Appunti Ecologia

I meccanismi responsabili di promuovere o ostacolare la coesistenza tra specie

1 mercoledì 1 dicembre 2021 08:38

I meccanismi responsabili di promuovere/ostacolare la coesistenza tra specie possono essere divisi in 2 categorie:

• Meccanismi che portano ad avere differenze tra nicchie ecologiche: sarà difficile che si instaurino competizioni tra specie perché usano risorse diverse. Le differenze tra nicchie promuovono la coesistenza e favoriscono la coesistenza delle specie quando sono a bassa densità e sono a rischio di estinzione locale. Un esempio è dato da 2 specie in cui una ha affinità per suoli sabbiosi e l'altra ha affinità per suoli rocciosi, quindi hanno bisogno di risorse diverse.
• Meccanismi che comportano una differenza in fitness tra le diverse specie: in questo contesto le differenze in fitness si intendono le differenze nell'abilità competitiva delle diverse specie. Si tratta di tratti che possono avvantaggiare o meno una specie senza contare della densità. Un esempio è se le 2 specie possono potenzialmente vivere nello stesso ambiente e quindi richiedono le stesse risorse, se una delle 2 è maggiormente efficiente per essere investita dalla radiazione luminosa, la specie competitiva superiore può escludere competitivamente l'altra. Siamo all'opposto della situazione di prima, qui la coesistenza è ostacolata.

In grafico vediamo schematizzato sulle x il grado differenziazione delle nicchie e sulle y il grado di differenza nell'abilità competitiva, in base al rapporto tra queste differenze possiamo prevedere se queste specie coesistono o no. Ci sono 3 situazioni che si possono verificare: nella parte bassa le 2 specie hanno affinità per lo stesso tipo di suolo, ma se non hanno grossa differenza nella rispettiva abilità competitiva (crescono nello stesso modo), possiamo prevedere che queste specie possano coesistere tra loro nonostante richiedano le stesse risorse; le 2 specie possono coesistere anche se hanno affinità per suoli diversi e se una è potenzialmente competitivamente superiore rispetto all'altra (situazione a destra); il problema c'è quando le 2 specie hanno affinità per lo stesso tipo di suolo e una delle 2 è competitivamente superiore (in alto a sx).

Nicchia fondamentale e nicchia realizzata

Per una specie possiamo definire la nicchia fondamentale (insieme di condizioni e risorse fondamentali per l'esistenza della specie) ma ciascuna specie in natura si trova all'interno di una cerchia più ristretta di queste condizioni, per effetto di interazioni biologiche di effetto negativo; si trova nella cosiddetta nicchia realizzata.

Quando prendiamo in considerazioni anche le interazioni positive (mutualistiche, facilitazione), se sono presenti potrebbero espandere la nicchia realizzata di una specie (per effetto di miglioramento delle condizioni grazie a facilitatori) anche oltre la nicchia fondamentale teorica. Se prendiamo in considerazioni le interazioni positive è possibile che la nicchia realizzata si espanda al di fuori della nicchia fondamentale. Per effetto di interazioni negative invece la nicchia realizzata sarà minore della nicchia fondamentale. Se prendiamo in considerazione il concetto astratto di nicchia, la nicchia realizzata non potrà mai essere maggiore di quella fondamentale.

Lezione 21 Pagina 96

Distribuzione in altitudine e facilitazione

2 mercoledì 1 dicembre 2021 09:09

Com'è variata nel tempo la distribuzione in altitudine di una pianta arbustiva sull'isola di Maiorca: questa specie per lungo tempo è stata distribuita al di sotto dei 500 metri di latitudine perché la sua dispersione attraverso il trasporto dei semi era operata da una specie di lucertola che non saliva mai al di sopra dei 500 metri di latitudine. È stata introdotta una specie carnivora sull'isola (una specie di martora), una specie introdotta/esotica che ha iniziato a predare molto attivamente la lucertola, sterminandone la popolazione. Il dispersore classico dei semi è scomparso, ma la martora stessa è un dispersore anche lei ed ha una capacità maggiore di dispersione in termini di altitudine (> dei 500 metri). La martora ha favorito una dispersione dei semi della pianta arbustiva al di fuori dei limiti "normali", se prendiamo in considerazione la definizione spaziale della nicchia, quella realizzata sarà > di quella fondamentale. Se prendiamo in considerazione il concetto astratto invece vediamo che i semi dovevano almeno già essere pre adattati in quelle condizioni ambientali (> 500 metri).

Espansioni della nicchia realizzata

Vediamo una modellizzazione di quello che succede quando si hanno espansioni della nicchia realizzata causate da interazioni positive: nella colonna di sx siamo in assenza di un facilitatore, a dx siamo in presenza di facilitazione, specie facilitatrice che agisce su specie suscettibili a T ed essiccamento. La zona cerchiata è la nicchia della specie, sulle x c'è la T e sulle Y c'è l'essiccamento.

In figura a vediamo una specie suscettibile sia a T che a essiccamento, in figura c la specie è suscettibile solo a T e resistente ad essiccamento; quindi con nicchia maggiore di quella della specie suscettibile sia a T che a essiccamento. Se mettiamo ciascuna di queste 2 specie in presenza di un facilitatore (che crea condizioni più favorevoli per la specie facilitata), la nicchia suscettibile sia a T che a essiccamento subirà una modifica su entrambi gli assi; quella suscettibile solo a T subirà modifiche solo lungo l'asse Y, dove si espande perché il facilitatore rende le condizioni di T più favorevoli. In figura e c'è una specie sia tollerante sia a T che ad essiccamento, con una nicchia maggiore di quella delle figure precedenti. Se la mettiamo in presenza di facilitatore, non cambia niente perché era già di per sé tollerante a cambiamenti di T ed essiccamento.

In figura g mettiamo insieme la specie tollerante sia a T che essiccamento con la specie suscettibile alla T, la nicchia in comune sarà la sovrapposizione delle nicchie singole; se le mettiamo in presenza di un facilitatore ci aspettiamo che non cambi niente per la specie tollerante e per la specie suscettibile a T si espanderà lungo l'asse Y la nicchia. Per effetto del facilitatore la regione di sovrapposizione delle 2 nicchie aumenta. Quando si ha una forte sovrapposizione di 2 nicchie di 2 specie, queste tenderanno ad entrare sempre di più in competizione tra loro.

Sulle x c'è il grado di differenziazione delle nicchie, sulle y il grado di differenziazione delle fitness: immaginiamo di avere 2 specie che hanno una forte differenziazione delle nicchie e nessuna delle 2 sia molto competitivamente maggiore dell'altra (bassa differenza di fitness), siamo nella situazione a. Se le poniamo con un facilitatore, questo può far sì che la sovrapposizione delle nicchie aumenti, vuol dire ridurre la differenza tra nicchie per cui è come se il facilitatore spostasse il grafico dal punto a al punto b.

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Differenza di nicchia, fitness e modelli di distribuzione

3 mercoledì 1 dicembre 2021 09:36

In una situazione invece in cui le 2 specie hanno una differenza di nicchia ma iniziamo ad avere una differenza in fitness, se aggiungiamo un facilitatore è possibile che si instaurino processi di esclusione competitiva perché avremo un punto in cui una specie esclude l'altra. Se invece le 2 specie hanno differenza tra nicchie ma hanno anche molta differenza in fitness, appena aggiungiamo un facilitatore e si ha la sovrapposizione delle nicchie, si ha l'esclusione di una delle 2 specie.

La retta rossa rappresenta la situazione intermedia in cui il grado di differenziazione delle nicchie è ugualmente importante delle differenze in fitness.

Modelli di distribuzione di specie

Modelli di distribuzione di specie che mettono in relazione le variazioni climatiche, per fare previsioni su quali saranno le zone più o meno adatte alla sopravvivenza di una determinata specie. Assumere che la presenza di una determinata specie in un ambiente è legata alla sua tolleranza di determinate condizioni ambientali. Nella mappa con i diversi colori indichiamo le regioni che in futuro saranno più o meno favorevoli alla presenza di una determinata specie.

È possibile farlo proiettando le condizioni ambientali e tenendo conto dei cambiamenti climatici.

Come si fanno questi modelli?

• 1) Basarsi sui dati di presenza/assenza di una specie in una determinata regione.
• 2) Vedere quali sono le condizioni ambientali dei siti in cui la specie è stata trovata e in cui non è stata trovata.
• 3) Usare funzioni matematiche per estrapolare la possibile presenza della specie in regioni di cui non abbiamo dati.
• 4) Proiettare in funzione degli attuali modelli di cambiamento climatico la distribuzione futura della specie.

Questo funziona assumendo che la distribuzione presente e futura di una specie sia influenzata solo dalle sue tolleranze a condizioni ambientali. Ci sono quindi molte limitazioni per questo modello e le assunzioni che facciamo sono:

• Non si prendono in considerazione dinamiche di popolazione di tipo source-sink e quindi le condizioni ambientali vengono considerate idonee ovunque si registri la presenza di una specie.
• Conservativismo della nicchia: definendo una relazione tra presenza e clima si assume che una specie non sia capace di adattarsi a nuove condizioni.

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Interazioni biotiche e specie che formano habitat

4 mercoledì 1 dicembre 2021 09:51

• Non si prendono in considerazione le interazioni biotiche: una specie può essere presente in un'area solamente quando è associata ad una specie che rende le condizioni ambientali adatte.
• Nuove associazioni tra specie potrebbero permettere ad una specie di persistere in condizioni ambientali in cui attualmente non è presente (es in seguito a espansione della distribuzione di specie che formano habitat).

Lo sviluppo o la variazione di abbondanza di specie che formano habitat si assume che possa costituire un rifugio in condizioni climatiche avverse; uno degli effetti principali del cambiamento climatico attuale è l'aumento di temperatura, cosa succede se una specie fondatrice/che crea habitat si trova in un determinato ambiente sottoposto al cambiamento di T per effetto del cambiamento climatico? Può creare rifugio per altre specie. È quello che succede in ambienti marini-terrestri: in alto a sx vediamo letti di mitili in ambiente intertidale di costa rocciosa, sotto mangrovie in ambienti tropicali, ancora sotto una specie di alga bruna; sono specie che formano habitat e tipicamente in questo ambiente di transizione e quindi possono mitigare queste condizioni ambientali, creando un ambiente meno estremo per altre specie. A dx vediamo specie che creano habitat in ambienti marini più profondi, sub-tidali.

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Parassitismo

1 venerdì 3 dicembre 2021 08:39

Parassitismo -> interazione negativa, forma particolare di predazione che si differenzia dalla predazione vera e propria e dal pascolo da parte degli erbivori. Le sue caratteristiche specifiche sono:

• Consumo di parte della preda (ospite), non la sua totalità.
• Attacco nocivo ma raramente letale, a vantaggio del parassita stesso perché spesso instaura una relazione stretta con l'ospite, per cui se l'ospite morisse subito il parassita verrebbe a subire un danno lui stesso (motivo principale per cui un parassita non uccide la preda).
• Basso numero di prede (a volte anche un solo individuo).
• Intima associazione con la preda.

In base al danno (riduzione del tasso di accrescimento dell'ospite e/o delle sue popolazioni) inferto all'ospite si distingue:

• Parassitismo: il parassita riceve un beneficio dall'interazione, l'organismo ospite è influenzato negativamente almeno in certe circostanze.
• Commensalismo: il commensale riceve un beneficio dall'interazione, l'organismo ospite non è influenzato (nessun effetto).

Entro certi limiti la facilitazione è come il commensalismo, è difficile fare distinzioni nette.

Microparassiti

Altre classificazioni in base alla dimensione dei parassiti:

• Microparassiti (batteri, virus, protozoi, funghi): si moltiplicano direttamente all'interno del loro ospite (generalmente all'interno della cell). Trasmissione diretta attraverso 2 modalità generali: trasmissione diretta proprio del microparassita così com'è; trasmissione diretta da un'ospite all'altro (senza ospite intermedio) ma presentando forme quiescenti, che permettono al microparassita di persistere nell'ambiente per tempi anche lunghi quando ci sono le condizioni adeguate. Trasmissione indiretta, mediante un'altra specie definita come "vettore".

Es plasmodiophora brassicae (fungo) produce la cosiddetta ernia del cavolo, si formano protuberanze (manifestazione macroscopico a livello delle radici) e le piante poi tendono a cresce male, diventano più deboli e può portare danni economici anche gravi. Ha trasmissione diretta da una pianta all'altra attraverso forme quiescenti. Le zoospore del fungo le troviamo libere nel terreno, possono prendere contatto con le radici della pianta, avvengono trasformazioni alle cell del parassita e si crea un sistema per cui si inseriscono tra le cell della pianta ospite e all'interno della radice stessa; il ciclo vitale del fungo finisce con la nuova liberazione delle zoospore nel terreno.

Es plasmodium falciparum che causa la malaria: il ciclo vitale di questo microparassita passa da un ospite definitivo ad un ospite intermedio (vettore). Il parassita entra nel corpo umano nel momento in cui una zanzara portatrice del parassita punge l'uomo e attraverso le ghiandole salivari immette nel torrente circolatorio le strutture del plasmodio (sporozoiti). Questi vanno a finire nel fegato (organo in cui il plasmodio della malaria si moltiplica), dopo escono, ritornano nel sangue (durante questo percorso subiscono una serie di modificazioni tra cui la formazione di cell sessuate) e si formano cell maschili e femminili del plasmodio. Queste possono essere prelevate da una zanzara successiva che punge l'uomo, quindi ritornano nell'ospite intermedio; all'interno della zanzara si ha la formazione dello zigote e si riforma il plasmodio che alla fine arriva alle ghiandole salivari ed è pronta ad infettare un altro uomo. L'ospite è l'uomo, il vettore è la zanzara.

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Macroparassiti e trasmissione

2 venerdì 3 dicembre 2021 09:17

• Macroparassiti (elminti, zecche, pulci, acari, altri tipi di funghi): si accrescono all'interno dell'ospite ma si moltiplicano attraverso stadi infestanti che vengono liberati dall'ospite nell'ambiente; vanno a vivere all'interno di cavità del corpo dell'ospite, non entrano nelle cell perché sono più grandi. Trasmissione diretta (funghi che infestano le piante: parassita libero nell'ambiente sotto forma di spore, quando la spora arriva sulla superficie della foglia inizia a svilupparsi e riesce ad insinuarsi tra le cell dell'ospite; una volta che le cell del parassita è tra le cell dell'ospite ci può essere una fase quiescente, ma poi si forma una zona sporigena che a livello macroscopico vediamo una lesione della foglia, da cui si disperdono le nuove spore) o mediata da vettori (nematodi intestinali, platelminti, cestodi).

Es zecche su mammiferi, fungo su formica, cestodi su pesci.

Macroparassiti a trasmissione diretta nelle piante

• Macroparassiti a trasmissione diretta nelle piante (il parassita stesso è un'angiosperma): classificazione tra emiparassiti (parte del ciclo vitale avviene sull'ospite e parte no) e oloparassiti (dipendenza totale dall'ospite). Differenze morfologiche tra i due: emiparassiti sono fotosintetizzanti ma con radici poco sviluppate se non assenti (poca capacità di assorbire i nutrienti dal terreno) per cui stabiliscono connessioni con fusti e radici dell'ospite da cui prelevano acqua e sali minerali; oloparassiti sono privi di clorofilla (no fotosintesi) per cui devono essere dipendenti completamente dall'ospite, spesso con una forte specificità con l'ospite.

Es di oloparassitismo estremo: Rafflesia arnoldi, pianta oloparassita di alcune specie di alberi in zone tropica; l'intera struttura vivente del parassita si trova all'interno dell'ospite nonostante abbia grandi dimensioni. L'unica parte che rimane all'esterno è il fiore, considerato il fiore più grande del mondo (diametro anche di 1 metro) e che puzza di carne putrefatta per attirare animali impollinatori es mosche.

Es vischio, che si sviluppa su rami di un ospite come l'abete; è un emiparassita.

Epidemiologia e teoria di Janzen

Come si trasmette il parassita da un ospite all'altro? È una componente fondamentale della dinamica di popolazione del patogeno, si traduce del comportamento dei patogeni all'interno delle popolazioni degli ospiti (epidemiologia). Una fase importante dell'epidemiologia è lo studio della trasmissione dei parassiti. Le popolazioni di ospite adatto sono considerate come delle isole che tanto più sono separate tra loro, tanto più sarà ostacolata la trasmissione del parassita -> teoria di Janzen.

Quindi la possibilità di colonizzazione di una pianta o di una foglia da parte di un parassita diminuisce all'aumentare della distanza da altri individui della stessa specie, se parliamo di piante diverse (se parliamo di porzioni della stessa pianta no).

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Relazione parassita-ospite

3 venerdì 3 dicembre 2021 09:47

Sulle Y c'è la velocità di avanzamento dell'infezione.

Caratteristica specifica della relazione parassita-ospite è quella di essere una relazione molto specifica, si può avere specializzazione tra determinati genotipi di una specie di ospite e determinati genotipi di parassiti (monofagia estrema). È importante sapere che coltivare diverse varietà della stessa specie si garantisce che siano presenti genotipi di quella specie che sono resistenti ad un parassita e genotipi che invece non sono resistenti; questo riduce la diffusione dell'infezione tra genotipi suscettibili. Es per limitare i danni all'interno di coltivazioni di patate: ci sono parassiti responsabili della peronospora della patata (proble