Le interazioni tra le popolazioni

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1 Le interazioni tra le popolazioni Quando differenti specie frequentano lo stesso tipo di habitat o sfruttano risorse simili possono interagire tra loro.

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3 Modello coordinato delle interazioni tra due popolazioni

4 PARASSITISMO Alcuni autori includono il parassitismo, il commensalismo e il mutualismo in una definizione più ampia di simbiosi. Altri intendono la simbiosi come sinonimo di mutualismo.

5 PARASSITISMO Interazione +/- dove la popolazione parassita è di taglia più piccola di quella dell ospite In questa interazione il parassita ricava vantaggio e l ospite viene danneggiato, ma non viene ucciso.

6 Parassitismo Si definisce parassitismo quella interazione in cui una specie (parassita) si nutre di una piccola parte del corpo di un altro organismo (ospite) vivendo sopra o dentro l ospite per almeno in una fase del loro ciclo biologico.

7 Parassita Il parassita ha le seguenti caratteristiche: È generalmente più piccolo dell ospite Rimane strettamente associato al suo ospite da cui trae nutrimento Può provocare indebolimento, sterilità o malattia.

8 PARASSITISMO Effetti del carbonchio del castagno nella regione meridionale degli Appalachi, che illustra l effetto che un organismo parassita (un fungo, Endothia parasitica), introdotto nel Vecchio Mondo, ha avuto su un ospite neo-acquisito (il castagno americano, Castanea dentata).

9 Endo- ed ecto-parasiti Endoparassiti vivono all interno dell ospite (tenie, nematodi, microorganismi portatori di malattie) Ectoparassiti vivono all esterno dell ospite (zecche, pulci, zanzare, vischio, diversi tipi di funghi che attaccano le piante, gli animali e l uomo stesso)

10 Endoparassiti Il microparassita degli animali Trypanosoma brucei è l agente della malattia del sonno, che viene trasmessa ai mammiferi da una mosca tse-tse che inietta il parassita nel sangue dei mammiferi quando si alimenta. Il parassita si moltiplica durante il suo ciclo vitale nel sangue del mammifero.

11 Endoparassiti Sopra: foglie di mais che manifestano colorazione gialla dovuta all infezione dell endoparassita delle piante Physoderma zeae-maydis. A destra: ciclo vitale del patogeno

12 Ectoparassiti Microparassita degli animali. Otodectes cynotis (a sinistra), un acaro responsabile della rogna auricolare, nel furetto (a destra)

13 Ectoparassiti Microparassita degli animali.vari specie di zecche che sono parassiti ematofagi dell'uomo e di altri animali, pericolosi agenti di trasmissione di malattie infettive

14 Ectoparassiti Orobanche (viola) su agrumi Macroparassiti delle piante. Non avendo clorofilla, le specie appartenenti al genere Orobanche devono necessariamente assumere sostanze elaborate dall ospite

15 Ectoparassiti Macroparassiti delle piante. La Cuscuta (Cuscuta europea) è una specie parassita, in quanto caratterizzata dall assenza di cotiledoni, di apparato radicale e di pigmenti fotosintetici e che, pertanto, vive come parassita di altri individui. Il seme, caduto sul terreno, sviluppa un filamento di colore bianco che sopravvive a spese delle sostanze di riserva presenti nella struttura d origine per circa 15 giorni. In presenza dell individuo da parassitizzare, tale filamento forma degli austori che penetrano nelle foglie, nei fusti o nei piccioli e che gli permettono di assumere direttamente sostanze nutritive elaborate dall ospite. A

16 Ectoparassiti Macroparassiti degli animali. Il pesce Spinarello (Gasterosteus aculeatus) con i parassiti cestodi (Schistocephalus solidus)

17 Parassitismo Questa interazione ha un importante ruolo ecologico. I parassiti aiutano a mantenere la biodiversità di un sistema, infatti: indebolendo gli ospiti controllano la densità della popolazione ospite. In questo modo ostacolano la crescita dell ospite che altrimenti potrebbero portare altre specie all estinzione, esercitando un eccessiva pressione su di esse come predatori o competitori

18 Evoluzione della coesistenza nella relazione ospite-parassita tra la mosca domestica (Musca domestica) e la vespa (Nasonia vitripennis) in uno studio di laboratorio. A) Popolazioni recentemente associate oscillano violentemente, dal momento che la densità, prima dell ospite (la mosca) e poi del parassita (la vespa) crescono e crollano. B) Popolazioni derivate da colonie in cui le due specie erano state associate per due anni coesistendo in un equilibrio più stabile senza crolli. PARASSITISMO

19 PARASSITISMO E PREDAZIONE Parassiti e predatori che sono stati a lungo in associazione con i rispettivi ospiti e prede esercitano un effetto moderato, neutro o addirittura vantaggioso Parassiti o predatori neo-acquisiti sono i più nocivi

20 AMENSALISMO Interazione -/0 dove la popolazione 1 è inibita e la popolazione 2 non è influenzata (allelopatia) Alcuni studiosi definiscono questa interazione come competizione asimmetrica

21 AMENSALISMO A) Veduta aerea di arbusti aromatici di Salvia leucophylla e di Artemisia californica che invadono la prateria annuale nella Santa Inez Valley della California ed esibiscono inibizioni biochimiche. B) Veduta ravvicinata che mostra gli effetti di zonazione delle tossine volatili prodotte dai cespugli di Salvia, visibili sulla sinistra, al centro in A. Tra A e B c è una zona di due metri, scabra, eccetto per poche, minute ed inibite piantine. I sistemi radicali degli arbusti che si estendono sotto a parte di questa zona sono pertanto liberi da competizione con altre specie. Tra B e C c è una zona di prateria inibita che consiste di piante più piccole e di meno specie rispetto alla zona di prateria non inibita visibile a destra di C.

22 COMMENSALISMO Interazione +/0 tra due popolazioni di cui una trae vantaggio da un altra ma quest ultima non riceve né vantaggi né svantaggi.

23 COMMENSALISMO FORESI: un organismo ne usa un altro per abitarvi. Quest orchidea bianca delle foreste tropicali si installa nella biforcazione di un tronco senza penetrare nel legno e danneggiare l albero.

24 COMMENSALISMO FORESI: un animale si attacca ad un altro solamente per essere trasportato. Concerne molti artropodi; un esempio di tale tipo di commensalismo sono per esempio gli acari su insetti o millepiedi su uccelli (In foto: Acari su una libellula)

25 COMMENSALISMO I paguri sono crostacei con addome ricurvo e molle. Per protezione l'animale lo infila nella conchiglia vuota di un gasteropode, mimetizzandosi poi con spugne o attinie METABIOSI: è un tipo di dipendenza più indiretta, in cui un secondo organismo utilizza qualcosa che il primo ha creato, dopo la morte di quest'ultimo. Un esempio ne sono i granchi eremiti o i paguri, che usano le conchiglie dei gasteropodi per proteggere i loro corpi.

26 MUTUALISMO Interazione +/+ tra due popolazioni che reca beneficio ad entrambe le specie. La biomassa del mondo è costituita in gran parte da mutualisti (la maggior parte delle piante con radici ha micorrize mutualistiche; molte angiosperme dipendono da impollinatori; un grandissimo numero di animali possiede un intestino che contiene una comunità mutualistica di microrganismi).

27 Mutualismo Il vantaggio riguarda: risorse alimentari (ottenendo il cibo, fornisce un servizio liberando il partner dai parassiti o assicurando l impollinazione o la disseminazione) protezione dai nemici ambiente favorevole in cui accrescersi e riprodursi

28 Mutualismo Tipi di integrazione morfologica tra simbionti e ospiti. (a) Simbionti (cerchi colorati) e organismi ospiti (quadrati): (i) simbionti interamente sulla superficie (per esempio, microrganismi epifiti o epizoici); (ii) simbionti all'interno di organismi (per esempio, microrganismi del tratto digerente, come i microrganismi del rumine); (iii) simbionti all'interno di un organismo, parzialmente extracellulari, parzialmente intracellulari, come nel caso delle alghe azzurre nelle spugne marine tropicali; (iv) simbionti interamente intracellulari. (b) Ife fungine e radici di piante superiori: (v) funghi della rizosfera che non penetrano nelle radici; (vi) funghi delle micorrize ectotrofiche degli alberi forestali, che penetrano tra le cellule radicali, ma non alloro interno; (vii) funghi che penetrano nella radice e nelle cellule per mezzo di austori come nelle micorrize endotrofiche; gli austori sono racchiusi da una membrana dell'ospite. (c) Simbionti e cellule ospiti individuali: (viii) simbionti in stretto contatto fisico con la superficie delle cellule dell'ospite, ma anche in contatto con l'ambiente esterno (per esempio, licheni, Prochloron su ascidie); (ix) simbionti racchiusi da cellule dell ospite, ma non al loro interno; (x) simbionte all'interno delle cellule dell'ospite, ma racchiuso in un vacuolo dell'ospite (la maggior parte dei simbionti intracellulari); (xi) simbionti liberi nel cictoplasma (per esempio, batteri endonucleari).

29 Mutualismo Gamberetti del genere Alphaeus ed i gobidi del genere Cryptocentrus La sequenza di comportamento durante l'uscita dal cunicolo nel mutualismo del gamberetto Alphaeus djiboutensis e del pesce Cryptocentrus cryptocentrus. (a) Il gamberetto si muove a testa avanti verso l'ingresso del cunicolo; le antenne sono alquanto sollevate obliquamente in avanti, con gli apici separati da una distanza di 2-3 cm. (b) All'esterno del cunicolo il gamberetto mantiene un'antenna a contatto con il pesce.

30 Mutualismo Un altro esempio è il Gobius, che talvolta vive insieme ad un gamberetto. Il gamberetto scava e ripulisce una tana nella sabbia nel quale vivono sia il gamberetto che il pesce. Il gamberetto è quasi cieco, cosa che lo lascia vulnerabile ai predatori quando si sposta sopra il livello del terreno. In caso di pericolo il pesce tocca il gamberetto con la coda per avvertirlo. Quando ciò avviene, entrambi si ritraggono rapidamente nella tana.

31 Mutualismo Il pesce pagliaccio (Amphiprion) vive in un anemone marina, i cui tentacoli paralizzano rapidamente molti altri pesci che li sfiorano. Il pesce pagliaccio ottiene protezione e cibo nutrendosi dei resti lasciati dai pesci uccisi dall anemone; quest ultima trae beneficio dal pesce poiché questo lo protegge da alcuni predatori che si cibano di anemoni.

32 Mutualismo Paguro ed attinia

33 Pesci pulitori-pesci clienti Pesci pulitori (circa 45 specie) si cibano dei parassiti dei pesci clienti Mutualismo

34 Mutualismo Gli uccelli si nutrono dei parassiti dei grandi animali che traggono vantaggio dalla pulizia e, spesso, dal servizio di sentinella.

35 Mutualismo Strutture dell'acacia Acacia cornigera che attraggono la formica mutualista Pseudomyrmex ferruginea. Corpi di Belt, ricchi di proteine, agli apici delle foglie, nettari alla base delle foglie, spine stipolari cave usate dalle formiche come siti di nidificazione.

36 Mutualismo Acacia e formiche. L acacia trae vantaggio dal fatto che le formiche attaccano qualsiasi cosa attacca l albero. Le formiche si nutrono a spese dell acacia.

37 Mutualismo Afidi - formiche. Le formiche proteggono gli afidi dai predatori; gli afidi secernono un liquido zuccherino (la melata), che le formiche apprezzano molto

38 Mutualismo Grande Barriera Corallina Australiana dall'elicottero Le barriere coralline sono formate da polipi e alghe. Stipate in qualsiasi spazio disponibile nei tessuti del polipo, le alghe conferiscono ai coralli i loro colori vivaci. E spesso superano il peso dei polipi, a volte del triplo, facendo appartenere i coralli più al regno vegetale che a quello animale.

39 Mutualismo La pianta offre nettare, polline o entrambi, che costano dal punto energetico, ma in cambio riceve il beneficio della impollinazione incrociata. Un ampia varietà di animali sono entrati in associazione di impollinazione con angiosperme: comprendono innanzitutto insetti ma anche colibrì, pipistrelli, piccoli roditori e marsupiali.

40 Mutualismo L impollinazione può essere mediata da diversi vettori: insetti (impollinazione entomofila) vento (impollinazione anemofila) uccelli (impollinazione ornitogama) pipistrelli e piccoli marsupiali acqua (impollinazione idrofila) uomo (impollinazione artificiale)

41 Mutualismo Nei sistemi più semplici di impollinazione per opera di insetti, il nettare o il polline viene offerto in abbondanza ed esposto liberamente ai visitatori indistintamente (es. il rovo). In altre piante, i fiori presentano strutture specializzate che proteggono il nettare da tutte le specie di insetti, tranne un piccolo numero che ha parti boccali dotate dell appropriata specializzazione.

42 Mutualismo a b c d e Specializzazione del capolino nelle Ranunculaceae. La complessità dei nettàri restringe i tipi di specie che sono in grado di agire da impollinatori. (a) Ranuncolo strisciante (Ranunculus repens), (b) ficaria (R. ficaria), (c) Aconitum anglicum, (d) Delphinium, (e) Aquilegia crysantha.

43 Mutualismo

44 L ecosistema del rumine Mutualismo Dense popolazioni di batteri e protozoi sono presenti nel rumine. Le comunità batteriche del rumine sono costituite quasi esclusivamente da anaerobi obbligati. Molte specie hanno specializzazioni metaboliche che le vincolano alla vita nell ambiente del rumine che possiede caratteristiche esclusive. Bacteroides succinogenes digerisce la cellulosa Ruminococcus digerisce la cellulosa, il cellobiosio e lo xilosio Clostridium locheadii digerisce cellulosa e amido Methanobacterium ruminantium utilizza l idrogeno o il formiato come fonte di energia Bacteroides amylophilus usa come substrato l amido e i suoi derivati.

45 Mutualismo I protozoi presenti nell intestino, ciliati, olotrichi e entodiniomorfi, sono anch essi una miscela complessa di forme specializzate. Un piccolissimo numero di protozoi è capace di digerire la cellulosa, grazie alla presenza di simbionti batterici propri. Molti protozoi ingeriscono batteri, altri, come gli entodiniomorfi, predano altre specie di protozoi.

46 Mutualismo MICORRIZE sono associazioni mutualistiche che si instaurano tra le radici di molte piante (erbacce, arbustive ed arboree) e funghi del terreno. la pianta fornisce ai funghi simbionti gli zuccheri prodotti con la fotosintesi indispensabili al loro metabolismo, ma che essi non sono in grado di sintetizzare, i funghi micorrizici, a loro volta, metabolizzando gli elementi minerali presenti nel suolo e fornendoli alle radici della pianta, favoriscono un migliore stato nutrizionale della pianta.

47 Mutualismo Radice delle leguminose e batterio Rhizobium

48 Mutualismo LICHENI: associazione tra un alga e un fungo