ECOLOGIA. Thomas Fraling

Transcript

1 ECOLOGIA Thomas Fraling

2 Introduzione Studia le relazioni tra gli organismi e quelli che loro hanno con l ambiente Popolazione: insieme di organismi della stessa specie che vivono in un area Comunità (biocenosi): insieme delle diverse popolazioni di tutti viventi Biotopo: parte non vivente della biocenosi Ecosistema (bioma): biotopo + biocenosi Biosfera: insieme di tutti i biomi della Terra Superficie della crosta terrestre Parte bassa dell atmosfera Oceani Aree nella delimitazione della biosfera (p.e. calotte polari) Fattori che caratterizzano gli ecosistemi: Fattori abiotici (non dipendono dagli organismi viventi) Fattori edafici (porosità del suolo, viscosità dell acqua, ecc.) Fattori climatici Fattori biotici (dipendono dagli organismi viventi) Fattori alimentari (qualità e quantità delle risorse alimentari) Fattori sanitari (diffusione di malattie, parassiti, ecc.) Fattori sociali e comportamentali (vita sociale, densità, comportamento, ecc.)

3 Interazione nelle popolazioni Crescita della popolazione = variazione del numero di individui in funzione del trascorrere del tempo (crescita positiva, negativa o stazionaria) Potenziale riproduttivo: capacità di generare discendenti Tasso di mortalità e natalità Fattori limitanti (scarsità di cibo, ossigeno, luce, ecc.) Limiti di tolleranza inferiore e superiore, optimum dei valori Modello logistico (curva a S); fase 4: natalità = mortalità N individui = capacità massima dell ecosistema Boom and bust Circolo vizioso

4

5 Interazione nelle popolazioni Densità e dispersione di una popolazione Densità = numero di organismi per unità di superficie o di volume Regolata da: Fattori biotici» Interazioni intraspecifiche (stessa specie) Modalità riproduttive e rapporti genitori-prole Competizione intraspecifica Fattori di affollamento» Interazioni interspecifiche Fattori abiotici Dispersione = distribuzione degli organismi all interno di un certo spazio Diversi casi: Dispersione casuale Dispersione aggregata Dispersione regolare

6 Interazione nelle popolazioni Struttura per età Piramidi (istogrammi per età); coorte = gruppi di individui della stessa età Inerzia demografica, ecc. Meccanismo umano, eccezione in natura non possono essere ridotti i fattori limitanti e la potenza dell ambiente non può essere rialzata Conclusione Ecosistema autonomo rimane costante Equilibrio biologico Variazioni troppo brusche estinzione

7 Interazioni nelle comunità Competizione interspecifica Esigenze simili competizione (massima per stessa specie) Esclusione competitiva di Gause Ripartizione delle risorse nicchia ecologica Nicchia = tutte le informazioni su un organismo Lacuna = nicchia ecologica vuota

8 Selezione naturale coesistenza pacifica

9 Interazioni nelle comunità Relazione preda predatore Predatore = organismo eterotrofo che si nutre dei composti organici della sua preda Predazione: provoca variazioni cicliche nel numero di individui Non per forza negativo: contribuisce all eliminazione di individui vecchi Difese e offese Predatori: ripidi, astuti, ecc; armi di offesa: artigli, denti, becchi degli uccelli, ecc. Preda: miglior difesa fuga Piante: svariati metodi di difesa (es. spine delle rose o cactus) Difese degli animali: Difese strutturali Sostanze chimiche Strategie comportamentali (p.e. insetti si fingono morti) Occultamento o mimetismo Inganno (fingere di essere un animale più potente) Segnalazione (colori paurosi)

10 Interazioni nelle comunità Simbiosi = associazione stretta e durevole tra organismi di specie diverse Micorizze (radici di una pianta fungo) Licheni (fungo alga verde o cianobatterio) Noduli radicali di una leguminosa (radici della leguminosa batteri azoto fissatori) Associazione tra ruminanti e batteri Commensalismo = relazione facoltativa dalla quale trae vantaggio solo una parte senza che l altra viene danneggiata o aiutata (e. avvoltoio) Parassitismo = relazione nella quale uno trae vantaggio a scapito dell altro

11 Interazioni negli ecosistemi Caratteristiche comuni: flussi di energia e cicli biogeochimici Relazione trofiche e livelli trofici Autotrofi sono: Fotosintetici con datore di protoni (H+) l acqua: H2O + CO2 C6H12O6 + O2 Fotosintetici con altri datori di protoni (es. H2S): H2S + CO2 C6H12O6 + H2O + S Chemiosintetici: usano per la loro sintesi l energia ricavata dalla scomposizione di sostanze semplici Eterotrofi = tutti gli animali, tutti i funghi e numerosi protisti e batteri Produttori (autotrofi) = organismi che producono sostanze organiche Fonte di energia: luce solare (solo l 1 2 % di quella che ne arriva) Producono: tonnellate di materia organica Produzione lorda = quantità di energia chimica fissata nella M.O. Produzione netta = produzione lorda meno consumo proprio

12 Interazioni negli ecosistemi Consumatori (eterotrofi) Consumatori primari (org. erbivori che si nutrono diret. delle sost org.) Consumatori secondari (carnivori che si nutrono degli erbivori) Consumatori terziari (carnivori che si nutrono di carnivori) Decompositori Batteri e funghi Trasformano la M.O. in sostanze più semplici o Sali minerali Forniscono le sostanze per i produttori detritivori (vermi, insetti, ecc.)

13 Interazioni negli ecosistemi Infine (importante) Catena alimentare: trasferimento di sost. organiche (produttori consumatori primari consumatori secondari ) Nelle catene alimentari parte sempre solo una freccia da un individui e ne arriva allo stesso modo solamente una Rete alimentare: intreccio di catene alimentari Nelle reti alimentari arrivano più frecce a un individuo e ne arrivano tante Ogni anello rappresenta un livello trofico Solo il 10 % di energia passa da un livello trofico all altro Piramidi Dei numeri Della biomassa Di energia (sempre piramidale)

14

15 Interazioni negli ecosistemi Relazioni energetiche e i flussi di energia Per ogni livello trofico è possibile distinguere L energia messa a sua disposizione dal livello precedente L energia che non viene utilizzata L energia che dopo essere stata incamerata (assimilata) viene consumata per il metabolismo dell organismo stesso (respirazione cellulare) L energia che viene trasformata in nuova materia organica facendo aumentare la biomassa (crescita, riserve, ) e che è disponibile per il livello trofico seguente A causa della perdita di energia (trasformata in calore) Le catene alimentari sono piuttosto corte È più vantaggioso occupare il livello trofico minore

16

17 Ciclo dell azoto Fissazione dell azoto Trasformazione dell azoto atmosferico in composti azotati assimilabili Batteri azotofissatori (Azotobacter, Clostridium, ecc.) N2 + 3H2 2NH3 Ammonificazione Trasformazione dell azoto presente nei composti azotati in ammoniaca Nitrificazione Trasformazione di ammonio e ammoniaca in nitriti e nitrati (servono alle piante per formare proteine) Denitrificazione Processo inverso della nitrificazione (batteri denitrificanti)

18

19 Ciclo del carbonio Fonte del carbonio Organismi terrestri: CO2 presente nell atmosfera Organismi acquatici: ione bicarbonato Fissazione dell anidride carbonica Fotoautotrofi fissano l anidride carbonica in composti organici Catene alimentari Respirazione degli organismi carbonio torna all atm e agli oceani Decompositori: decompongono materia rilasciando nel suolo carbonio Rilascio di anidride carbonica A lungo termine: attività vulcanica e disfacimento delle rocce sedimen. A corto termine: attività umane (combustione, deforestazione, ecc.)

20

21 Sostanze poco e non biodegradabili Sostanze che non vengono degradate e molto lentamente (non per intervento di microorganismi) Plastiche e vetro Accumulo nei tessuti concentrazione crescente lungo la catena alimentare