Ecologia

L'effetto del fondatore e la selezione naturale

L'effetto del fondatore si verifica quando alcuni individui colonizzano un nuovo ambiente riducendo il numero degli alleli della popolazione di origine. La perdita di variabilità genetica è un fattore critico per la conservazione della specie in quanto può portare all'espressione di caratteri recessivi sfavorevoli.

La selezione naturale favorisce gli individui dotati di caratteri che determinano una maggiore probabilità di sopravvivenza. I caratteri posseduti da questi individui avranno la maggiore probabilità di diffondersi nella popolazione, risultando in un adattamento.

La selezione stabilizzante comporta l'eliminazione di individui con caratteri estremi. In questo modo, le forme mutate sono eliminate fin dalle prime fasi dello sviluppo embrionale o dello zigote. Ad esempio, negli uccelli la percentuale di sopravvivenza aumenta all'aumentare del numero di uova, ma solo fino a un certo punto, dopo il quale diminuisce a causa di una nutrizione insufficiente.

La selezione direzionale si verifica quando un carattere specifico è presente nella popolazione in una certa direzione. Questo può portare a un cambiamento graduale nel corso delle generazioni.

è favorito rispetto agli altri con aumento della frequenza dell'allele (forma melanica di Biston betularia). Esempio tipico è l'adattamento della Biston betularia. L'evoluzione indica un cambiamento nel corso del tempo (dalla lenta evoluzione). L'evoluzione biologica fu teorizzata per la prima volta da Charles Darwin (1859) nell'Origine delle specie. Oggi studi recenti evidenziano come la maggiore spinta evolutiva non sia legata alla competizione tra specie bensì alla cooperazione (es. simbiosi). Speciazione Quando il cambiamento evolutivo porta alla scissione di una specie in due o più specie figlie, allora è avvenuta una speciazione. Come vedremo, la speciazione richiede che si verifichi l'interruzione del flusso genico all'interno di una popolazione i cui membri, in precedenza, si scambiavano geni. I modi in cui il flusso genico può essere interrotto sono diversi, e ciascuno di essi definisce un tipo di speciazione.fenomeno della speciazione, cioè della formazione di una nuova specie, si realizza pertanto attraverso la formazione di una barriera riproduttiva tra due popolazioni di una stessa specie. Speciazione allopatrica: le popolazioni divergono fino a produrre due specie distinte. Si ha una speciazione allopatrica se due popolazioni vivono in territori separati da una barriera geografica che interrompe il flusso genico e la progressiva divergenza genera due specie differenziate. Speciazione simpatica: il fattore scatenante non è una barriera fisica, può sorgere per specializzazione nell'uso di una risorsa trofica particolare. Speciazione parapatrica: un caso particolare di speciazione a metà strada tra simpatica e allopatrica. In questo caso, le condizioni ambientali in una data area possono modificarsi e portare popolazioni diverse ad adattarsi alle diverse condizioni pur restando in contatto lungo il confine tra queste due condizioni. La speciazione si sviluppa lungo un gradiente.

Ambientale o due habitat diversi, ma senza barriere, per cipuò essere flusso genico, ma molto rido o, sopra u o nel caso di specie sedentarie.

Specie keystone: in generale sono le specie il cui ruolo consente all’intera comunità di mantenere la sua struttura (fermo restando il concetto che ogni specie è importante per la sopravvivenza della comunità, alcune specie sono, quindi, più importanti ovvero sono specie la cui perdita provoca la modifica rapida della comunità).

Specie cardine: sono quelle specie da cui dipende la sussistenza di un determinato ecosistema, senza le quali esso non potrebbe esistere o risulterebbe fortemente modificato.

Habitat formers: le eralmente “costruttori di habitat” forniscono risorse aggiuntive come rifugio da predazione riparo da fattori ambientali.

Ecosystem engineers: Specie che modificano l’ambiente fisico in modo da caratterizzarlo o alterarne le condizioni.

Chimico-fisiche

Habitat: il luogo fisico in cui esso vive che comprende tutte le condizioni ambientali idonee alla sopravvivenza di una specie;

Areale: rappresenta l'area di distribuzione geografica in cui, negli habitat idonei, la specie può essere presente.

Sviluppo ed evoluzione degli ecosistemi

Successione ecologica

La presenza e/o abbondanza di una specie all'interno di una comunità può variare nel tempo in un determinato spazio:

• La specie deve essere in grado di raggiungere l'area attraverso i meccanismi di dispersione;
• Le condizioni ambientali devono essere idonee alla sopravvivenza.

Le successioni ecologiche sono cambiamenti delle popolazioni nel tempo, sequenziali, in un determinato punto del paesaggio, in cui si succedono colonizzazioni ed estinzioni.

Competizione, predazione e variazioni ambientali possono causare scomparsa o presenza con popolazioni più o meno ampie.

Le specie presenti nelle fasi precoci de

specie pioniere o specie degli stadisuccessionali precoci sono caratterizzate da tassi di crescita elevati, dimensioni più piccole e marcata capacità di dispersione. Successione primaria: inizia su suoli sui quali in precedenza non si è mai sviluppata una comunità, come i luoghi in cui emerge nuda roccia, scogli, dune sabbiose, materiale morenico. Successione secondaria: quella serie di cambiamenti che si verificano in una comunità che è stata disturbata da eventi come un incendio o un abbattimento, senza però che siano state completamente distrutte il suolo e la vegetazione preesistente. La successione è definita come l'insieme dei cambiamenti nella struttura della comunità (cambiamenti nella dominanza delle specie) nel tempo in un determinato spazio. Un gruppo di specie inizialmente colonizza un'area, ma con il passare del tempo queste specie precoci vanno incontro a un declino e vengono sostituite da altre specie. Questo andamento

Il fenomeno generalizzato nella variazione della dominanza delle specie con il progredire del tempo è stato osservato nella maggior parte degli ambienti naturali, ed è considerato un meccanismo comune.

La successione autogena è determinata dai cambiamenti delle condizioni ambientali che portano a variazioni nella struttura fisica e biologica delle comunità. Questi cambiamenti possono essere raggruppati in due categorie: autogeni ed allogeni. Un cambiamento ambientale autogeno è il risultato diretto della presenza e delle attività degli organismi all'interno della comunità.

Nella successione allogena, invece, la sostituzione delle specie è causata da cambiamenti fisico-chimici dell'ambiente indipendenti dalle specie stesse.

I meccanismi di successione sono cambiamenti progressivi che rendono l'ambiente meno favorevole alle specie presenti e più favorevole per essere colonizzato da altre specie. Questi cambiamenti possono essere di natura fisica (allogeni), come ad esempio il riempimento di limo in un lago o la degradazione delle rocce, o possono essere di natura biologica (autogeni), come ad esempio l'influenza della presenza di una specie sulla disponibilità di risorse per altre specie.

cambiamen di temperatura;

Media da organismi (autogeni);

• Successione:
• Autotrofa: più comune, inizia in ambiente a prevalenza inorganica ed è dominata da specie vegetali;
• Eterotrofa: con l’avanzare della successione autotrofa, i cambiamen nella stru ura della vegetazione determinano variazioni anche nella vita animaleche da essa dipende per il proprio habitat.

La diversità specifica cambia durante la successione, infa il tasso al quale si verificala sos tuzione delle specie viene influenzato dai tassi di crescita delle speciecoinvolte nella successione.

Il tasso di crescita influenza il periodo di tempo in cui la diversità è massima. Alvalori di diversità corrispondono a livelli di disponibilità di risorse da bassi adintermedi.

Facilitazione: le specie degli stadi serali precoci modificano l’ambiente facilitando l’insediamento delle specie degli stadi successivi. Le specie deglistadi precoci aprono la

strada a quelle degli stadi successionali tardivi, facilitando la loro affermazione;

Tolleranza: le specie degli stadi successionali tardivi non sono né inibite, né facilitate dalle specie degli stadi successionali precoci. Esse possono invadere un sito, stabilirsi e raggiungere la maturità indipendentemente dalle specie che le precedono e da quelle che seguono, poiché sono più efficienti nello sfruttamento delle risorse disponibili;

Inibizione: le specie degli stadi precoci rendono meno favorevole l'insediamento e/o il reclutamento di quelle degli stadi tardivi, almeno finché restano in uno stato di salute. Predazione, malattia o morte aprono lo spazio alla colonizzazione di altre specie. Gradualmente, la composizione in specie cambia, man mano che le specie con cicli vitali breve cedono il passo a quelle con cicli vitali lunghi.

Successione eterotrofa: con l'avanzare della successione vegetale, i cambiamenti nella struttura e composizione

delle vegetazione determinano variazioni anche nella vita animale che da essa dipende per il proprio habitat. Stato di climax Ogni stadio della successione ecologica presenta organismi con ada amenpar colari che modificano l'ambiente rendendolo più favorevole per alcune specie emeno per altre. La successione termina con la comunità climax, stabile ed autosufficiente, sviluppata in armonia con il clima, il suolo, la topografia, le condizioni idriche della regione. Lo stato di climax è raggiunto quando le interazioni sono talmente complesse da risultare defini ve. Ci sono però limi di questo conce o: La stabilità dipende dalla scala temporale di osservazione; ● Le comunità hanno variabilità intrinseca per flu uazioni ambientali, even● episodici. 6. Energe ca Flussi energe ci nella fotosintesi Gli organismi autotrofi per compiere il processo fotosinte co u lizzano l'energia solare di specifiche lunghezze d'onda ovvero quellecomprese nel campo del visibile tra 400 e 700 nm. 3,5 miliardi di anni fa inizia la rimozione della CO2 dall'atmosfera terrestre, che comporta: - Aumento dell'O2 - Atmosfera ossidante - Formazione dello strato di ozono e protezione della superficie terrestre - Stabilizzazione della temperatura attraverso gas serra - Chemiosintesi: prima che comparisse la vita sul nostro pianeta, l'atmosfera era priva di ossigeno e costituita in massima percentuale da anidride carbonica. I primi organismi che si sono insediati sul nostro pianeta erano quindi chemiosintetici, in grado cioè di effettuare il proprio metabolismo in assenza di ossigeno. La chemiosintesi è comunque oggi molto diffusa, specialmente in ambienti quali i fondali.