Ecosistemi e dinamiche delle popolazioni: un'analisi approfondita

Diversità degli ecosistemi

Gli ambienti presenti sul nostro pianeta sono molti e differiscono notevolmente dal punto di vista climatico, del suolo, della flora e della fauna: la tundra è molto diversa dal deserto e le specie presenti nella foresta pluviale non potrebbero mai vivere nella taiga. Nonostante queste differenze, tutti i sistemi naturali presentano alcune strutture e funzioni caratteristiche che li accomunano. Per analizzare queste caratteristiche comuni è utile fermarsi al livello di ecosistema. Quello di ecosistema, infatti, è un concetto molto importante, facendo un’analogia: come la cellula rappresenta l’unità funzionale di un organismo, così l’ecosistema può essere definito l’unità funzionale della biosfera.

Struttura degli ecosistemi

Per quanto riguarda la struttura, ogni ecosistema è formato essenzialmente da due componenti:

Una componente biotica (vivente), la biocenosi, formata da una comunità di organismi (un insieme di popolazioni che coesistono in un certo luogo);

Una componente abiotica (non vivente), il biotopo, costituita dall’ambiente chimico-fisico circostante. Le interazioni che avvengono all’interno di un ecosistema generano flussi di energia e cicli di materia.

Interazioni trofiche e habitat

Fra le interazioni più importanti nel determinare la struttura di un ecosistema vi sono le interazioni di tipo trofico: ogni organismo è cibo per un altro organismo, che a sua volta è cibo per un altro organismo e così via. Tali relazioni sono rappresentabili con vari modelli: catene alimentari, reti alimentari, piramidi ecologiche

Una comunità è definita come un insieme di popolazioni diverse che coesistono in un certo luogo. Questa definizione richiama il concetto di habitat: ogni spazio in cui vivono una o più specie rappresenta infatti un habitat. La scogliera è l’habitat del granchio, l’apparato digerente è l’habitat del microrganismo, il deserto è l’habitat del cactus. Su una scogliera possono vivere anche alghe, patelle, paguri, e molti altri organismi: uno stesso habitat può quindi essere condiviso da popolazioni di organismi appartenenti a diverse specie, ovvero da una comunità di organismi. Le specie che formano una comunità interagiscono tra loro. La struttura e la dinamica delle comunità è determinata in buona parte dalle interazioni tra le varie specie. Tali interazioni, spesso di tipo alimentare, non hanno necessariamente effetti negativi per un individuo e positivi per l’altro.

Tipi di interazione tra organismi

Possiamo distinguere principalmente quattro tipi di interazione tra organismi:

predazione,


parassitismo,


commensalismo


mutualismo

Nelle ultime tre, gli organismi sono coinvolti in relazioni molto strette, che vanno complessivamente sotto il nome di simbiosi.

Evoluzione delle comunità

A causa delle complesse interazioni tra componenti biotiche e abiotiche, una comunità di organismi che occupa un determinato biotopo non rimane costante nel tempo, e di conseguenza l’ecosistema nel suo complesso muta, si evolve. Le comunità cambiano gradualmente, trasformandosi nel tempo. L’intera sequenza di cambiamenti, dall’iniziale colonizzazione di una nuova area sino al for-marsi di una comunità relativamente stabile, è detta successione ecologica. Una successione ecologica porta nel tempo alla costituzione di una comunità in equilibrio con l’ambiente fisico, detta comunità climax.

Concetto di nicchia ecologica

Le popolazioni rappresentano il livello di organizzazione del vivente immediatamente superiore all’organismo: una popolazione è definita infatti come l’insieme di organismi della stessa specie che vivono in una specifica area. Come la comunità richiama il concetto di habitat, così la popolazione richiama un altro importante concetto, quello di nicchia ecologica. Due concetti che è bene non confondere. Le specie che vivono in uno stesso habitat hanno spesso necessità simili, tuttavia ogni specie è caratterizzata da un set di caratteristiche (che includono le condizioni climatiche ottimali, il cibo consumato, lo spazio occupato) unico di quella specie. Così anche due specie che sembrano molto affini si distingueranno in qualche aspetto delle loro abitudini. In pratica ogni specie ha un preciso set di abitudini che determina il suo «ruolo» in un ecosistema: questo ruolo è definito appunto nicchia ecologica. Ogni popolazione ha una sua struttura, che può essere descritta attraverso una serie di parametri:

- Le dimensioni, ovvero il numero di individui che la costituisce;

- La densità, cioè il numero di individui per unità di area;

- Il tasso di crescita, rappresentato dalla variazione del numero di individui nell’unità di tempo;

- La dispersione, cioè le modalità di distribuzione di una popolazione in una certa area.

Crescita delle popolazioni

Le dimensioni di una popolazione variano nel tempo, subendo incrementi o diminuzioni nel numero di individui. Una popolazione posta in condizioni ideali, ad esempio una colonia batterica in un terreno di coltura ricco di nutrienti, cresce rapidamente; ma questa crescita non è destinata a durare per sempre. Le popolazioni che si trovano in condizioni inizialmente favorevoli descrivono una curva di crescita dalla tipica forma a S, definita dal modello di crescita logistica. In natura una popolazione animale segue un modello di crescita logistica quando, ad esempio, conquista un nuovo habitat, ricco di risorse e privo di predatori.

Fattori limitanti della crescita

I fattori che nel tempo subentrano a limitare la crescita della popolazione possono essere molti: la graduale riduzione del cibo, la diminuzione dello spazio, l’arrivo di predatori, l’aumento delle malattie, le variazioni climatiche ecc. Tutti questi fattori agiscono su quattro parametri che contribuiscono a regolare le dimensioni di una popolazione:

- il tasso di natalità (N);

- il tasso di mortalità (M);

- l’immigrazione (I);

- l’emigrazione (E).

Complessivamente, possiamo dunque dire che una popolazione aumenta se:

N + I > M + E.

Viceversa, una popolazione diminuisce se: N + I