Ecologia appunti

Ecologia 2 semestre 2 anno

06.03.2018

Libro: elementi di ecologia.

Esami:

• 6 giugno
• 21 giugno
• 10 luglio
• 26 luglio

Ecologia

Ecologia → viene fatta coincidere con l’inquinamento ma è sbagliato, parla di relazione organismi-ambiente, relazione tra specie che vivono in un ambiente.

Oikos logos → Ernst Heinrich Haeckel, scienza dei rapporti dell’organismo con l’ambiente. 1972 Krebs, lo studio scientifico delle interazioni che determinano la distribuzione e l’abbondanza degli organismi.

Begon: ecologia è lo studio scientifico della distribuzione dell’abbondanza degli organismi e delle interazioni, interazioni non sono un dettaglio se c’è qualcuno di più forte o bravo manda via una specie. Specie non la trovo in questo ambiente non perché non sia idoneo ma per l’interazione con le altre specie.

Ecologia è studio della struttura e del funzionamento degli ecosistemi.

Ambientalismo non è ecologia

Ambientalismo si basa su un concetto filosofico ma approccio è diverso, noi abbiamo approccio scientifico e non filosofico, non siamo ambientalisti. Qui obiettivo è fare ecologia, non ambientalismo.

Ecologi si occupano di livelli di organizzazione da organismi, si parte da lì e poi aumenta di complessità, si parla poi di ecosistemi, popolazioni, biomi.

Organismo → popolazione → comunità → ecosistema.

Ecologo analizza organismi in relazione alle caratteristiche dell’ambiente, no descrizione.

Ecologia ed economia → oikos, hanno camminato insieme poi c’è stato un divorzio. Se non si ricompone visione ecologica economica convertendole non ci sarà sviluppo e risoluzione di problemi.

Perché si studia ecologia?

Perché si studia ecologia? Serve ai biologi nutrizionisti! Deve consigliare il modo di mangiare.

• Ritiro ghiacciai
• Deforestazione → olio di palma → deforestazione per piantare piante da olio
• Perturbazioni ciclo dell’acqua
• Eccessivo sforzo di pesca
• Riduzione della complessità dell’ambiente → tutto uguale, biodiversità diminuisce
• Gestione errata del patrimonio naturale → troppa pesca/caccia

Scale di studio

Lavoriamo su tre scale:

• 1. Gerarchia biologica <individui <popolazioni <comunità <ecosistemi
• 2. Scale spaziali
• 3. Scale temporali

Si parte dall’individuo, si considera effetti ambientali su individui che si traducono a livello di popolazione → individui nascono crescono si riproducono e muoiono.

Individui possono accrescersi e riprodursi +/- in base all’ambiente e così individui danno origine a ecosistemi → calo, più morti che nascite/crescita, più nascite che morti.

Tra popolazioni che dividono spazio e tempo si creano delle variazioni nelle comunità → cambiano parametri ambientali e ecosistemi.

Proprietà emergenti

Proprietà emergenti → molecola H2O è uguale alla somma 2H + O? No, si combinano fino ad avere caratteristiche peculiari, ottengo molecola con caratteristiche peculiari, compare una capacità emergente. Emergente quando somma proprietà singole parti ha caratteristiche diverse rispetto quelle che avevo all’inizio.

A volte ho la somma semplice dei pezzi che ho unito → proprietà collettiva. Non cambia quello che ho, aggiungo un’unità a quello che già avevo.

Conseguenze delle proprietà emergenti:

• Sistemi dove compaiono sistemi emergenti evolvono più rapidamente
• Interazioni tra componenti non modificano natura delle stesse ma danno origine a proprietà nuove ed esclusive
• I sotto insiemi anche se separati conservano la capacità di riorganizzarsi a livello di complessità più alto

Metodo scientifico e tipi di studio

Osservazione → individuazione della problematica → ipotesi → previsione da verificare → esperimenti per verificare la previsione → risultati → interpretazione e conclusioni < ipotesi errata → ripeto → ipotesi confermata → ok.

Tipi di studio:

• Osservazione ed esperimenti sul campo → esperimenti di laboratorio → sistemi di laboratorio, semplici → modelli matematici

Ecologia dell’evoluzione

Selezione naturale dovuta a ambiente esterno, le caratteristiche genetiche rispondono adattandosi. È qualcosa sempre di esterno che parte dall’ambiente.

Corrispondenza organismi e ambiente

Corrispondenza organismi e ambiente.

Elemento X è adattato a … → adattamento ha base genotipica con processo di adattamento, se si vede fenotipica si parla di acclimatazione.

• Individui che costituiscono una popolazione si somigliano tutti ma non sono uguali
• Una parte di variazione è su base ereditaria
• Tutte le popolazioni hanno la potenzialità di occupare la terra e lo farebbero se ogni individuo sopravvivesse e producesse il suo max n di discendenti

Teoria darwiniana si basa sulle ricerche di Malthus che nel suo libro parla del potenziale di crescita esponenziale delle popolazioni, se una popolazione si riproduce senza limitazione da ambiente altre specie allora può crescere esponenzialmente occupando l’intero pianeta.

Malthus → cresce secondo progressione geometrica ma poi c’è comunque un blocco di risorse alimentari che non basteranno.

Quindi se le risorse non bastano nasce una lotta per l’esistenza degli individui.

Individui non sono tutti uguali, quelli più bravi hanno vantaggio, quelli meno bravi no → selezione naturale premia quelli con le caratteristiche più performabili che si riproducono e le trasferiscono ai discendenti.

Darwin lo sapeva perché veniva visto negli allevamenti di mucche da latte → selezione artificiale → vengono tenute le figlie delle mucche che facevano più latte, le altre sono diventate bistecchine. Questo fenomeno avviene su scala temporale, avviene nel tempo e viene detta evoluzione.

Tre tipi di selezione

• 1 direzionale. Sposta media di una popolazione verso un esterno. Grande o piccolo
• 2 stabilizzatrice. Favorisce genotipi con caratteristiche genotipiche vicine alla media - né grande né piccolo
• 3 divergente. Entrambi gli estremi, con caratteristiche medie

Betulla e farfalla.

Se tronco bianco loro sono bianche poi con la rivoluzione industriale viene favorita nera.

07.03.2018 rec 9

Equilibrio non si riferisce a qualcosa di statico perché i sistemi naturali sono qualcosa che si modificano nel tempo e nello spazio, ora ho cambiamenti perché si stanno verificando cambiamenti climatici e quindi sistemi naturali si stanno modificando ora perché nel passato sono state fatte cose che hanno portato a ora il cambiamento.

Selezione determina il fatto che possono cambiare molte cose → specie non è più esattamente uguale a quello che era.

Quando i due picchi si separano ottengo due picchi diversi e modificano quanto oggi si vede.

Esempi selezione direzionale → aumenta il numero di individui con una caratteristica genotipica esterna perché seleziono quelli più resistenti, per debellarli dovrò usare pesticidi sempre più resistenti. Non si interrompe la cura antibiotica prima della fine dell’antibiotico perché si selezionano batteri e quelli che persistono non sono più sensibili a quell’antibiotico.

Es insetticidi o antibiotici.

Selezione stabilizzante → specie di uccello fa n uova che tende a mantenersi costante. È risultato di analisi costi-benefici. Femmina ha energia x e può decidere come usarla. O scelgo tante uova piccole o poche grandi.

Tante piccole ho n max di discendenti ma uovo piccolo ha meno energia e quindi prole che ne risulta è meno performata.

Poche grandi ottengo il max possibile investendo il meno, ho tanta energia a disposizione e quindi riesco a fare molto. Uso energia al meglio.

Selezione divergente → caratteristiche estreme sono favorite rispetto alle intermedie, successo riproduttivo per maschi o con colori sgargianti o quelli poco colorati. Quelli con caratteristiche intermedi e non piacciono, no riproducono e genotipo tende a sparire.

O becchi grandi o piccoli perché si nutrono solo di due possibili varianti di semi → molli per becchi piccoli e duri per i grossi. I medi hanno difficoltà a nutrirsi e quindi a riprodursi. Quindi tendono a sparire.

Spesso selezione premia genotipi più rari es → nei maschi dei salmoni in America nell’oceano Pacifico.

Specie semelpara → si riproduce una volta nella vita e poi muoiono.

Nell’Atlantico sono semelpari invece nel Pacifico no.

Selezione premia hooknose grossi, femmine depongono e maschio più grosso manda via i piccoli, arriva e feconda.

I jack no, sono piccoli, si appostano ai siti di deposizione e quello più piccolo che si nasconde meglio riesce a prevalere. Questo fa sì che le forme si mantengono, se non accadesse così nel tempo ci sarebbe un’unica tipologia di maschio.

Vantaggio forma rara si mantiene perché femmine scelgono fenotipi e quindi genotipi più rari.

Selezione sessuale fatta dalle femmine che scelgono perché sono quelle che investono più energia nella riproduzione e quindi la scelta del partner ha il suo perché.

Combattimento cervo, canto tricheco, ruota pavone → modalità per mettersi in evidenza e farsi vedere prestanti per avere una prole altrettanto prestante.

Fitness e adattamento

Fitness → selezione naturale viene misurata come fitness che rappresenta la capacità riproduttiva relativa di un genotipo, ossia il successo di un genotipo di riprodursi rispetto al successo riproduttivo di altri genotipi della popolazione.

NB la fitness è data dal numero di discendenti della F1.

La fitness è relativa, va intesa in un contesto ma se va contestualizzata non è assoluta ma è relativa.

Adattamento → organismo è adatto quando ha strutture che lo rendono idoneo e lo integrano all’ambiente in cui vive. Adattamento è il risultato di un processo di selezione.

Acclimatazione diverso, è su scala fenotipica!

Tutti i mimetismi sono una forma di adattamento.

Esempi mimetismo battesiano → fingo di essere cattivo anche se sono innocuo, è una forma di adattamento perché verranno mangiati da tutti tranne quelli che associano al modello ideologico il vero organismo.

Mimetismo criptico → insetto stecco, c’è ma non si vede.

Mimetismo mulleriano → mi rendo evidente con colori sgargianti perché sono velenoso e pericoloso. Mi salva la pericolosità e non ho quindi la necessità di passare inosservato.

Achillea lanulosa

Achillea lanulosa è una pianta che mostra differenze morfologiche, fenotipo, lungo un transetto in California.

Transetto = sezione che parte da costa a interno attraverso catena montuosa.

Forme nane nelle zone ventose, quelle alte in quelle meno ventose.

È differenza fenotipica o genotipica? Faccio esperimento di trapianto, prelevo plantule che poi vengono portate nell’orto botanico nel giardino dell’uni e piantate. Qui condizioni sono uguali per tutti → mi aspetto che le altezze siano uguali ma se le differenze si mantengono significa che le differenze ambientali hanno operato un cambiamento.

Hanno mantenuto stesse differenze e caratteristiche quando le ho spostate in stesse condizioni per tutti → sono caratteristiche genotipiche.

Stesso esperimento ma con pianta diversa, colonizza ambiente con caratteristiche diverse che ha estensione di 200 mt che sono all’interno delle aree di dispersione del polline → no isolamento geografico a causa dell’incapacità di trasporto del polline. Si esclude un ipotetico problema nell’esperimento precedente.

Nei punti 1 2 zona falesia stoloni sono corti, nella zona di pascolo stoloni sono più lunghi.

Esperimento di trapianto come prima in condizioni standard si vede che risultato la lunghezza degli stoloni si mantiene → differenze ambientali falesia pascolo hanno operato una modificazione. È sempre una modificazione genotipica.

Scala temporale, cline ed ecotipo

No scala spaziale, ora diventa temporale.

Nel giro di pochi anni si hanno modificazioni es. 1950-2000.

Cline → variazione fenotipica graduale dovuta a cambiamenti graduali di alcuni parametri es individui andando da nord a sud ci sono dimensioni che aumentano in modo graduale lungo una direttrice nord-sud.

Nord più grossi e sud più piccoli. Essere più grossi volume maggiore e superficie maggiore. Volume maggiore riduce superficie e la zona di scambio calore volume è minore, più si è grossi e più si disperde meno calore. Al sud è contrario. Graduale.

Ecotipo → non c’è differenza graduale ma chi sta in x ha caratteristiche e chi in posto y ne ha altre.

Concetto di specie

Concetto morfologico di specie

Tassonomia si basa sulle caratteristiche morfologiche di specie, ma non sempre.

In alcuni casi funziona e in altri no.

Fiore giallo specie a fiore viola, in alcuni casi porta fuori strada perché devo fare troppe sottospecie superflue come può accadere per farfalle o termiti o chiocciole. Sovrastimo inutilmente il numero di specie oppure sottostimarlo nelle specie criptiche gemelle.

Specie criptiche sono numerosissime e si è visto con avvento delle tecniche molecolari con PCR.

Specie criptiche e sibiling sono simili pur non essendo la stessa specie.

Concetto biologico di specie

Due specie sono specie se non sono interfeconde.

Se isolate danno altri organismi che appartengono a specie diverse dato che non sono collegate tra loro.

Concetto ecologico di specie

È vago, svantaggio difficile da definire per specie in cui i diversi stadi hanno nicchie differenti.

Specie è il gruppo di organismi fenotipicamente simili che occupa una specifica nicchia ecologica. Ci sarebbe troppa soggettività, quello biologico è più semplice perché o sono interfeconde oppure no.

Concetto filogenetico di specie

Richiede molte info e analisi evolute. Gruppo monofiletico più piccolo che chiede di uccidere individui e è più complesso.

Come si mantiene una specie

Come si mantiene una specie → dispense.

Se esistono barriere che permettono isolamento riproduttivo.

Barriere pre accoppiamento. Specie non si accoppiano perché barriere impediscono isolamento dei gameti, individui non possono fisicamente incontrarsi e quindi accoppiarsi.

Isolamento temporale. Riproduzione in diversi momenti, impedisce ai gameti di incontrarsi perché non maturi nello stesso momento.

Isolamento geografico.

Isolamento comportamentale. Liti, pre accoppiamenti…

Isolamento da impollinatori.

Barriere pre accoppiamento.

Barriere prezigotiche.

Isolamento meccanico, copulatorio, gametico.

Isolamento comportamentale

Isolamento comportamentale.

Ciclidi lago Vittoria, pesci hanno colorazioni diversificate ma accoppiamento avviene tra individui con le stesse colorazioni.

Negli ultimi anni lago Vittoria ha eutrofizzazione ovvero grande abbondanza di nutrienti e quindi molti fitoplancton in superficie → riduzione trasparenza H2O, arriva meno luce e non vedo se individuo è rosso o blu questo fa sì che la visione diventi difficile e non si distingua più la colorazione effettiva del soggetto.

In condizioni di luce si accoppiano con individui con le stesse colorazioni.

Isolamento geografico

Isolamento geografico.

Frana determina che il fiume scorre in mezzo a area che si è separata in 2, DX e SX.

Nella parte nord, a seguito di questa divisione, ho due specie di salamandra che sono già due specie diverse.

La specializzazione implica la divergenza di popolazioni di specie esistenti dovuta all’azione della selezione naturale.

Il pool genico di un gruppo di individui si isola da quella di altri individui e si diversifica il flusso genetico.

• Se cade barriera a e b si riconoscono e riprende flusso genico
• Si guardano non si riconoscono e si originano due specie diverse

Come si formano nuove specie?

Come si formano nuove specie? Rec 9.

Modelli di speciazione p. 297.

Allopatrica, peripatrica, parapratica e sympatrica.

Allopatrica → barriera isolamento geografico, non si possono incontrare ma se cade barriera si riconoscono e o tornano assieme per stesse caratteristiche oppure continuano a vivere separatamente.

Sympatrica avviene nella popolazione dato che ci sono differenze in cui un soggetto fa cose diverse che non vengono capite dagli altri.

Processi di speciazione avvengono in diverse velocità e la simpatica è più lenta.

Slide e modelli evolutivi

Slide.

Esempi ibridazione → terza specie deriva da un processo di ibridazione delle precedenti → anemone ha cariotipo diverso.

Processi di speciazione hanno permesso di individuare modelli evolutivi:

• 1 convergente → tonno e delfino hanno forme simili ma tonno pesce e delfino mammifero, hanno forme simili perché vivono nell’acqua. Vivendo in ambienti simili due specie sviluppano caratteri simili pur non avendo legami parentali
• 2 divergente
• 3 parallela

Nei mammiferi marsupiali e placentati, le coppie di specie sono simili sia nell’aspetto che nelle abitudini albero filogenetico ricostruito che ci dice quando sono comparse queste specie.

La variabilità geografica di una specie fornisce elementi per interpretare il processo di speciazione.

Specie con estesa distribuzione geografica sono soggette a una più ampia gamma di condizioni ambientali che determinano una corrispondente variabilità nelle caratteristiche morfologiche, fisiologiche e comportamentali.

Tanto più è grande la distanza tra le popolazioni tanto più si accentuano le differenze.

16.03.2018

Effetti dei cambiamenti climatici sull’evoluzione e distribuzione delle specie

Effetti dei cambiamenti climatici sull’evoluzione e distribuzione delle specie.

Tempo porta con sé conseguenze di attività antropiche.

Cose che prima avvenivano in migliaia di anni ora avvengono in decine di anni -> problema è la velocità con cui la variazione avviene.

Migrazione quando possibile per specie animali, avviene come risposta ai cambiamenti climatici. Per piante lo spostamento è più facile. Strategie che organismi utilizzano sono 4:

• 1 tolleranza, accetto il cambiamento e resto dove sono perché il cambiamento non mi dà fastidio
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