Ecologia - Appunti

Ecologia 08-03-2022

Introduzione

Esame scritto o orale (= libera scelta – scritto: 3 crocette + 7 domande aperte) – scritto al mattino e orale al pomeriggio.

Possibili uscite facoltative a fine corso – Albano Vercellese.

Siltation – alterazione da un disturbo fisico = inquinamento dell’acqua causato da materiale clastico terrestre _ aumento della concentrazione di sedimenti sospesi sia all’aumento dell’accumulo di sedimenti fini sui fondali dove sono indesiderabili.

Il cambiamento climatico è l’elemento principale legato a tale cambiamento, ma non solo – si visualizza su larga scala ma anche su scale locali = secche fluviali ed intermittenza idrologica-periodi di scomparsa dell’acqua superficiale, sia in estate, ma di recente tali problemi avvengono anche in inverno, in Piemonte è molto ricco di questi fiumi che “scompaiono” _ il Piemonte è ricco di acque fluviali quindi caratterizzato da crescenti interessi, problematiche e sfide gestionali.

Tali cambiamenti hanno un forte impatto sull’ecosistema.

Mesocosmi = fiume artificiale – acqua presa direttamente dal fiume, per poi essere reinserita _ aspetto necessario per il prelevamento di certi campioni difficili da prelevare, e per effettuare delle ricerche complicate da svolgere. Permesso di entrare nella rete artificiale di COSM.

Metodo scientifico

Metodo scientifico _ aspetto essenziale che viene utilizzato dai ricercatori per le loro attività.

Scienza = si intende un sistema di conoscenze ottenute attraverso un'attività di ricerca organizzata e con procedimenti metodici e rigorosi, allo scopo di giungere ad una descrizione, verosimile, oggettiva e con carattere predittivo, della realtà e delle leggi che regolano l'occorrenza dei fenomeni.

• Osservare i fenomeni
• Formulare domande
• Formulare ipotesi
• Esperimenti
• Registrare ed analizzare i dati
• Conclusione
• Teoria scientifica – quando i test effettuati concordano tra loro.

Scienza e pseudoscienza

Pseudoscienza – omeopatia, astrologia, creazionismo, frenologia = aspetti comuni tra tutte loro.

Peer review (valutazione tra pari) procedura di selezione degli articoli o dei progetti di ricerca proposti da membri della comunità scientifica, effettuata attraverso una valutazione esperta eseguita da specialisti del settore per verificarne l'idoneità alla pubblicazione scientifica su riviste specializzate o, nel caso di progetti, al finanziamento degli stessi. Spesso è molto difficile per un singolo autore, o per un gruppo di ricerca, riuscire a individuare tutti gli errori o i difetti di un proprio studio, che sia questo più o meno complesso. Questo perché l'autore spesso può essere vittima di bias e/o perché in un prodotto intellettuale innovativo un'opportunità di miglioramento può essere visibile soltanto a persone con conoscenze molto specifiche.

• Il lavoro è accettato senza riserve = Accepted
• Il lavoro è accettato, a patto che l'autore lo migliori sotto determinati aspetti = Minor or Major revision
• Il lavoro è respinto, ma se ne incoraggia una revisione e una riproposta = Rejected and resubmission
• Il lavoro è respinto senza appello = Rejected

La scienza è anti-dogmatica!

Ecologia ed economia

Ecologia ed economia =

• Oikos – logos = studio della vita della casa = ecologia – energia, problemi ecologici sono il risultato dell’esplosione demografica – ciclico = recupero. Capitale naturale – k selezione = sostenibilità e stabilità.
• Oikos – normos = economia – denaro, abbondanza costante – lineare = consumo. Capitale economico – r selezione = esplorazione ed espansione.

L’ecologia è una scienza interdisciplinare:

• Fattori abiotici – clima, temperatura, litologia = geologia – fisica – climatologia
• Fattori biotici – competizione, cicli vitali, simbiosi = zoologia – etologia – fisiologia – botanica

Carson Rachel _ 1907-1964 – precursore del movimento ambientale a livello ambientale.

In questo inizio di secolo la questione ambientale si è imposta prepotentemente a livello globale in seguito all'aggravamento dei problemi precedenti e alla presa di coscienza che l'alterazione dell'ambiente può grave portare a gravi conseguenze per sopravvivenza stessa della nostra biosfera (almeno come l'abbiamo conosciuta finora).

Negli ultimi anni il termine ecologia è sempre più associato al concetto di sostenibilità ambientale, il quale prevede l’adozione di comportamenti e pratiche che riducano il più possibile l’impatto umano sull’ambiente e sulle risorse naturali.

1869 – Haeckel = studio scientifico delle interazioni tra gli organismi e il loro ambiente = come gli organismi interagiscono tra loro e con l’ambiente in cui vivono.

1972 – Krebs = è lo studio scientifico distribuzione delle interazioni che determinano la e l’abbondanza degli organismi (non compare la parola ambiente) = distribuzione ed abbondanza degli organismi.

Ecologia = studio scientifico delle interazioni tra gli organismi e il loro ambiente.

• L’ambiente di un organismo è costituito da tutti quei fattori e fenomeni esterni all'organismo stesso che lo influenzano, sia biotici (es. altri organismi) che abiotici (fisici, chimici) – in ecologia quindi l'ambiente gioca un ruolo fondamentale.
• Ecologia ed evoluzione = teoria dell’evoluzione delle specie – selezione naturale – popolazione ed organismo
• Corrispondenza organismi ambiente = organismo – come le specie rispondono alle condizioni e pressioni ambientali? E quali sono i fattori che ne influenzano la vita sulla Terra?
• Nicchia ecologica e habitat = organismo
• Migrazione e dispersione = popolazione ed organismo
• Ecologia di popolazione = popolazione
• Ecologia di comunità = comunità
• Biodiversità = ecosistema e comunità – varietà di tutte le forme di vita = ruolo delle aree protette – normative internazionali per la conservazione della biodiversità.
• Interazioni biologiche all’interno delle comunità = comunità – in che modo 2 o più specie interagiscono tra loro?
• Successioni ecologiche = ecosistema e comunità - differenza tra successione e zonazione. Tipologie di successione ecologica.
• Ecosistema = capacità di resistenza e resilienza degli ecosistemi, da parte di fattori esterni che possano danneggiarlo, e in quanto tempo tale ecosistema ci metta per riformarsi a seguito del disturbo avvenuto. Ecosistemi aperti ed ecosistemi chiusi. Reti trofiche, produzione primaria e respirazione.
• Cicli biogeochimici = ecosistema – ciclo del carbonio è stato altamente alterato dall’uomo negli ultimi tempi.
• Micro- meso- e macrocosmi = ecosistema – piccoli mondi contenuti in spazio molto piccoli, come dentro a delle provette/ampolle ma anche delle bacinelle – ambienti molto semplificati ma molto maneggevoli e malleabili = possibilità di condurre esperimenti manipolativi.
• Ecologia di passaggio e biogeografia insulare = paesaggio – area territoriale eterogenea composta da ecosistemi interagenti che si ripetono in una configurazione caratteristica. Offre una visione più ampia e offre la possibilità di visionare come sono disposti i vari elementi naturali all’interno di un certo paesaggio.
• Specie alloctone ed invasione biologica = paesaggio, ecosistema e comunità – principale minaccia per la conservazione della natura, secondo alla distruzione di un certo ecosistema = ingenti danni ecologici.

Livelli di organizzazione ecologica

Ecosfera = tutti gli organismi della Terra comprese le componenti abiotiche.

Bioma = unità regionali ampie ed estese su scala regionale o sub continentale (es: foresta decidua temperata, piattaforma oceanica).

Paesaggio = area territoriale eterogenea composta da ecosistemi interagenti che si ripetono in una configurazione caratteristica.

Ecosistema = biotopo (= una determinata area con le sue componenti abiotiche – caratteristiche chimico-fisiche) + biocenosi (= comunità) = barriera corallina – fiume alpino.

Comunità =

Popolazione =

Organismo =

Conseguenza dell’organizzazione gerarchica:

• Proprietà emergenti = combinano le parti che compongono un livello per produrre quello più elevato emergono nuove proprietà.
• Inoltre vi sono proprietà dell’insieme non riconducibili alla somma delle proprietà delle sue componenti (proprietà irriducibili). Il nuovo livello di organizzazione ha proprietà diverse da quello sottostante (dalle sue componenti).
• Proprietà collettive = che non implicano caratteristiche nuove derivanti dal nuovo livello, ma solo l’integrazione di caratteristiche pre-esistenti = natalità.
• Nell’ambito delle proprietà emergenti si realizzano meccanismi di retro-controllo.

Approcci diversi allo studio dei fenomeni e dei problemi:

Approccio riduzionistico: dal livello più grande a quello più piccolo. Nella maggior parte delle volte, le discipline scientifiche usano questo approccio che permette un maggior livello di dettaglio. In ecologia invece si utilizza spesso un approccio contrario, ovvero.

Approccio olistico: dal livello più basso a quello più alto. Utilizzo la risposta del livello gerarchico inferiore per ricavare delle informazioni sul livello gerarchico superiore.

In ogni caso, a seconda dei contesti si può utilizzare o uno o l’altro approccio.

Ecologia ed evoluzione 10-03-2022

Gli organismi si sono evoluti nel tempo e si sono adattati all’ambiente in cui vivono.

Teoria per selezione naturale:

• Gli individui non sono identici ma varia su molte caratteristiche
• Parte della variabilità è ereditabile
• Tutte le popolazioni hanno la potenzialità di popolare l’intera Terra
• Differenti individui hanno dei discendenti
• Il numero dei discendenti di un individuo è dipendente dai caratteri dell’individuo e dall’ambiente

Fitness = misura il contributo di un singolo individuo alle generazioni successive.

Fossili – elementi chiavi che vanno a spiegare e dimostrare la teoria dell’evoluzione e della selezione naturale.

Sono dei resti di animali e piante e non dei metallofiti (= concentrazioni minerali).

• Buffon = la terra ha qualche centinaio di migliaia di anni e non 6mila anni.
• Lamarck = esiste una variazione negli organismi data da 2 principi – l’ambiente esercita un’azione sugli organismi = modellandoli. Esiste una tendenza al progresso – una trasformazione ed evoluzione negli organismi stessi.
• Acquisizione di caratteri che poi venivano ereditati dalle generazioni future.
• Hutton = molto è molto più antico di quando era stato stabilito e le leggi della natura sono sempre le stesse.
• Darwin – darwinismo = selezione naturale come motore dell’evoluzione biologica – Wallace.

Influssi malthusiani: le popolazioni tendono ad incrementare numericamente, mentre le risorse rimangono costanti.

• Lotta per l’esistenza
• Sopravvivono solo alcuni organismi – portano alcuni caratteri
• Trasmissione dei caratteri
• Ambiente diversificato porta al cambiamento della specie

Mendel = trasmissione dei caratteri da una generazione all’altra.

Scoprì leggi fondamentali dell’ereditarietà dei caratteri – carattere dominante e recessivo.

Darwin + Mendel = sintesi darwiniana o neodarwinismo = La selezione naturale è il principale agente che opera sulla variabilità prodotta dalle mutazioni all’interno delle popolazioni, ed è la principale causa dell’adattamento.

Le nuove specie si formano con l’accumulo di diversi geni e/o combinazioni genetiche in popolazioni riproduttivamente isolate.

Variabilità genetica = Il processo ereditario è ‘conservativo’ ma non ‘perfetto’. Sono possibili diversi ‘errori’ nella replicazione dei cromosomi.

L’evoluzione è un processo che agisce a diverse scale, da un livello molto piccolo (ad esempio l’aumento della frequenza di un gene che codifica per ali più scure in una specie di coleottero) ad uno molto grande (ad esempio la radiazione dei dinosauri).

• Microevoluzione – è l’evoluzione su piccola scala, all’interno di una singola popolazione. Essa agisce su piccola scala.
• Macroevoluzione – è l’evoluzione su grande scala, oltre al confine della specie.

A dispetto di questo enorme divario, entrambi questi processi si basano sugli stessi meccanismi, quali:

Mutazione = Un cambio nella sequenza del DNA, generalmente legato ad un errore di replicazione o altro. È la fonte principale della variabilità genetica.

Migrazione = Il movimento degli individui tra le popolazioni.

Genetic drift = Cambiamenti random nella frequenza genica di una popolazione da una generazione all’altra. Avviene in seguito al fatto che alcuni genotipi si riproducono più di altri, non perché sono migliori ma perché sono più ‘fortunati’. Alcuni genotipi possono anche sparire.

È particolarmente evidente quando si verificano alcune condizioni:

• Effetto collo di bottiglia = diminuzioni drastiche del numero di individui di una popolazione portano a una riduzione della variabilità genetica.
• Effetto del fondatore = avviene quando pochi individui colonizzano una nuova area. Più piccola è tale colonia iniziale di fondatori e minore sarà la variabilità genetica della popolazione che si insedia e si stabilisce in questo nuovo ambiente.

Selezione naturale = è in relazione all’ambiente, può essere:

• Stabilizzante – favoriti caratteri intermedi.
• Direzionale – favorito carattere posto all’estremo.
• Diversificante – favoriti caratteri posti agli estremi.

La microevoluzione è semplicemente un cambiamento nella frequenza dei geni all’interno di una popolazione.

Tale evoluzione può essere osservata su brevi periodi di tempo.

Per i biologi essa viene definita come il cambiamento nella frequenza di geni all’interno di una popolazione.

Questo cambiamento può avvenire:

• Perché la selezione naturale ha favorito la presenza di questo gene.
• Perché la popolazione ha ricevuto immigranti portatori del gene.
• Per via di un genetic drift con modalità random.

Essa è una forza molto potente, poiché agendo per milioni di anni porta alla macroevoluzione.

Popolazione = è un gruppo di organismi che si riproducono tra loro, e quindi che condividono un determinato pool genetico.

Speciazione

Speciazione = Una specie può essere definita come un gruppo di individui che realmente o potenzialmente possono riprodursi in natura.

In questo senso, una specie è il più grande pool genico possibile in condizioni naturali.

La speciazione è un evento che produce due o più specie separate.

Cause della speciazione:

• Isolamento genetico =
• Riduzione del flusso genico = la speciazione può avvenire anche in una popolazione priva di specifiche barriere al flusso genico. Immaginiamo una popolazione che viva in un areale molto vasto. Gli individui che vivono ad un estremo dell’areale non hanno minimamente possibilità di accoppiarsi con quelli dell’altro estremo. Così, il flusso genico è ridotto in quella direzione. Se intervengono anche diverse pressioni selettive in diverse parti dell’areale, ecco che può avvenire la speciazione.
• Isolamento riproduttivo = esso può avvenire in varie maniere –
• Evoluzione di diverse località stagionali e rituali inerenti alla riproduzione.
• Evoluzione di apparati riproduttivi specie specifici.
• Mortalità o sterilità dei discendenti.

Prove evidenti della speciazione:

• Prove geografiche: se la speciazione allopatrica è una realtà, allora popolazioni della stessa specie in diverse località geografiche dovrebbero essere geneticamente differenti. Esistono molte 'varietà geografiche'.
• Prove sperimentali

Co-speciazione = se due specie sono strettamente ed ecologicamente connesse, esse possono speciare parallelamente.

Questa co-speciazione è particolarmente evidente nei rapporti ospite-parassita.

Macroevoluzione

La macroevoluzione è l’evoluzione su grande scala.

La macroevoluzione è quel processo evolutivo che avviene al di sopra del livello della specie.

Invece di focalizzare l’attenzione su una singola specie, essa è legata ad indagare la diversità dell’intera linea filetica e la sua posizione all’interno dell’albero filogenetico.

Vede la presenza di certi partner ricorrenti:

• Stasi = molte linee evolutive presentano stasi, cioè assenza di cambiamento per lunghi periodi di tempo (fossili viventi) – lunghi periodi di assenze di cambiamenti da parte di una linea evolutiva.
• Cambiamento di caratteri = un carattere può cambiare nel tempo, di generazione in generazione – in risposta all