia modulo 12: popolazioni e demografia [ 23] Popolazione in Italia, 2000 Classi di età uomini donne 15% 10% 5% 0% 5% 10% 15% Distribuzione percentuale Popolazione totale: fonte: UnitedNations(2010) World PopulationProspects: The 2008 revision, Vol. II: Sex and Age Distribution of the World Population Corso di Ecologia modulo 12: popolazioni e demografia [ 24] 12

13 Popolazione mondiale, 1950 Classi di età uomini donne 15% 10% 5% 0% 5% 10% 15% Distribuzione percentuale Popolazione totale: fonte: UnitedNations(2010) World PopulationProspects: The 2008 revision, Vol. II: Sex and Age Distribution of the World Population Corso di Ecologia modulo 12: popolazioni e demografia [ 25] Popolazione mondiale, 2000 Classi di età uomini donne 15% 10% 5% 0% 5% 10% 15% Distribuzione percentuale Popolazione totale: fonte: UnitedNations(2010) World PopulationProspects: The 2008 revision, Vol. II: Sex and Age Distribution of the World Population Corso di Ecologia modulo 12: popolazioni e demografia [ 26] 13

14 Popolazione mondiale, 2050 Classi di età uomini donne 15% 10% 5% 0% 5% 10% 15% Distribuzione percentuale Popolazione totale: (scenario medio) fonte: UnitedNations(2010) World PopulationProspects: The 2008 revision, Vol. II: Sex and Age Distribution of the World Population Corso di Ecologia modulo 12: popolazioni e demografia [ 27] Popolazione in India, 2050 Classi di età uomini donne 15% 10% 5% 0% 5% 10% 15% Distribuzione percentuale Popolazione totale: (scenario medio) fonte: UnitedNations(2010) World PopulationProspects: The 2008 revision, Vol. II: Sex and Age Distribution of the World Population Corso di Ecologia modulo 12: popolazioni e demografia [ 28] 14

15 Popolazione in Italia, 2050 Classi di età uomini donne 15% 10% 5% 0% 5% 10% 15% Distribuzione percentuale Popolazione totale: (scenario medio) fonte: UnitedNations(2010) World PopulationProspects: The 2008 revision, Vol. II: Sex and Age Distribution of the World Population Corso di Ecologia modulo 12: popolazioni e demografia [ 29] La teoria della transizione demografica Corso di Ecologia modulo 12: popolazioni e demografia [ 30] 15

16 Una crescita a scalini? Corso di Ecologia modulo 12: popolazioni e demografia [ 31] Proiezioni: trend demografici per regione fonte: International Monetary Fund (2004) World Economic Outlook: The Global Demographic Transition Corso di Ecologia modulo 12: popolazioni e demografia [ 32] 16

17 Proiezioni: struttura di popolazione per regione fonte: International Monetary Fund (2004) World Economic Outlook: The Global Demographic Transition Corso di Ecologia modulo 12: popolazioni e demografia [ 33] L invecchiamento mondiale: 2006 Corso di Ecologia modulo 12: popolazioni e demografia [ 34] 17

18 L invecchiamento mondiale: 2050 Corso di Ecologia modulo 12: popolazioni e demografia [ 35] Modelli di proiezione demografica: un esempio n 1,t+1 = σ 0 (...f 20 n 20,t + f 21 n 21,t + f 22 n 22,t + f 23 n 23,t + f 24 n 24,t + f 25 n 25,t +...) n 2,t+1 = σ 1 n 1,t n 3,t+1 = σ 2 n 2,t n 4,t+1 = σ 3 n 3,t... n 20,t+1 = σ 19 n 19,t n 21,t+1 = σ 20 n 20,t n 22,t+1 = σ 21 n 21,t... n 80,t+1 = σ 79 n 79,t n 81,t+1 = σ 80 n 80,t... Corso di Ecologia modulo 12: popolazioni e demografia [ 36] 18

19 Di nuovo lo spazio: i flussi migratori Corso di Ecologia modulo 12: popolazioni e demografia [ 37] 19