FATTORI ECOLOGICI DETERMINANTI DEI VARI HABITAT ALPINI

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1 Progetto Siamo tutti biodiversi? MODULO 5: Funzionamento degli ecosistemi FATTORI ECOLOGICI DETERMINANTI DEI VARI HABITAT ALPINI Ambienti acquatici Valeria Lencioni Sezione Zoologia degli Invertebrati e Idrobiologia

2 ECOLOGIA (dal greco oikos= casa e logos= discorso, trattazione, studio) Ernst Haeckel, nel 1869 è lo studio delle relazioni che intercorrono tra gli organismi e il loro ambiente (risposte all ambiente fisico, interazioni tra organismi ed effetti degli organismi sull ambiente) AUTOECOLOGIA popolazioni di una determinata specie SINECOLOGIA comunità (relazioni inter-specifiche)

3 In particolare l'ecologia studia: HABITAT è l ambiente naturale in cui un organismo normalmente vive, rappresenta "l'abitazione", con determinate caratteristiche e condizioni ambientali Ogni habitat è caratterizzato dai suoi particolari aspetti fisici e chimici

4 NICCHIA ECOLOGICA rappresenta lo spazio fisico in cui un organismo svolge le sue funzioni in rapporto con gli altri organismi In un dato habitat ogni specie occupa una sua nicchia ecologica, che non è semplicemente un luogo ma un modo di vita, un ruolo, e comprende tutte le condizioni fisiche, chimiche e biologiche di cui la specie necessita per vivere e riprodursi (luce, anidride carbonica, ossigeno acqua e sostanze nutritive, temperatura, tipo di cibo, predatori, specie che competono per le stesse risorse)

5 L'insieme di organismi viventi animali e vegetali e dell'ambiente fisico inanimato che interagiscono fra di loro costituisce l'ecosistema ECOSISTEMA: (oikoò e susthma = sistema ambiente) porzione di biosfera delimitata naturalmente costituito da una comunità (biocenosi) (componente biotica) e dall'ambiente fisico circostante, il geotopo (che fa parte di una ecoregione) (componente abiotica), con il quale si vengono a creare delle interazioni reciproche in equilibrio dinamico.

6 FATTORI ECOLOGICI Ogni variabile fisica, chimica o biologica dell ambiente in grado di influire sulla vita di un organismo, popolazione o comunità assume il ruolo di fattore ecologico. ABIOTICI FATTORI ECOLOGICI BIOTICI

7 I fattori BIOTICI tutte le interazioni che si realizzano tra gli organismi viventi, sia a livello intraspecifico, cioè all'interno della stessa specie (competizione), che a livello interspecifico cioè tra specie diverse (predazione, parassitismo, simbiosi) I fattori ABIOTICI climatici (temperatura, precipitazioni, venti, umidità) topografici (altitudine, esposizione) edafici e pedologici (profondità, granulometria, stabilità, composizione) idrologici e chimici (corrente, ph, conducibilità, ossigeno) Luce, temperatura, umidità, sali minerali sono fattori ecologici importanti in ambienti terrestri. Luce, temperatura, salinità, ossigeno disciolto, sono fattori ecologici importanti in ambienti acquatici.

8 Legge del minimo di Liebig o Teoria del Minimo (1840) Nell'ottocento il chimico e agronomo Justus von Liebig, mise in evidenza che in genere è uno solo il sale nutriente che limita la crescita di una pianta Nella formulazione originale: La crescita dei vegetali è determinata dall elemento che è presente in quantità minore rispetto ai fabbisogni. Successivamente la legge è stata ampliata: Justus von Liebig (Darmstadt Monaco 1873) La crescita di un individuo (o di una popolazione) in un ecosistema è determinata dal fattore ecologico che è presente in quantità minore rispetto alle necessità" Tale fattore è detto fattore limitante perché di fatto determina il limite massimo di crescita delle popolazioni.

9 La legge di Shelford (1913) o Legge della Tolleranza Ogni organismo di fronte ai fattori ambientali ha un intervallo di tolleranza compreso tra un minimo e un massimo entro cui si colloca il suo optimum ecologico. ogni specie, per ogni fattore ambientale, ha un intervallo ottimale di crescita entro il quale la popolazione prospera; al di fuori di tali valori ottimali, esiste un intervallo di tolleranza entro il quale la specie ha ancora possibilità di crescita ridotta o almeno di sopravvivenza in attesa che si ripristino le condizioni ottimali; oltre i limiti di tolleranza, per ogni fattore ecologico, la specie non può esistere in un certo ambiente.

10 In base al grado di tolleranza, vengono utilizzati termini che usano il prefisso steno nel significato di stretto ed euri nel significato di ampio : stenotermo eritermo (temperatura) stenoidrico euriidrico(acqua) stenoalino eurialino(salinità) stenofago eurifago (cibo) stenobato euribato (pressione) stenoecio euriecio (habitat) In una specie steno- il minimo, l optimum e il massimo sono molto vicini. Quindi, un modesto cambiamento di temperatura (che per una specie euriterma avrebbe un minimo effetto) si rivela spesso critico. L evoluzione di stretti intervalli di tolleranza potrebbe essere considerata una forma di specializzazione

11 TUTTI I FATTORI ECOLOGICI AGISCONO: 1) Determinando la PRESENZA o l ASSENZA di una specie in un certo ambiente 2) I ritmi di natalità e di mortalità, e pertanto i ritmi di crescita e perciò la NUMEROSITA di una popolazione in un ecosistema 3) Condizionamenti adattativi delle specie (es: riduzione delle ali degli insetti in zone ventose, per selezione naturale, sfruttando la variabilità genetica delle specie) La presenza/assenza di determinate specie/comunità riflette la storia dell ambiente e le condizioni passate/presenti di un area

12 Ecosistema fiume River Continuum Concept (Vannote et al., 1980) Crenon Rhithron Potamon - Corrente forte - Copertura arborea - Poca produzione primaria (periphyton) - Temperatura bassa - Substrato roccioso-ciottoloso Poche specie - Corrente meno forte - Copertura arborea minore - Buona produzione primaria (macrofite) - Temperatura più alta - Substrato ciottoloso-ghiaioso Molte specie - Corrente debole, acque torbide - No copertura arborea - Poca produzione primaria - Temperatura alta - Substrato sabbioso-limoso Poche specie

13 Torrenti alpini glaciali Hydrurus foetidus In estate: elevata velocità di corrente (2.0±0.5 m s -1 ) elevata e altamente variabile portata (1-5 m 3 s -1 ) elevata instabilità del canale e del substrato elevata torbidità (270±300 mg l -1 ) bassa temperatura dell acqua (3.9±1.4 C) assenza di vegetazione riparia e di muschi In inverno: congelamento, siccità..rendendo questi torrenti più inospitali per flora e fauna per un tratto più lungo

14 Torrenti non glaciali (krenal/rhithral) ¾ ¾ ¾ ¾ ¾ ¾ bassa velocità di corrente (0.7±0.2 m s-1) bassa e più costante portata (0.1±0.05 m3 s-1) elevata stabilità del canale e del substrato elevata trasparenza (6±3 mg l-1) bassa temperatura dell acqua (5.1±1.8 C) ricca in muschi e rive vegetate

15 Adattamenti morfologici Efemerotteri Heptagenia Baetis Tricotteri 1) Appiattimento del corpo 2) Forma idrodinamica 3) Astucci come zavorre Ditteri Blephariceridae 4) Ventose Simulidi

16 Phragmites australis Zona litorale Estrema variabilità: sedimenti, ondazione, vegetazione, profilo della riva (maggiore eterogeneità di habitat) Typha latifolia elevata ricchezza in specie organismi euritermi e ubiquisti biocenosi locali fluttuazioni stagionali Spargan ium erectum Fattori limitanti: variazioni di livello: possono alterare la composizione in specie fattori biologici: competizione, predazione

17 Gasteropodi Sialidi Irudinei Cnidari Emitteri Crostacei Odonati Idracarinidi Chironomidi Oligocheti Ceratopogonidi Platelminti Efemerotteri Bivalvi

18 Zona profonda Stratificazione termica dei laghi temperati Mod. Bertoni 2006 (Laghi e scienza Introduzione alla limnologia) Bassa temperatura, mancanza di luce, ipossia, sedimento limoso omogeneo bassa ricchezza in specie organismi resistenti all ipossia Fattore limitante: ossigeno disciolto

19 Chironomidae Chironomidi e Oligocheti Oligochaeta ottimi indicatori di stato trofico, livello di ossigenazione e acidificazione, di inquinamento chimico e radioattivo livello famiglia/classe (Italia)

20 VENTO Piante nane, posizione prostrata delle piante Brachipteria e apteria

21 LUCE

22 TEMPERATURA Riduzione delle dimensioni corporee Con poche eccezioni, per gli invertebrati si osserva una diminuzione delle dimensioni corporee all aumentare di quota e latitudine VANTAGGI - Richiesta di una minor quantità di cibo in habitat dove è scarso -Tasso di crescita più alto, possibilità di formare in tempi brevi popolazioni più numerose, riducendo le possibilità di estinzione - Maggior possibilità di trovare rifugi protetti per superare l inverno

23 FATTORI BIOTICI predazione parassitismo competizione intra- ed inter-specifica

24 FATTORI BIOTICI predazione parassitismo competizione intra- ed inter-specifica ind h Larve Plecotteri tempo (ore) I Plecotteri sembrano essere più notturni, come osservato da altri autori in torrenti popolati da pesci di cui i Plecotteri sono ghiotte prede. Sembra che l attività notturna in questi ed altri Insetti (per esempio gli Efemerotteri) si sia evoluta come risposta comportamentale fissa alla predazione e non come conseguenza diretta dell attività predatoria diurna dei pesci