Appunti demoecologia (prof. Chelazzi)

Demoecologia e l'ecologia delle popolazioni

Definizione di popolazione

Una popolazione è un gruppo di individui della stessa specie che vive nella stessa porzione di habitat. Gli individui che appartengono alla stessa specie possono avere una distribuzione geografica molto ampia, ma se seleziono una piccola porzione di quel territorio, allora gli individui che vi trovo rappresentano una popolazione. È un tipo di coabitazione spaziale.

Una popolazione è un’unità riproduttiva (panmittica) ed evolutiva (gene flow). La panmissia rappresenta la possibilità degli individui di scambiarsi geni tra loro (libera circolazione di geni). Allora, la popolazione è anche un’unità riproduttiva: grazie ai fenomeni riproduttivi, se in alcuni individui compare una novità non selezionata negativamente, questa può diffondere attraverso la riproduzione in tutta la popolazione.

Condizioni ambientali e risorse

I membri della stessa popolazione condividono le stesse condizioni ambientali (clima, fattori abiotici, ecc) e le stesse risorse (cibo, rifugio, fonti d’acqua, partner riproduttivi, ecc).

Quando in ecologia vediamo l’individuo immerso nel suo habitat, generalmente consideriamo tale habitat costituito da elementi diversi che, in prima approssimazione, si suddividono in due grandi categorie: le condizioni e le risorse.

Condizioni: elementi, fattori, caratteristiche chimico-fisiche dell’habitat in cui vive l’individuo.

Risorse: parti dell’habitat, spesso di natura biotica, che l’individuo sfrutta attivamente per realizzare determinate funzioni biotiche (accrescimento, riproduzione, sopravvivenza). Parliamo ad esempio di risorse trofiche, risorse energetiche, risorse riproduttive, ecc.

Interazioni nella popolazione

I membri di una popolazione interagiscono tra di loro: competizione per le risorse, mutualismo (darsi una mano a vicenda), cannibalismo (rapporto preda-predatore inserito nella popolazione), ecc.

Ecologia degli organismi e concetti correlati

L’Ecologia degli organismi (autoecologia) studia come il singolo individuo (specie) si adatta all’ambiente (condizioni e risorse). Il concetto centrale dell’autoecologia è quello di nicchia ecologica, che è uno spazio multidimensionale nel quale è collocato l’organismo, e dove esso può funzionare riproduttivamente. Questo spazio non è geografico, ma è astratto: le sue dimensioni sono date dalle condizioni e dalle risorse. Un altro argomento centrale dell’autoecologia è analizzare come varia la funzionalità degli individui di una singola specie al variare delle caratteristiche ambientali.

Ecologia di popolazioni

L’Ecologia di popolazioni fa da cerniera fra due sottoinsiemi dell’ecologia (autoecologia e sinecologia) che altrimenti sembrerebbero “viaggiare” su strade completamente diverse.

Ecologia delle comunità e degli ecosistemi

L’Ecologia delle comunità (sinecologia) studia gruppi di specie che vivono nella stessa porzione di habitat, condividendo risorse ed interagendo attraverso competizione, mutualismo, rapporti preda-predatore. Quindi la sinecologia considera un habitat e va a vedere quali specie sono presenti, in quali rapporti quantitativi e quali sono le relazioni funzionali tra queste specie.

L’Ecologia degli ecosistemi studia le interazioni tra componenti abiotiche e biotiche della Terra. Se caliamo la comunità nel suo ambiente abiotico, cioè proviamo a vederla non come sistema astratto ma calata nel suo contorno abiotico e di risorse, abbiamo l’ecosistema: comunità + ambiente = ECOSISTEMA. L’intero pianeta è l’ecosistema per antonomasia.

Argomenti fondamentali della demoecologia

• Densità della popolazione, struttura della popolazione
• Dinamiche della popolazione
• Come la densità e la struttura della popolazione varia nello spazio e nel tempo
• Come interazioni intraspecifiche (competizione, mutualismo) riguardano le dinamiche di popolazione

Predice lo stato futuro (densità e struttura) di una popolazione in uno scenario ambientale.

Il primo dato importante per effettuare predizioni è la densità di una popolazione, ovvero quanti individui costituiscono la popolazione. Ma la popolazione non ha caratteristiche omogenee: è possibile scomporre la densità di popolazione in tante sottounità, una per ogni gruppo di individui (maschi e femmine, classi di età, ecc.): in questo caso parliamo di struttura di una popolazione (come la densità di popolazione si ripartisce tra le varie classi che costituiscono la popolazione).

Quando descriviamo una popolazione, non ci limitiamo a descrivere il suo stato istantaneo, ma cerchiamo di descrivere anche la sua dinamica, cioè la sua variazione nel tempo. Descrivere come la densità e la struttura di una popolazione variano nel tempo.

Tipiche domande della demoecologia

• Come cambiano la densità e la struttura della popolazione nello spazio e nel tempo?
• Come varia la dinamica di una popolazione al variare delle condizioni e delle risorse?
• Qual è l’influenza delle interazioni tra gli individui di una specie nel far variare lo stato della popolazione? Cioè, studiare come le interazioni con altre specie modificano la dinamica di una popolazione: se in un habitat dove si trova una specie ne inserisco un’altra che si trova in competizione con la prima, come cambia il funzionamento della prima specie?

Cercando di rispondere a queste domande, gli studiosi hanno l’ambizione di predire quello che sarà lo stato della popolazione nel futuro.

Aspetti applicativi della demoecologia

Prevedere gli effetti su una determinata specie, delle interazioni esercitati dalla presenza di altre specie.

• Effetti dell’interazione tra specie diverse, tra cui anche l’uomo.
• Effetti della predazione umana sulle popolazioni naturali (pesca, caccia, agricoltura, ecc)
• Progettazione di politiche di sfruttamento (scambio tra economia e conservazione)
• Effetti della modificazione dell’habitat (deforestazione, frammentazione dell’habitat, inquinamento, cambiamenti climatici) sulla popolazione.

Altre applicazioni

• Controllo biologico di specie nocive in agricoltura
• Ottimizzazione di allevamento ed acquacoltura

Metodi generali della demoecologia

Strumenti descrittivi

La demoecologia vuole ricavare informazioni su densità e struttura delle popolazioni, quindi gli strumenti di base del demoecologo sono strumenti di conteggio che servono per descrivere lo stato di una popolazione.

• Metodi per ricavare il numero di individui di una determinata specie e che vivono in una determinata area
• Strumenti di generalizzazione statistica, per estendere all’intera popolazione le informazioni ricavate da un sottoinsieme di essa.

Tuttavia, gli strumenti descrittivi ci consentono solo di constatare lo stato di una popolazione, e non la sua dinamica.

Strumenti sperimentali

Esperimenti in natura o in laboratorio per ottenere informazioni sull’utilizzo delle risorse e sulle interazioni biotiche.