Ecologia

In questo modello matematico viene studiata la densità di volpi che ci possono essere in

Inghilterra per evitare una diffusione eccessivamente veloce della rabbia, malattia

alloctona sull'isola e tipicamente europea. Hanno molte volpi e vogliono tenerle sane per

la caccia alla volpe. Modelli matematici ricostruiscono il problema e il ciclo biologico di

ospite e parassita (natalità, mortalità, ospiti che diventano portatori sani, ecc.). Ciò ci

permette di fare delle previsioni sulla diffusione di un particolare patogeno nel caso di una

diffusione.

Si studia quindi la dinamica della diffusione dell’infezione, stessa cosa che di recente è

stata fatta con il Covid per prevedere come avrebbe potuto diffondersi. Attraverso questa

analisi che rende conto del ciclo biologico, dell’interazione tra ospite e parassita, della

modalità di trasmissione della malattia, della comparsa, della mortalità naturale e della

mortalità indotta dalla Rabbia.

Se la densità attuale di volpi è di 1-5 volpi/km2 ed è accettabile la previsione del modello, si

devono prendere dei provvedimenti (sono informazioni importanti per chi deve prendere

delle decisioni dal punto di vista gestionale e politico). La soluzione del problema è

abbattere o vaccinarle e a questo punto non è più un problema dell'ecologia, costa

nettamente di più vaccinarle ma abbattendo si entra in contrasto con l’opinione pubblica.

Categorie funzionali e piramidi di Elton

Categoria funzionale: in ecologia è importante considerare gli organismi secondo il ruolo

che svolgono nell'ambiente, posizionandole nelle piramidi di Elton in precisi livelli trofici.

Gli organismi vanno studiati in funzione del loro livello all’interno dell'ecosistema. Le

piramidi sono un modo di rappresentare tutto ciò e il funzionamento di un ecosistema.

In una piramide definiamo ogni gradino:

- Base: produttori (verde)

- Secondo livello trofico: consumatori primari (rosso)

- Terzo livello trofico: consumatori secondari (rosso)

Vari tipi di piramide:

Piramide dei numeri: grandezza dei gradini quantificato dal numero di individui

● che appartiene a quel livello trofico.

Piramidi di biomassa: i gradini indicano il peso della biomassa dei livelli.

● Ad

esempio, una prateria avrà una base spropositata per la presenza di moltissime piante

erbacee, mentre un bosco avrà un numero limitato di alberi (base stretta) che invece

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hanno un grande impatto sull'ecosistema e una notevole biomassa come si vede nel

secondo tipo di piramide. Al contrario se facessimo piramide di biomassa del bosco

avremmo una base molto grande.i.

Da tutte queste piramidi manca una componente importante ovvero quella dei

DECOMPOSITORI = organismi che stanno sopra ai produttori ma di fatto fondamentali

negli ecosistemi perché mi danno un riciclo. La sostanza organica prodotta dalle piante

nella fotosintesi e usata dai gradini dopo se non viene decomposta nei suoi nutrienti, il

ciclo della materia non potrebbe concludersi e non avremmo disponibilità di nutrienti.

Il ruolo dei decompositori è importante perché se la biomassa non si decomponesse, si

avrebbe un accumulo di biomassa che manderebbe il sistema in Flt: per crescere e

rinnovarsi le piante hanno bisogno di nutrienti che derivano dalla decomposizione della

sostanza organica morta, se questo non avvenisse prima o poi si avrebbe un collasso del

sistema. La biodiversità

La biodiversità è parte dello studio dell’ecologia. Non intendiamo solo differenza tra le

specie ma anche la differenza entro le specie ad un livello inferiore di organizzazione ed

inoltre la differenza al di sopra (quando specie si aggregano e abbiamo un insieme di

specie diverse = comunità). Specie simili si “aggregano”.

E’ inoltre dato dal ruolo funzionale degli organismi, livello trofico a cui si trovano che

saranno numericamente inferiori al numero di specie (specie con stessa funzione) visto

che ce ne sono solo 7 di livelli trofici. Si tratta di un indicatore di quanta enegia è

disponibile e può fluire quindi.

- Ricchezza in specie: la scala è relativa a luogo e tempo (specie estinte)

- Polimorfismi entro popolazioni: all'interno di una stessa specie ci possono essere

più popolazioni con caratteri dissimili Uomo

- Funzioni all'interno dell'ecosistema: la biodiversità riguarda anche la varietà di

unità funzionali nella catena trofica e il numero di gradini della piramide di Elton

(anche quanta energia è necessaria per mantenere l'ecosistema)

Le specie non sono distribuite nello spazio e nel tempo in modo casuale, ma secondo la

distribuzione dei fattori che regolano la loro vita (fattori biotici e abiotici)

Le forme e le funzioni degli organismi non sono frutto del caso, magari nasce per caso

ma se una forma ha successo e la ritrovo nello spazio e nel tempo ha un vantaggio. Magari

è comparsa per caso ma evidentemente consente dei vantaggi se ha successo e ne posso

misurare una distribuzione spazio-temporale.

La selezione naturale ha dei meccanismi precisi su cui si basa:

- il motore dell'evoluzione è la variabilità genetica presente nelle popolazioni naturali

= è la materia prima che agisce sulle popolazioni e si associa con la variabilità di

forme e funzioni.

- selezione naturale opera sulla variabilità genetica e i più adattati tendono a

sopravvivere.

—> si basa sul concetto di variazione della fitness: contributo relativo che un individuo

lascia alle generazioni future, ovvero il numero di figli che riescono a riprodursi che un

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individuo lascia - ma è un termine relativo alla fitness degli altri organismi e alla

qualità/quantità dei figli - può aumentare e diminuire a seconda delle condizioni

ambientali

—> concetto di adattamento è relativo - dipende dalle condizioni (non esiste un

organismo più evoluto)

- ereditabilità dei caratteri: è fondamentale per la selezione naturale che i caratteri

vengano trasmessi alla prole la riproduzione e competizione rappresentano un

forte ingranaggio dell'evoluzione, in quanto solo chi si riproduce passa i propri

caratteri - non basta saper sopravvivere

- genetic drift o deriva genetica (Darwin non ne parla): fluttuazione casuale. Se

immaginiamo una popolazione con variabilità, come una bottiglia piena di sfere

gialle e blu, possiamo pensare che versando una quantità discreta di sfere in un

contenitore gli effetti aleatori siano molto rilevanti (le palline anche se omogenee

nella bottiglia, possono essere tutte blu o tutte gialle, sbilanciate o omogenee): Se

da questo gruppo ridotto si origina una nuova popolazione avremo probabilmente

una preponderanza fenotipica

- Questo effetto è chiamato a collo di bottiglia o bottleneck e può verificarsi in

seguito a:

—> isolamento di popolazioni per lunghi periodi (isole, ecc.)

—> effetto del fondatore: alcuni esemplari si disperdono fondando nuove popolazioni che

mantengono circa le caratteristiche del fondatore

—> barriere fisiche, ecologiche o sessuali non possono più mischiare Dna.

L'evoluzione può dare origine a nuove specie (speciazione) se esistono barriere che

limitano il flusso genico. L'evoluzione inoltre dipende da fattori prossimi e fattori remoti:

Fattori prossimi: fattori che possiamo qua ed ora misurare e che oggi caratterizzano

l'ambiente (temperatura, luce, precipitazioni, quantità di ossigeno, pressione atmosferica,

acqua dolce o salata, le maree, il Ph) e che influenzano la distribuzione delle specie.

Fattori remoti: fattori che risalgono a tempi antichi e che hanno influenzato la

distribuzione delle specie (glaciazioni, deriva dei continenti). Gli effetti sono visibili ancora

oggi.

Gli hotspot di biodiversità 9

Nella cartina vediamo la distribuzione del mondo e sono indicati in rosso gli HOTSPOT di

biodiversità quindi quelle aree in cui è presente una grande quantità di specie ed

eventualmente delle specie che non si trovano in altre aree del pianeta.

Mediamente le aree con maggiore biodiversità sono quelle intorno alla fascia tropicale

(equatore e tropico del cancro e capricorno).

L’evoluzione per selezione

L’evoluzione per selezione, la fitness e la deriva genetica si basano su:

1. Variabilità genetica = essa deve esssere all’interno delle popolazioni, altrimenti

senza non ci sarebbe nessuna selezione

2. Ereditabilità dei caratteri = se si genera una variabile nuova che puo avvenire “per

caso” qualunque sia il carattere che compare nella popolazione, è necessario che

sia trasmissibile nelle generazioni successive.

3. Riproduzione e competizione = se organismi portatori mutazioni non si

riproducono, la mutazione muore con loro quindi il vantaggio competitivo di una

forma rispetto all’altra.

4. Variazione della fitness = la fitness è il contributo relativo che un individuo lascia

alle generazioni future (figli e oltre). È un contributo di geni e caratteri. . È

importante soEolineare l’aggeZvo “relaFvo” nella definizione perché dipende dal

contributo degli altri: se faccio 7 figli ho una fitness alta rispeEo a una persona che

ne fa 3, ma ho una fitness bassa rispeEo a una persona che ne fa 10. Un altro motivo

per cui il contributo è relativo è che la fitness può cambiare a seconda delle

condizioni ambientali: se queste cambiano, possono cambiare anche i contributi di

uno stesso individuo o di individui diversi. Non è un contributo assoluto, va sempre

relativizzato rispetto agli altri individui della stessa specie e contestualizzato

nell’ambito delle condizioni ambientali.

L’evoluzione può avvenire anche per Drift o deriva genetica

Si tratta della fluttuazione casuale delle frequenze geniche in generazioni successive.

Possono portare differenziamento che se si spinge in modo tale da portare

all'impossibilità di popolazioni a reincrociarsi, porta a speciazione.

La deriva genetica può essere legata a fenomeni di isolamento, di effetto del fondatore

(una piccola parte di popolazione si sposta e va a colonizzare altre aree) oppure alla

presenza di barriere fisiche o ecologiche che impediscono il flusso genico. Se tra gruppi di

individui di una stessa specie o popolazione interviene una barriera che impedisce il flusso

genico (rimescolamento dei geni), questo può portare a un isolamento riproduttivo e alla

modificazione di caratteristiche ecologiche e fisiche tali per cui questi organismi, una volta

eventualmente eliminata la barriera, non sono più in grado di riprodursi tra loro (perché

hanno cambiato abitudini, forma oppure altr