Ecologia con laboratorio - Dinamica di popolazione

PREDAZIONE

• Esempi di interazioni tra popolazioni

di predatori e di prede che influenzano

direttamente o indirettamente i loro

rispettivi tassi di crescita ( differenza

tra i tassi di natalità e di mortalità).

a) Relazione tra la densità di

popolazione del predatore (

N ) e il tasso di mortalità

predatore d

della popolazione preda ( ).

preda

In assenza di predatori, la

popolazione preda ha un tasso di

d

mortalità . Quando la

0

popolazione del predatore

aumenta, la probabilità di una

preda di essere catturata e

consumata diventa maggiore. Il

risultato è un aumento del tasso di

mortalità della popolazione preda

in una corrispondenza

dell'aumento della densità del

predatore.

a) Relazione tra il tasso di natalità b

della popolazione del predatore (

) e la densità della

predatore

N )

popolazione preda ( . Quando quest'ultima aumenta, cresce anche il tasso con cui

preda

i singoli predatori riescono a catturare e consumare una preda. La maggiore disponibilità

di cibo ha l'effetto di incrementare il successo riproduttivo degli individui, e di

conseguenza il tasso riproduttivo della popolazione del predatore.

Alla base di aspetti di dinamica di popolazione ci sono degli interessanti risvolti morfologici o

adattativi delle specie coinvolte nelle interazioni.

CO-EVOLUZIONE tra un uccello granivoro e i semi della pianta di cui si nutre.

• a) Poniamo che questa

pianta abbia una

distribuzione di

frequenza della

dimensione dei semi che

ha forma vagamente

gaussiama. Tende ad

esserci una maggiore

quantità di semi piccoli.

b) Il granivoro ha

distribuzione

PERFETTAMENTE

gaussiana nelle

dimensioni del becco,

che usa rompere i semi.

Uccelli con semi piccoli

saranno più abili ad

nitrirsi dei semi di

piccole dimensioni etc.

Sono più comuni uccelli

con dimensione del

becco intermedia e più

rari gli ucccelli con

dimensioni del becco più

piccole o più grandi.

c) Per effetto di

predazione, possiamo

ipotizzare che la distribuzione delle dimensione dei semi selezionati da uccelli tenda ad

essere abbastanza piccola perchè semi più piccoli sono più facili da rompere e quindi

tendono ad essere preferiti. Succede che piante che riescono a sviluppare semi più

grandi, saranno premiate dalla selezione naturale perchè saranno eno predate dagli

uccelli. d) La pressione

selettiva porta a

tale preferenza

adun frequenza

realizzata di

proporzione della

popolazione della

dimensione di semi

che tende a

spostarsi verso una

maggiore

numerosità dei

semi più grandi.

Come risposta alla predazione. e) Questo a sua volta

innesca un

processo

adattativo di tipo

morfologico

nell'uccello

granivoro, perciò

verranno premiati

gli uccelli che

avranno un becco

più grande. Quindi selzione naturale premia individui che grazie a becchi più grossi

riescono a nutrirsi di semi più grandi e quindi hanno una FITNESS maggiore.

Immaginamo che le due specie hanno nicchia ecologica tendenzialmente simile, lungo stesso

gradiente di risorse (dim semi pianta, tipologia di habitat utilizzato, dimensioni risorse etc.), hanno

una nicchia simile.

Si parla di NICCHIA FONDAMENTALE, in assenza di competizione questa è la nicchia.

Se ipotiziamo che ci sia competizione, noi dobbiamo aspettarci uno sfasamento delle nicchie, per

cui NICCHIA REALIZZATA, quella che fefftivamente si osserva per questi individui di queste due

popolazioni, è un sottoninsieme della fondamentale o una fondamentale che si è spostata per

diminuire competizione, per diminuire sovrapposizione delle due nicchie.

ESEMPIO DI INFLUENZA SU NICCHIA ECOLOGICA DI 2 SPECIE IN COMPETIZIONE

“ spiecie di TIFA, pinate di ambiente palustre, coesistono lungo gradiente che va dal livello freatico

ad una certa profondità dell'acqua, per cui esperimenti di crescita in condizioni sperimentali di

piante abbiamo notate che :

In assenza dell'altra specie la loro distribuzione, se misurata secondo gradiente prof acqua , (

• supe 20 cm sopra l'acqua fino a prof oltre un metro) si vede che una specie tende ad

occupare un certo gradiente di prof mentre l'altra occupa una nicchia più o meno ristretta,

ma possiamo comunque notare le due nicchie si sovrappongono ampiamanete. Con una

nicchia che è un sottoinsieme dell'altra.

In presenza di coesistenza, in cui le due specie sono cresciute insieme, vediamo che abbiamo

• un chiaro shift reciproco della nicchia, per cui la seconda specie tende a subire competizione

di prima, e si assesta su range profondità più basso rispetto all'altra. Diminuizione della

sovrapposizione tra le due curve.

COESISTENZA ORSI BRUNI CON DISTURBO ANTROPICO.

Si ha shift nicchia di una specie (orso) in risposta alla presenza dell'altra( uomo) da punto di vista

comportamentale.

In grafico è rappresentata frequenza di intensità dell'attività delle due specie, come rilevata ddalle

fototrappole. Tendenzialmente hanno tendenza da animale diurno, in in situazione di forte presenza

antropica tende a ridurre l'attività alle ore notturne e crepuscolare.

A dimostrazione del fatto che è proprio il disturbo dell'uomo sull'orso, che determina questo shift.

Se analizziamo concorrenza temporale nei siti dove disturbo antropico è basso e siti in cui il cui

disturbo è alto:

diturbo alto- nicchia temporale orso shifta totalmente o quasi verso notturno o crepuscolare.

•

COMPRETIZIONE INTER-SPECIFICA

relazione tra popolazioni di 2 specie (o più) che si influenzano negativamente e reciprocamente.

COMPETIZIONE PER SFRUTTAMENTO → le stesse risorse trofiche usate da più specie,

• spazio usato da specie sessili (balani,mitili), piante in competizione per la luca e lo spazio

COMPETIZIONE PER INTERFERENZA → Specie che difende una risorsa (territorio)

• impedendo accesso/uso risorse a un'altra. (specie territoriali es carnivori)

Importanza ecologica e conservazionistica di studiare la competizione.

ESEMPIO : Allevamento di capre da cashmere nelle steppe asiatiche e impatto su erbivori selvatici.

Mongolia zona in cui con fprtissima pressione di sui pascoli, per via intenso allevamento di capre

da cachemire. Ciò ha impatto forte su erbivori selvatici, esempio uno stambecco siberiamo.

Se noi con fototrappole analizziamo la probabilità di presenza di una certa specie, ovvero la

OCCUPANCY, numero siti in cui specie sono presenti in maniera probbilistica, vediamo che

stambecchi :

Presenza bestiame → stambecchi hanno probabilità di presenza molto più bassa

• Assenza bestiame → probabilità più alta.

•

Esempio di competizione diretta su risorsa pascola, dato che queste due specie sono sostanzialmente

molto simili, con nicchie ecologiche simili e preseferenze simili. Dominare di bestiame (livello

numero superiore rispetto a astambecco) su specie selvatica. (ESCLUSIONE COMPETITIVA)

EFFETTO SULLA DEMOGRAFIA E IMPLICAZIONI ECONOMICHE

Coltivazioni di cotone, in un area è stato studiatp perdita di produzione cotone in chili per ettaro,

quando vengono infestati da due piante competitrici. Da situazione in cui vi è alta produzine di

cotone in assenza di questi INTRUDERS, mentre presenza di queste piante causa caduto di

produzione. (ESCLUSIONE COMPETITIVA)

APPROCCI SPERIMENTALI → gli esperimenti “free running”( crescita libera) di Guase (ecologo

russo) con colture controllate di lieviti e protozoi.

a) MONOCOLTURE

Parameci cresciuti in condizioni

controllate,Cosa si vede?

3 specie diverse :

Paramecio Aurelia

• Paramecio Caudatum

• Paramecio Bursaria

•

In condizioni di isolamento hanno classico

andamento logistico di crescita delle

popolazioni, nel giro di una 20ina di

giorni.

b) COLTURE MISTE

Se invece se colture vengono messe insieme,

due a due, si possono avere esiti diversi.

COESISTENZA STABILE

• Caudatum + Bursaria → Dimensioni

abbastanza simili, vediamo che entrambe

specie coesistono e si attenstano su dei

valori K di densità portante diversi ma in

equilibrio perchè non si vedono cenni

declino

ESCLUSIONE COMPETITIVA

• Caudatum e Aurelia → Aurelia è più

piccola, sembra non riuscire a tollerare la

competizione per cui la prima specie ha

crescita inizialmente più lenta, ma crsce ,

mentre Aurelia non riesce a rimanere

vitale e va a soccombere.

IL MODELLO DI LOTKA E VOLTERRA

Da un punto di vista di formalizzazione matematica della competizione interspecifica ci viene in

aiuto questo modello matematico.

Partiamo dalla nosttra equazione logistica per le nostre due popolazioni.

E introduciamo altri due temini che sono :

αN Che includono gli effetti pro-capite della competizione

• 2 α

della popolazione 2 su 1 ( ) e della popolazione 1 su 2

βN

• (β)

1 Come visto per la competizione intraspecifica questi effeti

sono moltiplicativi sull'N dell'altra specie e quindi possiamo

aspettarci che maggiore è la popolazione in competizione (N)

maggiore sarà la riduzione del tasso di crescita dell'altra

dN /d K

specie ( ) all'approssimarsi a

1 t 1

.

Esempio di come tutto ciò viene rappresentato graficamente.

La crescita delle due popolazioni è presente in ascissa

una e in ordinata l'altra.

Rappresentiamo gli andamenti della pop 1 in presenza

della pop 2.

Questo è abbastanza facile da rappresentare da un

punto di vista teorico perchè noi cerchiamo retta

dN /d = 0

ISOCLINA 0, ovvero per cui la retta 1 t

( ovvero non abbiamo crescita).

E questa casistica l'abbiamo quando :

Il modo di farlo è quello di identificare i punti sulle rispettive intercette ovvero i punti in cui N =0

2

e i punti in cui N = 0, i punti che intersicano gli assi.

1

Che sarà quindi :

K per N =0 e K /α per N =0.

1 2 1 1

Noi poniamo questi punti cossiamo una isoclina e troviamo andamenti che avrà pop1 (freccie sono

parallele ad asse x perchè di pop N ) quando siamo in mabiente in range di valori da questa isoclina.

1

dN /d < 0

Se la popolazione tenderà a diminuire

1 t

dN /d > 0 K

Se la popolazione tenderà a crescere e a riportarsi verso

1 t 1.

I

nverso sarà per pop2 per cui l'intersezione

K

dell'isoclina con asse y è e '